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开孔厂房风压数值模拟与结构易损性研究

作　者: 许姝姗
导　师: 肖仪清
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 土木工程
关键词: 内外压开孔结构轻钢型工业厂房风灾易损性数值模拟计算流体力学
分类号: TU312.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 28次
引　用: 1次
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内容摘要

随着经济的发展,在广东各沿海地区兴建了大量的轻钢型工业厂房,此类厂房的维护结构对风荷载十分敏感。而我国东南沿海地区是台风频发地区,每年因此而造成的工农业经济损失巨大,其中因工业厂房的门窗、屋盖结构遭受破坏而导致的工业经济损失尤其严重。本文建立全尺寸模型,模拟轻钢型工业厂房风荷载特性并进行易损性分析,得出了厂房在开孔不开孔两种情况下的结构失效概率。主要内容包括以下几个方面:首先对广东沿海地区的工业厂房进行了灾前和灾后调查。广东沿海地区以轻钢型工业厂房居多,此类厂房的门窗面积较大,屋面板采用较轻薄的压型钢板的。台风中受损坏较严重的是门窗和屋面板,而且门窗和屋面板同时出现破坏的概率比较大。其次在通过实地考察及参阅大量的工业厂房结构图纸的基础上,利用CFD软件fluent对典型厂房进全尺寸数值模拟,得出工业厂房在门窗破坏后的各个部分总风压系数,及总风压系数与开孔率、厂房的尺寸等的关系。将此数据作为易损性风荷载取值的依据。最后利用概率可靠度的方法分析广东沿海地区轻钢型工业厂房的台风易损性。本文详细考察了工业厂房屋面板破坏的原因确定了两种最常见的破坏模式,并根据此破坏模式确定了抗力及功能函数。采用改进的一次二阶矩法得到台风强度范围内厂房在开孔情况下及全封闭情况下的易损性曲线。本文给出了轻钢型工业厂房设计及施工建议:不要在墙体高处设置大面积的连体窗户,压型钢板的链接方式采用明钉式等。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题的背景及研究的目的和意义  9-11
  1.2 国内外开孔结构风致内压研究现状及分析  11-15
    1.2.1 风致内压理论研究的发展  11-12
    1.2.2 风致内压风洞实验的发展  12-14
    1.2.3 风致内压数值模拟的发展  14-15
  1.3 易损性在国内外的研究现状  15-17
    1.3.1 国外风灾易损性的研究现状  16
    1.3.2 国内易损性的研究现状  16-17
  1.4 课题来源及本文研究的主要内容  17-19
    1.4.1 课题来源  17
    1.4.2 本文研究主要内容  17-19
第2章广东沿海地区工业厂房风致破坏形式调查  19-25
  2.1 引言  19
  2.2 工业厂房灾前资料的收集和调研  19-21
  2.3 工业厂房灾后资料的整理及调研  21-24
    2.3.1 09 年台风“莫拉菲”后深圳地区遭破坏厂房  21-22
    2.3.2 厂房的破坏形式  22-23
    2.3.3 厂房维护结构破坏原因的分析  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章开孔轻钢型工业厂房内外风压数值模拟  25-49
  3.1 引言  25-26
  3.2 模型建立及参数设置  26-29
    3.2.1 几何模型的建立  26-27
    3.2.2 工况设置  27-28
    3.2.3 计算流域及求解参数设置  28-29
  3.3 模拟结果与分析  29-47
    3.3.1 风向角的影响  30-37
    3.3.2 迎风面开孔率的影响  37-38
    3.3.3 开孔位置的影响  38-41
    3.3.4 背景孔隙率的影响  41-43
    3.3.5 厂房宽度的影响  43-47
    3.3.6 厂房长度的影响  47
  3.4 本章小结  47-49
第4章开孔轻钢型工业厂房易损性研究  49-58
  4.1 引言  49-50
  4.2 轻钢厂房的结构组成及受力  50-51
    4.2.1 轻钢型厂房的基本结构及主要构件  50
    4.2.2 失效模式的确定  50-51
  4.3 自攻螺钉抗拔易损性研究  51-55
    4.3.1 自攻螺钉功能函数的确定  51
    4.3.2 自攻螺钉抗力的确定  51-52
    4.3.3 每个螺钉所承受的风荷载  52-54
    4.3.4 每个螺钉所承受的屋面板的重力  54
    4.3.5 自攻螺钉抗拔易损性曲线  54-55
  4.4 压型钢板的抗剪易损性研究  55-57
    4.4.1 压型钢板失效模式、抗力和荷载的的确定  55-57
    4.4.2 屋面板抗剪易损性曲线  57
  4.5 本章小结  57-58
结论  58-60
参考文献  60-66
致谢  66

开孔厂房风压数值模拟与结构易损性研究

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