本文關(guān)鍵詞： 下?lián)舯┝?時(shí)空分布 風(fēng)場特性 建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載 統(tǒng)計(jì)分析 實(shí)驗(yàn)?zāi)M　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：下?lián)舯┝魇前殡S雷暴發(fā)生的一種局部強(qiáng)對(duì)流天氣現(xiàn)象。獨(dú)特的風(fēng)場結(jié)構(gòu)和風(fēng)剖面特征,使下?lián)舯┝鞯淖饔眯?yīng)與大氣邊界層常態(tài)風(fēng)差異顯著。作為極端風(fēng)荷載,下?lián)舯┝鲗?duì)輸電線塔、大跨空間與懸挑屋蓋等多種建筑結(jié)構(gòu)造成了十分驚人的破壞,給社會(huì)帶來了嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失。下?lián)舯┝髯饔蔑L(fēng)荷載已成為當(dāng)今結(jié)構(gòu)風(fēng)工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一,但下?lián)舯┝靼l(fā)生的空間隨機(jī)性強(qiáng)且區(qū)域性顯著、突發(fā)性和流動(dòng)性強(qiáng)且持續(xù)時(shí)間短等多種客觀因素,制約著該研究方向的快速發(fā)展。基于實(shí)際觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析下?lián)舯┝鞯臅r(shí)空分布,是了解其發(fā)生特性的重要方法和加速該研究進(jìn)程的關(guān)鍵所在,亟待解決。此外,計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步也把部分研究人員的精力吸引到了應(yīng)用數(shù)值模擬探討下?lián)舯┝髯饔玫膬?nèi)容上去。雖然計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)趨于成熟,但由于下?lián)舯┝黠L(fēng)場較為復(fù)雜,單純的數(shù)值仿真很難得到令人滿意的結(jié)果。相比而言,實(shí)驗(yàn)?zāi)M則是揭示下?lián)舯┝髯饔锰卣鞯母鼮樾兄行У耐緩�。最�?以常態(tài)風(fēng)為主要研究對(duì)象的現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)理論顯然不適用于下?lián)舯┝?建筑結(jié)構(gòu)在下?lián)舯┝髯饔孟碌娘L(fēng)荷載計(jì)算方法等方面還有很多工作需要完成。針對(duì)以上提出的問題,本文首先統(tǒng)計(jì)分析了我國大陸地區(qū)下?lián)舯┝靼l(fā)生的時(shí)間和空間分布特性,然后實(shí)驗(yàn)?zāi)M了考慮地表粗糙度的下?lián)舯┝黠L(fēng)場,并在此實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上觀測得到了棱柱型建筑結(jié)構(gòu)和開敞式屋蓋結(jié)構(gòu)的下?lián)舯┝髯饔蔑L(fēng)荷載,進(jìn)一步研究了下?lián)舯┝靼l(fā)生距離和發(fā)生方位角對(duì)風(fēng)壓分布的影響,最后提出了基于風(fēng)荷載特征系數(shù)的下?lián)舯┝髯饔孟陆ㄖY(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的計(jì)算方法。本文主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:(1)以大連地區(qū)四座氣象基站的觀測數(shù)據(jù)為例,分析了下?lián)舯┝靼l(fā)生的時(shí)間分布特性。根據(jù)我國182座數(shù)據(jù)可公開的地面國際交換站的資料,計(jì)算并繪制了下?lián)舯┝髂臧l(fā)生天數(shù)和年初終時(shí)段的空間分布。依據(jù)年發(fā)生天數(shù)累年平均值提出了我國下?lián)舯┝髯饔孟陆ㄖY(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)的分區(qū)方法,并根據(jù)我國707座氣象基站1971年~2000年的觀測資料,統(tǒng)計(jì)得到了各分區(qū)的下?lián)舯┝髂臧l(fā)生天數(shù)平均值、年初終時(shí)段平均值、發(fā)生頻率和發(fā)生周期。