开敞建筑顶棚风荷载的试验与数值模拟分析.docxVIP

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2025-09-30 发布于广东
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开敞建筑顶棚风荷载的试验与数值模拟分析.docx

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开敞建筑顶棚风荷载的试验与数值模拟分析

一、内容简述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

研究背景及意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

国内外研究现状及发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

二、开敞建筑顶棚风荷载试验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

试验目的与准备工作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

1.1试验设计思路及预期目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

1.2试验设备与场地选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

1.3试验前的准备工作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

试验过程与实施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.1试验模型的建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.2风荷载模拟及参数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.3数据采集与处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

试验结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

3.1试验数据整理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

3.2结果对比与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35

3.3结果误差分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

三、数值模拟分析方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

数值模拟理论基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

1.1流体动力学基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

1.2数值模拟软件介绍及应用范围．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

建模与网格划分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

2.1建立几何模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

2.2网格划分策略及优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

数值模拟过程与实施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

3.1设置模拟参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55

3.2模拟风荷载的施加．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．57

3.3模拟结果输出与后处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

四、试验结果与数值模拟结果的对比分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62

对比分析的依据及方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64

对比结果展示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．68

2.1顶棚风速对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．69

2.2压力分布对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．70

2.3位移响应对比等．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73

一、内容简述

开敞建筑顶棚因其独特的结构形式与功能需求，在设计阶段需重点考量的一个关键因素即为风荷载作用下的响应与稳定性。风荷载作为主要的外部荷载形式，对顶棚的承载能力、变形控制以及整体安全性具有决定性影响。为了深入探究此类建筑顶棚在风荷载激励下的力学行为，本研究有机结合了实验研究与数值模拟两种分析方法，力求全方位、多角度地揭示其风致响应规律与机制。具体而言，通过对典型开敞建筑顶棚结构进行实测，获取其在风力作用下的实时动态响应数据；同时，运用计算流体力学（CFD）与结构有限元分析（FEA）相结合的方法，构建高精度的数值模型，对风场分布、压力