架空鋼結構連廊風荷載體型系數數值模擬研究

鄭建建

(1.上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司 200092； 2.上海水業設計工程有限公司 200092)

引言

國內外統計資料表明，在所有自然災害中，風災造成的損失為各種災害之首[1]。 結構風荷載特性常用的研究方法有足尺模型的現場實測、風洞試驗及數值模擬三種。 同濟大學黃鵬等[2，3]在上海浦東實測基地建立了可調節屋面坡度的足尺實測模型對屋面風荷載進行實測研究，取得了一系列成果。 目前風洞試驗是結構抗風研究的主要方法[4]。 但隨著計算機技術和數值方法的迅速發展，數值模擬方法由于其周期短、費用低、參數易于設置、儀器誤差和采樣誤差小、可以較方便地全面考慮各種因素的影響的優點，已成為測定建筑物風荷載及風環境的有效方法。 本文用Fluent數值模擬方法對鋼結構連廊表面風荷載體型系數進行研究。 連廊風荷載體型系數與所連主體結構的體型、尺寸、高度及產生的遮擋效應等因素有關，其涉及固體與流體相互作用的流體動力學問題，對于形狀不規則的結構，無法給出理論結果[5]。

1 工程概況

市民服務中心總建筑面積約25 萬m2，其中地上建筑面積16 萬 m2，地下建筑面積9 萬 m2，本工程地上共計8 個單體建筑，地下室為兩層。 地上8個單體建筑由四個連廊相連。 在5#、6#單體左右兩側各有一個鋼結構連廊與1#、2#、3#、4#單體相連，連廊與單體建筑相對位置關系如圖1 所示。

圖1 架空鋼結構連廊位置示意Fig.1 Location diagram of steel gallery

2 模型及數據處理方法

數值模擬的一個主要工作是在假設流體為不可壓縮粘性流體的基礎上對流體連續性方程和動量方程進行離散，根據離散方式的不同主要有以下幾種模擬方式：理論分析方法、直接數值解、平均N-S方程和湍流模型方法、亞格子模型的大渦模擬方法等。……