首页>中文会议>工业技术>第十六届空间结构学术会议
第十六届空间结构学术会议

第十六届空间结构学术会议

  • 召开年:2016
  • 召开地:杭州
  • 出版时间: 2016-10-24

主办单位:中国土木工程学会

会议文集:第十六届空间结构学术会议论文集

会议论文

热门论文

全部论文

全选(0
  • 摘要:铸铝节点是指用铝合金溶液在工厂内整体浇铸生产的结构铝节点,可以根据建筑构造铸造成复杂的外形和内腔,具有良好的适应性,节点设计自由度大.可按受力状况采用最合理的截面形状,使节点的应力分布更均匀.根据调研铸铝节点的造价可控制在3万/吨,其强度可达到250Mpa,采用铝合金材料铸造成型,节点与杆件之间采用螺栓连接.在考虑整体稳定性为约束条件的优化中,以整体增大截面为优化策略,容易造成部分杆件截面增大过多。杆件截面应力比缩减分组优化是以分组减小应力比为策略的一种优化方法,优化以满足静力计算和设计验算为前提,当不满足整体稳定性计算时,按照分组减小杆件的应力比,只对应力比超出范围的杆件增大截面,直至结构整体满足稳定性计算要求。
  • 摘要:至今,相对发展成熟和主流的网格划分方法有如下几种:波前法(Advancing Front Technique,简称ADT),映射法(Mapping Method),以及Delaunay三角化法、铺砌法、栅格法、四叉树法、基于偏微分方程求解法等.目前,有少量工程得以实施,但大多采用了人工划分网格的手段.据此,国内外学者作了进一步的研究,如舒赣平等提出以网格大小基本一致为目标,基于映射原理并结合Delaunay法的网格划分方法;高博青等提出引导线波前法、自定义单元法,但边界复杂的曲面难以适用;罗尧治等对非连续点云数据,通过提取等参线、Valero用高斯映射,实现曲面的网格划分.本文在系统总结相关理论的基础上,提出了基于映射法的网格划分调整技术,基于曲面展开的引导线波前法,并将现有的网格划分理论进行整合,开发了专用软件ZD-mesher,为相关设计人员提供技术支撑.自由曲面网格结构设计专用软件ZD-Me sher软件,针对该类结构设计的需求,进行设计和开发。软件基于windows平台,图形界面基于知名开源CAD库开发,稳定性好,且不需要依赖其它CAD软件。软件集成了映射法、波前推进法、Delaunay三角化方法等常用的网格划分方法,并提供了常用的设计辅助功能,如曲线合并、分割、调整等。软件自动化程度高,且可进行人为干预。在保证体现建筑师设计意图的同时,实现自由曲面网格设计,具有良好的用户需求功能。
  • 摘要:当工程结构在受极端荷载(如强震、飓风、爆炸等)作用时,结构会从连续体进入强非线性或非连续阶段,这时若选用通常的连续体方法如有限元法则难以模拟分析.离散元法的基本思想是把研究对象离散为刚性单元的集合,单元与单元之间通过弹簧连接.它允许单元间发生相对运动,可以不满足位移连续和变形协调条件,故能够比较有效地模拟结构非线性、大变形等结构的复杂运动和力学特性.本文将离散元方法用于大跨空间结构,提出了杆系DEM模型,推导了三维杆系结构DEM弹性(含几何非线性)、纤维弹塑性接触本构的基本计算公式;进而将离散元与有限元法相结合,提出了DEM/FEM耦合计算模型,实现了大跨空间结构强震下的倒塌破坏数值仿真。上述理论经过了相似比1/3.5的大缩尺比单层球壳多点激励振动台倒塌试验验证。
  • 摘要:单层网壳结构设计有三方面的内容,分别为强度、刚度及稳定性问题.与强度及刚度问题相比,稳定问题起控制性作用,然而对失稳机理及相应的稳定优化方法,系统性的研究尚未见报导.1991年Blockley等提出基于结构构形度的易损性理论.该理论以节点构形度为指标,综合运用图论和系统论中层次聚类法识别结构具有易损性的各种破坏模式.东南大学叶继红教授对经典构形易损性理论进行了拓展,在一阶分析的基础上引入了非线性,弥补了该理论不能考虑约束、荷载等外在因素的不足.经拓展后的构形易损性理论,可以揭示网壳结构失稳机理,并识别最不利稳定荷载模式.本文建立了单层网壳结构稳定优化模型,并发展了改进的遗传算法。经改进的遗传算法优化后的结构,在满足设计约束条件及用钢量不增加的前提下,gra-rmin大幅提高,稳定承载力显著提高。
  • 摘要:本文提出了一种再分式板片组合球网壳结构体系,这种结构体系建造简单,以易于控制的平面构件为基本构件来精准地组成曲面球网壳,并以再分式结构来提供充足的结构稳定性.该体系具有构思巧妙;受力合理;构件加工、安装方便,整体误差小;再分式结构为体系提供充足的稳定承载力等特点.板片式构件即由平面金属材料经过简单的工厂切割加工而成的结构构件.在球网壳中,板片式构件均指向圆心,并沿经纬向布置,则每块板片式构件均为扇形,对主要结构进行分割,形成多级次结构以提高结构局部稳定性及整体稳定性的结构即再分式结构.区别于等分结构,再分式结构分割形式多样,能以不同的形式对结构局部进行分割,或根据外形设计或力学设计要求进行多级分割.简单概括了再分式结构的形成过程:由主结构板片组成主网格结构,在主网格结构的基础上由次级结构板片组成次级网格结构,以此类推.
