本文選題：鋼構(gòu)件　切入點：單層網(wǎng)殼　出處：《天津大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：越來越多的大跨度空間結(jié)構(gòu)屋面采用玻璃材料或透光性較好的膜材等,同時一些大跨度空間結(jié)構(gòu)布置有室外大型構(gòu)件,太陽輻射作用對于這些結(jié)構(gòu)溫度場的影響不可忽視。對于有吊頂?shù)拇罂缍瓤臻g結(jié)構(gòu),吊頂與屋面之間形成相對密閉的空間,將導(dǎo)致“溫箱效應(yīng)”,同樣對結(jié)構(gòu)溫度場有影響。在輻射-熱-流耦合作用下,大跨度空間結(jié)構(gòu)的溫度場呈現(xiàn)出非均勻和時變的特點。結(jié)構(gòu)設(shè)計中的溫度作用往往考慮為均勻溫度作用,這與結(jié)構(gòu)實際所處的溫度場是不相符的,因此給結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工帶來安全隱患。本文主要研究輻射-熱-流耦合作用下鋼構(gòu)件和單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的溫度場分布,為大跨度空間結(jié)構(gòu)的溫度作用的精細化分析奠定基礎(chǔ)。通過對5組采用不同處理方式的封閉方鋼管試件進行溫度實測,探究降低鋼構(gòu)件在強烈太陽輻射作用下表面溫度的方法。結(jié)果表明,未經(jīng)處理的方鋼管夏季表面溫度可達65.1℃,比空氣溫度高出近30℃;方鋼管兩側(cè)開洞對降低方鋼管表面最高溫度的效果不明顯;將方鋼管置于密閉鋼箱、多孔鋼箱和含保溫材料的鋼箱中均能有效降低方鋼管表面最高溫度,方鋼管夏季表面最高溫度在45℃左右,三種處理方法的效果相差不大,有保溫材料的鋼箱能使方鋼管四個壁面的溫度值在任何時刻都保持基本相同。綜合考慮,實際工程中可在鋼構(gòu)件外圍增設(shè)多孔鋼板以降低結(jié)構(gòu)在夏季強烈太陽輻射下的溫度效應(yīng)。本文采用FLUENT軟件對結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在輻射-熱-流多物理場耦合作用下的溫度分布進行數(shù)值模擬,考慮太陽輻射、內(nèi)外空氣對流換熱、結(jié)構(gòu)與周圍環(huán)境輻射換熱等。對封閉方鋼管在各時刻的溫度分布進行了數(shù)值模擬,與溫度實測值吻合較好,驗證了分析方法的合理性。將此分析方法應(yīng)用到大跨度空間結(jié)構(gòu)的溫度場數(shù)值模擬中,并采用UDF對入口風(fēng)速進行設(shè)置,得到了結(jié)構(gòu)在各時刻的溫度場分布情況,并探討了建筑夾層和玻璃屋面對大跨度空間結(jié)構(gòu)表面溫度的影響。結(jié)果表明,考慮建筑夾層后,網(wǎng)殼表面最高溫度比沒有考慮建筑夾層時高出7~10℃;當(dāng)單層網(wǎng)殼屋面為玻璃材料時,網(wǎng)殼最高溫度比沒有考慮玻璃屋面時高出2℃左右。因此在實際結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中應(yīng)當(dāng)考慮建筑夾層和玻璃屋面對大跨度空間結(jié)構(gòu)表面溫度的影響。結(jié)合ASHRAE模型和穩(wěn)態(tài)傳熱原理推導(dǎo)出考慮太陽輻射的鋼構(gòu)件溫度簡化計算公式,并提出了影響因子來考慮構(gòu)件壁面間導(dǎo)熱和輻射換熱對構(gòu)件溫度影響。通過將溫度簡化計算公式的結(jié)果與鋼構(gòu)件溫度實測結(jié)果進行對比,溫度簡化計算公式的計算精度較高,誤差在5%以內(nèi),能夠滿足工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的精度要求。
[Abstract]:More and more large span space structure roofing uses glass material or membrane material with good light transmittance, and some large outdoor members are arranged in some large span space structures. The effect of solar radiation on the temperature field of these structures cannot be ignored. For large span space structures with ceiling, there is a relatively closed space between ceiling and roof. Will lead to the "temperature box effect", which also has an effect on the temperature field of the structure. The temperature field of long-span spatial structures is non-uniform and time-varying. The temperature effect in structural design is usually considered as a uniform temperature effect, which is inconsistent with the actual temperature field of the structure. In this paper, the temperature field distribution of steel members and single-layer latticed shell structures under radiation-thermal-current coupling is studied. It lays a foundation for the fine analysis of temperature effect of large span space structure. The temperature measurement of 5 groups of closed square steel tube specimens with different treatment methods is carried out. The method of reducing the surface temperature of steel members under the action of strong solar radiation is explored. The results show that the surface temperature of untreated square steel tubes can reach 65.1 鈩，

本文編號：1566791