开洞对核电常规岛龙卷风荷载影响的研究

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1、学校代码：10286分类号：TU312密级：公开UDC：624学号：150980开洞对核电常规岛龙卷风荷载影响的研究研究生姓名：吴熙导师姓名：吕令毅申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期2018年6月22日二级学科名称结构工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席史治宇评阅人S005140-1S005140-22018年6月22日硕士学位论文开洞对核电常规岛龙卷风荷载影响的研究专业名称：结构工程研究生姓名：吴熙导师姓名：吕令毅StudyonInfluenceofOpeningsonTornadoLoad

2、ofNuclearPowerConventionalIslandADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWuXiSupervisedbyProf.LvLing-yiCollegeofCivilEngineeringSoutheastUniversityApril2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和

3、致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。丨：乂辟曰期研宄生签名：，乂十东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研宄所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的一内容和纸

4、质论文的内容相致，。除在保密期内的保密论文外允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括）授权东南大学研宄生院办理以电子信息形式刊登。４＠讀４、研究生签名：导师签名：日期：Ｈ摘要摘要论文题名：开洞对核电常规岛龙卷风荷载影响的研究硕士研究生：吴熙导师：吕令毅教授/博导学校：东南大学龙卷风是大气中最强烈的涡旋现象，具有影响范围小、生消迅速、轨迹不定、破坏性极强等特点。由于其发生概率和区域相对较小，目前我国的《建筑结构荷载规范》中尚未包含普通结构的抗龙卷风设

5、计标准。但是，对于某些破坏后果特别严重的设施，如核电站、火力发电厂等，在设计时需要考虑龙卷风荷载的影响，以保证其有足够的抵抗力。核电常规岛主厂房的围护面板在龙卷风作用下会发生破坏。在这种情况下，风对结构的影响除外压作用下，还需考虑内外压的共同作用。多数围护结构的破坏（例如屋盖掀翻和墙面倒塌）都是由于内外压共同作用引起，在极端环境条件（如龙卷风）下尤甚。合理估算结构所受的龙卷风荷载，得出开洞后结构各表面龙卷风荷载的分布特性，进行有针对性的加固措施，有助于提高核电厂等重要土建结构的抗龙卷风性能，减少恶劣环境条件下的经济损失。首先，建立了龙卷风

6、场的数值模型，并对数值模拟结果进行分析验证。研究发现：数值龙卷风场的切向风速以及气压降沿径向的变化规律与二维Rankine涡理论模型吻合度较高，验证了数值模拟结果的可靠性。随后，分析了涡流比对龙卷风场结构及特征参数的影响。结果表明：随着涡流比的增加，龙卷风场中心气压降绝对值及最大切向风速逐渐减小，对应核心半径逐渐增大。低涡流比情况下，龙卷风切向风速及气压降的变化速率明显高于高涡流比情况。当涡流比S=1.0时，龙卷风由单涡核结构转化为多涡核结构，且风场结构趋于不稳定。其次，基于龙卷风数值模型，揭示了核电常规岛主厂房位于龙卷风核心半径处时围护

7、结构的连续破坏机理。结果表明：结构位于龙卷风核心半径处时，其屋面靠近迎风面边缘处的负风压最大，屋面最先发生掀翻破坏。此时结构内表面各点风压值几乎处处相等，具有较高一致性。由于内外压共同作用，迎风面、背风面及近龙卷风侧面依次发生破坏，远龙卷风侧面未发生破坏。其中迎风面破坏率最大，达到22.2%。最后，研究了开洞对结构表面龙卷风风压分布特性的影响。将核电常规岛主厂房置于龙卷风场的核心半径处，改变开洞面积、开洞位置以及开洞数量，对相应工况下结构各表面风压分布特性进行了分析，并与风致平均内压理论公式结果进行对比。此外，对于复杂开洞结构，无法直接判

8、断气流入口和出口位置，根据风致内压理论估算公式计算结构平均内压时需要进行繁琐的试算工作。为此，将风致内压理论估算公式与数值模拟技术相结合，为复杂开洞情况下的风致平均内压估算提供了解决方案。关键