隨著社會不斷地進步和發(fā)展,高層甚至超高層建筑已成為建筑行業(yè)發(fā)展的主流。在建設(shè)超高層建筑時,鋼結(jié)構(gòu)具有非常重要的作用,它能夠確保超高層建筑整體的穩(wěn)定性,優(yōu)點突出。但大型復(fù)雜的超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑屬于風(fēng)敏感建筑,在風(fēng)荷載作用下可能會產(chǎn)生比較大的振動、應(yīng)力和變形,所以對大型鋼結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載進行研究是非常有必要的。為此江陰大橋建設(shè)有限公司與趙靜一老師課題組共同合作研究大型鋼結(jié)構(gòu)塔架風(fēng)荷載效應(yīng)。本文主要對大型鋼結(jié)構(gòu)塔架進行擬靜力學(xué)分析和考慮流固耦合的風(fēng)洞模擬分析,并就這兩種方法進行簡單對比,為研究大型復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)塔架的風(fēng)效應(yīng)機理提供理論方法和技術(shù)支持。本文主要研究內(nèi)容如下:首先介紹大型高聳鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀、風(fēng)災(zāi)導(dǎo)致的各種破壞、大型鋼結(jié)構(gòu)塔架的用途、結(jié)構(gòu)風(fēng)工程的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和手段以及流固耦合分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,進而闡述研究大型鋼結(jié)構(gòu)塔架風(fēng)效應(yīng)時應(yīng)充分考慮流固耦合的影響。然后對自然風(fēng)的特性進行簡單研究,包括平均風(fēng)和脈動風(fēng)的特性,建立鋼結(jié)構(gòu)塔架的有限元模型,并對風(fēng)荷載進行理論計算和擬靜力學(xué)分析。接著闡述計算流體力學(xué)和流固耦合基本原理,四種常用的數(shù)值計算方法,分析任意拉格朗日-歐拉方法的原理和特點,研究兩種... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

天津周

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-2-圖1-2昆明恒隆廣場隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑向著越來越高的方向發(fā)展，首要考慮的就是風(fēng)荷載問題，因為復(fù)雜的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在風(fēng)荷載下會發(fā)生大的顫振、應(yīng)力和位移變形。風(fēng)災(zāi)是指狂風(fēng)、臺風(fēng)或颶風(fēng)過后造成的災(zāi)難，是最具影響力的自然災(zāi)害之一，爆發(fā)次數(shù)多，延續(xù)的時間比較長，造成的危害比較大，影響廣泛[2-3]。據(jù)不完整統(tǒng)計，全球每年產(chǎn)生80余個熱氣旋，而且每個氣旋的風(fēng)力等級都超過了8。每年大約有20000人在臺風(fēng)中滅亡，財產(chǎn)損失超過80億美元。歷史上曾發(fā)生20多次死亡人數(shù)超過5000人的大風(fēng)災(zāi)，8次死亡人數(shù)10萬以上的特大風(fēng)災(zāi)。1959年，日本名古屋超強臺風(fēng)造成2000多人消失，直接經(jīng)濟損失達20億美元；1963年，加勒比海颶風(fēng)導(dǎo)致5000多人喪失生命，十萬多人無家可回；1970年11月12日，一場強風(fēng)暴奇襲孟加拉國，造成300000人死亡，280000頭牛和500000只家禽被殺死，經(jīng)濟損失是無法估量的，是20世紀以來最大的風(fēng)災(zāi)害。2004年，“Charley”、“Ivan”和“Jeanne”超強熱帶颶風(fēng)奇襲了整個北美，造成了2000多人全部喪生，直接造成的經(jīng)濟損失總額高達500個億美元；2006年8月“桑美”降落在浙江溫州，摧毀的房屋不計其數(shù)，人員傷亡達200余人；2017年9月超強臺風(fēng)“泰利”奇襲日本，結(jié)果導(dǎo)致5人死亡，直接經(jīng)濟損失達7.5億美元。“利奇馬”在2019年8月10日凌晨1時登陸浙江溫嶺后，經(jīng)過江蘇，移入黃海，并在8月11日晚上8點在山東青島二次登陸。它不僅風(fēng)力和降水強度大，而且波及范圍廣泛，波及十余個省市。同時“利奇馬”停留時間相當(dāng)長，停留了10余天。據(jù)國家應(yīng)急管理部消息，“利奇馬”在影響期間，造成浙江、山東等10個省區(qū)市超過1400萬人受到影響，有70人消失，超過15000所房屋被嚴重破壞，農(nóng)作物和種植基地受災(zāi)面積累計增加了超過100?

第1章緒論-3-不是風(fēng)災(zāi)所導(dǎo)致的，但也是風(fēng)效應(yīng)導(dǎo)致的典型案例。圖1-3塔科馬大橋轟然墜入普吉特灣瞬間鋼結(jié)構(gòu)具有重量輕、容易制作各種形狀、方便工程施工等優(yōu)勢，正是這些優(yōu)勢使得鋼結(jié)構(gòu)能夠在建筑工程的各個領(lǐng)域中廣泛的應(yīng)用。不過缺點是：大型復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)塔對風(fēng)荷載極其敏感，在風(fēng)荷載作用下可能產(chǎn)生比較較大的變形。所以在進行建筑工程設(shè)計的時候，風(fēng)荷載是必須考慮的，而且是主要設(shè)計荷載，特別是對于大型的大跨度的空間結(jié)構(gòu)、高聳和超高層建筑[4-6]。因為深知風(fēng)荷載對建筑結(jié)構(gòu)帶來的危害極大，所以世界上許多國家對建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)工程進行了各種各樣的深入研究，風(fēng)荷載理論和實踐的結(jié)合使得風(fēng)工程研究不斷進步和創(chuàng)新。我國每兩年舉行一次結(jié)構(gòu)風(fēng)工程學(xué)術(shù)會議，并且每四年舉行一次國際性的工業(yè)空氣動力學(xué)學(xué)術(shù)會議[7-8]。為了減少風(fēng)災(zāi)帶來的損失，美國計劃每年撥出2300萬美元科研經(jīng)費用于風(fēng)工程相關(guān)研究，盡最大的能力減少風(fēng)災(zāi)。同時，日本也實施了一項名為COE的計劃，該計劃每年提供很多的科研經(jīng)費用于開展有關(guān)風(fēng)工程的科研項目。從以上的學(xué)術(shù)會議和科學(xué)研究計劃，可以看出，風(fēng)工程方面的研究越來越受到各個國家的重視。1.2大型鋼結(jié)構(gòu)塔架簡介本論文中的大型鋼結(jié)構(gòu)塔架與平時見到的電纜塔架、信號塔架是有很大區(qū)別的。如圖1-4所示是電纜塔架，該鋼結(jié)構(gòu)塔架是由多種型鋼搭設(shè)而成，這種塔架的主要作用是支撐電纜，方便電纜的鋪設(shè)，用于供電或者傳送信號，廣泛應(yīng)用于我國各個地區(qū)，這種塔架和本論文中的塔架在體型和結(jié)構(gòu)上還是有很大區(qū)別的，而且高度上也存在一定的差異，這種電纜塔架相對高度不是很高。

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3019070