平面局部凸出的双坡房屋表面风压分布及体型优化研究

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1、分类号:TU310710-2015128008硕士学位论文平面局部凸出的双坡房屋表面风压分布及体型优化研究廖思伟导师姓名职称颜卫亨教授申请学位类别工学硕士学科专业名称结构工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月1日学位授予单位长安大学StudyonSurfaceWindPressureDistributionandShapeOptimizationofTheGableRoofshousewithPlanePartiallyProtrudingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCa

2、ndidate：LiaoSiweiSupervisor：Prof.YanWeihengChang’anUniversity,Xi’an,China摘要平面局部凸出的双坡野营房屋是我军开展医疗、手术和救治工作时使用的特制帐篷。由于房屋总体质量轻，是风荷载起控制作用的典型风敏感结构。建筑表面风压分布特性主要取决于建筑的几何外形，虽然国内外规范对于不规则封闭式房屋和构筑物，给出了特定风向角下特定比例的Y形平面、L形平面、匚形平面、十字形平面、截角三边形平面等情况下的风荷载体型系数，对围护结构等构件的影响也作出了细致说明。但对于平面局部凸出的双坡房屋（主要包

3、括ㅜ形平面和非定比的L形平面双坡房屋），国内外规范都没有给出明确的规定，抗风设计时只能近似参照双坡屋面房屋来设计。同时，对其体型优化研究也尚未见报道。因此对平面局部凸出的双坡房屋开展表面风压分布特性和基于抗风设计的体型优化研究对结构抗风设计和产品开发利用具有较好的工程指导意义。为了研究平面局部凸出的双坡野营房屋表面风压分布特性和合理建筑外形，基于计算流体动力学和大气边界层基本原理，运用Fluent软件对模型进行试算，并将模拟结果与TTU实测数据进行对比，建立起合理可信的数值风洞。根据我国野营房屋使用功能要求和人体尺度、活动所需的空间尺度要求设计了36

4、种分析模型，并以风向角、建筑平面布置形式和辅助建筑相对尺寸为参数，分析和探讨168种工况下房屋表面风压分布规律和适用于此类房屋抗风设计的风荷载体型系数。在此基础上采用房屋表面风压平均值、标准差和极值作为优化目标对平面局部凸出的双坡野营房屋进行体型优化分析，选出风作用最小的合理建筑外形以提高结构自身抗风性能。结果表明：双坡野营房屋自身凸出的辅助建筑会改变建筑周围的气流运动，使建筑表面风压分布规律发生改变而引起结构表面风压的变化，甚至引起主体建筑局部风荷载体型系数发生变号，因此在抗风设计中必须考虑辅助建筑对建筑表面风压的影响。体型优化时采用房屋表面风压平

5、均值、标准差和极值等优化目标对分析模型进行数值模拟，可以有效地选出房屋合理的建筑外形以提高结构自身抗风性能。关键词：计算流体动力学，数值模拟，平面局部凸出，ㅜ形平面，L形平面，体型系数iAbstractThegableroofscampinghousewithpartiallyprotrudingplaneisaspecialtentusedbyourarmyformedicaltreatment,surgery,andtreatment.Becauseoftheoveralllightnessofthehouse,itisatypicalwind-

6、sensitivestructurethatwindloadplaysaroleofcontrolling.Thedistributionofwindpressureonthesurfaceofabuildingmainlydependsonthegeometricshapeofthebuilding,althoughdomesticandforeigncodeshavegivethewindloadshapecoefficientofY-shapedplanes,L-shapedplanes,匚-shapedplanes,ten-shapedpla

7、nesandTruncatedtriangleplaneforirregularlyclosedhousesandstructuresonspecificproportionsofspecificwinddirectionangles，theinfluenceofenclosurestructureandothercomponentsisalsoexplainedindetail.However,forthegableroofshouseswithpartiallyprotrudingplane(mainlyconsistinggableroofsh

8、ouseofㅜ-shapedplaneandL-shapedwithundefinedratio),ther