开敞式拱形波纹钢屋盖的风压分布及体型系数研究
基于拱型波纹钢屋盖结构的声学性能研究
基于拱型波纹钢屋盖结构的声学性能研究引言：随着人们对于居住环境的要求日益提高，建筑结构的声学性能也越来越受到关注。
拱型波纹钢屋盖结构作为一种新颖的建筑形式，具有轻质、高强度和易于安装等优点，在建筑行业得到了广泛的应用。
然而，关于拱型波纹钢屋盖结构的声学性能研究还相对较少。
本文将以拱型波纹钢屋盖结构为研究对象，探讨其声学特性，并提出一些相关的解决方案。
一、拱型波纹钢屋盖结构的声学传输特性拱型波纹钢屋盖结构具有一定的声学传输特性。
首先，钢材的高导热系数使得拱型波纹钢屋盖结构具有较好的声音反射能力，可避免声音能量的损失。
其次，波纹的形状和布置方式在一定程度上影响着声学传输。
根据相关研究发现，拱型波纹的形状对于声波的传播具有一定的阻碍作用，减少了噪音的传播距离。
同时，波纹的间距和高度也会影响声音的散射与吸收。
二、拱型波纹钢屋盖结构的声学隔音性能拱型波纹钢屋盖结构在声学隔音性能方面表现出一定的优势。
其承重构件由钢材组成，具有较高的质量密度，使得其在隔音性能方面表现较好。
此外，波纹的形状和布置方式还可以减少噪音的传播。
然而，在实际应用中，拱型波纹钢屋盖结构的声学隔音性能仍存在一定局限性。
例如，声波会通过连接点和开口处的空隙传递，导致隔音效果下降。
因此，为了进一步提高声学隔音性能，需进行合理的设计和优化。
三、提高拱型波纹钢屋盖结构的声学性能的方法1. 声学隔音材料的应用：在拱型波纹钢屋盖结构内部或连接点处使用高吸声材料，如吸声棉、隔音胶带等，可以有效地吸收声波能量，阻止其传播，提高隔音效果。
2. 波纹的优化设计：通过优化拱型波纹的形状、间距和高度等参数，可以减少声波传播时的反射和散射，提高声音的吸收效果。
3. 合理的连接设计：在拱型波纹钢屋盖结构的连接点处采用密封设计，减少孔隙和空气泄漏，阻止声音的传递。
4. 外部保护层的增加：在拱型波纹钢屋盖结构外部增加一层保护层，如隔音墙或隔音板，可隔离噪音的源头，降低外界噪音的入侵。
拱型波纹钢屋盖结构的非线性分析方法研究
拱型波纹钢屋盖结构的非线性分析方法研究随着现代建筑设计越发追求创新性与轻量化，拱型波纹钢屋盖结构作为一种重要的建筑工程结构形式，逐渐受到设计师和建筑师的关注。
拱型波纹钢屋盖结构具有较高的强度和刚度，且具备良好的适应性和灵活性。
然而，针对该结构的非线性分析方法的研究远远不够，本文旨在深入探讨拱型波纹钢屋盖结构非线性分析方法，为工程实践提供有益的参考。
首先，针对拱型波纹钢屋盖结构的非线性分析方法，必须充分理解结构的基本特性和力学行为。
拱型波纹钢屋盖结构的设计本质是解决结构稳定性和受力最优化的问题。
因此，在进行非线性分析之前，需要明确结构的几何形态、材料特性及荷载情况。
此外，准确建立结构的有限元模型也是非线性分析的前提。
有限元模型应该包括准确的几何形状、节点约束、边界条件和材料特性等信息。
对于拱型波纹钢屋盖结构的非线性分析方法，常见的方法有塑性分析、大变形分析和稳定性分析等。
首先，塑性分析方法是应用广泛的一种非线性分析方法。
该方法通过引入塑性材料模型和合适的力学方程，研究结构在超过弹性限度后的受力性能和破坏机制。
由于波纹钢屋盖结构受力复杂，存在明显的非线性行为，塑性分析方法能够较为准确地模拟其受力特性。
其次，大变形分析方法也适用于拱型波纹钢屋盖结构的非线性分析。
该方法考虑结构变形对力的影响，通过建立相应的几何非线性方程，计算结构的位移和应力分布。
大变形分析方法适用于较大位移和较强非线性的结构。
最后，稳定性分析方法可以用于研究拱型波纹钢屋盖结构的临界载荷和整体稳定性。
稳定性分析方法通过分析结构的扭曲变形和屈曲失稳情况，判断结构在外力作用下的稳定性。
此外，为了更加准确地分析拱型波纹钢屋盖结构的非线性行为，还可以考虑考虑影响因素、参数化分析和优化设计等方法。
首先，考虑影响因素是指在进行非线性分析时，要综合考虑结构的几何形状、材料特性、荷载情况以及施工过程等因素的影响。
其次，参数化分析方法可以将结构的设计参数作为变量，通过变化参数来研究不同设计方案对结构性能的影响。
