大跨度鋼結構屋蓋的風雪流作用及響應結題摘要

近年來，國內(nèi)外發(fā)生了很多極端風雪天氣下的大跨度屋蓋結構破壞事故，研究極端條件下大跨度屋蓋結構的風雪流作用及響應同時涉及風雪兩相流運動機理、風致雪壓計算、風雪流—結構耦合作用、大跨度結構抗倒塌性能等學科前沿問題，針對此，國內(nèi)外研究目前尚未取得突破性進展。 本項目通過場地實測、試驗和數(shù)值風洞模擬，研究了：大跨度屋蓋在風雪流作用下的堆載特性、大跨度屋蓋氣動外形修正對等效風荷載的影響、風雪流數(shù)值模擬方法、大跨度屋蓋結構與風雪流的耦合作用等四個方面的問題?；?8組模型試驗，研究了常見建筑模型的屋蓋積雪與周邊積雪模式、模化雪荷載模型，并與現(xiàn)行國際雪荷載標準進行了比對分析；分析風雪堆積對屋面氣動特性影響的不確定性，建立了雪顆粒不均勻堆積對屋蓋三維形狀修正的數(shù)據(jù)識別方法，分析了積雪對建筑繞流的干擾影響規(guī)律；確定了典型風雪場數(shù)值模擬優(yōu)化參數(shù)構架，構建了三維脈動風雪場，提出了了基于CFD-DEM的風雪流數(shù)值模擬方法，該方法可考慮風雪耦合作用以及粒子之間的粘結、碰撞、分離滾動等；建立了基于RBF的雪相時變準穩(wěn)態(tài)算法，該方法基于兩相流穩(wěn)態(tài)計算理論，建立了風雪相侵蝕插值算法與多階段穩(wěn)態(tài)逼近判斷算法，解決了風雪相穩(wěn)態(tài)時變模擬問題，相比瞬態(tài)算法大幅度提高了計算效率；揭示了積雪影響對大跨度屋蓋結構流固耦合動力響應的影響規(guī)律。 通過本課題的研究,在風雪流實測試驗、數(shù)值模擬、作用機理與結構響應等幾個基礎科學問題上取得重要進展，為大跨度屋蓋結構抗風雪設計提供了理論支撐，提高了大跨度屋蓋結構的抗風雪設計水平。 2100433B

大跨度鋼結構屋蓋廣泛用于大型場、館、交通建筑，現(xiàn)有研究主要集中在正常荷載作用下的結構設計、計算。近年來，國內(nèi)外發(fā)生了很多在風雪流作用下的大跨度屋蓋結構破壞事故。但是，研究極端條件特別是風雪流作用下大跨度屋蓋結構的工作性能同時涉及風雪兩相流運動機理、風致雪壓計算、風雪流-結構耦合作用、大跨度結構抗倒塌性能等學科前沿問題，國內(nèi)外在這些方面目前尚未取得突破性進展。 本項目擬通過試驗和數(shù)值風洞模擬，構建考慮雪顆粒附著影響的風雪流壁面函數(shù)、風雪流顆粒運動的修正公式；提出積雪?；卣髂Ｐ?；構建風雪流三維數(shù)值脈動流場，提出典型屋蓋積雪修形后的等效風荷載計算公式；建立結構-風雪流耦合作用計算參數(shù)框架，研究典型大跨度屋蓋結構在風雪作用下的抗倒塌性能。 通過本課題的研究有望在相關學科前沿方向取得重要進展，為大跨度屋蓋結構抗風雪設計提供理論支撐，提高結構抗風雪設計水平。

《大跨度鋼結構屋面風雪荷載》可供從事土木工程、力學等相關專業(yè)的廣大科技人員以及各設計院與施工企業(yè)參考，也可作為上述專業(yè)研究生和高年級本科生的學習參考書。這是一部關于大跨度鋼結構屋面風雪荷載的專著，本書系統(tǒng)地總結和闡述了作者在大跨度鋼結構風雪災害方面的主要研究成果。主要論述了大跨度鋼結構屋面風雪荷載。第一章論述了大跨度鋼結構發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題。第二章論述了大跨度鋼結構風雪災害調(diào)查分析。第三章論述了基本雪壓的計算與分析。第四章論述了基本風壓的計算與分析。第五章論述了屋面積雪分布系數(shù)。第六章論述了大跨度鋼結構風雪荷載組合。

前言

第1章緒論

1.1引言

1.2問題的提出

1.2.1大跨度鋼結構風雪災害調(diào)查分析

1.2.2基本雪壓研究

1.2.3基本風壓研究

1.2.4屋面積雪分布系數(shù)研究

1.2.5風、雪荷載組合研究

第2章風雪災害調(diào)查分析

2.1引言

2.2風雪災害概況

2.3事故原因分析

2.3.1荷載原因

2.3.2設計原因

2.3.3施工原因

2.3.4不正規(guī)的設計與施工

2.3.5使用及維護方面

2.4小結

第3章基本雪壓的計算與分析

3.1引言

3.2結構作用類型及數(shù)學模型

3.2.1作用及作用效應的一般概念

3.2.2作用類型

3.2.3兩種概率模型

3.2.4設計基準期內(nèi)最大荷載的概率分布函數(shù)

