城市高层建筑结构论文提纲

论文题目：基于CFD对板式高层建筑的数值风洞模拟

摘要：随着社会经济和城市化进程的迅速发展,为了满足大量城市人口的居住需求,未来的城市建筑类型不可避免的要向高层甚至超高层建筑方向发展。在我国北方板式高层建筑占据了大多数的建筑类型,对于板式高层建筑来说风荷载问题一直都是主导板式高层建筑结构的主要问题,尤其是在城市密集的区域,由于多个板式高层建筑间的相互干扰,使得建筑表面风荷载的情况变的复杂多变,除此之外建筑群周围的风环境也变化莫测,但是近些年来大多数的风对建筑物影响的研究都集中在对点式高层建筑的研究上,对板式高层建筑的研究较少,板式建筑与点式建筑的根本区别在于板式建筑的长宽比要远大于点式建筑,这就导致板式建筑各个面的受风影响的情况与点式建筑有很大不同,因此对板式高层建筑的风荷载以及建筑群的风环境进行深入研究有着重要意义。本文基于ANSYS FLUENT软件平台对典型的板式高层建筑和板式高层建筑群进行了系统的数值模拟分析,主要的工作内容如下:对单栋板式高层建筑进行数值模拟分析,首先通过改变建筑的长高比来分析探讨建筑形态变化对建筑表面风压分布的影响,结果表明建筑的长度对建筑表面的风压分布有一定的影响,建筑的长度越长,其受负压的表面受到的最大负压越大,受正压的表面受到的正压区面积越大。然后保持建筑的形态不变,改变风洞模拟中的风向角并模拟分析风向对建筑物表面风压分布的影响,结果显示在风向角到达30°时迎风一侧的侧面开始受到正压作用,直至90°时完全受正压,而正面则随着风向角的增加逐渐的从受到正压慢慢的过度到受负压,风向角在45°时顶部受到的最大负压值最大。对双栋板式高层建筑进行风致干扰效应的数值模拟分析,首先对并列布置的双栋建筑数值模拟,模拟结果显示当两栋建筑呈并列布置时对内侧面的影响是最大的,内侧面的负压系数整体增大,其他面的影响较小。然后对串列布置的双栋建筑进行模拟分析,结果显示后排建筑受到的干扰较为明显,后排建筑的正面完全受负压作用,且两栋建筑的距离越远,后排建筑正面受到的负压越大,而背面受到的负压越小。当前排建筑的高度低于后排建筑高度时,受扰建筑没有被遮挡的区域完全受正压作用,直至前排施扰建筑与后排受扰建筑高度相同时,后排建筑正面则完全受负压作用,而前排建筑高度逐渐增高且高于后排建筑时,后排受扰建筑整体负压系数增大。对3×3呈行列式和斜列式布局的板式高层建筑群进行风环境的模拟分析,并将行人舒适度指标和风速比评价标准结合起来作为风环境好坏的评判标准,通过改变风向探讨建筑群在这两种布局形式下什么风向对行人居民更有利。结果表明在行列式布局中风向角在60°-90°之间时场间的最大风速比较小,且风速分布较为均匀,风环境较好,而斜列式布局中风向角在75°-90°之间时风环境比较理想,因此,在对建筑群进行设计规划时应当根据当地的气候风向来进行规划处理对于城市风环境的改善有着积极的作用。

关键词：板式高层建筑;风致干扰效应;风环境;数值模拟

学科专业：建筑与土木工程（专业学位）

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 大气边界层风特性

1.2.1 平均风速特性

1.2.2 脉动风速特性

1.3 风工程研究方法

1.4 风工程研究现状

1.4.1 建筑表面风荷载

1.4.2 风荷载干扰效应

1.4.3 建筑群风环境

1.5 本文研究内容

第2章 数值模拟的基本理论和方法

2.1 CFD基本原理

2.1.1 流体动力学基本控制方程

2.1.2 模拟方法与湍流模型

2.2 数值模拟基本流程

2.2.1 前处理阶段

2.2.2 求解阶段

2.2.3 后处理阶段

2.3 模拟可行性验证

第3章 单栋板式高层建筑的数值风洞模拟

3.1 形态变化对板式高层建筑的影响

3.1.1 几何建模

3.1.2 模拟方案设定

3.1.3 模拟结果分析

3.2 风向变化对板式高层建筑的影响

3.3 本章小结

第4章 双栋建筑的风致静力干扰效应研究

4.1 并列双栋建筑风致静力干扰效应数值模拟

4.1.1 对受扰建筑表面风压系数分布的分析

4.1.2 并列受扰建筑的干扰系数分析

4.2 串列双栋建筑风致静力干扰效应研究

4.2.1 表面风压系数分布分析

4.2.2 串列受扰建筑干扰系数分析

4.3 高度差对串列双栋建筑干扰效应的影响

4.3.1 后排建筑表面风压系数分布

4.3.2 干扰系数分析

4.4 本章小结

第5章 板式高层建筑群风环境的数值模拟

5.1 风环境评估标准

5.1.1 相对舒适度(Beaufort)评估标准

5.1.2 风速比评估标准

5.2 行列式布局

5.3 斜列式布局

5.4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