大跨钢管桁架结构风荷载数值模拟与健康监测研究

发布时间：2017-05-11 19:19

  本文关键词：大跨钢管桁架结构风荷载数值模拟与健康监测研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大跨度空间结构的发展是衡量一个国家建筑科学水平的主要标志之一,而大跨度钢管桁架结构空间形式复杂,跨度大、重量轻等优势,受到越来越多的青睐。大跨度空间钢管桁架结构广泛应用在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼等重要标志性建筑,是新材料、新技术、新工艺为综合技术的现代文明的体现。 在大跨度空间结构繁荣的背后,也存在着一定的安全风险,对大跨度空间结构实施健康监测显得尤为重要；同样由于大跨度空间结构是风荷载敏感结构,在风荷载作用下,大跨结构损坏的例子屡见不鲜,本文以ANSYS-CFX为计算平台,对大跨度空间结构结构进行数值风洞模拟研究。 本文以西宁海湖体育馆为例,主要工作如下： (1)借助体育馆健康监测项目,提取体育馆在施工阶段全过程的应力和位移监测数据,对比分析结构的施工加载和后期施工平稳阶段的应力和位移的变化规律,得出关键杆件的应力和位移随施工加载逐渐增大,变化稳定。 (2)对体育馆屋盖结构进行在CFD数值风洞下的风荷载数值模拟,选取合适的边界条件、初始条件和计算参数,进行数值风洞模拟求解,得到了风压的数值大小,和风速流线在流体域中的流动,以及平均风压系数在结构迎风面和背风面的分布。 (3)对体育馆屋盖模型进行了在不同条件下的数值风洞模拟,选取RNGκ-ε、 SSTκ-ω、BSL-RSM和SSG-RSM四种不同的湍流模型,以及在不同的地面粗糙度(B类和C类)和不同的计算域尺寸下,得出体育馆屋盖表面的平均风压系数的分布规律,进行对比分析。
【关键词】：钢管桁架 西宁海湖体育馆 风荷载数值模拟 平均风压系数 施工阶段健康监测 应力与位移
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU31;TU393.3
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 大跨度空间结构健康监测研究现状10-14
• 1.2.1 健康监测的概念12-13
• 1.2.2 健康监测研究现状13-14
• 1.3 大跨度空间结构风荷载研究现状14-15
• 1.3.1 国内外研究现状14-15
• 1.3.2 研究方法15
• 1.4 本文研究内容15-16
• 第2章 结构健康监测系统概述16-20
• 2.1 健康监测的内容16
• 2.2 健康监测理论研究方法16-17
• 2.3 结构健康监测系统的组成17-18
• 2.4 健康监测仪器简介18-20
• 2.4.1 光纤光栅传感器18
• 2.4.2 振弦式传感器18-19
• 2.4.3 静力水准仪19-20
• 第3章 西宁海湖体育馆施工阶段健康监测与分析20-34
• 3.1 工程概况20
• 3.2 监测系统的组成及测点布置20-25
• 3.2.1 应力监测系统及测点布置22-24
• 3.2.2 位移监测系统及测点布置24-25
• 3.3 监测结果与分析25-32
• 3.3.1 应力监测结果26-29
• 3.3.2 位移监测结果29-31
• 3.3.3 监测结果对比分析31-32
• 3.4 本章小结32-34
• 第4章 风荷载数值模拟基本方法34-45
• 4.1 引言34
• 4.2 近地面风特征34-38
• 4.2.1 大气边界层气流34-35
• 4.2.2 平均风特征35-36
• 4.2.3 脉动风特征36-38
• 4.3 数值模拟理论38-45
• 4.3.1 流体力学基本方程38-39
• 4.3.2 湍流数值模拟方法分类39-40
• 4.3.3 湍流模型40-45
• 第5章 西宁海湖体育馆风荷载模拟45-64
• 5.1 引言45
• 5.2 体育馆屋盖风荷载模拟45-50
• 5.2.1 风荷载数值模拟步骤45
• 5.2.2 计算模型与网格划分45-47
• 5.2.3 边界条件设置47-49
• 5.2.4 湍流模型与计算求解49-50
• 5.3 计算结果与分析50-63
• 5.3.1 计算结果50-52
• 5.3.2 平均风压系数52-53
• 5.3.3 不同条件数值风洞结果对比53-63
• 5.4 本章小结63-64
• 结论与展望64-66
• 结论64-65
• 展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 蓝天;空间钢结构研究与应用的进展[J];建筑钢结构进展;2004年01期

2 董石麟,罗尧治,赵阳;大跨度空间结构的工程实践与学科发展[J];空间结构;2005年04期

3 王秀丽;李瑛;杨文伟;;大跨钢结构施工加载健康监测及模拟分析[J];空间结构;2012年04期

4 孙腾阁;朱彤;杨广辉;卞梅;冯俊福;;土木工程结构健康监测的现状及发展[J];山东建筑工程学院学报;2006年01期

5 宗周红,任伟新,阮毅;土木工程结构损伤诊断研究进展[J];土木工程学报;2003年05期

6 曾志斌;张玉玲;;国家体育场大跨度钢结构在卸载过程中的应力监测[J];土木工程学报;2008年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王莹;大跨度空间结构风荷载数值模拟研究[D];天津大学;2012年

  本文关键词：大跨钢管桁架结构风荷载数值模拟与健康监测研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：357920