【摘要】：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(fēng)工程在我國(guó)的研究大多集中于在役建筑,針對(duì)建筑在建過程中的風(fēng)工程研究相對(duì)來(lái)說(shuō)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,加上建筑安全事故頻發(fā),因此針對(duì)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(shí),造成風(fēng)災(zāi)損失的主要原因是大量的低矮建筑在臺(tái)風(fēng)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(fēng)荷載的分布規(guī)律,以便提出有效的抗風(fēng)措施就顯得十分必要。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)是計(jì)算風(fēng)工程的核心,它旨在研究建筑物表面的風(fēng)荷載和建筑物周圍的空氣繞流情況。本文主要通過運(yùn)用CFD(Computational Fluid Dynamics)數(shù)值模擬技術(shù),基于FLUENT 14.0.0軟件平臺(tái),對(duì)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(fēng)場(chǎng)和風(fēng)壓分布進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算、分析和對(duì)比,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)介紹了FLUENT數(shù)值風(fēng)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(fēng)場(chǎng)的各類湍流模型,同時(shí)對(duì)各類湍流模型進(jìn)行分析比較,概括了計(jì)算流體動(dòng)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(duì)用戶自定義函數(shù)(UDF)進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹。(2)著重介紹了東京工藝大學(xué)的TPU氣動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)于低矮建筑氣動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容。通過在TPU氣動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中選取一個(gè)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(jì)算模型利用Gambit 2.3.16建立,詳細(xì)介紹了數(shù)值風(fēng)洞計(jì)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�；贔LUENT 14.0.0軟件平臺(tái),計(jì)算其在大氣邊界層的建筑表面風(fēng)壓分布,來(lái)流邊界處的風(fēng)剖面U(z)、k和?均采用用戶自定義函數(shù)(UDF)編程與FLUENT對(duì)接實(shí)現(xiàn),湍流計(jì)算模型分別采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型和Realizable k-ε模型,并與TPU氣動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證其正確性和有效性。(3)對(duì)多孔介質(zhì)模型的定義、性質(zhì)、動(dòng)量方程、多孔階躍模型以及求解方法均進(jìn)行了詳細(xì)介紹。重點(diǎn)介紹密目式安全網(wǎng)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、多孔介質(zhì)模型定義在FLUENT中兩個(gè)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(fēng)荷載體型系數(shù)的計(jì)算。運(yùn)用對(duì)比分析方法,著重分析了四周覆網(wǎng)腳手架設(shè)置時(shí)對(duì)建筑物表面平均風(fēng)壓系數(shù)的影響以及不同覆網(wǎng)時(shí)主建筑物表面的平均風(fēng)力系數(shù),進(jìn)而研究了覆網(wǎng)腳手架不同布置時(shí)主建筑物表面的風(fēng)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(fēng)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(cè)點(diǎn)的自由流速度與壓力降關(guān)系的數(shù)據(jù)趨勢(shì)線,與由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得到的有效數(shù)據(jù)擬合繪制的曲線圖對(duì)比分析,驗(yàn)證了多孔介質(zhì)模型計(jì)算策略的可行性。重點(diǎn)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(fēng)力系數(shù),并將數(shù)值模擬結(jié)果與相關(guān)的當(dāng)前規(guī)范設(shè)計(jì)建議進(jìn)行比較,進(jìn)而提出設(shè)計(jì)覆網(wǎng)腳手架時(shí),腳手架上風(fēng)荷載的取值建議,為工程實(shí)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，整個(gè)建筑行業(yè)突飛猛進(jìn)，建筑規(guī)模逐漸擴(kuò)大，在建建筑物數(shù)目日益增加，風(fēng)對(duì)建筑物及其周圍環(huán)境的影響也越來(lái)越顯著。建筑風(fēng)工程在我國(guó)的研究大多集中于在役建筑，針對(duì)于建筑在建過程中的風(fēng)工程研究相對(duì)來(lái)說(shuō)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，加上建筑安全事故頻發(fā)，因此針對(duì)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(chǎng)的縱向及橫向運(yùn)輸而建造的各種臨時(shí)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(hù)設(shè)施，腳手架在確保項(xiàng)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(fēng)荷載數(shù)值模擬研究通道。它提供了一個(gè)安全的工作場(chǎng)所，，以及為正在進(jìn)行的工入口。這種臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)因其經(jīng)濟(jì)、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(hù)、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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU312.1

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