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屋面积雪分布系数的研究分析

作　者: 蒋坤
导　师: 张延年；刘明
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 结构工程
关键词: 屋面积雪分布系数屋面坡度雪荷载 fluent 风雪效应雪密度
分类号: TU312.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来随着人类生产活动的逐年递增,全球自然环境及大气环境受到极大影响,进而导致全球气候的持续恶化。雪灾等一系列极端气象灾害频繁发生,而且无论从降雪程度还是波及范围,雪灾的各项气象数据都大大超出历史同期水平,而雪灾给社会带来的各项损失也大幅提高。其中钢结构建筑在雪灾中的破坏及受损情况是众多建筑结构类型当中最为严重的一个。受灾结构以轻钢结构及网架结构屋盖破坏为主,受灾建筑数量逐年增加,破坏类型以屋面局部积雪超载引起的结构破坏居多,进而暴露出目前规范中关于屋面积雪分布的相关规定在实际的受灾情况中的诸多缺陷,因此建筑设计领域对于现有规范中积雪分布系数进行调整的呼声也越来越高,本文结合实际钢结构雪灾破坏的现场资料和利用流体力学软件模拟相结合的办法,从以下几方面对现有规范中屋面积雪分布系数μr进行了全面的分析与修订：1收集各类型钢结构在雪灾中破坏的图片,建筑图纸及相关气象数据,尤其是规范中屋面积雪分布系数涉及到的几种类型的钢结构建筑的相关资料,总结建筑结构破坏的特点,从积雪情况、设计缺陷、施工问题等多方面分析建筑破坏的原因,并归类加以总结。并结合规范中8种屋面积雪分布系数在雪灾中对屋面产生的实际雪压的分析,找出现有规范中屋面积雪分布系数对于当前的雪灾中的降雪分布的不合理性,2利用手头收集的受灾破坏建筑的相关资料,利用流体力学软件fluent模拟规范屋面积雪分布系数涉及的几种受灾钢结构建筑在虚拟雪灾环境下的积雪情况,得到的屋盖上部积雪的相关数据和建筑特点给周围的降雪环境带来变化的相关数据,分析各类因素对屋面最终积雪分布产生的影响,并加以归类总结。3利用模拟环境下得到规范涉及的各类型屋面积雪压强分布值,结合规范雪荷载标准值的求解公式,反推出符合模拟降雪环境下屋面积雪的情况的积雪分布系数值,与按规范屋面积雪分布系数规定求得的屋面上各点的μr进行对比分析,结合屋面各点积雪荷载值,对原有的积雪分布系数做出相应的调整,给出调整后合理的屋面积雪系数范围。总结分析过程,并给出一些意见和建议,为以后轻钢结构的设计、使用等提供安全、可靠的依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-16
  1.1 近年雪灾情况及对钢结构的影响  8-10
  1.2 雪灾中屋面积雪对钢结构建筑的影响  10-11
  1.3 积雪分布系数研究现状与分析  11-12
  1.4. 屋面积雪分布系数研究的目的和意义  12-13
  1.5 本文研究的主要内容  13-16
    1.5.1 破坏实例分析  13
    1.5.2 软件模拟分析  13-16
第二章屋面积雪分布系数调查分析  16-36
  2.1 屋盖受灾概况  16-17
  2.2 单跨单坡屋面  17-19
  2.3 单跨双坡屋面  19-23
  2.4 拱形屋面  23-25
  2.5 带天窗的屋面  25-27
  2.6 带天窗有挡风板的屋面  27-29
  2.7 多跨单坡屋面  29-30
  2.8 双跨双坡屋面  30-32
  2.9 双跨拱形屋面  32-33
  2.10 高低屋面  33-34
  2.11 小结  34-36
第三章屋面的风致积雪模拟分析  36-88
  3.1 引言  36-37
  3.2 风致积雪分析模型建立  37-49
    3.2.1 流体的力学性质  37-43
    3.2.2 流体力学方程及计算模型  43-46
    3.2.3 风雪效应湍流模型的建立  46-47
    3.2.4 风雪效应多相流模型的建立  47-48
    3.2.5 fluent模型的各项参数设定  48-49
  3.3 屋面风致积雪的数值模拟  49-87
    3.3.1 单跨单坡屋面  49-58
    3.3.2 单跨双坡屋面  58-61
    3.3.3 拱形屋面  61-66
    3.3.4 带天窗的屋面  66-69
    3.3.5 带天窗有挡风板的屋面  69-71
    3.3.6 多跨单坡屋面  71-74
    3.3.7 双跨双坡屋面  74-80
    3.3.8 双跨拱形屋面  80-81
    3.3.9 高低屋面  81-83
    3.3.10 单跨双坡与两单坡结合的三跨高低屋面  83-87
  3.4 本章小结  87-88
第四章屋面积雪分布系数的确定  88-114
  4.1 引言  88
  4.2 屋面积雪分布系数的确定  88-113
    4.2.1 单跨单坡屋面  88-92
    4.2.2 单跨双坡屋面  92-94
    4.2.3 拱形屋面  94-97
    4.2.4 带天窗的屋面  97-100
    4.2.5 带天窗有挡风板的屋面  100-102
    4.2.6 多跨单坡屋面  102-105
    4.2.7 双跨双坡屋面  105-107
    4.2.8 双跨拱形屋面  107-110
    4.2.9 高低屋面  110-112
    4.2.10 单跨双坡与两单坡结合的三跨高低屋面  112-113
  4.3 小结  113-114
第五章结论与展望  114-116
  5.1 结论  114
  5.2 展望  114-116
参考文献  116-121
作者简介  121
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  121-122
致谢  122

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