[發(fā)明專利]一種單墻開洞建筑的內(nèi)壓估算簡化方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910752747.5 | 申請日： | 2019-08-14 |
| 公開（公告）號： | CN110489854B | 公開（公告）日： | 2023-08-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 蔣瓅;吳宏;瞿革;李慶武;胡丹;肖炳輝 | 申請（專利權(quán)）人： | 中船第九設(shè)計研究院工程有限公司 |
| 主分類號： | G06F30/13 | 分類號： | G06F30/13;G06F111/10 |
| 代理公司： | 上海宣宜專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31288 | 代理人： | 鄒蕾 |
| 地址： | 200063 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 開洞 建筑 估算 簡化 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種單墻開洞建筑的內(nèi)壓估算簡化方法，包括如下步驟，S1：進行洞口封閉建筑的三維數(shù)值風場模擬；S2：估算建筑內(nèi)部風壓系數(shù)；S3：對結(jié)構(gòu)計算模型施加內(nèi)、外部風荷載進行計算；本發(fā)明提供的方法可以在簡化三維數(shù)值風場模擬的基礎(chǔ)上，快速估算不同建筑尺寸、開洞尺寸及開洞位置情況下的建筑內(nèi)部風壓；在缺少風洞試驗結(jié)果的情況下，也能夠估算出不同開洞方案下的內(nèi)部風壓，有效地簡化了工程設(shè)計中的步驟，提高了效率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及土木工程風工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種單墻開洞建筑的內(nèi)壓估算簡化方法。
背景技術(shù)
根據(jù)船舶工業(yè)廠房的使用、工藝設(shè)計及建筑要求，廠房山墻、縱墻往往需要考慮不完全封閉，甚至完全開敞的情況，開洞率的變化區(qū)間也較大。具有大開洞墻面的廠房(如開洞率50％)與傳統(tǒng)封閉廠房相比，在風荷載分布和取值上都會有很大的不同。而現(xiàn)行荷載規(guī)范并沒有充分考慮到各種墻面開洞方式對廠房結(jié)構(gòu)風效應(yīng)的影響，對于建筑在不同開洞情況下體型系數(shù)的取值并沒有細致的規(guī)定。
除規(guī)范依據(jù)以外，風洞實驗是目前結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計最主要的依據(jù)，尤其是對于重要且體型復(fù)雜的房屋。但由于風洞實驗往往要在施工圖設(shè)計階段才能開展，方案階段及初步設(shè)計階段往往缺乏詳細的風荷載數(shù)據(jù)，如何為這兩個階段的結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計提供依據(jù)是需要重點考慮的問題。在這一情況下，CFD數(shù)值模擬及參考已有工程風洞試驗結(jié)果是確定此類開敞廠房風荷載的主要途徑。
開敞建筑的內(nèi)壓的影響因素較多，建筑尺寸、開敞位置以及開洞尺寸、大小都有可能影響到建筑內(nèi)壓。目前，在缺少風洞試驗結(jié)果的情況下，如何估算不同開洞方案下的內(nèi)部風壓尚未有比較簡化的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種單墻開洞建筑的內(nèi)壓估算簡化方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種單墻開洞建筑的內(nèi)壓估算簡化方法，包括如下步驟，
S1：進行洞口封閉建筑的三維數(shù)值風場模擬；
S2：估算建筑內(nèi)部風壓系數(shù)；
S3：對結(jié)構(gòu)計算模型施加內(nèi)、外部風荷載進行計算；
所述步驟S2中，設(shè)定參考點P，P為檐口高度自然流動處的點，則建筑表面某測點i的風壓系數(shù)為：
其中，Cp，i是建筑表面某測點i的風壓系數(shù)，Pi是測點i的風壓值，P∞是參考點P處的靜壓力值，V∞是參考點P處的風速；
所述步驟S3中，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計分析時，外部風荷載可根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范或洞口封閉建筑的三維數(shù)值風場模擬結(jié)果施加，內(nèi)部風荷載可通過施加內(nèi)部風壓的方式進行加載，也可轉(zhuǎn)化為風荷載體型系數(shù)進行設(shè)定；
內(nèi)部風壓的方式進行加載的方式為，參考點P處的風壓平均值計算公式為：
其中，ρ為空氣密度；UP為P點高度處風速；μz，P為P點處風壓高度變化系數(shù)，w0為基本風壓；
則建筑內(nèi)壓平均值win計算公式為：
其中，βz為風振系數(shù)，得到的建筑內(nèi)部風壓win可加載至結(jié)構(gòu)模型，同時在外墻風荷載作用下，進行結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計。
優(yōu)選的，所述步驟S1中，建立單墻開洞建筑相應(yīng)的洞口封閉建筑模型，分別進行洞口封閉建筑在0°、45°、75°、90°風向角下的三維數(shù)值風場模擬；其中，設(shè)定開洞墻體正面垂直受風時的風向角為0°，風向角按逆時針方向增加。
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