  • 摘要:平面张弦结构是由上弦构件(梁或拱,以下简称拱)、下弦拉索与竖向腹杆(撑杆或拉杆)组成的自平衡结构,其中竖向腹杆与上弦拱、下弦索为铰接连接.平面张弦结构主要用于屋盖结构,其平面外的稳定性主要依靠檩条与支撑体系保证.本文将采用连续化方式对平面张弦结构的平面内整体稳定性进行分析与研究.平面张弦结构的稳定性与结构跨度、上弦拱的截面惯性矩直接相关,并主要与结构的几何刚度(跨中结构高跨比、矢跨比、垂跨比)相关,与上弦拱与下弦索的面积无关。如当结构的跨度确定,而整体稳定性能不够时,应首先提高上弦拱的截面惯性矩,或提高结构高跨比;不应简单增加拱与索的面积。从有限元分析可知,竖腹杆布置数量将对结构的整体稳定性有较显著影响,当竖腹杆布置数量较少时,其整体稳定性较低,工程应用中应考虑这一因素的影响。
  • 摘要:单层索网结构体系因其具有自重轻、体积小巧、通透美观等特点,广泛应用在大尺度玻璃幕墙工程中.将定长索设计的方法应用于索网玻璃幕墙结构的设计与施工中,能节省施工中的人力物力,具有明显优势.本文基于结构的整体受力性能,研究索网玻璃幕墙结构施工中引入的索长误差对结构性能的影响,并通过可靠度理论和数学规划方法的使用,得出索网玻璃幕墙结构索长误差以及交叉索连接点标定误差的控制限值.
  • 摘要:在采用定长索设计与施工时,由于索长固定,各构件的尺寸在制作完成后不能再改变,无法在施工现场根据情况对索力进行补偿来弥补温度作用的影响,所以必须在设计与制造时就考虑温度作用的影响.此外,在采用定长索设计与施工时,索在制造时的索长误差控制也十分重要.拉索制造长度的准确度直接决定了张拉结构初始预应力态的预应力分布和大小.对采用定长索的张拉结构,初始索长误差是另一个对结构预应力态的内力分布及位形有重要影响的关键因素,在设计时就需要考虑其对结构性能的影响,严格控制加工时初始索长误差的限值。
  • 摘要:大型膜结构的空间曲面由多片平面膜材经裁剪设计搭接而成,膜片间常需要接缝连接.根据膜结构技术检测规程CECS158:2004,及上海市膜结构技术规程DGJ08-97-2002,对于膜片之间的连接,为保证膜结构整体的强度和稳定性,要求:接缝传力明确,拥有足够强度;接缝应保持一定弹性及韧性,接缝平整,保证连接处几何曲面美观;以及接缝具有较好的防水性及气密性,具有一定的耐化学侵蚀能力;接缝设计尽量沿膜材经纬向布置,且接缝尽量少.基于以上要求,常用的膜材连接方法有机械连接、缝纫(编织)连接、热合连接等,热合法因其美观、简单而广泛用于膜材的主要受力接缝连接中,采用搭接焊的热合法(尤其是高频热合法)由于可以减少焊接膜材用量和焊接工作量而使用较多。膜材连接方法的选取要根据结构体量及膜面应力水平、膜材种类、建筑外观要求等综合考虑。本文以充气膜结构中运用最多的膜面连接方式——热合连接为例进行了热合连接试件拉伸试验研究及工程运用例证。热合连接的焊缝强度主要受焊接工艺及接缝宽度的影响。进行焊缝宽度设计即是确定合理的接缝宽度,一方面保证接缝强度及变形性能,同时可以防止采用过大的焊缝宽度造成膜材过多的损耗以及增加焊接工作量,保证经济性。
  • 摘要:给出了一种改进的二分法,即己知一正值确定二分法求解区间算法,给出用二分法求解复杂超越方程正根的求解策略,采用FORTRAN语言编制算法程序,算例分析表明该求解方法、求解策略和编制的算法程序是正确可行的。确定二分法求解区间算法与给出的正初始值无关,算法具有稳定性。给出了利用改进的二分法求解无应力索长的方法及求解策略。数值模拟分析表明该求解策略是正确可行的,算法效率较高且稳定。无应力索长是求解索下料长度的关键问题之一,也是索进行施工需要解决的首要问题。给出的无应力索长的求解方法、求解策略及算法程序,对索的工程实践有重要意义。
  • 摘要:形态、变形、应力和应变是ETFE气枕结构设计与模型验证的核心关切,但其全景测量及分析一直未能得到有效解决,本文提出了一种基于非接触摄影测量与解析相结合的应力、应变确定方法.基于线性调整理论和力密度方法,考虑充气压力与薄膜内力相平衡,建立应力计算方法;在三维摄影测量重构ETFE气枕外形基础之上,应用任意-直角三角形单元变形的计算方法,建立应变分析方法;最后,通过ETFE气枕模型试验及分析.为了验证本文所提出的ETFE气枕膜面应力应变测量与分析方法,制作了一个边长2.5m的正三角形ETFE气枕,并对其进行充气加压和恒定压力控制,试验中测量得到了相应状态下气枕结构的内压和膜面外形,并根据本文所提出的方法,计算得到了气枕膜面在动态下的膜面应力分布和应变分布,结果验证了所提出方法的适用性和正确性。
