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新疆北疆日光温室风雪荷载的计算分析

新疆农业科学 2014年第6期51卷 1044-1052页

作者：马月虹刘霞马彩雯孙俪娜姜鲁艳刘振虎新疆农业科学院农业机械化研究所乌鲁木齐830091 新疆农业科学院科研管理处乌鲁木齐830091

【目的】温室屋面为两个坡面、一个拱形面共同组成,风雪载荷较为复杂。对新疆北部地区日光温室风雪载荷进行计算分析,为新疆设施农业进行温室结构设计提供参考和实践依据。【方法】就新疆西山农场日光温室的风雪载荷展开分段式分析计算... 详细信息

【目的】温室屋面为两个坡面、一个拱形面共同组成,风雪载荷较为复杂。对新疆北部地区日光温室风雪载荷进行计算分析,为新疆设施农业进行温室结构设计提供参考和实践依据。【方法】就新疆西山农场日光温室的风雪载荷展开分段式分析计算。【结果】所得风雪载荷值Wk=0.446 7 KN/m2、S=0.86 KN/m2,在《建筑结构荷载规范》(QB50009-2012)雪载值和风载值的范围内,并通过了生产实践检验。【结论】分段式方法分析计算温室复合屋面风雪载荷准确可行。

关键词：日光温室风雪荷载计算

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考虑风雪荷载影响的自由曲面屋盖形状优化

考虑风雪荷载影响的自由曲面屋盖形状优化

作者：段杨南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着科学与时代的发展,人们对建筑审美水平不断提高,建筑师越来越倾向于采用自由曲面以创作出新颖独特的建筑造型,但同时建筑形态整体受力的合理性也不能忽视。大跨度结构是典型的风、雪荷载敏感结构,如何选取合适的自由曲面造型满足建... 详细信息

随着科学与时代的发展,人们对建筑审美水平不断提高,建筑师越来越倾向于采用自由曲面以创作出新颖独特的建筑造型,但同时建筑形态整体受力的合理性也不能忽视。大跨度结构是典型的风、雪荷载敏感结构,如何选取合适的自由曲面造型满足建筑要求,并考虑风、雪荷载对结构承载性能的影响,使自由曲面屋盖结构受力更加合理是值得研究的问题。本文首先基于NURBS理论实现了自由曲面屋盖的参数化构形,并对自由曲面屋盖结构进行风荷载与雪荷载的参数化CFD数值模拟。在此基础上,探求自由曲面屋盖的形状与表面风、雪荷载分布之间的关系,最后综合考虑自重、恒荷载、风荷载、雪荷载等对结构的作用,以结构最小应变能为目标对自由曲面网壳结构进行形状优化,论文主要完成以下工作:(1)基于NURBS理论,结合“三峰两谷”大跨自由曲面屋盖结构的建筑造型特征,提取其形状特征参数,实现自由曲面屋盖的参数化构形与分析。(2)通过有限体积法对流体控制方程进行离散,选用基于雷诺时均的Realizable k-ε湍流模型对结构风场进行数值模拟。对自由曲面屋盖结构表面的风压分布进行参数分析,得到风压分布随自由曲面屋盖形状改变的变化规律。(3)在风场中加入雪相,假定空气相与雪相单向耦合,考虑屋面上积雪的侵蚀与沉积,利用Mixture多相流模型进行了自由曲面屋盖的风致雪漂移数值模拟。在此基础上对自由曲面屋盖结构表面的雪压分布进行参数分析,得到雪压分布随自由曲面屋盖形状改变的变化规律。(4)基于对风、雪荷载的数值模拟,利用Rhino及其插件Grasshopper对大跨自由曲面网壳自动化施加风、雪荷载,并进行受力性能的分析,得到自由曲面网壳在自重、恒荷载、风荷载、雪荷载等共同作用下的结构整体应变能。(5)采用遗传算法在仅考虑屋盖结构自重的情况下,求得结构应变能最小时对应的自由曲面网壳形态;然后在风雪共同作用下分别建立0°风向角、45°风向角、90°风向角3个工况下的自由曲面网壳结构应变能对形状参数的响应面模型,得出结构应变能最小时的最优曲面形态。(6)考虑实际情况中来流风向的不确定性,综合考虑各工况荷载组合,提出一种同时考虑无风环境下、0°风向角、45°风向角、90°风向角四个工况下的应变能总和最小的选形方法,得到大跨自由曲面网壳结构的最终优化形态,并进行优化结果校核。

关键词：自由曲面屋盖风雪荷载形状优化参数化CFD 响应面分析

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风雪荷载下轻钢门式刚架极限承载力分析

低温建筑技术 2013年第2期35卷 22-24页

作者：李勰陈水福浙江大学建筑工程学院杭州310058

以我国沿海一既有门式刚架轻钢厂房为例,按现行规范取用风荷载组合和雪荷载组合,采用精细有限元方法对厂房中的典型刚架进行了非线性的极限承载力分析,获得了刚架抗风与抗雪的承载力冗余系数以及达到极限状态时的破坏模式。结果表明,刚... 详细信息

