本文以fluent軟件和高性能集群作為數值模擬平臺,通過改變高層建筑物高度進行了并行數值模擬。并對并行數值模擬結果和集群并行計算效率進行了分析,分析結果表明：隨著建筑物高度的增加,建筑物周圍最大風速和最大風速比增大,建筑物對其周圍空氣流動的影響增強。在并行計算中,當cpu個數相同時,隨著網格數量的增加,并行效率呈增加趨勢但增大的幅度越來越小;當網格數相同時,隨著cpu個數增加,并行計算效率呈減小趨勢。

基于計算流體力學軟件fluent對不同角部形狀的矩形高層建筑進行三維數值風場模擬。首先,選用三種不同的湍流模型realizablek-ε,rngk-ε及雷諾應力模型(rsm),對矩形截面標準高層建筑進行數值模擬。結果表明,與風洞試驗結果對比,除了分離區等流動復雜的區域外,數值模擬能夠較好地反映風壓分布狀況。其中,雷諾應力模型由于考慮湍流各向異性的影響,與試驗結果最為接近。其次,對同尺寸下的切角及倒角高層建筑進行雷諾應力湍流模型下的數值模擬。結果表明,角部處理能有效地減小風荷載。在側風面,切角與倒角能有效抑制來流分離。在背風面,切角能減小尾流寬度與旋渦尺寸,與原模型相比,風荷載約降低15%;而倒角建筑由于較好的流線性,尾流寬度與旋渦尺寸降到最小,風荷載僅為矩形截面的65%。

為研究湍流積分尺度對高層建筑風荷載大小和分布的影響,研究其合理取值,基于大渦模擬開展了b類地貌不同湍流積分尺度下caarc(commonwealthadvisoryaeronauticalresearchcouncil)標準高層建筑模型繞流模擬,并將模擬結果與風洞試驗進行了比較.研究結果表明:大渦模擬能較好地反映高層建筑周圍風場繞流特性和表面風壓分布.隨著湍流積分尺度的增大,平均運動的變形率向湍流脈動輸入能量,以致平均風速降低、湍流強度增大；側面風壓脈動性降低15%、分離流附著提前出現；基底扭矩譜和彎矩譜的峰值及高頻段幅值均減?。粚铀雇辛_哈數在0.4倍建筑高度以下基本相同,隨高度的增加其值下降20%~30%；層平均阻力系數下降5%~10%；迎風面風壓系數平均值下降2%~5%,側面和背面下降12%~17%.湍流積分尺度對迎風面和側面上風向的風壓水平相關性、層升力和0.8倍建筑高度以下的層阻力相關性的影響可以忽略.隨湍流積分尺度的增大,風壓水平相關系數增大,背風面增大5%~10%,側面下風向增大15%~25%,0.8倍建筑高度以上層阻力相關性系數增大25%~50%.b類地貌湍流積分尺度的調整系數為0.4時,計算得到的風荷載與試驗結果趨于一致.

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植物通過蒸騰作用,與周圍大氣不斷進行著熱濕交換,從而調節大氣的溫、濕度分布。植被對太陽輻射的反射和遮擋作用,使得調節作用提升到葉面高度附近。植被的高度、覆蓋率、覆蓋面積都會對空氣的溫、濕度分布產生不同的影響。利用流體力學計算軟件,提出了把建筑室內外熱環境耦合,將植被區域視為多孔介質的方法,初步分析了不同高度植被對建筑微環境的空氣溫度及熱量交換的影響規律,旨在探究各種植被條件對建筑微環境的影響。

本文結合具體工程實例，對轉換層位置分別在3層、6層和9層這3種模型進行對比分析，探討了轉換層結構設置高度對結構整體動力特性及局部轉換梁內力等的影響。在分析的基礎上，得出了一些有益的結論，給出了設計建議，對該類結構的分析和設計具有一定的參考價值及工程指導意義。

采用經過fft算法改進的諧波疊加法(waws)及自回歸(ar)模型的線性濾波法對實際工程進行脈動風速時程模擬.對2種算法所模擬的風速時程進行分析,結果顯示了風速功率譜及相關函數的特性,分析結果說明ar模型中模型階次及時間步長對風速時程產生較大影響.根據結構的有限元動力分析,采用能量相等的原則,即使結構固有頻率段內的目標譜和模擬譜能量相等,對風速時程進行修正,使模擬風速時程更趨合理.