基于拱型波纹钢屋盖结构的风洞试验研究
基于拱型波纹钢屋盖结构的风洞试验研究拱型波纹钢屋盖结构是一种应用广泛的建筑结构形式，具有较高的抗风能力和耐久性。
为了进一步验证其风振性能，风洞试验是必不可少的。
本文将从拱型波纹钢屋盖结构的设计原理、风洞试验的步骤和结果分析等方面展开介绍，旨在深入探究该结构的抗风能力。
首先，拱型波纹钢屋盖结构的设计原理是基于弯曲刚度和拱形效应的共同作用。
该结构采用波纹钢板作为屋盖覆盖材料，通过将钢板折弯成波浪状来提高弯曲刚度。
此外，拱形设计可以有效地将荷载沿拱形分布，进一步增加结构的稳定性和承载能力。
为了验证拱型波纹钢屋盖结构的风振性能，我们进行了风洞试验。
风洞试验是通过在实验室环境中模拟大气风场，以观察和分析建筑结构在风载作用下的振动反应和应力分布。
以下是该实验的步骤和方法：首先，我们根据实际工程中的设计参数和标准，对拱型波纹钢屋盖结构进行模型制作。
模型尺寸应该缩小，以符合风洞试验的要求，并尽可能保持与实际结构的相似性。
材料选择应与实际工程一致。
其次，将制作好的模型放置在风洞中，风洞根据需要的风场参数进行调整。
在试验中，我们可以通过改变风速、风向和风场时间变化等因素，模拟不同的风载条件。
然后，我们通过传感器和数据采集系统来监测模型在风洞试验过程中的振动和应力情况。
通过这些数据，我们可以分析结构的动态响应特性，如位移、加速度和应力等。
最后，通过对试验数据的处理和分析，我们可以得到拱型波纹钢屋盖结构在不同风载条件下的振动特性和应力分布。
这些结果可以用来评估结构的安全性和稳定性，为实际工程中的设计和施工提供参考。
基于以上步骤和方法，我们进行了拱型波纹钢屋盖结构的风洞试验，并获得了以下结果和分析：首先，通过观察模型在风洞试验中的振动情况，我们发现拱型波纹钢屋盖结构具有较好的抗风能力。
结构在风场作用下发生的振动幅值较小，且振动频率较低，表明该结构对风载具有良好的响应能力。
其次，通过分析试验数据，我们发现拱型波纹钢屋盖结构在风洞试验中的应力分布比较均匀。
拱型波纹屋盖在风荷载作用下稳定性研究
第 ６期
嘉应 学院 学报 （ 然科学） 自
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［ 关键词 】 拱型波纹屋 盖； 风荷载； 几何非线性 ； 稳定性 ［ 中图分类号］ Ｕ １ ． ［ Ｔ ３ ２ １ 文献标识码 ］Ａ ［ 文章编号］１０ ６２ （ ０８ ０ ０ ６ ０ ６— ４ Ｘ ２ ０ ）６— ｏ４—０ ４
１ 几 何 非线 性 有 限元 分 析基 本 理 论
结构 的稳定 性是指结 构平衡 状态 的稳定性 。 当结构 所受荷载达 到某 一值 时 ， 增 加一 微 小 的增 若 量， 则结 构的平 衡位形将 发生很 大 的改 变 ， 这种 情况就称 为结构失稳 或屈 曲 ， 相应 的荷 载 为屈 曲荷 载 或临界荷 载 。一般 来说 ， 构失稳 后 的承 载力有 时 会增 加 ， 时会 减 少 ， 与 荷 载类 型 、 结 有 这 结构 几何 特征等 因素有关 。结构 的稳 定性 特征可 以从结构 荷载一 一 位移全过 程 曲线 得到完 整 的概 念 ， 而实现 结构荷 载一 一位 移全过 程分析 的最有利 工具则 是结构几何 非线性 有限元法 。 几何 非线性 有限元 法是 进 行 结构 非线 性 分 析 的有 效 方法 ， 涉及 几 何 非 线 性 问题 的有 限元 法 在 中 ， 常采用 增量 分析 法 。它基 本 上 可 以采 用 两 种 不 同 的表 达列 式 ， 完 全 拉格 朗 日法 （ ｏ ｌＬ— 通 即 Ｔｔ ａ ａ ｇａｇ ｔｏ ， 称 Ｔ Ｌ法 ） ｒｎｅＭｅ ｄ简 ｈ ． ． 和修正 的拉格 朗 Ｅ法 （ ｐａ ｄＬｇａｇ ｔ ｄ 简称 Ｕ Ｌ 法 。 ｔ Ｕ ｄｔ ａｒｎｅＭｅ ｏ ， ｅ ｈ ． ． Ｊ
考虑风荷载和温度影响的拱型波纹钢屋盖结构设计
考虑风荷载和温度影响的拱型波纹钢屋盖结构设计拱型波纹钢屋盖结构是一种常见的建筑结构形式，其设计需要综合考虑风荷载和温度影响。
