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膜結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中風(fēng)荷載設(shè)計(jì)中考慮的體型系數(shù)設(shè)置?

時(shí)期:2024-04-18 16:50:05 點(diǎn)擊數(shù):3

 在膜結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中進(jìn)行風(fēng)荷載設(shè)計(jì)時(shí),風(fēng)荷載體型系數(shù)(Wind Load Shape Coefficient, μs)的設(shè)置至關(guān)重要,因?yàn)樗从沉私ㄖ锘蚪Y(jié)構(gòu)表面在風(fēng)作用下所受壓力(或吸力)與來流風(fēng)速度壓之比,決定了風(fēng)荷載大小與分布。針對膜結(jié)構(gòu)的特殊形態(tài)與特點(diǎn),設(shè)置體型系數(shù)時(shí)應(yīng)考慮以下因素:


 1. 膜結(jié)構(gòu)形態(tài)

- 復(fù)雜幾何形狀:膜結(jié)構(gòu)通常具有非規(guī)則、流線型或自由形態(tài)的特點(diǎn),其體型系數(shù)無法直接從規(guī)范表格中獲取,需要通過風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值模擬(如計(jì)算流體動(dòng)力學(xué),CFD)或?qū)S密浖M(jìn)行精確計(jì)算。

- 曲面效應(yīng):膜材形成的曲面會(huì)改變風(fēng)流繞過結(jié)構(gòu)的路徑,從而影響風(fēng)壓分布。曲率大小、方向變化以及表面光滑度等因素均需納入考慮。

- 開口與凹凸:膜結(jié)構(gòu)上的開口(如天窗、出入口)和凹凸部分(如脊、谷)會(huì)改變局部風(fēng)壓,需單獨(dú)計(jì)算其體型系數(shù)或進(jìn)行局部修正。


 2. 風(fēng)向與風(fēng)攻角

- 多風(fēng)向考慮:膜結(jié)構(gòu)可能面臨多個(gè)主導(dǎo)風(fēng)向,需分別計(jì)算不同風(fēng)向下的體型系數(shù),并進(jìn)行適當(dāng)組合以反映風(fēng)荷載的多向效應(yīng)。

- 風(fēng)攻角影響:風(fēng)向與結(jié)構(gòu)表面法線之間的角度(風(fēng)攻角)顯著影響風(fēng)壓分布。對于膜結(jié)構(gòu),尤其要考慮其隨風(fēng)向變化而動(dòng)態(tài)調(diào)整的特性,可能需要采用風(fēng)攻角函數(shù)來描述體型系數(shù)的變化。


 3. 表面粗糙度

- 膜材紋理:膜材表面的光滑度、紋理、涂層等特性會(huì)影響風(fēng)壓系數(shù),一般來說,光滑表面的風(fēng)阻較小,粗糙表面則會(huì)增加風(fēng)阻。

- 附屬設(shè)施:如照明、排水槽、廣告牌等附著在膜面上的設(shè)施會(huì)改變局部風(fēng)壓分布,需要考慮其對體型系數(shù)的影響。


 4. 風(fēng)洞試驗(yàn)或數(shù)值模擬

- 風(fēng)洞試驗(yàn):對于重要或復(fù)雜的膜結(jié)構(gòu)項(xiàng)目,可能需要進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)以獲取精確的體型系數(shù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)包括不同風(fēng)向、風(fēng)攻角、風(fēng)速下的風(fēng)壓分布,用于校核或直接用于設(shè)計(jì)

- 數(shù)值模擬:使用CFD等工具進(jìn)行數(shù)值模擬,可以預(yù)測風(fēng)在復(fù)雜膜結(jié)構(gòu)表面的流動(dòng)情況及風(fēng)壓分布,從而得到更為詳細(xì)和精確的體型系數(shù)。


 5. 規(guī)范推薦與經(jīng)驗(yàn)值

- 參考規(guī)范:雖然規(guī)范可能未直接提供膜結(jié)構(gòu)的體型系數(shù),但仍可參考其對類似形狀或結(jié)構(gòu)類型的推薦值,作為初步設(shè)定的依據(jù)。

- 工程經(jīng)驗(yàn)與案例研究:借鑒已建成膜結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),或參考同類結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù),可以為體型系數(shù)的設(shè)定提供實(shí)用參考。


 6. 調(diào)整與驗(yàn)證

- 風(fēng)振響應(yīng)分析:將設(shè)定的體型系數(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型中,進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)分析,檢查結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力特性是否滿足安全與功能要求。

- 現(xiàn)場實(shí)測:在結(jié)構(gòu)建成后,進(jìn)行風(fēng)荷載實(shí)測,對比實(shí)測數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值,對體型系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證與調(diào)整。


總結(jié)來說,膜結(jié)構(gòu)項(xiàng)目中風(fēng)荷載設(shè)計(jì)中風(fēng)荷載體型系數(shù)的設(shè)置,需要綜合考慮膜結(jié)構(gòu)的獨(dú)特形態(tài)、風(fēng)向與風(fēng)攻角影響、表面粗糙度等因素,并可能借助風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值模擬、規(guī)范推薦及工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行精確設(shè)定。設(shè)置過程中應(yīng)進(jìn)行必要的調(diào)整與驗(yàn)證,確保所選體型系數(shù)能夠準(zhǔn)確反映膜結(jié)構(gòu)在實(shí)際風(fēng)荷載作用下的壓力分布,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。


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