  • 摘要:索杆张力结构是当前最为高效的大跨度空间结构体系,主要包含索穹顶、环形索桁结构等.目前在世界各地已经建立起很多索杆张力结构的地标性建筑.该类结构的刚度由弹性刚度和几何刚度共同构成,并依赖预应力提供的几何刚度来维持结构稳定性和抵抗荷载的能力.索杆张力结构的设计和施工理论等已经较为成熟.工程实践表明索杆张力结构的设计往往是由刚度设计控制,可见刚度性能是该类结构最重要的性能.当前的研究对于如何保持结构稳定性关注较多,而对于应该如何衡量各种刚度成分参与抵抗荷载的贡献度、应该如何合理地利用预应力以提高结构的刚度性能等问题,未予以足够关注.对于传统结构,其刚度成分较为单一,仅为弹性刚度。一般通过逐一拆除构件并考察构件贡献度相应变化的方法来衡量各构件的重要性和结构的鲁棒性。对于索杆张力结构,其刚度成分还包括预应力提供的几何刚度,不能采取拆除构件的方式来考察构件的重要性。因此,本文提出一种基于能量的方式来定量计算各种刚度成分对抵抗荷载贡献度的方法。此外,还对一种非常规刚度成分——刚度方向的贡献度进行了讨论,提出一种从结构刚度中分离出抵抗荷载的关键刚度的方法。最后以某索穹顶为例对各种刚度成分的贡献度进行计算分析。
  • 摘要:随着智能材料、自适应结构、智能结构等概念的兴起,主动控制技术的产生改变了传统结构只能依靠原有的结构设计来被动抵抗外界环境变化的困境.具备主动控制功能的结构通过传感器与控制器来侦测结构受力状态并提高结构的力学性能.索杆张力结构本身具有易于调控的特性,十分利于通过调整其形态而增强其抵抗荷载的能力,此类结构的控制问题也成为近期空间结构领域研究的热点.本文介绍了主动控制技术应用于索杆张力结构的研究方法与应用成果.首先以主动控制装置类型的不同,分别归纳了拉索主动控制、压杆主动控制和阻尼主动控制的研究成果.其次,文章总结了应用于索杆张力结构中不同的主动控制算法,然后,对于近期国内外的主动控制技术的应用进行汇总.最后,对于主动控制技术应用在索杆张力结构中需要完善的部分和今后的发展趋势做出总结.
  • 摘要:充气膜结构常用膜材包含PVC膜、PTFE膜和ETFE膜.由于PVC膜和PTFE膜材的特殊生产工艺,导致膜材应力-应变关系是非线性的,正交或近似正交各项异性,蠕变和松弛是膜材的另一个重要特性.由于充气膜是双向受力结构,设计时必须以膜材的双轴拉伸实验确定膜的弹性膜量及泊松比.论文设计单、双轴拉伸试验,测定膜材在经向与纬向不同应力比下的应力-应变关系,采用最小二乘法求解多个试件的应变残差(首次拉伸对应曲线)平方和最小值问题,依此确定裁剪形态分析时的弹性模量取值.针对充气膜结构荷载分析的特点,提出针对充气膜结构的动态迭代变形因子法控制充气膜结构非线性分析的收敛性;实现了考虑充气膜结构与指定边界接触的非线性有限元分析,可以更加准确的模拟充气膜结构复杂边界情况;充分考虑充气膜内部气压是否随荷载作用下体积变化而变化、内部温度变化对内压的影响、指定升压或降压以及考虑充气膜结构浮力(即内压随高度变化)的影响进行荷载分析;开发了基于向量式有限元法的充气膜结构荷载分析程序,以对非线性有限元法荷载分析进行相互校核及相互补充。
  • 摘要:中国第一本自主制定的较为完整的荷载规范是TJ9-74《工业与民用建筑结构荷载规范》,这本规范规定了建筑表面的平均风压计算公式,承重结构与围护构件的平均风压均采用相同的体型系数确定风荷载.在1980年代,中国科技工作者经过大量的实测、调查、研究,以GBJ68-84《建筑结构设计统一标准》为准则,基于极限状态设计方法制定了GBJ9-87《建筑结构荷载规范》.在这本荷载规范中,考虑了结构或构件的振动效应,规定了建筑表面的风压标准值计算公式;同时,规范给出了气流分离区(负压区)围护构件"局部风压体型系数"的部分数值;其中,确定围护构件风压标准值时,未明确说明风振系数的取值.