本文将从以下几个方面对拱型波纹钢屋盖结构设计进行探讨。
首先，风荷载是拱型波纹钢屋盖结构设计中重要的考虑因素之一。
作为建筑物表面所受到的气流作用力，风荷载对于结构的稳定性具有重要影响。
因此，在设计中必须准确地考虑风荷载的大小和方向。
风荷载有两个主要参数，即设计基本风压和风向角。
设计基本风压是指在设计寿命内发生一次的平均最大持续风压。
它与建筑物所在地区的风速特征和设计寿命有关。
风向角表示风荷载的作用方向，可能为正面风荷载、侧风荷载或后方风荷载。
拱型波纹钢屋盖结构设计中，应根据建筑物所在地的气象条件和使用要求确定设计基本风压和风向角。
设计基本风压的确定可参考相关国家或地区的规范和标准，如中国的《建筑抗震设计规范》、美国的ASCE 7等。
风向角的选择需要考虑风的吹向，结构的几何特征以及周围环境等因素。
其次，温度影响是拱型波纹钢屋盖结构设计中另一个重要的考虑因素。
温度变化会引起建筑物结构的热膨胀或收缩，从而对结构产生影响。
在设计中，需要合理考虑温度梯度和热膨胀系数等参数。
温度梯度是指建筑物结构在高低温环境下所受到的温度差异。
不同材料的热膨胀系数也会影响结构变形。
因此，在拱型波纹钢屋盖结构的设计中，应考虑结构材料的热膨胀系数及其与温度变化之间的关系。
设计中的一种常见解决方法是设置伸缩缝或适当的连接装置，以允许结构发生一定程度的热膨胀或收缩。
此外，采用适当的材料及结构形式，如使用延性良好的材料和合理设计的构造连接节点，可以减轻温度对结构的影响。
除了风荷载和温度影响，拱型波纹钢屋盖结构的设计还需考虑其他因素。
例如，荷载组合的确定，如重力荷载、雪荷载和地震荷载等。
在设计中应根据相关规范和标准，如《建筑结构荷载标准》、《结构设计规范》等，合理选择荷载组合。
此外，拱型波纹钢屋盖结构的设计还应注重结构的整体稳定性和结构材料的选择。
某大跨度波浪形屋面体型系数取值研究
某大跨度波浪形屋面体型系数取值研究高亮;崔欣;白桦;刘健新【摘要】In order to ensure wind resistance safety of a long-span roof structure,wind tunnel tests on wind pressure distribution are conducted to analyze the shape coefficient when the inter-nal pressure is changed with or without the wall.The result from the test is compared with the values of the related items in the “load code for the design of building structures”(GB 50009 —2012).Results show that:First,the shape coefficients of wave linear concave roof in addition to the roof top are all negative,they are larger than the standard values of the similar kinds of roof-ing,and the roof overhangs and the leeward roof area are the most obvious;second,wave linear concave roof shape coefficient decays fast,but the slower attenuation of the leeward roof area and the velocity decay is connected with the length of each curve segment,the curvature and its secant slope;third,the side walls at the main entrance