[发明专利]骨架外露网格结构的风荷载模拟与取值方法

说明书

本发明提供了一种骨架外露网格结构的风荷载模拟与取值方法，运用数值风洞模拟方法模拟风荷载与取值，该方法能完整的提取骨架外露网格结构的风荷载并且提供将风荷载转换为二维线性模型的节点风荷载值，从源头上避免数据提取的误差以及数据转换的误差，能够科学的得到骨架外露网格结构的风荷载值。本发明解决了对于新型的骨架外露网格结构，传统的风洞实验手段无法合理给出结构设计所需的风荷载值的问题。

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种骨架外露网格结构的风荷载模拟与取值方法。

背景技术

在建筑结构中，传统的骨架外露网格结构，其主要构件为格构式细长结构组成，且既是围护结构又是受力结构。这一类传统骨架外露网格结构的表面风荷载分布梯度渐次变化，且变化平缓，只要少量的风压测点即可代表建筑的合理风压分布。现如今出现了新型的骨架外露网格结构(如国家体育场鸟巢)，其表面风荷载分布梯度变化大，若仅通过少量的风压测点无法代表建筑的合理风压分布。

基于此，传统的风洞实验与数值风洞模拟方法采用有限数量测点来获取结构风压值；风洞实验另外有高频存在风荷载的代表性不足、误差极大，引起结果偏差过大的结果；同时，获取的测点风压值存在转化到结构模型的困难。针对新型的骨架外露网格结构，传统的风洞实验手段无法合理给出结构设计所需的风荷载值。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种骨架外露网格结构的风荷载模拟与取值方法，以解决对于新型的骨架外露网格结构，传统的风洞实验手段无法合理给出结构设计所需的风荷载值的问题。

为实现上述目的，提供一种骨架外露网格结构的风荷载模拟与取值方法，包括以下步骤：

建立网格结构的三维模型和二维线性模型；

将所述网格结构的三维模型划分为多个面单元并获取所述面单元的形心；

获取所述形心到所述面单元中的所有线单元的最近点的点集；

基于所述点集中的所有的点与所述形心的距离，将所述点集中的所有点排序以获得所述点集中距离所述形心的最近点；

获取所述最近点对应于所述二维线性模型的所述最近点所在的最近线单元；

计算获得所述最近线单元的两端点中与所述最近点的距离最近的一近端点；

以三向力表示所述面单元的风荷载，将所述三向力转换为所述近端点的六分量力，并对所有所述面单元的所述近端点的六分量力求和以获得所述骨网格结构的风荷载。

进一步的，所述面单元的风荷载由F_mx、F_my、F_mz三向力表示，所述三向力计算公式为：

F_mx＝A_m·n_mx·p_m；

F_my＝A_m·n_my·p_m；

F_mz＝A_m·n_mz·p_m；

其中，n_mx、n_my、n_mz为所述面单元归一化法向矢量，A_m为所述面单元的面积，P_m为所述面单元的风压值。

进一步的，将所述三向力转换为所述近端点的六分量力的转换计算公式为：