基于室内外温差的超静定空间结构温度作用确定方法技术

本申请提供一种基于室内外温差的超静定空间结构温度作用确定方法，属于土木工程技术领域。方法通过对建筑物内部和外表面的实际结构进行分析，分别建立超静定空间结构的内部结构模型和外部结构模型；然后分别提取结构所用材料的热工属性、温度场分布计算区域和外界风环境与外界太阳环境，并依据预设计算精度要求进行温度场迭代计算，通过数值模拟分析获得结构的室内外温度场分布规律。利用室内外温度场分布规律对结构的外界温度场进行分区，计算分区温度代表值；最后结合建筑物的整体结构合拢温度值和分区温度代表值计算出各个分区的温度作用值。本申请考虑了室内外温差对超静定空间结构温度作用的影响，能准确计算出结构的温度作用分布与量值。度作用分布与量值。度作用分布与量值。

【技术实现步骤摘要】
基于室内外温差的超静定空间结构温度作用确定方法


[0001]本申请属于土木工程
，具体涉及一种基于室内外温差的超静定空间结构温度作用确定方法。

技术介绍

[0002]目前很多超静定空间结构在设计阶段采用的温度作用是室外非均匀温度与室内外均匀温度共同作用，这样做考虑了结构在外表面的非均匀温度场和在空调设备运行下的室内均匀温度场。超静定空间结构体系中存在着大量了多于约束，当受到温度作用时，结构构件相互限制变形，将会产生较大的温度应力。然而超静定空间结构由于超静定次数过大，使用条件复杂等因素的影响，使得结构实际使用阶段的温度场分布与设计阶段采用的室外非均匀温度场和室内均匀温度场存在差异。当结构在自然通风状态下结构的室内的温度场同样存在较大的非均匀性，当室内外非均匀温度共同作用时，结构的应力将于设计温度作用工况产生较大的差别，特别是对于结构横梁处的杆件应力，这是因为当结构内外温度场存在差异时，由于横梁处变形限制较大导致的，因此有必要探究超静定空间结构在服役期间考虑室内外温差共同作用下的温度作用获取，为设计阶段温度作用选取提供理论依据。
[0003]在现有的相关技术中，为获取设计阶段超静定空间结构温度作用，常用的方法是对结构室外温度场分布进行模拟，取室外非均匀温度场与室内均匀温度场所组合，但是该方法只考虑到了室外的非均匀温度作用，没有考虑到自然通风状态下室内的非均匀温度作用，忽略了室内外温差对结构横梁位置处的影响，最终获取的超静定空间结构温度作用分布与量值不够准确。

