"冯海英等学者针对开敞式拱形轻质屋盖的风载体型系数进行了深入研究,利用Reynolds时均方程和标准k-ε湍流模型进行数值模拟,以分析不同风向角对屋盖风压的影响。通过与已有文献结果的对比,验证了所采用数值计算方法的有效性。研究表明,风向角的变化显著影响开敞式拱形屋盖上下的风压极值分布,同时总体型系数随风向角增大而减小,这对结构的抗风设计提出了实际风环境考虑的重要性。"
本文主要探讨的是开敞式拱形轻质屋盖在风荷载作用下的特性,特别是风载体型系数这一关键参数。风载体型系数是建筑结构设计中计算风荷载的重要因素,它反映了建筑物形状对风压分布的影响。在本研究中,作者采用了Reynolds时均方程,这是一种广泛用于流体力学中的 Navier-Stokes 方程的简化形式,用于描述不可压缩流体的平均流动状态。配合标准k-ε湍流模型,该模型考虑了湍流的产生和耗散,能更准确地模拟风流过复杂几何形状的建筑物时的湍流效应。
冯海英等人的研究特别关注了风向角对风载体型系数的影响。风向角指的是风相对于建筑物的方向,它直接影响到风在建筑物表面的压力分布。通过数值模拟,他们发现在不同风向角下,开敞式拱形屋盖的上表面和下表面会出现风压极值的显著差异。这种差异可能引发局部风压过大,对建筑结构稳定性构成威胁。同时,他们观察到总体型系数会随着风向角的增大而减小,这意味着风荷载的整体强度会随着风向的改变而变化。
这些发现对于结构抗风设计具有重要意义。传统的抗风设计往往基于平均风荷载或固定风向考虑,但本研究表明,实际设计应考虑更复杂的风环境因素,包括风向的变化。这要求设计师在设计开敞式拱形轻质屋盖时,需综合考虑风向角的影响,以优化结构的抗风性能,确保建筑物的安全性和耐久性。
此外,本研究的成果也提供了对河北省自然科学基金项目的支持,显示出基础科研与工程实践的紧密结合。作者冯海英作为硕士研究生和国家一级注册结构工程师,其专业背景和实践经验为这项研究提供了坚实的基础。
这篇论文揭示了开敞式拱形轻质屋盖在风荷载下的独特行为,为建筑结构设计提供了新的理论依据,强调了在实际工程中考虑风环境动态变化的必要性。这对于提高建筑物的抗风能力,特别是在风灾频发地区,具有重要的工程应用价值。