基于CFD的某會(huì)展中心大跨屋蓋結(jié)構(gòu)體型系數(shù)研究

■ 山東建筑大學(xué) 魏曄 楊大彬

同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 劉浩

計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的飛速發(fā)展，給風(fēng)工程的研究手段帶來(lái)了巨大的變革。與真實(shí)的建筑風(fēng)洞相比，建筑數(shù)值風(fēng)洞具有建筑模型幾何外形數(shù)據(jù)前置處理靈活方便、能夠滿足各種相似準(zhǔn)則、計(jì)算速度快、費(fèi)用低、結(jié)果采集更為全面等方面的優(yōu)點(diǎn)，因而是一個(gè)極具發(fā)展前景的領(lǐng)域[1]。本文采用數(shù)值風(fēng)洞模擬的方法，對(duì)某會(huì)展中心大跨屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載體型系數(shù)的分布規(guī)律作了研究，將計(jì)算結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)做出對(duì)比，并針對(duì)該工程呈階梯型錯(cuò)落分布的特點(diǎn)，得出相關(guān)結(jié)論。

圖1 某會(huì)展中心效果圖

該會(huì)展中心包含五個(gè)大跨屋蓋，五個(gè)大跨屋蓋的屋面高度呈階梯狀遞增（圖1），且展館區(qū)域內(nèi)擬建高層建筑及裙房，故風(fēng)荷載的相互干擾效應(yīng)明顯。此外，會(huì)展中心屋蓋呈波浪狀起伏，屋蓋周圍懸挑出挑長(zhǎng)度達(dá)3m，這在我國(guó)目前的規(guī)范中沒(méi)有給出相應(yīng)的風(fēng)荷載體型系數(shù)。因此，需要對(duì)該構(gòu)筑物周圍的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行數(shù)值仿真模擬研究，從而更為精確地確定該構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載取值，同時(shí)需要與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，為主結(jié)構(gòu)及維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算提供依據(jù)。

1.數(shù)值風(fēng)洞模型介紹

1.1 幾何外形建模

圖2 會(huì)展中心數(shù)值風(fēng)洞外形模型

為保證在計(jì)算精度的基礎(chǔ)上使網(wǎng)格劃分容易實(shí)現(xiàn)，按原型尺寸進(jìn)行建模，模型比例為1：1；同時(shí)，對(duì)會(huì)展中心大跨部分細(xì)部外形予以簡(jiǎn)化，將裙房簡(jiǎn)化為一圓柱體，柱高與實(shí)際工程相同。……