厦门火车站风洞试验研究

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随着现在土木工程技术的发展,形式各异、造型复杂的大跨度结构不断涌现。由于大跨度结构具有柔度大,自重轻等特点,导致其对风荷载较为敏感,在结构设计中,风作用成为这类结构主要控制荷载之一。本论文研究的厦门火车站,地处沿海,常遇恶劣天气,周边建筑环境比较复杂,且该火车站站房屋盖结构复杂、形式新颖,我国现有规范中没有可以适用的体型系数,也不能从其他类似结构中获得风荷载计算的相关参数,因此需要通过风洞试验来确定相关参数,为结构设计提供可靠数据。本文所做的主要工作:在模拟大气边界层和火车站周围建筑环境的条件下,进行厦门火车站刚性模型风洞试验,测量站房屋盖、挑檐及两侧雨棚的平均风压分布;根据风洞试验所得的平均风压系数计算站房屋盖、挑檐及两侧雨棚的体型系数;分析站房屋盖的表面风压分布特性;建立站房屋盖模型利用有限元软件进行模态分析,得到屋盖结构的自振频率和模态振型,再利用有限元软件ANSYS对屋盖结构进行风振响应分析,得到屋盖的风振系数,进而求出作用于屋盖表面的等效风荷载;最后对站台及平台上行人高度风环境的舒适性进行研究。本文有价值的结论:站房屋盖的体型系数以负值为主,且站房的体型系数要普遍大于雨棚,站房左右侧挑檐下表面的体型系数在不同风向角下变化复杂;站房屋盖及站台雨棚表面的风压以负值为主,承受向上的吸力;站房屋盖的位移风振系数随风向角变化较均匀,主要分布在1.66-1.69范围内,因此用位移风振系数代替荷载规范中的荷载风振系数来计算风荷载是可取的;站台及平台上无量纲平均风速在0-1范围内,表明当自然风不大于4级时,站台及平台上的风不会影响行人的舒适。
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