3.2.5極值l型分布

3.2.6極值工型分布的常用參數(shù)估計方法

3.2.7樣本序列出現(xiàn)特大值時參數(shù)的修改方法

3.2.8利用柯爾莫哥洛夫檢驗法對分布函數(shù)進行檢驗

3.3建立雪荷載統(tǒng)計模型及確定模型參數(shù)

3.3.1雪荷載調(diào)查概況與方法

3.3.2利用直方圖確定雪荷載分布

3.3.3非參數(shù)檢驗

3.4計算結果與分析

3.4.1計算結果的比較

3.4.2矩法估計和Gumbel法估計的比較

3.5小結

第4章基本風壓的計算與分析

4.1 引言

4.2風速資料數(shù)據(jù)及處理

4.2.1地面粗糙度等級的規(guī)定

4.2.2風速的高度換算

4.2.3觀測資料時次訂正

4.3基本風壓的計算

4.3.1空氣密度的計算

4.3.2最大風速的統(tǒng)計計算

4.3.3極值工型分布及參數(shù)估計

4.3.4極值Ⅲ型分布及參數(shù)估計

4.4計算結果優(yōu)良性指標檢驗

4.5計算結果與分析

4.5.1用極值工型分布統(tǒng)計數(shù)值的計算結果分析

4.5.2用極值Ⅲ型分布統(tǒng)計數(shù)值的計算結果分析

4.5.3極值l型分布和極值Ⅲ型分布的對比分析

4.5.4極值Ⅲ型分布與規(guī)范的對比分析

4.6小結

第5章屋面積雪分布系數(shù)

5.1 引言

5.2風致積雪分析模型的建立

5.2.1流體的力學性質(zhì)

5.2.2 FLUENT軟件

5.2.3風雪效應湍流模型的建立

5.2.4風雪效應多相流模型的建立

5.2.5 FLUENT模型的各項參數(shù)設定

5.3單跨單坡屋面積雪分布系數(shù)研究

5.3.1單跨單坡屋面積雪調(diào)查分析

5.3.2單跨單坡屋面風致積雪模擬分析

5.3.3單跨單坡屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.4單跨雙坡屋面積雪分布系數(shù)研究

5.4.1調(diào)查分析

5.4.2單跨雙坡屋面風致積雪模擬分析

5.4.3單跨雙坡屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.5拱形屋面積雪分布系數(shù)研究

5.5.1調(diào)查分析

5.5.2拱形屋面風致積雪模擬分析

5.5.3拱形屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.6帶天窗屋面積雪分布系數(shù)研究

5.6.1調(diào)查分析

5.6.2帶天窗屋面風致積雪模擬分析

5.6.3帶天窗屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.7帶天窗有擋風板屋面積雪分布系數(shù)研究

5.7.1調(diào)查分析

5.7.2帶天窗有擋風板屋面風致積雪模擬分析

5.7.3帶天窗有擋風板屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.8多跨單坡屋面積雪分布系數(shù)研究

5.8.1調(diào)查分析

5.8.2多跨單坡屋面風致積雪模擬分析

5.8.3多跨單坡屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.9雙跨雙坡屋面積雪分布系數(shù)研究

5.9.1調(diào)查分析

5.9.2雙跨雙坡屋面風致積雪模擬分析

5.9.3雙跨雙坡屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.10雙跨拱形屋面積雪分布系數(shù)研究

5.10.1調(diào)查分析

5.10.2雙跨拱形屋面風致積雪模擬分析

5.10.3雙跨拱形屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.11高、低屋面積雪分布系數(shù)研究

5.11.1調(diào)查分析

5.11.2高、低屋面風致積雪模擬分析

5.11.3高、低屋面積雪分布系數(shù)的確定

5.12小結

第6章大跨度鋼結構風雪荷載組合

6.1 引言

6.2荷載和抗力的統(tǒng)計分析

6.2.1荷載的統(tǒng)計分析

6.2.2荷載效應組合

6.2.3抗力的統(tǒng)計分析

6.3門式剛架輕鋼結構構件可靠指標的計算

6.3.1極限狀態(tài)方程

6.3.2可靠度計算

6.3.3計算方法

6.3.4計算結果

6.3.5永久荷載 雪荷載（G S）組合時可靠指標的分析

6.3.6平均可靠指標的分析

6.4小結

參考文獻2100433B

內(nèi)容簡介

本書針對地震作用下淺埋雙洞隧道的動力響應做了較為全面的研究分析。2100433B