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1 风荷载和计算流体力学基础1

1.1 风荷载标准值1

1.1.1 基本风压1

1.1.2 风压高度变化系数2

1.1.3 风荷载体型系数6

1.1.4 风振系数7

1.2 脉动风特性7

1.2.1 脉动风速7

1.2.2 湍流强度8

1.2.3 湍流积分尺度9

1.2.4 湍流相关性9

1.2.5 湍流功率谱密度11

1.3 计算流体力学基础13

1.3.1 描述空气流动的控制方程14

1.3.2 湍流模型17

1.3.3 计算区域的离散和方程求解23

1.4 平均风压系数和风荷载模拟典型算例24

1.4.1 平均风压系数24

1.4.2 风压系数模拟算例25

2 典型体型体育场罩棚风场CFD数值模拟29

2.1 引言29

2.2 典型体型体育场建模29

2.2.1 体育场体型29

2.2.2 网格划分及边界条件处理29

2.2.3 体育场罩棚分区标准化31

2.3 马鞍形体育场罩棚表面风压分布31

2.3.1 0°风向马鞍形体育场罩棚表面风压分布31

2.3.2 45°风向马鞍形体育场罩棚表面风压分布33

2.3.3 90°风向马鞍形体育场罩棚表面风压分布34

2.4 平屋盖矩形体育场罩棚表面风压分布36

2.4.1 0°风向平屋盖矩形体育场罩棚表面风压分布36

2.4.2 45°风向平屋盖矩形体育场罩棚表面风压分布37

2.4.3 90°风向平屋盖矩形体育场罩棚表面风压分布39

2.5 单侧月牙形罩棚表面风压分布40

2.5.1 0°风向单侧月牙形体育场罩棚表面风压分布40

2.5.2 -45°风向单侧月牙形体育场罩棚表面风压分布41

2.5.3 -90°风向单侧月牙形体育场罩棚表面风压分布42

2.5.4 135°风向单侧月牙形体育场罩棚表面风压分布43

2.5.5 180°风向单侧月牙形体育场罩棚表面风压分布44

2.6 双侧罩棚表面风压分布45

2.6.1 0°风向双侧看台体育场罩棚表面风压分布45

2.6.2 -45°风向双侧看台体育场罩棚表面风压分布47

2.6.3 -90°风向双侧看台体育场罩棚表面风压分布49

2.7 典型体型体育场罩棚分区风压50

2.8 罩棚表面分区风压包络线54

2.9 本章小结56

3 体育场罩棚倾角及连接开缝对风荷载的影响57

3.1 引言57

3.2 罩棚倾角的改变对罩棚表面风压的影响57

3.2.1 模型和罩棚倾角57

3.2.2 不同倾角罩棚表面风压分布规律58

3.3 看台罩棚连接开缝体型与不开缝体型风压对比64

3.3.1 开缝体型与不开缝体型建模64

3.3.2 风压分布对比64

3.4 数值模拟和风洞试验的比较67

3.5 结论68

4 奥运网球中心赛场风荷载和风环境数值模拟实例69

4.1 引言69

4.2 CFD数值风洞建模70

4.3 风压系数计算结果与分析71

4.3.1 罩棚上表面风压分布71

4.3.2 罩棚下表面风压分布73

4.3.3 看台下表面风压分布74

4.4 罩棚风荷载取值建议74

4.5 开洞体型与封闭体型的对比76

4.6 罩棚仰角影响76

4.7 场内风环境模拟与评价78

4.8 结论79

5 典型体型单片膜结构风荷载数值模拟80

5.1 引言80

5.2 典型体型单片膜结构建模80

5.3 网格划分及边界条件处理82

5.4 单片膜风压系数模拟结果分析82

5.4.1 单片膜分区标准化82

5.4.2 鞍形单片膜膜面风压系数模拟分析82

5.4.3 伞形单片膜膜面风压系数模拟分析87

5.4.4 倒伞形单片膜膜面风压系数模拟分析88

5.5 典型体型单片膜分区风压系数取值建议90

5.6 本章小结91

6 膜单元组合体型风荷载的数值模拟93

6.1 引言93

6.2 典型膜结构组合形式的建模93

6.3 鞍形高低膜组合风压系数模拟分析95

6.3.1 鞍形高低膜的标准化分区95

6.3.2 鞍形高低膜结构风压系数分布95

6.4 伞形组合膜结构风压系数模拟分析101

6.4.1 伞形组合膜结构标准化分区101

6.4.2 伞形膜组合风压系数分布101

6.5 倒伞形组合膜结构风压系数模拟分析113

6.5.1 倒伞形组合膜结构标准化分区113

6.5.2 倒伞形膜组合风压系数分布113

6.6 典型膜结构组合风压系数取值建议124

6.7 本章小结131

7 复杂体型膜结构的风荷载模拟实例132

7.1 引言132

7.2 复杂膜结构建模132

7.3 两个复杂膜结构风压系数模拟结果分析133

7.3.1 体育场罩棚膜风压系数模拟结果133

7.3.2 复杂鞍形组合膜结构风压系数模拟结果分析137

7.4 本章小结139

参考文献140