大跨镂空网格屋盖风荷载数值模拟研究

郑德乾， 刘帅永， 顾 明， 全 涌， 潘钧俊， 周 健

(1.河南工业大学 土木工程学院，河南 郑州 450001； 2.同济大学 土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092； 3.中国建筑第八工程局有限公司，上海 200120； 4.华建集团华东建筑设计研究总院，上海 200002)

0 引言

网格结构较广泛地应用于体育场馆、火车站、机场等有大空间覆盖要求的大跨屋盖结构中，风荷载是这类结构的主要控制荷载，而荷载规范[1]较难给出其设计风荷载。网格结构的杆件尺寸往往远小于其整体几何尺度，当网格结构表面有屋面板等围护结构覆盖时，其风荷载可较方便地通过风洞测压试验或CFD(computational fluid dynamics)数值模拟等方法得到[2-4]；但当其表面没有或仅有少量覆盖物时，则与输电塔架等格构式结构类似，会由于模型缩尺比等原因较难进行风洞测压试验，而多需借助天平试验得到其整体风荷载[5-10]。CFD数值模拟方法具有不受雷诺数影响，便于参数研究的优势，是一种用于预测网格结构杆件和节点风荷载的方法，但现有的数值模拟研究对象多集中于杆件数量相对较少或仅针对结构的局部节段模型[11-12]。

某大跨镂空网格屋盖结构造型独特新颖(图1)，几何尺寸为740 m(长)×120 m(宽)×20 m(高)，屋盖网格纵横间距3 m，杆件采用550 mm(高)×220 mm(宽)截面方管，屋盖表面分散布置有大量光伏板，项目处于B类地貌，100 a重现期基本风压为0.6 kN/m2。该屋盖结构风荷载值较难由荷载规范[1]给出，同时屋盖结构几何尺寸大、大面积镂空且构件尺寸较小的特点，使得研究人员也较难通过风洞试验方法得到用于结构设计的节点风荷载。……