大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的風(fēng)雪流作用及響應(yīng)項(xiàng)目摘要

大跨度鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算。近年來，國內(nèi)外發(fā)生了很多在風(fēng)雪流作用下的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)破壞事故。但是，研究極端條件特別是風(fēng)雪流作用下大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的工作性能同時涉及風(fēng)雪兩相流運(yùn)動機(jī)理、風(fēng)致雪壓計(jì)算、風(fēng)雪流-結(jié)構(gòu)耦合作用、大跨度結(jié)構(gòu)抗倒塌性能等學(xué)科前沿問題，國內(nèi)外在這些方面目前尚未取得突破性進(jìn)展。 本項(xiàng)目擬通過試驗(yàn)和數(shù)值風(fēng)洞模擬，構(gòu)建考慮雪顆粒附著影響的風(fēng)雪流壁面函數(shù)、風(fēng)雪流顆粒運(yùn)動的修正公式；提出積雪模化特征模型；構(gòu)建風(fēng)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(fēng)荷載計(jì)算公式；建立結(jié)構(gòu)-風(fēng)雪流耦合作用計(jì)算參數(shù)框架，研究典型大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)在風(fēng)雪作用下的抗倒塌性能。 通過本課題的研究有望在相關(guān)學(xué)科前沿方向取得重要進(jìn)展，為大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)雪設(shè)計(jì)提供理論支撐，提高結(jié)構(gòu)抗風(fēng)雪設(shè)計(jì)水平。

近年來，國內(nèi)外發(fā)生了很多極端風(fēng)雪天氣下的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)破壞事故，研究極端條件下大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)雪流作用及響應(yīng)同時涉及風(fēng)雪兩相流運(yùn)動機(jī)理、風(fēng)致雪壓計(jì)算、風(fēng)雪流—結(jié)構(gòu)耦合作用、大跨度結(jié)構(gòu)抗倒塌性能等學(xué)科前沿問題，針對此，國內(nèi)外研究目前尚未取得突破性進(jìn)展。 本項(xiàng)目通過場地實(shí)測、試驗(yàn)和數(shù)值風(fēng)洞模擬，研究了：大跨度屋蓋在風(fēng)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(fēng)荷載的影響、風(fēng)雪流數(shù)值模擬方法、大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)與風(fēng)雪流的耦合作用等四個方面的問題?；?8組模型試驗(yàn)，研究了常見建筑模型的屋蓋積雪與周邊積雪模式、?；┖奢d模型，并與現(xiàn)行國際雪荷載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比對分析；分析風(fēng)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(fēng)雪場數(shù)值模擬優(yōu)化參數(shù)構(gòu)架，構(gòu)建了三維脈動風(fēng)雪場，提出了了基于CFD-DEM的風(fēng)雪流數(shù)值模擬方法，該方法可考慮風(fēng)雪耦合作用以及粒子之間的粘結(jié)、碰撞、分離滾動等；建立了基于RBF的雪相時變準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)算法，該方法基于兩相流穩(wěn)態(tài)計(jì)算理論，建立了風(fēng)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(fēng)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(jì)算效率；揭示了積雪影響對大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)流固耦合動力響應(yīng)的影響規(guī)律。 通過本課題的研究,在風(fēng)雪流實(shí)測試驗(yàn)、數(shù)值模擬、作用機(jī)理與結(jié)構(gòu)響應(yīng)等幾個基礎(chǔ)科學(xué)問題上取得重要進(jìn)展，為大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)雪設(shè)計(jì)提供了理論支撐，提高了大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)雪設(shè)計(jì)水平。 2100433B

《大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面風(fēng)雪荷載》可供從事土木工程、力學(xué)等相關(guān)專業(yè)的廣大科技人員以及各設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)參考書。這是一部關(guān)于大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面風(fēng)雪荷載的專著，本書系統(tǒng)地總結(jié)和闡述了作者在大跨度鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)雪災(zāi)害方面的主要研究成果。主要論述了大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面風(fēng)雪荷載。第一章論述了大跨度鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題。第二章論述了大跨度鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)雪災(zāi)害調(diào)查分析。第三章論述了基本雪壓的計(jì)算與分析。第四章論述了基本風(fēng)壓的計(jì)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(jié)構(gòu)風(fēng)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(jié)構(gòu)風(fēng)雪災(zāi)害調(diào)查分析

1.2.2基本雪壓研究

1.2.3基本風(fēng)壓研究

1.2.4屋面積雪分布系數(shù)研究

1.2.5風(fēng)、雪荷載組合研究

第2章風(fēng)雪災(zāi)害調(diào)查分析

2.1引言

2.2風(fēng)雪災(zāi)害概況

2.3事故原因分析

2.3.1荷載原因

2.3.2設(shè)計(jì)原因

2.3.3施工原因

2.3.4不正規(guī)的設(shè)計(jì)與施工

2.3.5使用及維護(hù)方面

2.4小結(jié)

第3章基本雪壓的計(jì)算與分析

3.1引言

3.2結(jié)構(gòu)作用類型及數(shù)學(xué)模型

3.2.1作用及作用效應(yīng)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(shè)計(jì)基準(zhǔn)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(jì)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(yàn)法對分布函數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)

3.3建立雪荷載統(tǒng)計(jì)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(yàn)

3.4計(jì)算結(jié)果與分析

3.4.1計(jì)算結(jié)果的比較

3.4.2矩法估計(jì)和Gumbel法估計(jì)的比較

3.5小結(jié)

第4章基本風(fēng)壓的計(jì)算與分析

4.1 引言

4.2風(fēng)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(fēng)速的高度換算

4.2.3觀測資料時次訂正

4.3基本風(fēng)壓的計(jì)算

4.3.1空氣密度的計(jì)算

4.3.2最大風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)計(jì)算

4.3.3極值工型分布及參數(shù)估計(jì)

4.3.4極值Ⅲ型分布及參數(shù)估計(jì)

4.4計(jì)算結(jié)果優(yōu)良性指標(biāo)檢驗(yàn)

4.5計(jì)算結(jié)果與分析

4.5.1用極值工型分布統(tǒng)計(jì)數(shù)值的計(jì)算結(jié)果分析

4.5.2用極值Ⅲ型分布統(tǒng)計(jì)數(shù)值的計(jì)算結(jié)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(jié)

第5章屋面積雪分布系數(shù)

5.1 引言

5.2風(fēng)致積雪分析模型的建立

5.2.1流體的力學(xué)性質(zhì)

5.2.2 FLUENT軟件

5.2.3風(fēng)雪效應(yīng)湍流模型的建立

5.2.4風(fēng)雪效應(yīng)多相流模型的建立

5.2.5 FLUENT模型的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)板屋面風(fēng)致積雪模擬分析

5.7.3帶天窗有擋風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(jié)

第6章大跨度鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)雪荷載組合

6.1 引言

6.2荷載和抗力的統(tǒng)計(jì)分析

6.2.1荷載的統(tǒng)計(jì)分析

6.2.2荷載效應(yīng)組合

6.2.3抗力的統(tǒng)計(jì)分析

6.3門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠指標(biāo)的計(jì)算

6.3.1極限狀態(tài)方程

6.3.2可靠度計(jì)算

6.3.3計(jì)算方法

6.3.4計(jì)算結(jié)果

6.3.5永久荷載 雪荷載（G S）組合時可靠指標(biāo)的分析

6.3.6平均可靠指標(biāo)的分析

6.4小結(jié)

參考文獻(xiàn)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(yīng)做了較為全面的研究分析。2100433B