龙卷风作用下高低屋面风荷载特性研究

为探究龙卷风作用下高低屋面风荷载分布规律,本文基于Ward型龙卷风模拟装置,采用SST k-ω剪切应力传输湍流模型,对龙卷风作用下的高低房屋屋面风荷载进行数值模拟,并针对不同坡角和涡流比,分析屋面的风压分布影响规律。结果表明:1)当屋面位于龙卷风核心时,不同坡角的高低屋面风压均为负压,屋檐两侧风压数值变化较大,屋面中部区域风压稳定;2)随着屋面坡角的增大,高屋面的风压系数逐渐减小,且风压呈现稳定,而低屋面的风压剧烈变化;随着涡流比的增大,涡核半径增大,当涡流比大于0.6时,高低屋面不再破坏龙卷风的涡核结构;4)气流在高屋面转角处和高低屋面衔接转角处出现流动分离和漩涡,漩涡处呈现较大负压,风场对高低屋面破坏较大,应在结构抗风中重点考虑。本文研究成果可为高低屋面结构抗风提供一定的借鉴与参考。

钢筋混凝土仿古建筑双曲屋面施工工艺研究

探讨在钢筋混凝土仿古建筑双曲屋面施工的工艺和技术要点,以及在“盘扣-木模”支撑体系下实现复杂结构的施工过程。以某项目斋堂综合楼屋面为例,介绍大跨度组合曲面结构的施工难点,包括曲面造型、高低跨屋面和大跨度预应力曲屋面。通过对深化BIM模型、模板支撑架定位、曲面模板拼装、钢筋绑扎、混凝土浇筑以及过程控制及养护等关键工艺的突破,成功实现在“盘扣-木模”支撑体系下的双曲屋面施工。总结高低跨屋面施工的关键工序和大跨度预应力曲屋面的特殊处理方法,以期为类似工程提供经验。

高跨为双坡屋面的高低屋面低跨平屋面积雪分布研究

高低屋面对雪荷载较为敏感,通过模型试验对高跨为双坡屋面形式的高低屋面低跨平屋面积雪分布形式进行研究。模型试验在哈尔滨工业大学自主研发的户外风雪联合系统中进行,该设备可在试验段内模拟自然降雪过程。根据高跨坡屋面坡度不同共设置4个模型,并针对每个模型进行了不同风速、不同风向下的试验研究。通过高跨为平屋面形式的高低屋面积雪分布的实测与试验结果的对比,验证了试验结果的可靠性。结果表明:风速越大,积雪分布不均匀现象愈加显著,但屋面积雪分布系数并未随风速增加而增大;高跨双坡屋面坡度对变跨处积雪分布影响显著,高跨为60°双坡屋面,迎风向3 m/s风速时变跨处积雪分布系数最大值达到7. 9,超出欧洲EU规范取值。

谈工业建筑设计中屋面雪荷载的堆积

从沈阳地区大雪堆积的实例分析,结合MBMA86及《建筑结构荷载规范》的相关规定,论述工业建筑设计中对高低屋面、多屋脊屋面等处雪荷载堆积的计算。

球形屋顶积雪分布风洞试验研究

降雪天气下,屋面的积雪随着屋面形式和风场的变化而变化.正确地估计建筑物屋面的积雪分布,对于保证结构的安全使用十分重要.现有屋面积雪分布风洞试验研究,仅对非曲面屋面进行了研究,且只模拟了积雪的重分布.为了预测降雪天气下屋面上积雪的分布形式,采用喷射硅砂颗粒的方式进行了降雪模拟风洞试验.通过对比高低屋面试验结果和实测结果,发现低屋面上的积雪规律基本一致,验证了降雪模拟试验的可行性.采用不同矢跨比的球形屋面模型进行风洞试验,获得了不同风速、不同矢跨比条件下球形屋面上的积雪分布规律.通过不同时长的风洞试验,发现屋面积雪呈潮汐式增长的现象,试验时长明显影响积雪厚度,但对于球形屋面积雪范围的影响不大.

FAE方法在屋盖结构雪荷载研究中的应用

雪荷载设计是大跨屋盖结构设计中的重要环节,目前国内工程实践中的设计雪荷载通常是采用规范条文,个别重要的工程还会结合CFD数值模拟的结果。由于试验设备和条件的限制,较少采用实验对其进行验证。有限面元法结合了常规风洞试验模拟和计算机仿真技术,是一种研究大跨度屋盖结构雪荷载分布的有效方法。本文对其进行概述和分析,并以高低屋盖结构为例,采用有限面元法研究了风速和风向角对屋面积雪分布系数的影响。结果表明:与我国现行《建筑结构荷载规范》比较,二者整体分布规律基本一致,但在具体分布数值上略有差异;风速、风向亦对高低屋盖的积雪分布系数具有重要影响,就本文研究的高低屋盖结构而言,积雪分布系数随风速增大而增大,在270~337.5°风向角范围内屋盖的雪荷载分布较为不利,但在规范中并不考虑这种斜风向不利分布工况。

漂移雪荷载的各国规范比较及减灾设计初探

风雪作用对具有高低跨屋面的房屋建筑会产生特殊的效果——漂移雪荷载,从而对结构局部和整体安全性构成很大的威胁。对中国、美国和加拿大荷载规范中高低跨屋面漂移雪荷载的相关规定进行介绍,并将各国规范进行比较,为结构设计中的参考取值给出建议。最后结合一实际结构进行雪荷载作用效果分析,对高低跨屋面房屋在雪荷载作用下的减灾设计进行了初步讨论。

南太湖湿地奥体公园体育场屋盖钢结构设计

南太湖湿地奥体公园体育场外形如同百合花,采用叠合开口双层网壳结构体系,由高低两个屋面叠合而成。屋盖钢结构与下部钢筋混凝土看台部分完全脱开,全都支承在标高6.500m的观众室外平台上。在屋盖悬挑端设置观光走廊。由于屋盖钢结构中间开椭圆形洞口,周边六个入口部分同样对屋盖有削弱作用,所以高低屋面各自单独受力时无法满足承载要求,必须通过高低屋面之间的腹杆将之连接成一个整体受力。分别介绍了内力分析、特征值屈曲分析、几何非线性分析、几何材料双重非线性分析、以及典型相贯节点有限元分析的结果,考虑了半跨活荷载的不利影响。分析表明,该屋盖钢结构具有较好的整体稳定性;对于初始缺陷不敏感;当网壳的最大竖向位移超过1m后,较多杆件进入屈服状态,需要通过双重非线性分析才能获得接近实际的稳定承载力。