以我国沿海一既有门式刚架轻钢厂房为例,按现行规范取用风荷载组合和雪荷载组合,采用精细有限元方法对厂房中的典型刚架进行了非线性的极限承载力分析,获得了刚架抗风与抗雪的承载力冗余系数以及达到极限状态时的破坏模式。结果表明,刚架在不同荷载组合下的承载力虽能满足规范要求,但当考虑初始缺陷时,其承载力冗余系数偏低,且失效模式由无缺陷时的材料屈服模式转变为局部屈曲模式。

关键词：轻钢门式刚架风雪荷载非线性分析

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大型连栋温室设计风雪荷载分级标准初探

农业工程学报 2000年第4期16卷 103-105页

作者：周长吉中国农业工程研究设计院

我国温室行业发展迅速 ,但缺乏必要的规范约束。该文针对我国大型连栋温室的结构强度设计 ,以建筑设计规范风雪荷载分布图为基础 ,提出了温室荷载设计的分级。为温室主体结构标准化设计和温室构件规模化生产提供了依据。在荷载分级的基... 详细信息

我国温室行业发展迅速 ,但缺乏必要的规范约束。该文针对我国大型连栋温室的结构强度设计 ,以建筑设计规范风雪荷载分布图为基础 ,提出了温室荷载设计的分级。为温室主体结构标准化设计和温室构件规模化生产提供了依据。在荷载分级的基础上。

关键词：温室分级标准风雪荷载承载能力风压

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草原地区装配式蒙古包风雪作用下仿真研究

计算机仿真 2022年第12期39卷 502-506页

作者：王一凡陈明中冶西北工程技术有限公司内蒙古包头014010 内蒙古科技大学内蒙古包头014010

装配式冷弯薄壁型钢蒙古包是一种新型房屋结构。房屋结构质量轻、柔性大的特点决定了其控制荷载为风荷载与雪荷载。基于有限元模拟ANSYS Workbench平台以及流体力学软件FLUENT,建立装配式冷弯薄壁型钢蒙古包模型与三维外流场,进行风场... 详细信息

装配式冷弯薄壁型钢蒙古包是一种新型房屋结构。房屋结构质量轻、柔性大的特点决定了其控制荷载为风荷载与雪荷载。基于有限元模拟ANSYS Workbench平台以及流体力学软件FLUENT,建立装配式冷弯薄壁型钢蒙古包模型与三维外流场,进行风场内风压模拟,得到蒙古包的风荷载体型系数,通过风致屋面不均匀积雪模拟得到屋面不均匀积雪分布,进而得到屋面积雪分布系数,将风荷载与风雪荷载分别作用于冷弯薄壁型钢蒙古包六边形与八边形刚架,对其受力性能进行分析。研究表明,六边形与八边形刚架在风雪作用下均未屈服,且刚架柱顶最大位移为均小于柱顶位移限值,验证了上述结构在草原地区特征荷载作用下的结构可靠性;在房屋跨度与构件截面尺寸相同的情况下,与六边形刚架相比,八边形刚架有更好的承载力。

关键词：冷弯薄壁型钢蒙古包风雪荷载风荷载体型系数不均匀积雪分布受力性能

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不同积雪模式下球面网壳风致动力稳定分析

河北农业大学学报 2018年第1期41卷 92-99页

作者：毕长坤王军林孙建恒河北农业大学城乡建设学院河北保定071001

大跨度空间结构对风雪荷载十分敏感,风雪荷载作用下动力失稳临界风速的确定是网壳结构抗风雪设计的关键。为了研究风雪荷载共同作用下球面网壳的动力响应特性,通过建立K8-8型单层球面网壳有限元模型,利用MATLAB程序获取随机风速时程曲线... 详细信息

大跨度空间结构对风雪荷载十分敏感,风雪荷载作用下动力失稳临界风速的确定是网壳结构抗风雪设计的关键。为了研究风雪荷载共同作用下球面网壳的动力响应特性,通过建立K8-8型单层球面网壳有限元模型,利用MATLAB程序获取随机风速时程曲线,分析了不同支座形式和雪荷载不同分布情况对球面网壳整体稳定性的影响。结果表明:加强支座约束有利于提高球面网壳整体抗风性能,迎风面最外两环布置均布雪荷载较全跨均布雪荷载和半跨均布雪荷载所确定的动力失稳的临界风速更低,为最不利雪荷载布置。

关键词：单层球面网壳风雪荷载支座形式动力失稳临界风速

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冷弯薄壁型钢蒙古包风雪作用下仿真研究

计算机仿真 2021年第1期38卷 181-186页

作者：陈明王一凡内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010

冷弯薄壁型钢蒙古包是一种新型房屋结构,结构质量轻、柔性大的特点决定了其控制荷载为风荷载与积雪荷载。通过计算流体动力学(CFD)方法,将蒙古包的风荷载体型系数与现行规范进行对比。模拟得到屋面的风荷载分布与不均匀雪荷载分布,定义... 详细信息

