[发明专利]一种考虑风雨耦合作用的大跨屋面排水性能计算方法

权利要求书

1.一种考虑风雨耦合作用的大跨屋面排水性能计算方法，其特征在于，包括：

S1：基于建筑类BIM软件开展大跨复杂建筑屋顶曲面造型设计和排水设施方案确定，建立统计分析排水量的BIM模型；

S2：利用BIM软件信息平台创建的大跨屋面建筑几何模型，以及收集的建筑场地历史气象气候和规范给定的降雨信息资料，开展基于CFD风驱雨算法的屋盖建筑外立面风雨耦合模拟计算；

S3：利用CFD后处理软件进行给定降雨事件中大跨屋面建筑积水量可视化分析，批量提取积雨数据文件至BIM模型平台；

S4：在BIM模型平台中开展整体或局部建筑屋面雨水径流动态分析，基于BIM模型统计给定降雨事件中排水口位置排水量；

S5：根据给定降雨事件中排水口位置排水量参数化修改屋面曲面造型和排水设施参数，继续进行步骤S1～步骤S4的迭代计算，最终确定复核计算排水口位置的排水设施是否满足排水要求，并关联协同BIM模型协同修改。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：

在大跨屋面建筑方案阶段利用BIM类软件开展屋顶曲面造型设计和排水方案初步确定，对屋顶造型和排水设施模型进行参数化描述，建立统计收集排水量的模拟监测点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：

从BIM建筑信息平台中协同提取或者离线导出大跨屋面建筑几何模型，根据BIM模型场地地理位置信息，获取距离场地位置最近的气象站点历史气象气候观测数据，同时结合绿色建筑规范给出的气象气候数据，综合确定给定条件下每小时降雨量、湿度、温度以及主导风向的平均风速；

不考虑雨滴粒径，考虑大气边界层风速剖面和湍动能边界条件，采用k-epsilon湍流模型开展大跨屋盖模型风场计算，然后将计算得到的流场信息作为风驱雨计算工况的边界条件，接着按照设计条件确定的雨滴特征风速、降雨强度、环境温度以及湿度信息，确定大气边界层雨滴边界条件，基于欧拉-欧拉多相流方法进行风雨多相流耦合CFD计算，将实际大气边界层中雨滴假定为连续介质，在入口边界位置指定不同粒径的雨滴落入近地面的特征风速、空间体积分数和速度分量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S3包括：

在风雨多相流耦合CFD计算收敛后，提取设计条件下大跨建筑屋面的降雨量分布；

提取大跨建筑屋面的风驱雨强度数据导入BIM信息模型平台进行屋面积水可视化分析，通过云图和等值线图直观显示大跨建筑屋面积水严重区域，其中，CFD算法中最终计算出建筑表面不同雨滴粒径捕获率来反映风驱雨强度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S4包括：

将CFD风驱雨计算得到的大跨建筑屋面测点空间坐标位置及雨滴粒径捕获率数据以特定格式导出为文本，在BIM模型平台中读取该文本中的数据，使用代码建模的方式生成若干个测点的三维模型，且每个测点均携带其自身的雨滴捕获率数据；

在真实屋面表面进行雨水径流分析计算，将各测点视作屋面上的雨水点，对每个雨水点进行径流分析，并且将所有有效计算结果的雨水点连接成曲线，以完成径流分析，得到径流曲线。