  • 摘要:大跨空间结构在机场航站楼、展览馆、体育馆等大型建筑中被广泛应用.此类建筑具有质量轻、跨度长、柔性大、自振频率低等特点,对风力作用十分敏感,风荷载往往是结构设计的控制荷载.目前,中国还没有相应的荷载规范可就其抗风设计中的关键参数提供参考,因此研究大跨空间结构的风压分布规律和风场绕流特性具有重要实用价值.本文以南京禄口国际机场T2航站楼(图1)为研究对象,基于FLUENT软件进行结构风压分布和风场环境数值模拟,并将数值模拟结果与风洞试验数据相比较,同时通过风压等值线云图和风场流迹线,揭示了风压分布规律.该航站楼的建筑形体复杂,它由位于中部的扇形主楼和左右两边的一字型指廊组成,航站楼总长度约1200m,主楼最大宽度约为170m,指廊宽度约为40m.本文按原尺寸构建航站楼的结构模型,将风场计算域选取为15L×10L×8H(L、H分别为航站楼的水平长向长度、建筑高度),全部选用非结构化网格,并对建筑周围区域进行局部加密,网格总数共计2400余万.
  • 摘要:空中酒店共4层,平面为148m×27.3m的切角矩形,建筑面积为13597m2.酒店整体位于4组31.3m高的柱群之上.上部整体为由4层带支撑的钢框架组成的"横梁",柱群与"横梁"采用刚性连接,形成单层三跨带悬挑的巨型结构(主要屋面至嵌固端高度为46.150m).因建筑效果要求,柱群嵌固于地下一层楼面,为此柱群钢柱延伸至地下二层基础底板处,地下二层柱采用钢管叠合柱.下部架空的格构柱群,上部为空间桁架构成的巨型横梁,两者以箱型钢平台进行刚性转换的特殊类型的超限高层建筑,结构进行了不同软件的对比分析及多项补充分析,计算结果表明,结构在安全度、刚度及舒适度方面均能满足要求。重点对箱型转换平台这类受力复杂的重要部位进行多软件细部分析与比较,了解了其应力分布情况,保证钢平台有合理的承载力富裕和较高的刚度,节点承载力有保证;通过进行抗震性能的目标设计,结构在罕遇地震作用下仍具有较好的抗侧刚度及较好的承载力,整体结构未出现塑性铰,结构安全度有保证。
  • 摘要:冷却塔是一种应用于电力、化工等行业的大型构筑物.这些行业的生产过程会产生大量废热,通常需要以水作为冷却剂吸收这些热量.冷却塔的主要功能就是为携带废热的冷却水与空气提供热交换的场所,使废热能快速散入大气,从而保证生产系统的正常运行.随着近些年国内对钢结构冷却塔研究的不断深入,工程实践也逐步得到开展,目前国内已经有钢结构冷却塔建成或处于在建状态。如己建成的华电内蒙古土默特右旗电厂钢结构冷却塔,采用正交桁架结构体系,底部设置有24对X形格构柱。在建中的新疆信友奇台电厂钢结构冷却塔采用的结构体系类似于Kollar第二种方案,建成后将成为世界上最大的钢结构冷却塔。钢结构冷却塔从外形和结构体系布置等方面体现了极大的多样性和灵活性,这不仅为工艺专业的优化创造了条件,也是创造更高效结构体系的前提。当前针对钢结构冷却塔以结构体系方面的研究为主,对于风、地震作用下钢结构冷却塔的动力稳定等关键问题研究,与混凝土结构冷却塔相比尚不完备,下一步应在这方面开展深入研究工作。
  • 摘要:开合式体育场作为可动结构,其结构体系与受力形态更为复杂,出现故障与事故的可能性也更高.因而,对开合式体育场进行长期性态实测,掌握其受力与变形特征对于促进其设计施工理论具有重要意义.有限质点法是研究空间结构复杂行为分析的新方法,该方法在处理屋盖运行过程中涉及到的动力行为、机构行为以及接触行为时具有较大适用性。开合屋盖实测重点有应力应变、温度、位移、振动及风速风压,由于开合运动的存在,相较一般大跨度屋盖结构关注侧重点更为广泛。
  • 摘要:电子某所拟建大空间总装厂房要求提供55m×55m(h)×158m的无柱大空间.考虑两侧山墙大门及围护系统占用的空间,厂房纵向长度最终确定为171m,厂房横向尺寸取决于结构体系布置.大门采用下承重、上导向电动推拉大门,净高55m.纵向结构体系可以考虑落地双层网壳、分散布置的立体拱架方案。由于厂房平面长、宽比大于2,结构主要表现为跨度方向的单向受力状态,空间连续落地网壳方案难以实现空间受力。结构受力分散,纵向杆件主要为构造杆件,处于休眠状态;杆件数量过于庞大,现场拼接量巨大;室内效果差。结构横向采用落地立体拱架,无需为了保证拱架的平面外稳定性而设置过多的支撑系统;纵向结构体系采用由多片立体拱架形成的“剪力墙”与格构式横撑形成的“连梁”构成。结构体系抗侧能力强,构件布置简洁,杆件数量明显减少,内部空间更加明快、通透,与大体量空间更相匹配。
  • 摘要:施工企业大多面临项目数量众多、分布区域广泛、时间有限、精力有限、人力有限如何对分布在全国各地的施工项目进行管理,如何防范工程安全事故的发生,如何提高工程监管效率等问题,要解决这些系列问题,提高工作效率,需要摸索合理的管理方法和技术手段.如何通过先进的信息技术方式对施工现场进行安全监管,为各个项目部工程顺利实施保驾护航,成为广大施工企业关注的重点问题. 针对建筑工程事故灾害。可以建立灾害模型库,可以利用人工智能工程危险源自动报警分析系统,以可视化监管建筑工程的危险行为并进行可视化危险行为表单整改管理,建立基于物联网视频监控技术的施工现场安全管理系统.
