高层建筑施工特点论文提纲

论文题目：施工期框架-核心筒超高层附着体系风环境模拟与多工况风效应分析

摘要：超高层建筑随着经济社会的发展,建造数量越来越多,高度也越来越大。作为一种典型风敏感性结构,超高层建筑的抗风安全性问题尤为关键。施工设备外附式塔吊作为细长柔性结构且处于高空复杂环境下,其风致响应更为复杂,容易受到强风作用发生倒塌。目前已有的研究大多针对已建成完整的建筑物,对施工阶段超高层建筑物与外附式塔吊的表面风荷载特性的研究,近乎空白。然而超高层在施工阶段存在大量由于幕墙未安装形成的窗孔洞口、施工安全网的布设及大型施工设备的附着,导致超高层建筑在施工阶段表面风场分布更为复杂。外附式塔吊受到所附着建筑物影响时的表面风场特性,也尚未清晰。为了精细研究施工期超高层建筑物与外附式塔吊表面风压与风场特性,本文基于CFD数值模拟平台进行大量分析,结合外框架-核心筒结构体系超高层的施工工艺,主要完成了以下工作:（1）建立了施工期超高层框架核心筒结构分区段简化模型,分析了施工中各因素对建筑结构周围风场影响。依照施工的实际情况,考虑建筑主体结构幕墙未安装、布设了施工安全网以及核心筒领先施工等因素建立了施工期超高层建筑分区段简化模型。把施工安全网区域以多孔介质简化考虑,采用附加源项法按照Porous-Jump边界条件进行求解。将建筑外形封闭的模型、存在幕墙未安装完成的外框架镂空模型、存在施工安全网的模型以及建筑截面为圆形的模型分别进行风场模拟,并与按照规范计算的数值进行简单对照。由此分析各个与施工特点相关的影响因素对建筑周围流场的影响。（2）分析了施工期附着体系特点并形成模拟方案,建立了附着体系的风场模拟模型并总结计算求解中问题的处理方法。将外附式塔吊各机构进行简化,按照挡风面积相同原则,以等腰直角三角形为截面的三棱柱代替角钢杆件建立外附式塔吊CFD分析的简化模型,并形成附着体系模型。为提高复杂模型求解精度,采用内外流域进行混合网格的划分,并对参数设置以及求解过程中遇到的问题进行分析总结,最终针对施工阶段的特点形成外附式塔吊风敏感性分析的模型。（3）分析施工期超高层附着体系风环境特性,确定了外附式塔吊风敏感工况。以附着体系以及外附式塔吊为研究对象,分析了各风向角以及不同吊臂旋转角度时附着体系模型和外附式塔吊的风压分布以及周围流场变化。提取并计算外附式塔吊整体风压系数,分析受到各方向风荷载的规律,对比不同工况下外附式塔吊表面的风荷载情况,由此确定塔吊对风荷载最敏感的工况。

关键词：超高层建筑;施工期;外附式塔吊;CFD数值模拟;风效应;风压系数

学科专业：结构工程

摘要

Abstract

变量符号表

1.绪论

1.1 .研究背景和意义

1.2 .超高层建筑风荷载研究现状

1.2.1 风工程研究方法

1.2.2 超高层建筑表面风荷载研究

1.3 施工期超高层建筑风荷载研究现状

1.3.1 超高层施工关键技术及特点

1.3.2 施工期建筑表面风荷载研究

1.3.3 外附式塔吊风荷载研究现状

1.4 流场数值计算研究现状

1.4.1 风洞数值模拟发展现状

1.4.2 数值模拟求解简介

1.4.3 湍流模型研究现状

1.5 存在的问题和思考

1.6 本文拟开展的研究内容

2.施工期框架核心筒超高层建筑风环境特性数值模拟

2.1 引言

2.2 施工期超高层数值计算模型

2.2.1 超高层施工期简化模型

2.2.2 安全网CFD简化模拟方法

2.2.3 计算工况及参数设置

2.2.4 湍流模型选择

2.2.5 边界条件设置

2.3 施工期超高层风场特性结果与分析

2.3.1 施工期超高层风压分布特点

2.3.2 施工期超高层速度矢量分布特点

2.3.3 风压模拟结果验证

2.4 施工期超高层各区段对周围风场影响

2.4.1 镂空外框架对流场影响分析

2.4.2 安全网对流场的影响分析

2.5 本章小结

3 施工期超高层附着体系CFD模拟试验设计及模型建立

3.1 引言

3.2 超高层附着体系风场模拟方案设计

3.2.1 超高层施工塔吊工作流程

3.2.2 数值模拟方案分析

3.2.3 模拟工况设置

3.3 施工期框架-核心筒超高层附着体系模型建立

3.3.1 外附式塔吊CFD模拟模型简化

3.3.2 计算域设置

3.3.3 网格划分方法

3.4 求解参数选取及求解方法

3.4.1 内外流域交界面设置

3.4.2 边界条件设置

3.4.3 参考点设置

3.4.4 求解参数设置

3.5 本章小结

4 施工期超高层附着体系风环境特性研究

4.1 引言

4.2 附着体系超高层建筑周围风场特性分析

4.2.1 迎风侧风压变化

4.2.2 背风侧风压变化

4.2.3 周围风场变化

4.3 外附式塔吊周围风场特性分析

4.3.1 迎风侧风压变化

4.3.2 背风侧风压变化

4.3.3 周围风场变化

4.4 外附式塔吊风敏感性分析

4.4.1 外附式塔吊风压系数

4.4.2 外附式塔吊不同吊臂角度风敏感性分析

4.4.3 外附式塔吊对不同风向角敏感性分析

4.5 建筑群对外附式塔吊影响

4.5.1 风压分布云图对比

4.5.2 风速变化云图对比

4.5.3 建筑群对外附式塔吊影响分析

4.6 本章小结

5.结论与展望

5.1 本文主要结论

5.2 展望

参考文献

致谢