發(fā)布時間：2020-05-31 17:16

【摘要】：隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,數(shù)不勝數(shù)的建筑如雨后春筍般拔地而起,建筑風工程在我國的研究大多集中于在役建筑,針對建筑在建過程中的風工程研究相對來說還遠遠不夠,加上建筑安全事故頻發(fā),因此針對建筑在施工過程中的安全性研究應(yīng)引起足夠的重視。同時,造成風災(zāi)損失的主要原因是大量的低矮建筑在臺風作用下發(fā)生倒塌破壞,因而系統(tǒng)地掌握低矮建筑表面風荷載的分布規(guī)律,以便提出有效的抗風措施就顯得十分必要。計算流體動力學(xué)是計算風工程的核心,它旨在研究建筑物表面的風荷載和建筑物周圍的空氣繞流情況。本文主要通過運用CFD(Computational Fluid Dynamics)數(shù)值模擬技術(shù),基于FLUENT 14.0.0軟件平臺,對大氣邊界層中外圍設(shè)置密目式安全網(wǎng)的在建低矮建筑的風場和風壓分布進行了數(shù)值模擬計算、分析和對比,主要研究內(nèi)容如下:(1)介紹了FLUENT數(shù)值風洞模擬的理論基礎(chǔ),其中包括粘性流體的三大基本方程、模擬風場的各類湍流模型,同時對各類湍流模型進行分析比較,概括了計算流體動力學(xué)控制方程的離散化方法、FVM常用離散格式以及離散方程的求解方法,最后還對用戶自定義函數(shù)(UDF)進行了比較詳細的介紹。(2)著重介紹了東京工藝大學(xué)的TPU氣動數(shù)據(jù)庫中關(guān)于低矮建筑氣動數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。通過在TPU氣動數(shù)據(jù)庫中選取一個Breadth/Depth/Height=160:400:160,縮尺比例為1/100的平屋頂?shù)桶ㄖY(jié)構(gòu)模型,三維計算模型利用Gambit 2.3.16建立,詳細介紹了數(shù)值風洞計算模型和網(wǎng)格劃分,邊界條件設(shè)置,近壁面處理以及求解設(shè)置等相關(guān)工作。基于FLUENT 14.0.0軟件平臺,計算其在大氣邊界層的建筑表面風壓分布,來流邊界處的風剖面U(z)、k和?均采用用戶自定義函數(shù)(UDF)編程與FLUENT對接實現(xiàn),湍流計算模型分別采用標準k-ε模型和Realizable k-ε模型,并與TPU氣動數(shù)據(jù)庫中的風洞實驗數(shù)據(jù)進行對比,驗證其正確性和有效性。(3)對多孔介質(zhì)模型的定義、性質(zhì)、動量方程、多孔階躍模型以及求解方法均進行了詳細介紹。重點介紹密目式安全網(wǎng)的風洞實驗、多孔介質(zhì)模型定義在FLUENT中兩個重要參數(shù)的確定、基于多孔介質(zhì)模型的密目式安全網(wǎng)CFD數(shù)值模擬以及風荷載體型系數(shù)的計算。運用對比分析方法,著重分析了四周覆網(wǎng)腳手架設(shè)置時對建筑物表面平均風壓系數(shù)的影響以及不同覆網(wǎng)時主建筑物表面的平均風力系數(shù),進而研究了覆網(wǎng)腳手架不同布置時主建筑物表面的風壓特性。(4)分析了建筑物的四周均布置覆網(wǎng)腳手架工況下覆網(wǎng)的風壓特性。通過將FLUENT數(shù)值模擬結(jié)果所創(chuàng)建的兩種類型安全網(wǎng)的部分監(jiān)測點的自由流速度與壓力降關(guān)系的數(shù)據(jù)趨勢線,與由風洞實驗得到的有效數(shù)據(jù)擬合繪制的曲線圖對比分析,驗證了多孔介質(zhì)模型計算策略的可行性。重點研究了主建筑物的四周均布置覆網(wǎng)腳手架的工況下,密目式安全網(wǎng)上的風力系數(shù),并將數(shù)值模擬結(jié)果與相關(guān)的當前規(guī)范設(shè)計建議進行比較,進而提出設(shè)計覆網(wǎng)腳手架時,腳手架上風荷載的取值建議,為工程實踐及業(yè)內(nèi)人士提供理論參考和建議。
【圖文】：

第一章 緒論1.1 選題背景及研究意義隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，整個建筑行業(yè)突飛猛進，建筑規(guī)模逐漸擴大，在建建筑物數(shù)目日益增加，風對建筑物及其周圍環(huán)境的影響也越來越顯著。建筑風工程在我國的研究大多集中于在役建筑，針對于建筑在建過程中的風工程研究相對來說還遠遠不夠，加上建筑安全事故頻發(fā)，因此針對建筑在施工過程中的安全性研究應(yīng)引起足夠的重視[1]。腳手架是指為便于施工人員操作和解決建筑或裝飾工程施工現(xiàn)場的縱向及橫向運輸而建造的各種臨時性結(jié)構(gòu)支架，用于施工人員的外部施工和室內(nèi)裝修以及高空安裝建筑構(gòu)件的施工過程。作為建筑施工不可或缺的防護設(shè)施，腳手架在確保項目順利建設(shè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[2]。

帶密目式安全網(wǎng)的在建低矮建筑風荷載數(shù)值模擬研究通道。它提供了一個安全的工作場所，，以及為正在進行的工入口。這種臨時支護系統(tǒng)因其經(jīng)濟、方便、適應(yīng)性廣而被廣泛型的覆網(wǎng)腳手架結(jié)構(gòu)。腳手架結(jié)構(gòu)重量輕，易于維護、安裝管制成，扣件式鋼管腳手架由立桿（內(nèi)立桿、外立桿）、大桿（橫向水平桿）、斜撐、剪刀撐、安全網(wǎng)和腳手板等組件構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU312.1

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本文編號：2690194