首先介紹了3種較為常見的脈動風相干函數表達形式,然后基于隨機振動理論在頻域內推導了高層結構風振響應的無量綱化解析式,在此基礎上對采用不同脈動風相干函數所得到的高層結構風振響應分析結果進行了比較。結果表明,不同脈動風相干函數對結構風振響應分析結果的影響主要體現在共振響應部分,采用不考慮頻率項的相干函數所得到的風振響應分析結果要偏大60%左右。最后,對中國荷載規范給出的脈動影響系數ν計算提出了應乘以0.6~0.7折減系數的建議。

采用火災模擬專業軟件fds對不同火源位置、不同風向條件下火災煙氣的運動進行模擬,測定典型位置處溫度、速度、co及co2體積分數變化情況。實驗結果表明:在近地風場中,風向對豎井內煙氣蔓延的影響大小順序為迎風>背風>側風,豎井開口位于迎風面時,外界風對豎井內煙氣運動影響最大:火源位于中性面以上時,煙氣通過豎井與前室的開口向豎井內蔓延,并向下運動;而火源位于中性面以下時,前室內煙氣向外部運動,豎井內無煙氣流入。

以中華城商業社區高層建筑群為工程背景,采用rngk-ε湍流模型模擬了建筑群中超高層建筑的表面平均風壓分布及周圍風環境,計算了與風洞試驗等雷諾數及增大來流風速和模型尺寸提高雷諾數后的兩類雷諾數工況,并同風洞試驗結果進行了對比。結果表明,在等雷諾數情況下,風洞試驗和數值模擬得到的超高層建筑表面風壓分布較為一致,數值差別在15%以內;數值模擬與試驗雷諾數相差25倍的工況中,當多數建筑主軸向與來流風速成一定角度時,超高層建筑的風壓分布及周圍流場的數值模擬結果與試驗較一致;當多數建筑主軸向與來流風速平行時,尾流中旋渦分布的數值模擬結果與試驗差異明顯,但平均風壓分布的數值模擬與試驗結果略顯差別。

建筑風環境作為建筑節能設計的一個重要方面,其對于區域氣候與局部微氣候的影響都不容忽視.本文應用基于rngk-ε模型的cfd軟件數值模擬研究不同的建筑高度差對建筑周圍風場環境的影響,揭示有利于風流動的建筑因素,為進一步的住區建筑規劃提供思路.模擬結果顯示,在來流風速一定雙體建筑高度差不同時,建筑間谷區風速與形成渦旋的中心位置和大小均不同.

對開洞高層建筑剛性模型進行了風洞測壓試驗?；谠囼灲Y果,分析了立面和洞口表面的風壓分布規律,研究了洞口表面脈動風壓的功率譜。結果表明:當洞口軸線方向與來流方向一致時,迎風面洞口附近區域的平均風壓系數總體上比立面不開洞時減小,少數測點的平均風壓系數增大,脈動風壓系數變化較小;背風面平均風壓系數總體上比立面不開洞時減小,但洞口附近局部平均風壓系數增大可達40%,脈動風壓系數的變化規律與平均風壓系數類似;側風面平均風壓系數和脈動風壓系數比立面不開洞時均有不同程度的減小;洞口內部為負風壓,脈動風壓的功率譜與一般高層建筑側風面氣流分離區域脈動風壓的功率譜有明顯差異。最后,給出了設置兩個洞口時,立面極值風壓系數的影響系數以及洞口表面極值風壓系數的分布圖。

某沿海超高層建筑高度達350m,高寬比達7.6,又處于浙江沿海地區,風荷載是其結構設計的控制荷載.數值模擬了不同風向下超高層建筑底部平均風合力和合力矩,與風洞試驗結果相近,一般情況兩者差別不大于15%;同時擬合了該建筑表面的脈動風壓自譜密度和相干函數經驗表達式,采用空間隨機風振的cqc方法對塔樓進行了風致動力響應分析,并通過塔樓頂層峰值加速度響應和底部靜力等效風荷載合力和合力矩的比較與分析,表明高層建筑專用風振分析方法在實際工程中應用的可行性.