with the concave distribution have a larger nega-tive pressure coefficient than that with the conventional rectangular distribution,fourth,the roof pressure significantly decreases after open hole at the front wall,with side wall pressure decrea-sing,and the influence of open wall on the negative coefficient is great,and that on the positive coefficient is small;finally,tests results not only provide the reliable guidance for wind-resistant design,but also offer several amendments to the shape coefficient.%针对异形大跨屋盖结构的风荷载难取值问题，结合西安某项实际工程结构，通过刚体模型风压分布特性风洞试验，从分区体型系数和局部体型系数两方面来分析波浪线形下凹曲面屋盖的压力分布特性及其与规范中类似屋面体型系数的差别。
基于拱型波纹钢屋盖结构的受荷性能分析与优化
基于拱型波纹钢屋盖结构的受荷性能分析与优化拱型波纹钢屋盖结构是一种常见的建筑结构形式，具有较好的经济性和适应性。
本文将对基于拱型波纹钢屋盖结构的受荷性能进行分析与优化。
首先，受荷性能分析是设计过程中非常重要的一部分，它能够帮助我们了解结构在不同荷载作用下的变形、应力、位移以及稳定性等性能。
对于波纹钢屋盖结构来说，其主要承受的荷载有自重荷载、风荷载和雪荷载。
因此，受荷性能分析需要考虑这三种荷载情况下结构的响应。
首先，对于自重荷载，我们需要计算波纹钢屋盖结构的自重，然后根据结构构件的弹性模量、截面形状和长度计算结构的变形和应力。
由于波纹钢屋盖结构在自重荷载下的受力状态比较复杂，可以通过有限元方法来进行数值计算和分析，得出结构在自重荷载下的变形和应力分布情况。
其次，对于风荷载，我们需要根据当地的风速和设计规范计算波纹钢屋盖结构所受的风压力，并考虑到风荷载作用的方向性。
根据风压力的大小和方向，可以计算出结构在风荷载下的变形和应力，并进行稳定性分析。
如果结构不满足稳定性要求，我们需要对结构进行优化设计，增加结构的稳定性，例如增加剪力墙、设置支撑等。
最后，在考虑雪荷载时，我们需要根据当地的气候条件和设计规范计算波纹钢屋盖结构所受的雪压力。
雪荷载主要作用在结构的水平面上，因此需要计算结构在雪荷载下的弯曲变形和应力。
同样，如果结构不满足强度和稳定性要求，我们也需要进行优化设计。
为了优化拱型波纹钢屋盖结构的受荷性能，可以从以下几个方面进行考虑：首先，可以优化结构的形状和材料。
对于拱型结构来说，选择合适的拱高、半径和开展弧度，以及合适的构件材料和截面形状，可以减小结构的变形和应力，并提高结构的稳定性。
其次，可以考虑增加结构的强度和刚度。
通过增加梁、柱等构件的截面积或材料的强度，可以提高结构的抗弯能力和刚度，从而减小结构的变形。
另外，可以采取一些加固措施。
例如，在结构的关键部位设置加强构件，增加结构的承载能力和稳定性；或者通过设置支撑、加固节点等方式，增加结构的整体稳定性。
拱形波纹钢屋盖增强方法研究的开题报告
拱形波纹钢屋盖增强方法研究的开题报告一、研究背景随着钢结构的应用越来越广泛，在房屋结构中也被大量采用，而钢结构屋面的保温性能及防水性能已成为一个瓶颈问题，需借助其他技术手段来解决。
拱形波纹钢屋盖是一种通用屋面材料，广泛应用于大型建筑物及工业厂房的屋盖中。
然而，由于材料特性等原因，其在保温性能及防水性能方面存在缺陷，影响了其长期的使用寿命和舒适性。
因此，开展拱形波纹钢屋盖增强方法研究，具有重要实际意义和广阔的应用前景。
