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冷弯薄壁型钢蒙古包风雪作用下仿真研究

2021-11-18王一凡

计算机仿真 2021年1期

陈 明,王一凡

(内蒙古科技大学土木工程学院,内蒙古 包头014010)

1 引言

本文的研究对象为基于草原地区的一种新型房屋结构即冷弯薄壁型钢蒙古包,该房屋结构具有易拆卸、易安装、绿色环保等诸多优点,该房屋结构的出现将会改变草原地区人民的居住条件。冷弯薄壁型钢蒙古包质量轻、柔性大的特点决定了其控制荷载是风荷载与雪荷结载,在较强的风荷载和大量雪荷载共同作用下该结构可能会因动力失稳而发生倒塌[1~5],因此本文对冷弯薄壁型钢蒙古包风雪荷载作用下受力性能进行研究。

风雪荷载的研究始于20世纪中叶。目前,主要的研究方法是实地观察、风洞试验、数值模拟[8]等。与其它两个方法,在满刻度模拟,和方便的参数分析进行比较的方面,数值模拟具有明显的优势。因此, 随着计算机技术的成熟以及各种仿真软件的出现,数值模拟技术发展很快。

本文首先通过计算流体动力学方法,得到蒙古包风荷载体型系数,并与我国规范[12]中的风荷载体型系数进行对比,然后将屋顶风雪耦合效应进行仿真模拟,以获得屋顶上的积雪漂移后的不均匀分布图,并与现场观测到的不均匀雪荷载分布进行对比,最后将风雪荷载以0°和30°风向角分别作用于蒙古包刚架,验证结构可靠性,得到不利风向角。

2 风荷载体型系数对比

2.1 结构简介

建立冷弯薄壁型钢蒙古包刚架结构模型如图1(a)所示,跨度为9m,檐口高度为4.8m,斜梁倾角为30°,从《冷弯薄壁型钢结构技术规范》附录B中选取相应的梁柱C型钢截面尺寸,梁截面尺寸选为C160mm×60mm×20mm×2.5mm,柱截面尺寸选为C200mm×70mm×20mm×2.5mm[10]。……

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