冷弯薄壁型钢蒙古包是一种新型房屋结构,结构质量轻、柔性大的特点决定了其控制荷载为风荷载与积雪荷载。通过计算流体动力学(CFD)方法,将蒙古包的风荷载体型系数与现行规范进行对比。模拟得到屋面的风荷载分布与不均匀雪荷载分布,定义2种风向角,将风荷载与风雪荷载分别作用于冷弯薄壁型钢蒙古包刚架,分析不均匀雪荷载与不同风向角对刚架的影响。研究表明,蒙古包由于其形状的特殊性使得风荷载体型系数出现变号情况;不均匀雪荷载分布使蒙古包在风场中的稳定性降低;30°风向角,即没有主平面刚架下的风向角为不利风向角,蒙古包刚架将在该风向角下,风雪荷载共同作用时率先发生失稳。

关键词：冷弯薄壁型钢蒙古包风雪荷载计算流体动力学风荷载体型系数刚架稳定

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预应力钢结构应用中若干问题的探讨

新建筑 2003年第S1期 81-82页

作者：李刚武汉华中科大建筑规划设计研究院武汉430074

空间结构体系的大量使用给预应力钢结构的设计和施工带来了许多新问题。通过对目前应用中几个问题的分析,提出了利用计算机仿真原理,将模拟、试验、实测数据进行积累与分析,找出不同结构的各自规律,研究解决办法的思路。

关键词：预应力钢结构计算机仿真索风雪荷载多次预应力防火

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风雪作用下门式刚架结构极限承载力研究

风雪作用下门式刚架结构极限承载力研究

作者：张振宇辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

由金属压型钢薄板的兴起而带来的门式刚架轻钢厂房在工程中被广泛使用,然而这种结构由于自身的缺陷在风雪天气里极易发生破坏。针对以往研究承重门式刚架面内极限承载力时缺乏考虑面外檩条、系杆等构成整体结构的三维构件对门式刚架的... 详细信息

由金属压型钢薄板的兴起而带来的门式刚架轻钢厂房在工程中被广泛使用,然而这种结构由于自身的缺陷在风雪天气里极易发生破坏。针对以往研究承重门式刚架面内极限承载力时缺乏考虑面外檩条、系杆等构成整体结构的三维构件对门式刚架的作用响应,对门式刚架厂房进行整体建模,研究整体门式刚架结构在风雪天气下达到临界稳定状态时的冗余能力以及破坏模式。以国内某轻钢厂房为例,在考虑初始缺陷的前提下,根据现行荷载规范选取最不利风雪荷载组合,借助大型通用有限元分析软件anasys对其进行非线性稳定分析。得到了整体门式刚架达到极限承载力时的破坏形式以及抗风雪能力。并对我国多数存在的小坡度门式刚架在不均匀分布雪荷载作用下的抗雪安全能力以及破坏形式进行分析。结果表明,风雪荷载作用下,整体门式刚架达到极限稳定承载力时安全冗余能力较强,但应注意起控制作用的风荷载对整体门式刚架的影响。不均匀分布雪荷载作用下的整体门式刚架承载能力较强,但应注意基本雪压过大导致的整体门式刚架结构破坏。两种工况下,整体结构的破坏体现为单榀刚架的局部弹性屈曲破坏,局部屈曲破坏位置分别为:靠近梁柱节点的柱翼缘板与腹板连接处和积雪一侧柱翼缘板。梁柱节点和柱脚也有较高应力。当整体结构发生破坏时,两种荷载工况下整体结构的大部分刚架没有达到临界失稳状态,钢材没有得到很好的使用,且端部相邻两榀刚架都出现了严重的平面外变形。对两种工况下的单榀刚架进行稳定极限承载力分析,发现单榀门式刚架发生塑性屈曲破坏,即材料达到了屈服强度。为此,对门式刚架极限承载力分析时应采用空间整体分析,来达到预期效果。针对小坡度门式刚架厂房积雪多发的趋势而提出的基于分灾思想进行局部卸载的方案可以较高程度的提高门式刚架结构的极限承载力,方法简单且经济效益好。卸载后的门式刚架结构达到极限承载力时,大部分刚架接近材料的屈服应力,面外变形较小,避免了积雪使刚架斜梁产生弯扭而导致局部过早失稳。此外,对屈曲部位的腹板与翼缘板进行角钢加固、对梁柱节点加斜撑、加强端部相邻刚架的平面外支撑,可促进门式刚架厂房的整体稳定,提高结构的使用寿命与安全性。

关键词：轻钢厂房风雪荷载弹塑性分析非线性稳定分析