二、研究目的本研究旨在通过对拱形波纹钢屋盖进行增强处理，提高其保温性能和防水性能，延长其使用寿命，创造更加健康、舒适的建筑环境。
三、研究内容及方法1. 研究拱形波纹钢屋盖的保温、防水、耐久性等方面的问题。
2. 探究拱形波纹钢屋盖的增强方法，包括材料增强和结构增强等方面的研究。
3. 对增强后的拱形波纹钢屋盖进行实际应用验证和评估，分析其保温性能和防水性能的提升。
4. 采取检测分析的手段，分析增强方法对钢结构的影响以及成本效益评估。
四、研究意义1. 对于拱形波纹钢屋盖的增强处理，可以提高其保温性能和防水性能，避免其在使用过程中出现结构性问题，降低维修成本。
2. 为拱形波纹钢屋盖的使用提供更广泛的空间，促进钢结构建筑的发展。
3. 开展拱形波纹钢屋盖增强方法的研究，对于钢结构建筑的推广与应用具有积极的推动作用。
五、预期结果1. 找出拱形波纹钢屋盖存在的问题，总结出合适的增强方法。
2. 对所选择的增强方法进行研究和实验，并取得一定的进展，得到一定的理论成果。
3. 在实际应用中对增强后的拱形波纹钢屋盖进行实验验证，并得到较好的效果。
4. 进一步提高钢结构建筑的科技含量和应用水平，对该领域的发展做出贡献。
六、研究方案1. 研究文献搜集：阅读大量的期刊、学术报告和专利文献，获取目前工程及科学研究领域的最新数据和发展趋势的信息。
2. 研究方法选择：采用实验室试验和现场验证相结合的方法，以充分评估拱形波纹钢屋盖的增强效果和影响。
开敞式门刚风荷载体型系数
开敞式门刚风荷载体型系数说起“开敞式门的风荷载体型系数”，乍一听，好像是一堆让人头疼的专业术语。
细想一想，跟大家日常生活中的一些情况也蛮有关系的。
你有没有注意到，有些大风天，门外的风把门吹得啪啪响，甚至有时候直接把门给吹开了？这背后，隐藏的可不是小事儿。
风荷载体型系数，简单来说，就是一种用来衡量风对建筑物表面（特别是门窗这种开敞部位）作用的“力度”的系数。
好像很抽象对吧？其实你只需要想象一下风跟门之间的“博弈”就能明白了。
风就是那种刮过来的“大爷”，不管你是小区的铁门，还是高楼的玻璃窗，它都能在某个瞬间刮得你无处可躲。
尤其是那种开敞式门，一到大风天，它简直就是风的最佳“合作伙伴”。
风荷载体型系数，恰恰就是用来描述风在吹到开敞式门上的时候，那股劲儿到底有多大，能不能把门给吹开，或者说它吹得到底是哪个角度，速度有多快。
大家可以想象一下，如果风是个超级爱搞破坏的小孩，开敞式门就像是一扇“悬挂”在空中的门板，一旦遇到大风，马上就“跳进风口”，被风吹得摇摇晃晃，动不动就“嘎吱嘎吱”地发出声音。
如果门的设计不好，或者没有考虑风的作用，可能连门框都被震得松动，甚至掉了下来！嘿，听起来好像有点小惊悚，但其实这就是建筑风荷载作用下的真实情况。
你会问，为什么不同的开敞门，它们的“受风能力”不一样？这就跟我们说的“体型系数”有关系啦。
体型系数其实是个“量化”的标准，越高的系数表示风吹得越猛，风给门的压力也就越大。
这就好比你和朋友比赛谁能抱得住风车，风车的大小、位置、风速都不一样，你能抱得住的能力自然也不同。
这个系数，其实也是为了帮我们设计者提供参考，让我们知道在不同的风速和风压下，开敞门可能受到的压力有多大。
再拿我们日常生活来举个例子，记得有一次，我跟朋友一起去一个海边的小屋，外面风特别大。
那个屋子的门是那种大木门，虽然看起来稳重，但一到风刮起来，门也“吱吱”作响，感觉随时要被风给掀翻了。
后来才知道，那门的风荷载体型系数设计得不太合理，导致在风速较高的情况下，门的受力点没有计算到位。
拱形波纹钢屋盖结构的建筑形式
拱形波纹钢屋盖结构的建筑形式一、引言拱形波纹钢屋盖结构是一种常用于建筑的屋顶结构形式。
它具有优异的性能和美观的外观，广泛应用于各类建筑物中。
本文将对拱形波纹钢屋盖结构的建筑形式进行全面、详细、完整地探讨。
二、拱形波纹钢屋盖结构的特点拱形波纹钢屋盖结构具有以下几个主要特点：1. 强度高拱形波纹钢屋盖结构采用波纹形状的钢板，可以增加其刚度和稳定性。
这使得它具有优异的抗风、抗震等性能，能够有效地承受外部荷载的作用。
2. 重量轻由于采用了波纹形状的设计，拱形波纹钢屋盖结构具有轻盈的特点。