(2)基于壁面射流理論并考慮地表粗糙度,實(shí)驗(yàn)?zāi)M了下?lián)舯┝黠L(fēng)場,觀測了B類地貌條件下的風(fēng)場徑向斷面風(fēng)速分布,分別繪制了水平風(fēng)速和豎向風(fēng)速的徑向剖面和豎向剖面,對(duì)水平風(fēng)速的近地風(fēng)場進(jìn)行了細(xì)部描述,并得到了下?lián)舯┝黠L(fēng)場腳部的渦漩區(qū)位置。依據(jù)下?lián)舯┝黠L(fēng)場的風(fēng)速剖面并結(jié)合風(fēng)場流線圖,提出將下?lián)舯┝黠L(fēng)場分為內(nèi)部核心區(qū)域、中部發(fā)展區(qū)域和外部外圍區(qū)域等三個(gè)分區(qū)。(3)選擇實(shí)際工程常用的棱柱型作為模型外形,根據(jù)下?lián)舯┝黠L(fēng)場的影響高度確定模型高度,在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)三座不同高度的棱柱型建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了下?lián)舯┝髯饔蔑L(fēng)荷載模擬。通過改變模型在風(fēng)場中的位置和轉(zhuǎn)角,實(shí)現(xiàn)了觀測下?lián)舯┝髟诓煌l(fā)生距離或方位角時(shí)表面風(fēng)壓分布的變化,獲取了最大風(fēng)效應(yīng)和平均風(fēng)壓系數(shù),進(jìn)而得到了建筑結(jié)構(gòu)在移動(dòng)型下?lián)舯┝黠L(fēng)場中某些瞬態(tài)位置的風(fēng)致荷載效應(yīng)。(4)選擇受下?lián)舯┝髯饔米蠲黠@的開敞式屋蓋結(jié)構(gòu)作為建筑模型進(jìn)行了下?lián)舯┝黠L(fēng)致荷載效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M。獲得了模型上下表面的風(fēng)壓分布,并進(jìn)一步計(jì)算得到了整體屋蓋結(jié)構(gòu)所承受的下?lián)舯┝黠L(fēng)荷載。考慮模型在下?lián)舯┝黠L(fēng)場中的不同位置和轉(zhuǎn)角,分析了在不同下?lián)舯┝靼l(fā)生距離和發(fā)生方位角時(shí),開敞式屋蓋結(jié)構(gòu)上下表面和整體屋蓋結(jié)構(gòu)下?lián)舯┝髯饔蔑L(fēng)荷載的變化情況。(5)通過數(shù)據(jù)擬合分析,建立了考慮地貌條件、沿高度變化的下?lián)舯┝魉斤L(fēng)速近似符合高斯函數(shù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?據(jù)此推導(dǎo)并計(jì)算了下?lián)舯┝黠L(fēng)場的水平風(fēng)壓高度變化系數(shù)。基于現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中關(guān)于結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的計(jì)算思路,考慮風(fēng)場特殊性引入了風(fēng)荷載特征系數(shù),建立了下?lián)舯┝髯饔孟陆ㄖ锼胶拓Q向風(fēng)荷載的計(jì)算方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M的結(jié)果,計(jì)算得到了下?lián)舯┝黠L(fēng)荷載的特征系數(shù),并給出了相應(yīng)的建議值。通過實(shí)例分析證明了該方法的可行性。希望本文能夠?yàn)檫M(jìn)一步研究下?lián)舯┝髯饔孟陆ㄖY(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法添磚加瓦。
[Abstract]:Based on the observation data of four meteorological base stations in Dalian area , it is very difficult to obtain satisfactory results . ( 3 ) In this paper , the variation of wind load on the upper and lower surfaces of the open roof structure and the wind load under the structure of the whole roof is simulated by using the prism model commonly used in the actual engineering .

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU312.1
，

本文編號(hào)：1446766