隨著海島城市高層建筑興建量的與日俱增,由此而產生的風環境已不可輕視。文中主要選用k-ξ湍流模型,應用cfd數值方法模擬高層建筑風環境的分布情況,從而分析風環境對建筑的影響和建筑對人的舒適感的影響。為今后的高層、超高層建筑的設計施工及現有建筑的環境改善提供一個有效的參考平臺。

針對我國現行建筑結構荷載規范規定的削角和凹角兩種角沿修正形式,進行了7種截面形式高層建筑模型的風洞測壓試驗。定義角沿修正比為單個角沿沿主軸方向投影長度與全截面在同一方向投影長度之比,分析了角沿修正比對建筑風荷載的影響。試驗結果表明:截面采用角沿修正是減小矩形截面建筑順風向和橫風向風荷載的有效方式;截面采用角沿修正比為10%的凹角修正時,建筑順風向風力系數平均值和均方根值降低最多;截面采用角沿修正比為20%的凹角修正時,橫風向風力系數均方根值降低最多;從頻域來看,角沿修正對順風向風力功率譜影響不大,而隨著角沿修正比的增大,橫風向風力功率譜譜峰對應的折算頻率將向高頻部分移動。

推導了脈動風荷載作用下考慮土-結構相互作用時高層建筑結構加速度響應的計算公式.算例表明土-結構相互作用對高層建筑風振加速度響應有明顯影響.一般而言,在軟土地基上土-結構相互作用使高層建筑風振時加速度增加,從而增加了人體的不舒適感,甚至有可能影響到高層建筑的使用功能,故在設計時應引起重視.

對一球形高層建筑在有和沒有曲殼裙房情況下的表面風壓分布進行了數值模擬和分析。結果表明,曲殼裙房對主體高層建筑的風荷載有著較顯著的影響。裙房縮小了球形建筑迎風面和背風面的正風壓區域,最大正風壓略有減小;裙房較大程度地提高了球形建筑側風面和頂面的負風壓數值,整體結構的風荷載趨于增大,風壓分布趨于不均勻。由于裙房的影響,在球面背風區下側還觀察到了明顯的對稱渦列。在對不同風向角下的風壓分布規律進行分析的基礎上,還給出了建筑物在最不利風向角下的最不利剖面上的風壓系數分布曲線。

結合某高層建筑施工實際工程,運用midas軟件建立真三維數值模型,模擬高層建筑基坑分塊、分層開挖卸載和建筑施工加載整個施工全過程對臨近既有隧道的影響,通過隧道洞周收斂、隧道豎向位移、水平位移、變形曲率和襯砌產生的附加應力變化,對隧道安全進行評價。結果表明,計算結果與工程實際監測結果基本吻合,得出隧道處于安全工作狀態的結論。

高層建筑(群)風效應與地貌條件相關,分析掌握其內在關系是建筑布局規劃和抗風設計的重要前提?；诶字Z時均模擬方法(rans),引入具有分離流預測優勢的sstk-ω湍流模型,以某高層建筑單體及群體風場為對象,模擬4類地貌條件下的風效應場,側重分析人行高度(2m)風速場以及建筑立面的風壓分布特性。分析結果表明,地貌除對人行高度的風速場影響明顯外,對高層建筑表面風壓系數影響也較為可觀,實際工程應適當考慮地貌效應。

通過建立高層辦公建筑物理模型,采用大渦模擬方法進行數值模擬,研究不同風向條件下室外風對高層建筑疏散通道煙氣運動的影響規律。結果表明:室外風可以稀釋走廊煙氣中co的濃度,加快煙氣排出;煙氣在樓梯間的運動由于受到多種因素影響,情況較為復雜,迎風時,室外風對于樓梯間煙氣排出和人員疏散具有積極的作用,背風時則相反。因此高層建筑設計時應加大走廊中可開啟外窗的面積,將設有外窗的樓梯間設置在該地區常年主導風向一側。

立面開洞是建筑實踐中的常見現象，至今，國內外有關洞口設置對高層建筑風荷載影響的研究還很少。洞口形狀、位置及開洞率等都是影響建筑靜力風荷載的因素，借助計算流體動力學(cfd)大型商業軟件fluent6．0，進行了大量的數值模擬分析，研究了相對風壓和基底傾覆力矩系數與開洞率間的關系，給出了中部和下部開口情況下的相關方程。同時探討了底部開洞情況下。洞內風速的增大效應與洞口大小和來流方向之間的關系。所得結論可供工程研究和抗風設計參考。

在運營和擬建的軌道交通線路周圍進行任何工程建設,都將對線路的軌道和結構變形產生影響。為正確評估此類工程建設活動的影響,必須選用合理的計算方法、計算模型和計算參數。以實際工程為背景,利用有限元-半無限元耦合靜力計算模型,預測分析了某高層建筑后期沉降所引起的不同施工工況下擬建地鐵區間隧道的變形和內力值,并提出了控制高層建筑沉降影響的建議。