相比传统的屋盖结构，它不仅能够减轻建筑本身的重量，还可以降低建筑物的成本。
3. 施工简便拱形波纹钢屋盖结构采用预制构件，可以实现工厂化生产，简化现场施工过程。
这不仅可以提高工程效率，还可以减少施工期间对周边环境的影响。
4. 美观大气拱形波纹钢屋盖结构的形状独特、线条流畅，具有独特的美感。
它可以根据建筑物的风格和要求进行个性化设计，使建筑物更加美观大气。
三、拱形波纹钢屋盖结构的应用范围拱形波纹钢屋盖结构广泛应用于各类建筑物中，其中包括但不限于以下几个领域：1. 工业建筑拱形波纹钢屋盖结构适用于各类工业建筑，如工厂、仓库、车间等。
它可以有效地提供宽敞的空间，满足工业生产过程中的各种需求。
2. 农业建筑拱形波纹钢屋盖结构在农业建筑中也有广泛的应用。
它可以用于搭建农业温室、养殖棚、粮仓等，为农业生产提供良好的环境条件。
3. 商业建筑拱形波纹钢屋盖结构可以应用于各类商业建筑，如超市、商场、展览馆等。
它不仅能够满足商业空间的需求，还能为商业建筑增添独特的设计元素。
4. 体育建筑拱形波纹钢屋盖结构还用于体育建筑领域。
例如，体育馆、游泳馆等建筑可以采用拱形波纹钢屋盖结构，为运动员和观众提供良好的体验。
四、拱形波纹钢屋盖结构的设计与施工拱形波纹钢屋盖结构的设计与施工过程需要严格按照相关规范和标准进行。
主要包括以下几个方面：1. 结构设计拱形波纹钢屋盖结构的设计需要考虑到各种外部荷载、风荷载等因素。
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开敞式拱形波纹钢屋盖的风压分布及体型系数研究贾永新张勇（北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044）摘要：历次风灾表明，轻钢低矮房屋（如开敞式拱形波纹屋盖仓库）在风灾中破坏尤为严重。
因此，本文通过对几种常见的工程参数组合下的开敞式金属拱型波纹屋盖结构进行系统的单参数及正交试验分析，得到这类结构屋盖上的风压分布规律，以及对此类结构体型系数影响显著的参数，然后参照我国现行《建筑结构荷载规范》，给出这类拱形波纹屋盖结构的体型系数，从而为修订新的荷载规范积累资料和方便设计施工人员参考使用，在减少风灾对人类造成的损失方面具有实际意义。
关键词：开敞式，拱型波纹屋盖结构；正交分析；风压分布；体型系数Study on Wind Pressure Distribution And The Shape Coefficient ofOpen-style Arched Corrugated RoofJia Yongxin , Zhang Yong（School of Civil Engineering and Architecture，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China）Abstract: In this paper, through the single parameter and orthogonal test analysis of the open-arched corrugated metal roof structure under several common parameter combination, obtained such structure distribution of wind pressure, as well as the parameters of affecting such structures’shape coefficient significantly. Finally, reference to the China's current "Building Structural Load Code", gives the shape coefficient of such structure, In order to accumulating the information for the code Amendment and providing convenience for designers.Keywords：open-type; arched corrugated steel roof; orthogonal analysis; wind pressuredistribution; shape coefficient of building1.引言拱形波纹钢屋盖是一种冷弯薄壁空间钢结构，以其用钢量小、造价低廉、施工速度快、防水性能好及造型优美等突出优点，而具有良好的经济效益和应用前景。