技术实现思路

[0004]为此，本申请提供一种基于室内外温差的超静定空间结构温度作用确定方法，有助于解决现有技术获取超静定空间结构温度作用分布与量值准确性较低的问题。
[0005]为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
[0006]本申请提供一种基于室内外温差的超静定空间结构温度作用确定方法，包括：
[0007]基于建筑物内部和外表面的实际结构，分别建立超静定空间结构的内部结构模型和外部结构模型；
[0008]对建筑物内部和外表面的实际结构所用材料进行属性分析，提取出材料的热工属性；
[0009]基于所述内部结构模型和外部结构模型确定建筑物的自身大小，根据所述建筑物的自身大小选定温度场分布计算区域，并依据建筑物所处结构环境因素，确定建筑物的外界风环境与外界太阳环境；
[0010]依据预设计算精度要求，利用所述材料的热工属性、温度场分布计算区域和外界风环境与外界太阳环境进行温度场迭代计算，获得超静定空间结构的室内外温度场分布规律；
[0011]依据室内外温度场分布规律对超静定空间结构的外界温度场进行分区，并计算每个分区的分区温度代表值；
[0012]利用分区温度代表值和建筑物的合拢温度值计算出超静定空间结构的温度作用值。
[0013]进一步地，所述基于建筑物内部和外表面的实际结构，分别建立超静定空间结构的内部结构模型和外部结构模型，具体包括：
[0014]基于建筑物内部和外部的实际结构情况，在有限元软件中分别建立关于建筑物内部结构的三维结构模型和外部结构的三维结构模型；
[0015]将三维结构模型导入Phoenics软件，同时根据建筑物内部和外部的实际结构位置情况对模型位置进行调整，生成超静定空间结构的内部结构模型和外部结构模型；其中，内部结构模型表示为I，外部结构模型表示为E。
[0016]进一步地，所述对建筑物内部和外表面的实际结构所用材料进行属性分析，提取出材料的热工属性，具体包括：
[0017]获取建筑物内部和外表面的实际结构所用材料；
[0018]对建筑物内部和外表面的实际结构所用材料类型进行物理属性分析，分别提取出对建筑物内部和外表面的结构表面温度场有影响的热工属性。
[0019]进一步地，所述基于所述内部结构模型和外部结构模型确定建筑物的自身大小，根据所述建筑物的自身大小选定温度场分布计算区域，包括：
[0020]将超静定空间结构的内部结构模型和外部结构模型整合为整体模型，并确定建筑物的整体模型大小；
[0021]将整体模型平移至计算区域中心，以整体模型大小的第一预设倍数作为计算区域大小；
[0022]依据计算区域大小确定计算区域的边界坐标，并根据边界坐标选定温度场分布计算区域；
[0023]对温度场分布计算区域进行网格划分，将温度场分布计算区域分割为多个网格单元。
[0024]进一步地，所述依据预设计算精度要求，利用所述材料的热工属性、温度场分布计算区域和外界风环境与外界太阳环境进行温度场迭代计算，获得超静定空间结构的室内外温度场分布规律，具体包括：
[0025]依据预设计算精度要求，确定迭代次数N
i
和误差限值E
r
，并将迭代次数N
i
和误差限值E
r
设置在Phoenics软件的参数文件中；
[0026]将材料的热工属性、温度场分布计算区域和外界风环境与外界太阳环境导入Phoenics软件，按照迭代次数N
i
和误差限值E
r
进行温度场迭代计算，获得超静定空间结构的室内外温度场分布和室内外温度场分布规律。
[0027]进一步地，所述依据室内外温度场分布规律对超静定空间结构的外界温度场进行分区，并计算每个分区的分区温度代表值，包括：
[0028]依据室内外温度场分布规律将超静定空间结构的外界温度场划分为N个温度分区；其中，针对第i个温度分区，若第i个温度分区内有M种温度值，则第i个温度分区的分区代表温度值T
i
的计算过程可以表示为：
[0029][0030]式中，T
m
为第i个分区内第m种温度值大小，A
m
为该分区内第m种温度值分布范围面积。
[0031]进一步地，所述利用分区温度代表值和建筑物的合拢温度值计算出超静定空间结构的温度作用值，包括：
[0032]获取建筑物整体结构的合拢温度值T0，针对第i个温度分区，计算温度作用值ΔT
i
，表示为：
[0033]ΔT
i
＝T
i
‑
T0[0034]式中，T
i
为第i个温度分区的代表温度值；T0为结构合拢温度。
[0035]本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
[0036]通过本申请提供的基于室内外温差的超静定空间结构温度作用确定方法，方法通过对建筑物内部和外表面的实际结构进行分析，分别建立超静定空间结构的内部结构模型和外部结构模型；然后分别提取结构所用材料的热工属性、温度场分布计算区域和外界风环境与外界太阳环境，并依据预设计算精度要求，利用材料的热工属性、温度场分布计算区域和外界风环境与外界太阳环境进行温度场迭代计算，通过数值模拟分析获得超静定空间结构的室内外温度场分布规律。利用室内外温度场分布规律对超静定空间结构的外界温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于室内外温差的超静定空间结构温度作用确定方法，其特征在于，包括：基于建筑物内部和外表面的实际结构，分别建立超静定空间结构的内部结构模型和外部结构模型；对建筑物内部和外表面的实际结构所用材料进行属性分析，提取出材料的热工属性；基于所述内部结构模型和外部结构模型确定建筑物的自身大小，根据所述建筑物的自身大小选定温度场分布计算区域，并依据建筑物所处结构环境因素，确定建筑物的外界风环境与外界太阳环境；依据预设计算精度要求，利用所述材料的热工属性、温度场分布计算区域和外界风环境与外界太阳环境进行温度场迭代计算，获得超静定空间结构的室内外温度场分布规律；依据室内外温度场分布规律对超静定空间结构的外界温度场进行分区，并计算每个分区的分区温度代表值；利用分区温度代表值和建筑物的合拢温度值计算出超静定空间结构的各个分区温度作用值。2.根据权利要求1所述的超静定空间结构温度作用确定方法，其特征在于，所述基于建筑物内部和外表面的实际结构，分别建立超静定空间结构的内部结构模型和外部结构模型，具体包括：基于建筑物内部和外部的实际结构情况，在有限元软件中分别建立关于建筑物内部结构的三维结构模型和外部结构的三维结构模型；将三维结构模型导入Phoenics软件，同时根据建筑物内部和外部的实际结构位置情况对模型位置进行调整，生成超静定空间结构的内部结构模型和外部结构模型；其中，内部结构模型表示为I，外部结构模型表示为E。3.根据权利要求1所述的超静定空间结构温度作用确定方法，其特征在于，所述对建筑物内部和外表面的实际结构所用材料进行属性分析，提取出材料的热工属性，具体包括：获取建筑物内部和外表面的实际结构所用材料；对建筑物内部和外表面的实际结构所用材料类型进行物理属性分析，分别提取出对建筑物内部和外表面的结构表面温度场有影响的热工属性。4.根据权利要求1所述的超静定空间结构温度作用确定方法，其特征在于，所述基于所述内部结构模型和外部结构模型确定建筑物的自身大小，根据所述建筑物的自身大小选定温度场分布计算区域，包括：将超静定空间结构的内部结构模型和外部结构模型整合为整体模型，并确定建筑物的整体模型大小；将整体模型平移至计算区域中心，以整体模型大小的第一预设倍数作为计算区域大小；依据计算区域大小确定计算区域的边...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢伟，滕军，方现伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：