  • 摘要:大型旅客站房人流密集,属于交通系统网络的关键节点,公众关注度高,一旦结构发生破坏会引起严重的后果,危及旅客的生命财产安全,造成严重的社会舆论影响.因而,保证大型旅客车站的结构安全,是铁路安全生产的重要一环.铁路综合交通枢纽客站人流密集,公众关注度高。新型的特大型客站房一般是跨度大或者是空间关系复杂的结构,在设计时经过精确的有限元分析、模型试验验证等,但这些与实际力学模型计算有很大的差异,而合理的施工过程健康监测成为保证结构安全施工以及以后正常使用的保障,在正常运营阶段实时或准实时的损伤检测,对空间结构出现的损伤进行定性、定位和定量分析,实现防忠于未然,并根据监测所得的数据和分析结论可以提高人们对于大型复杂结构的认识,为以后的设计、施工和管理提供依据,或者突发事件之后的剩余寿命评估等。健康监测系统应包括下列几部分:(1)传感系统。用于将待测物理量转变为电信号。(2)数据采集和处理系统。一般安装于待测结构中,采集传感系统的数据并进行初步处理。(3)通讯系统。将采集并处理过的数据传输到监控中心。(4)监控中心和报警设备。利用具备诊断功能的软硬件对接收到的数据进行诊断,判断损伤的发生、位置、程度,对结构健康状况做出评估,如发现异常,发出报警信息。
  • 摘要:常德收费站罩棚采用全张拉的索膜结构形式,利用大跨度的张拉结构的力度美来表现建筑的美,达到建筑结构的高度统一.本结构建筑平面呈内凹的曲壳形状,最大跨度88.1m,跨中高度为13.1米,两侧立4根梭形桅杆,桅杆顶部高度为32.228米,内凹的曲线为边索,每根桅杆顶部交叉下拉7根吊索,其中6根吊索与边索拉结,其中1根吊索与文字架连接,每根桅杆顶部外侧有四根下拉索与外侧的锚座连接.罩棚对称轴处设置谷索,谷索与边环索之间用联系索连接,边环索、吊索、联系索、桅杆和下拉吊索共同组成了空间张拉索系,罩棚顶采用膜结构,基础和锚座设置在收费站两侧,中间无需一根立柱,整体结构轻盈飘逸,力感十足.本工程施工难度大,结构属于纯柔性结构,其刚度靠预应力来实现,主受力索125根整体张拉到位,成形前后位形相差较大,为便于施工过程的控制和数据监测,对整个施工过程进行了施工仿真分析,确定合理的施工方案,在张拉过程中进行了索力和位移监测。桅杆位移最大误差为37mm,索拱位移最大误差18mm,索力最大误差为3.6%。
  • 摘要:随着中国社会经济的快速发展,兴建了越来越多的大型工程项目.与此同时,一些工程事故时有发生,造成了重大的人员伤亡和财产损失,越来越引起人们对工程结构健康状况的关注和重视,国内外对越来越多的重大工程布设了结构健康监测系统.本文分析了健康监测系统的功能需求,并提出了满足需求的软件框架组成;针对目前结构健康监测系统一般都是面向某一特定结构而单独设计这一现状,考虑到监测系统的总体结构基本相同并存在大量通用功能模块,结合苏州工业园区体育中心结构健康监测系统,提出了一款较通用的建筑结构健康监测系统的编制框架.
  • 摘要:旋转结构是指可绕自身轴或某一轨道进行旋转的结构,如高层建筑顶部的旋转餐厅、武夷山《印象大红袍》主题表演和普陀山《印象普陀》主题表演中的旋转观众席等.旋转结构属于可动结构的范畴,与普通结构相比,其受力分析更为复杂.由于在旋转中存在轨道不平整等影响因素,仅靠数值分析很难模拟结构实际旋转过程中的真实受力状态.且旋转结构在外界动荷载以及结构周期性震动的影响下,长期运行后的性能也可能发生变化.因而对旋转结构进行结构健康监测,研究结构在旋转过程中以及长期运行后的结构真实性能是十分必要的.旋转结构在旋转过程中,内力存在着较为明显的往复变化,且振动加速度也较明显。而结构内力的往复变化以及结构的振动,会引起杆件及螺栓节点的疲劳破坏,从而造成结构性能的退化。在对旋转结构长期监测过程中,可以利用已有的健康监测数据以及对结构退化情况的人为估计来建立贝叶斯动态模型,对结构退化进行一定预测,从而对结构未来的相关结构性能有所把握,提前对可能预见的性能退化做出相应的措施。
  • 摘要:近年来,施工及运营阶段的健康监测方面有2部关于建筑结构健康监测专门规范和标准,即《建筑与桥梁结构监测技术规范》(GB50982-2014)和《建筑工程施工过程结构分析与监测技术规范》(JGJ/T302-2013).在大跨空间结构范畴,规范了在施工阶段和运营阶段的分析和监测要求.本文介绍了空间结构健康监测解决方案并将其应用于宁波南站钢结构健康监测项目.本文对超大空间结构健康监测的解决方案进行了系统研究。多种智能终端与云平台访问和查询,提出了平台与BIM建筑管理系统的衔接;对于结构健康预警和评估系统,开发了基于3D3S建筑结构设计软件平台模态识别系统,从时域和频域对结构性能进行评估。本文介绍了超大空间结构健康监测系统案例,分类讨论了空间结构在施工及运营阶段健康监测的关键点。