近年伴随着《拱形波纹钢屋盖结构技术规程》的颁布实施，此类屋盖在我国的应用也日趋增多。
实际工程中，拱形波纹钢屋盖结构已大量用于农贸市场、站台罩棚、货场罩棚等开敞式建筑中，这类建筑规模通常都很大，由于其跨度较大，截面厚度尺寸小、自重较轻，柔性大、自振频率低等特点，加之这类结构多处于大气边界层中风速变化大、湍流度高的区域，因此对风荷载十分敏感。
风的强大吸力以及脉动风在屋盖上引起的振动，如果细节处理不当就会导致整个屋面板出现局部失稳乃至整体失稳而破坏。
而现已颁布实施的《拱形波纹钢屋盖结构技术规程》（CECS167:2004）也在总则中明确规定规程仅适用于封闭式建筑的拱形波纹钢屋盖结构的设计，其根本原因在于现行《建筑结构荷载规范》只提供了圆柱面封闭状态下拱屋面在横风向作用下的体型系数，而对开敞式拱形波纹钢盖这类抗风敏感的结构体系，规范对其型系数及风振系数并没有作出明确规定。
已有研究结果和这类结构遭受的多次风灾害事故表明，其体型系数的值也和落地封闭拱的有较大差别，最不利风向角也不一定在横风向（沿跨度方向）作用下。
国内外对这种结构在没有围墙的开敞式建筑中的抗风性能研究基本还处于空白。
因此在工程设计时，如果仍沿用传统结构的抗风设计理论体系，一方面可能造成不必要的浪费，另一方面也不排除某些未预见到的隐患。
为了保证这类结构的抗风安全性、适用性和可靠性，提高其抗风设计的科学性、经济性和合理性，对这类结构进行工程结构抗风研究和设计，对风荷载进行仔细的分析和计算，完善《拱形波纹钢屋盖结构技术规程》，从而为其抗风设计提供依据。
这在我国现行的国民经济条件下，扩大这类屋盖应用范围，具有现实意义。
2. 研究方法和内容本文利用CFD 数值模拟技术对开敞式拱形波纹钢屋盖结构进行了多参数数值风洞模拟分析。
由于影响这种结构风压分布和体型系数的参数较多，在研究过程中不能把所有的单参数都分别作考虑，否则，分析的结果没有明显的规律性。
结合实际工程对建筑和结构各个方面的要求和限定，首先对柱高（4m ，7m ，10m ）、柱距（6m ，9m ，12m ）两因素进行了单参数分析，从中确认这两个参数对屋盖结构的风压分布影响不大，然后确定了影响风压分布的三个主要参数：跨度（21m ，24m ，27m ）、、矢跨比（0.1，0.3，0.5）、和纵跨比（1，1.2，1.5），进行三参数三水平正交试验分析。
本文最后从正交试验大量的计算结果中分析整理出此类结构上风压的分布规律，进一步明确了对此类结构分压分布影响显著的参数，并参照我国现行《建筑结构荷载规范》的形式，给出了开敞式拱形波纹屋盖结构的风荷载体型系数。
3. 数值计算模型对此类工程的风压系数分布，四周开敞，只考虑模型上部的波形钢屋盖部分。
采用B 类地貌，相应的粗糙度系数16.0=α，作者查阅GBS0001-2001建筑结构荷载规范，在我国内陆50年一遇的基本风压≤0.5 2m /kN 的地区，占74．66％左右，因此，取相应的基本风速0v =30.0m/s ，对于实际工程具有较大实用意义。
本文参照文献【3】的结论，采用RNG κ-ε模型来模拟这一典型钝体结构绕流的复杂流动特性，数值计算的模型尺寸、来流边界条件等具体参数见表1。
表1 基本数值模型参数设置来流边界条件：来流为剪切流，入口处风速采用指数律α)/()(00z z v z v =，式中0z 、0v 分别为标准高度和标准高度处的平均风速， z 、)(z v 分别是流域中任意高度和对应的平均风速，0z 取10m ，z 自计算流域底部算起。
