开孔结构风致内压试验及数值模拟研究

风致结构内压是指建筑结构在强风作用下,门窗、幕墙等易损结构被吹开、损坏,使结构在部分开敞或突然开孔的情况下,结构内压发生变化。因此,在考虑风对结构影响时,不仅要考虑外压作用,同时还要考虑内、外压联合作用。在国内外风灾中,低层房屋及大跨度柔性屋盖的风致破坏在很大程度上都是由内、外压联合作用引起的。然而目前人们对内压产生机理尚处于研究阶段,在进行结构设计时,国内外现行建筑荷载规范所给出的结构风致内压系数仅是建筑物名义封闭或开敞时的建议值,对这类建筑的内压取值问题及屋盖风振问题亟需科学的解答,这正是现代结构风工程领域的研究热点。本文采用刚性模型风洞试验研究开孔结构风致内压特性。在风洞中模拟不同湍流风场,并制作不同屋面坡度的低层建筑刚性测压模型,以考察来流风速、开孔面积、湍流度、开孔位置、屋面坡度对风致内压的影响规律。在理论方面,根据风洞实验数据,分析开孔结构风致内压特性;利用伯努利方程,由稳态状况时的流量平衡推导风致平均内压的理论估算公式;根据风洞实验的平均内压特性对试验结果进行数据拟合,以来流湍流度为基本变量,按开孔位置及屋面坡度分类,建立风致平均内压特性数学模型。最后,采用CFD数值模拟方法对双坡屋面情况下不同开孔位置及开孔数量的各种工况进行计算,并与风洞试验和理论估算公式进行比较,分析上述诸因素对风致内压的影响。

风致内压; 风洞试验; 刚性模型; 风压系数; CFD数值模拟;

教育部科学技术研究; 重庆市自然科学基金;

陈朝晖;

TU312.1

207833663K
在线咨询 用户反馈