  • 摘要:本文基于2022年北京冬奥会场馆——北方学院体育馆弦支穹顶结构实际工程为背景,对弦支穹顶撑杆上节点的两种构造进行了对比,并对构造优化进行了分析与研究.本文以北方学院体育馆弦支穹顶结构实际工程为背景,对其撑杆上节点的两种构造进行了研究,并重点对比分析了拉杆拉力的主要传力焊缝的可靠性,本文研究表明:实际工程中建议采用耳板贯通节点的构造形式,它将显著提升拉杆拉力传递的可靠程度。
  • 摘要:不同形式的空间网格结构节点由于几何构造、焊接连接等因素均存在着不同程度的应力集中,使得节点在荷载作用下可能发生断裂破坏.在常规有限元分析中由于无法合理考虑材料的断裂问题,导致对节点破坏模式和极限状态的分析可能出现偏差.本文采用微观断裂力学模型VGM,对焊接空心球节点、圆钢管相贯节点在轴力作用下破坏模式和极限状态进行了数值分析,并与文献中的试验结果进行了对比.分析结果表明:微观断裂判据对于空间结构节点在轴力作用下的破坏模式、断裂位置和极限状态的预测均有较好的准确性.
  • 摘要:为了可以更好的了解节点在轴向荷载作用下的受力性能,利用SolidWorks对节点建立了相对应的有限元模型,将所建立的节点模型导入ANSYS中进行分析,节点的模型材料采用ZG20SiMn材料,材料的弹性模量E=2.0x105N/mm2,屈服强度fy=235MPa,泊松比μ=0.3.本文材料的本构模型选用理想弹塑性,进行弹塑性分析时,采用Von-Mises屈服准则和相关的流动法则,通过弧长法迭代跟踪节点的荷载—位移全过程响应.为考察不同参数对节点极限承载力的影响,本文采用控制变量的方法,逐一改变各个参数,为了能够直观、清楚的了解铸钢分叉节点在轴力作用下的受力性能,检验有限元分析的正确性,对铸钢三分叉节点进行足尺模型试验。综合分析铸钢三分叉节点各几何参数与极限承载力之间的函数关系,以及参考现存规范以及各研究成果中各类型节点承载力公式的建立方法,得到铸钢三分叉节点极限承载力计算公式.
  • 摘要:拓扑优化(Topology Optimization)是指在给定的设计空间中,寻求满足一定的约束条件(体积、应力、位移等)的最优构件或材料分布形式,而设计的最优目标包括刚度、频率等.通过拓扑优化,可以大大改善结构的特定性能并减轻结构重量.连续体结构的多种拓扑优化方法各有利弊,针对工程的实际应用具有继续深入研究的价值。其中变密度法和渐进结构优化法是目前适用性最广泛也是最有前景的两种方法。一些成熟的拓扑优化软件可以成功应用于部分空间结构节点的优化设计,使得节点具有最合理的拓扑传力途径,材料利用最大化,结构最轻。但是优化的结果往往不能直接实现生产制造,还需要依靠不断的修改和完善才可以适应后续制造工作。利用3D打印技术对经拓扑优化的节点进行整体快速成型制造,在理论上是完全可行的,但还有很多技术问题有待深入解决,综合成本也较高。随着材料技术的发展和打印设备的进步,可望将材料和打印成本降低到传统工艺途径之下,从而实现节点甚至其它构件工业生产的批量化、快速化和低成本化。
  • 摘要:空间结构的安全性和使用的寿命取决于结点的质量.结点制作的常用方法是铸造和焊接,焊接的方法是采用金属板或型材焊接在一起,从而形成一个结点.以这种设计过程做出来的节点,体积庞大,重量惊人,产生了大量成本并且往往和最优方案相距甚远.以扎哈.哈迪德设计的澳门新濠大酒店为例,外骨骼钢框架当中包含了2500个不同形状的节点,归纳简化后仍然有400多个.以传统工艺制作节点的过程中,耗费了大量时间和人力物力.然而,收到建筑形式和结构安全的需要,以及节点本身与结构总体连接的要求,传统的设计方式很难做出大的改进.基于拓扑优化的节点设计与制作方法,这种技术方法基于传统的结构性能化设计基础之上,在节点细部设计中采用多工况下的优化技术(双向渐进结构优化算法),在节点制造过程当中又采用了增材制造的三维打印技术来保证结构细部的几何特征,反映出了特色鲜明的参数化设计和数字化建造的时代特征。随着技术与实验的不断深入,采用三维打印蜡模和熔模铸造技术后又将增材制造与传统铸造技术联系结合起来,充分考虑了规范当中对材料的要求,并解决了三维打印尺寸限制的问题。文章介绍了各个不同尺寸的节点设计和制造模型,有的仍然在实验当中,有的已经可以再实际项目中运用,相关技术不光限制在土木工程领域,同样适用于机械工程与航空等领域,具有数字化的技术特征和广阔的运用前景。
