大跨度球壳屋盖结构风荷载特性研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文大跨度球壳屋盖结构风荷载特性研究StudyofWindLoadCharacteristicsonLong-spanSphericalShellRoof培养单位：土木工程学院专业领域：建筑与土木工程学生姓名：刘飞霞校内导师：李玉学副教授校外导师：曹明星高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我

2、一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要大跨屋盖结构因造型优美、受力合理等优点常常被设计师青睐。然而，由于

3、其跨度大、刚度低等特点使其容易遭受风荷载的破坏。近年来，大跨屋盖结构受风灾破坏的事件屡屡发生，因此对大跨屋盖结构风荷载特性的研究具有重要的现实意义。球壳结构作为典型的大跨结构形式之一，拥有大跨屋盖结构容易被风致破坏的特点，有必要对不同形式球壳结构风荷载特性进行研究，以供设计人员设计参考。近年来，随着计算机技术的发展，数值模拟方法在结构风工程中的应用越来越普遍。本文根据风荷载特性理论和计算流体力学基本原理，以fluent为计算平台，研究大跨球壳屋盖结构的风荷载特性。主要工作如下：(1)用不同湍流模型和网格划分方法组合下的模拟方案对一1/4矢跨比球壳进行模拟

4、，通过比较不同方案下球壳表面风压分布情况，分析不同方法的特点，确定下文数值模拟要使用的湍流模型和网格划分形式等数值模拟技术。(2)建立实际尺寸的几何模型，探讨了不同矢跨比、不同支撑高度和不同地貌类型下球壳结构表面的风压分布情况，计算得到各种工况下球壳屋盖的风荷载体型系数，并对计算结果进行对比分析，为该类结构的抗风设计提供参考。研究表明，随着矢跨比的增大，结构表面最大正（负）风压系数值逐渐增大，整体而言，球壳屋盖分块体型系数绝对值也逐渐增大；支承高度对迎风面前缘的风压分布影响较小，对屋盖顶部、侧面及背风区的风压分布影响较大；地貌类型对球壳屋盖结构迎风面前缘

5、和背风面风压分布影响较小，对球壳顶部和侧面的风压分布影响较大。(3)考虑干扰效应的影响，研究不同间距时0°和90°风向角下两相邻球壳结构的风压分布情况，计算得到两种间距下球壳屋盖的风荷载体型系数，并与无干扰情况下单球壳计算结果进行分析对比，得出不同间距时两种风向角下干扰效应对两相邻球壳风压分布的影响规律等。研究表明，0°和90°风向角下干扰效应的影响随间距的增大而减小。0°风向角下两球壳的干扰效应主要表现为夹缝效应，90°风向角下表现为遮挡效应。关键词：大跨球壳屋盖结构；体型系数；矢跨比；支撑高度；地貌类型；干扰效应AbstractThelargespa

6、nroofstructureisoftenfavoredbydesignersbecauseofitsbeautifulshapeandreasonableforce.However,becauseofitslargespan,lowstiffnessandsoon,itiseasilydamagedbywindload.Inrecentyears,thelargespanroofstructurehasbeenfrequentlyoccurredintheeventofstormdamage,soitisofgreatpracticalsignific

7、ancetostudythewindloadcharacteristicsoflargespanroofstructures.Asoneofthetypicallargespanstructureforms,thesphericalshellstructurehasthecharacteristicsthatthelargespanroofstructureiseasilydestroyedbythewind.Itisnecessarytostudythewindloadcharacteristicsofthedifferentformsofthesph

8、ericalshellstructureforthedesignreferenc