文章“DBWorld工程云“互联网+”重构建筑设计行业价值链”详细介绍了什么是“DBWorld工程云”,本文在此不在累述。下面主要介绍作者运用凯云建筑提供的“DBWorld工程云”的软件云模块对体育场类建筑的风荷载进行数值仿真模拟实战分析。
一、引言
在对体育场类建筑进行风力设计时,设计人员必须考虑诸多因素。其中两个重要因素是结构的安全性和体育场本身对比赛的影响,每个因素又包含多个方面。结构的安全性是以往结构风工程重点研究的问题,对于较规则的建筑可直接采取建筑结构荷载规范,而对于一些复杂体型结构则仍需要对其进行风荷载研究。众所周知,结构风工程涉及的工程对象通常包括大跨桥梁、高层建筑、大跨屋盖、低矮建筑、高耸结构、格构结构、围墙和电线等,在这些结构类型中,大跨屋盖(包括大跨悬挑屋盖)结构形成一种独特的类型。而体育场类建筑全部是大跨屋盖结构,这类屋盖在强台风作用下主要受分离和再附流作用,准定常理论不再适用,而且共振作用比较明显,荷载的分布形式对支座的弯距影响较大。因此,一般情况下,体育场类的大跨屋盖结构设计必须进行风洞试验或数值风洞模拟研究。并且,在开放式、半开放式体育场设计中,必须限制场地的风力(尤其是短跑田径项目100米,110米跨栏等),避免给比赛造成影响。过去,体育场设计人员一般会忽视这些因素,因为在体育场真正建成之前,他们无法判断自己的设计在这方面的表现。但运用凯云建筑下的DBWorld工程云可以更加有效的解决这一切。
二、DBWorld工程云-实战分析
本文数值风洞仿真模拟采用的是凯云建筑提供的DBWorld工程云计算平台,凯云建筑致力于引导整个工程行业数字化技术发展,着力打造出基于云计算架构的互联网平台DBWorld工程云计算平台,为广大建筑工程从业人员(尤其针对中小企业和个人)提供高品质的在线云应用以及BIM专业咨询服务。
数值模拟的流程如下图所示:
图1 数值仿真流程
某体育场模拟部分结果
图2 某体育场数值风洞几何模型
图4 30°风向下悬挑屋盖风荷载体型系数分布
图6 90°风向下悬挑屋盖风荷载体型系数分布
在不同风向下,屋盖风向体型系数见图3~图6 ,体形系数μs 为风压系数除以高度系数。由图3~图6 可以看出,屋盖上表面以负值为主,而下表面则以小的负值或正值为主,最大负压区一般出现在下风屋盖迎风前缘处,一般该区上表面为较大负压,而下表面有较大正压,从而使向上的升力较大。
图7 90°风向下体育场竖向平面上的风速矢量图
体育场悬挑屋盖最大负压出现在下风屋盖的迎风前缘,由图7所示的90 °风向下体育场竖向平面上的风速矢量图可以对风压分布有直观的理解,由于看台上方通风率较大(>30%),上风屋盖对下风屋盖的遮挡作用降低,下方屋盖有约10 °的倾角,因而在下方屋盖迎风前缘有较强烈的分离泡,产生较大负压。
三、实现平台
DBWorld工程云平台集成了建筑行业常用的CAD建模软件(如AutoCad,Rhinoceros,Revit等)、CAE和CFD(如Ansys、Abaqus、CFX、Fluent、ICEMCFD、Hypermesh等)软件,有使用便捷、安全可靠、按需使用、接口开放以及线下咨询等特点;能够高效的得到流体仿真、BIM设计、地震分析以及风振分析等的计算结果。所有软件无需本地安装,注册账号获取权限后,直接在平台内建立项目文件夹,启动软件云应用进行相关的建模及其仿真模拟。运用该软件能够协调整个项目的工作人员,及时了解和管理项目的进度,以及文件的云分享,极大的提高整个项目的进度。
赵劲松
Resume个人履历
2007年本科毕业于同济大学航空航天与力学学院,同年攻读该院工程力学硕士专业,期间发表论文3篇(EI收录一篇),发明专利一项。2010年至今在上海凯德数值信息科技有限公司从事建筑结构抗风、抗震、BIM等咨询工作。
Large Project参与的重大项目
山西大同大剧院数值风洞模拟与弹塑性分析;中国金融大厦改扩建工程地震弹塑性时程分析; 石家庄规划馆数值风洞模拟与弹塑性分析;
首都国际机场风灾模拟;天津滨海国际机场一期、二期平均风荷载模拟; 厦门CBD超高层抗风分析;
新疆纳木错游客接待中心风荷载模拟;加蓬奧耶姆体育馆数值风洞模拟;枣庄文体中心数值风洞模拟和风振分析;
北京大栅栏风环境模拟分析;新泰文化中心数值风洞模拟;青岛世园会植物馆风洞试验和风振分析;
太湖试验厅大震分析和抗倒塌模拟;上海西亚宾馆改建工程大震分析;新疆莎车县体育馆数值风洞模拟与风振分析;
东阳体肓馆数值风洞模拟;济宁文体中心数值风洞模拟与风振分析;苏州阳澄湖接待中心数值风洞模拟
无锡兰桂坊天幕膜结构数值风洞模拟与风振分析; 台州刚泰300塔楼超高层抗震分析;中交金融投资大厦超高层建筑结构抗震分析
参与《屈曲约束支撑(LD-UBB )设计指南》(第一版)的编写;
参与《性能化仿真分析平台开发研究》、《复合桩基和地基受力机理课题》、《异形混凝土结构设计与分析技术研究课题》、《山东临肝住宅绿色节能课题?研究工作。