  • 摘要:长春龙嘉机场T2航站楼(以下简称T2航站楼)坐落于长春市东北郊龙嘉镇长春机场T1航站楼东侧,为长春龙嘉机场的扩建工程.屋盖结构东西长约625m,南北长约400m,平面呈三叉形.三叉形的中心位置为航站楼中心区.三叉形的三部分为三个各长约230m至250m的指廊.网架主体采用正放四角锥;为适应建筑功能要求,在屋盖设置五道横贯屋面的天窗,五道天窗位置采用放射状的平面桁架,平面桁架与屋盖网架之间采用加强立体桁架作为过渡;屋盖挑檐采用双向正交桁架,网架与屋盖挑檐间采用加强立体桁架过渡。屋盖支承结构采用直径由下端逐渐上收的钢柱,网架下弦通过抗震球铰支座铰接于钢柱顶端。钢柱下端与混凝土结构刚接,并通过钢管混凝土柱下插。通过屈曲分析,对比试算直圆管柱与锥管柱屈曲临界荷载,得到变截面柱稳定系数取值方法。
  • 摘要:宁波国华金融大厦项目位于宁波市东部新城中央商务区的延伸区域.设计方案为一栋带裙楼的超高层塔楼结构.塔楼地上43层,结构主屋面高度197.8m,平面外轮廓尺寸61.8m×35.7m,建筑面积约9.6万m2;地下室有3层(含1个夹层).塔楼外立面为斜交网格形式,中部设有两个空中花园层.采用斜交网格外框架-核心筒的结构体系,各项指标均较好地满足规范要求,能较好地配合建筑平面及立面要求。斜交网格体系的18层及以下采用钢管混凝土构件,以保证结构力学性能的同时达到材料最省的经济目标。节点层周边钢梁采用刚接连接到斜交网格节点上,并与斜柱构件构成外围斜交网格基本体系;非节点层周边钢梁则采用铰接连接到斜柱构件上,以减小对斜柱构件抗弯的影响。核心筒采用二横四竖布置形式并通过梁高较小的连梁来连接各片剪力墙,在满足核心筒抗侧刚度要求的同时,避免了各种设备管线等可能造成的剪力墙开洞,结构形式简单明确。斜交网格-核心筒结构体系相对传统的框-筒结构,斜交网格外框架承担的剪力和倾覆力矩均较大,应按筒中筒结构类型进行设计。
  • 摘要:十堰武当山机场航站楼平面投影为矩形,长度189m,宽度69m,最大高度23m,立面造型高低起伏,如行云流水.其设计理念:建筑形式与功能相互统一,在满足航站楼运行功能的前提下,以现代化的建设语言表达对环境的理解与尊重.主要介绍网架与下部立柱支承体系的链接。网架在支承位置采用焊接球节点,焊接球与下部柱顶连接采用球铰节点,以释放柱顶的弯矩,同时柱顶采用圆形横隔板及多块竖向隔板进行加强。V形柱底部节点,是整个结构中最关键的节点,也是受力最大的节点,最大压力接近700吨,导致节点的构造非常复杂。为了保证节点的安全,采用有限元软件对节点的应力进行了详细的分析。
  • 摘要:行政楼多功能厅位于行政楼左前方的两层裙楼内.裙楼呈椭球形,首层为阶梯报告厅,二层为多功能厅,结构由单层椭球网壳和砼框架组成.裙楼与行政楼之间设结构缝脱开.椭球网壳失高9.25m,底部长轴39.7m,短轴31.5m,本层总高12.70m.郑大一附院郑东新区医院行政楼多功能厅顶盖是一个典型的椭球网面壳结构。与标准的肋环式网壳相比,本案做了一些优化处理:首先是设置环形收边桁架,其次是设置网壳面内腰桁架。收边桁架为网壳提供了有力的环向约束,能有效提高网壳的整体性。同时,其作为网壳与支撑柱之间的过度构件,也使力的传递更加流畅。面内腰桁架的设置,为网壳径向杆件抽减创造了条件,较好地解决了肋环式网壳在顶部区域径向杆件过于密集的问题。
  • 摘要:国家天文台FAST项目背架单元的结构选型采用三角锥形式的螺栓球节点网架,网架结构构件除杆件螺栓、紧定螺钉采用了不锈钢材料制作外,其余构件皆采用铝合金材料制作,解决了降低结构自重及耐大气环境腐蚀要求。背架单元的3种支座约束形式使背架单元组成一个静定结构体系,且可适应反射面单元随主索网形状的调整而处于平滑随动状态,解决了反射面单元的空间姿态调整难题。FAST工程反射面背架单元现场拼装,拼装的精度测量工作量巨大,在拼装过程中重点是满足拼装效率和拼装精度。背架拼装采用立体网格拼装法,拼装次序由中心向四周逐步展开,通过带刻度盘的可调节工装预先定位,保证下弦螺栓球与上弦三个角点连接轴承座位置精度优于Imm。采用全站仪跟踪监测拼装精度,以减少拼装累积误差。背架拼装卸载后会产生下挠变形,在施工前对背架单元进行计算机模拟仿真分析得出理论下挠值,深化设计时根据理论下挠值对构件尺寸做预先修正。在构件加工时,控制构件尺寸误差,从而确保上弦面螺栓球节点位置面形精度优于1.5mm。背架拼装完成后采用自动摄影测量技术对背架拼装精度进行测量,测量效率lOmin/块,能满足工程进度需求。