4. 求解方法本文基于Reynolds 时均N-S 方程和k-ε模型对结构的平均风压分布进行了数值模拟，采用有限体积法和SIMPLE 压力校正算法来实现非线性离散化方程的解耦和迭代求解。
近地面风可假设为低速、不可压缩、粘性的牛顿流体。
流场可通过下列基本方程描述： 连续性方程：0iiv x ∂=∂ 运动方程：1iji i j i i ip v v v f t x x ρ∂∂∂+=+∂∂∂ 本构方程：j i ij ij j i v v p p x x δμ⎡⎤∂∂=-++⎢⎥∂∂⎢⎥⎣⎦将式（3）带入式（2），并考虑式（1），得到基本控制方程（N-S 方程）为：221i i i j i j i jv v v pv f v t x x v ρ∂∂∂+=-+∂∂∂∂ 式中：i v 代表流体速度，v 代表流体的运动粘性系数，f 为单位质量流体受到的体积力，ρ为流体密度，P 为流体的压力。
式（4）与式（1）组成了求解i v 和P 的基本方程。
对于风场的模拟可采用不同的湍流模型，它们各有特点。
本文在此，采用基于团动能K和湍流动能耗散率ε的湍流模型。
控制方程组为： 湍流动能方程：()t jt j jj v x x x κρκμκμρεσ⎡⎤∂∂∂=+Φ-⎢⎥∂∂∂⎢⎥⎣⎦湍流动能耗散率方程：()212t j t j jj v C C x x x k k εεερεμεεεμρσ⎡⎤∂∂∂=+Φ-⎢⎥∂∂∂⎢⎥⎣⎦雷诺应力的再分配项为：i k i k i kx x x νννμ⎡⎤∂∂∂Φ=+⎢⎥∂∂∂⎣⎦其中，1C ε，2C ε，κσ，t μ是经验系数，入口边界处的湍动能)(k z 和湍动涡量的平方平均值)(z ω运用下列公式计算：2)(23)(I z k =Lc kw 421μ= 其中，09.0=μc湍流强度I 和湍流积分尺L 度采用日本规范给定的公式：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≤≤<=----5,)5(1.03505,)(1.0)(05.005.0z z z z z z I G G αα ⎪⎩⎪⎨⎧≤≤<30,10035030,)30(100)(5.0z z z z L 式中m z G 350=，16.0=α结构表面某点i 的平均风载压力体型系数si μ为：020.5i si zp p U μρ∞-=式中：i p 为i 点时间平均压力；0p 和z U ∞分别为来流的静压和参考高度Z 处的风速；ρ为空气密度4．风压分布规律及单参数分析图4.1 开敞式拱形波纹钢屋盖上表面的风压分布 图4.2 开敞式拱形波纹钢屋盖下表面的风压分布图4.3 开敞式拱形波纹钢屋盖表面的风速矢量 图4.4 封闭式落地拱屋盖表面的风压分布从图中可以看出，在横风向作用下，开敞式拱形波纹钢屋盖上表面的风压分布与封闭式落地拱屋盖表面的风压分布规律一致：迎风面为正压；顶部及绝大部分背风面为负压，但在背风面边缘跨中处出现了局部正压，这和屋盖的失跨比有关。
试验表明只有当失跨比大于0.2时，尾流在背风面出现再附着，边缘局部才表现为正压。
从风压等值线可以看出，在屋盖的边缘处风压绝对值都很大，即表现出很强的边缘效应，这也是历次风灾害事故的起因。
开敞式拱形波纹钢屋盖因四周开敞，来流在内部形成一个很大的漩涡如图4.3所示。
其内压分布如图4.2所示，也呈现出很强的规律性。
与外表面分压分布所不同的是，在两端边缘由于旋涡脱落出现两个负压区，对屋盖造成比较大的随机吸力，局部性比较强而且峰值也很大。
这就说明了此类屋盖端边缘首先破坏继而引发整体破坏事故的原因。
在内外压共同作用下，开敞式拱形屋盖的体型系数分布及绝对值与现有规范给出的封闭拱屋盖体型系数有较大差别。
考虑到柱截面相对长度方向小得多，以及柱高的变化对体型系数的影响可以在风压高度变化系数一项中考虑，因此假设它们对此类屋盖上的风压分布及体型系数的影响不显著，所以对柱距和柱高分别进行单参数分析进行验证。
研究结果如图4.5。
由图4.5可以看出，柱高及柱距对开敞式拱形波纹钢屋盖的体型系数在迎风面完全一致，而在顶部和背风面无论在数值上还是变化趋势上都比较接近，可以近似认为对其没有显著影响，假设是正确的。