  • 摘要:大跨度空间结构融建筑之美与力学之美于一体,往往是一个地方的标志性建筑.大跨度空间结构的飞速发展使建筑结构形式更加多样,跨度不断增大,已有专家学者开展了千米级城市穹顶的探索.本文借鉴斜拉桥与张弦结构的成功经验,针对超大跨度结构提出了一种新型斜拉张弦结构体系.该结构是由巨型网格结构、塔柱、拉索、撑杆组合而成的杂交空间结构.本文采用满应力设计原则进行结构构件截面设计,其基本原理是给定截面库,所有构件根据内力结果和长细比限制进行截面选择。目的是在一定的应力比下分析结构的力学性能和经济性能。斜拉张弦结构是一种新型的800m超大跨结构体系,充分利用了拉索高强度的特点,对刚性结构提供了弹性支承,提高结构的性能,减小了主体部分的钢材用量。利用逆迭代法对结构拉索进行了找形分析,通过反复迭代得到拉索初始预应力,结果表明该方法达到预期目标,有效的控制了结构在初始态的位移。初步分析表明,结构具有较好的竖向刚度,结构自振频率较低,有待于进一步深入的研究。
  • 摘要:新洲大楼位于上海漕河泾高科技园区,为地下1层、地上6层的建筑,南北向总长168m,东西向宽度两端分别为22.2m、27.2m,中部最宽处为33.1m,整个建筑总高度36m,总建筑面积约31895m2.本工程采用船形钢骨混凝土三弦转换桁架这一新颖的形式,满足了新洲大楼建筑造型与空间的要求。计算分析表明该转换结构体系具有较高的承载力与较好的抗震性能,适用于有首层架空以及大跨度、大悬挑要求建筑物的结构选型。对于不能设缝的超长混凝土结构,通过合理设置后浇带与合拢控制,可以较好地控制温度应力。对于此类有大量斜板斜墙的复杂混凝土结构,通过在关键部位设置贯通的钢骨可以提高整个结构的承载力、延性,同时也便于混凝土部分与钢结构部分进行连接,并且为复杂造型的混凝土支模与浇筑提供了前期定位与固定的平台。
  • 摘要:华侨城苏河湾41街坊位于上海市浙江北路21号,处于华侨城北苏州路沿线上,南邻北苏州路,西靠甘肃路,东面与浙江北路相对.本工程设计使用年限为50年,建筑结构安全等级为二级,地基基础设计等级为甲级。根据相关规范规定,该项目的抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.lg,建筑场地类别为Ⅳ类,设计地震分组为一组,场地特征周期为0.9s,抗震设防类别为丙类。风荷载取50年一遇的基本风压0.55KN/m2,地面粗糙度类别C类。经过多轮与建筑师协调,不断优化结构布置,该结构方案满足了建筑空间的需求,同时受力较为合理。论文中重点描述了上述结构构成和传力路径,同时还详细介绍了其他结构设计情况,如结构静力与动力特性,主要构件截面和用钢量指标等。
  • 摘要:BIM即建筑信息模型,在中国建设行业中已得到越来越广泛的应用.铁路、市政行业BIM应用相对于民用建筑而专业的BIM运用能有效提高设计、施工质量及效率,数据的连续性也为运维阶段打下良好基础。佛山西站交通综合枢纽设计及施工中采用BIM技术,给项目带来了良好效益,可得出以下结论:佛山西站交通综合枢纽体量大、功能复杂,全阶段全专业的BIM运用能有效提高设计、施工质量及效率,数据的连续性也为运维阶段打下良好基础。通过BIM施工模拟,清晰的展现了不同施工单位不同阶段的施工时序,减少现场矛盾,为广州地区城际、客专铁路网的按时开通做出巨大贡献。在大型交通综合枢纽中采用全专业、全阶段BIM技术,是一个有效的技术手段,可获得良好的经济效益和社会效益,是BIM技术在铁路、市政领域的一个有益探索和应用。
  • 摘要:空中酒店共4层,平面为148m×27.3m的切角矩形,建筑面积为13597m2.酒店整体位于4组31.3高的柱群之上.上部整体为由4层带支撑的钢框架组成的"横梁",柱群与"横梁"采用刚性连接.通过对钢平台的应力计算和分析,总结如下:对比ANSYS与SAP2000计算的结果,除局部因计算模型简化造成的应力集中外,两个分析软件计算的结果在总体应力水平上上基本保持一致,应力云图分布相似,层次分明,符合其受力形态,SAP2000计算结果可信,能够有效的评价钢平台内力情况。钢平台各类板件大部分区域均处于较低的应力水平,一般不超过50MPa,有比较大的安全储备,将分区域进行适当优化。上部短柱与钢盖板连接处以及圆管柱与盖板、腹板连接处应力较为复杂,存在一定应力集中区域,但仍处于弹性状态。现阶段钢平台的设计方案能够满足传递上部结构荷载的需要。
  • 客服微信

  • 服务号