基于振动敏感性分析的大跨结构优化设计

由于跨度大、结构柔、阻尼低,大跨结构舒适度设计通常难以满足规范要求。本文通过分析结构第一阶竖向自振频率的构件尺寸敏感性系数,研究以最少材料使用量满足舒适度指标,提出了一种基于敏感性分析的大跨结构舒适度优化方法。通过模型案例,对跨长90m的平面大跨结构模型进行构件尺寸敏感性分析,以舒适度为控制性指标进行优化设计,结果表明,在保持材料耗用量基本不变甚至降低的同时,通过敏感性数据驱动的结构优化设计方法,提高结构竖向自振频率4%,降低竖向振动加速度峰值7%,具有较好的舒适度性能提升效果。

某建筑功能复杂的综合体育馆大跨结构设计

成都体育学院综合体育馆项目主体采用现浇混凝土框架结构体系,屋盖大跨度钢结构采用张弦桁架,存在建筑功能复杂、楼板不连续、斜柱、扭转不规则等特点。介绍了项目的结构设计详情,对项目中大跨度钢结构屋盖进行多种结构方案比选,充分考虑建筑外形特点,采用张弦桁架结构实现了建筑结构一体化设计。对大跨度钢结构屋盖进行了线性和非线性稳定分析,结果表明结构稳定性能较好;采用动力方法对大跨度钢屋盖结构进行了防连续性倒塌分析,并对屋盖结构的关键节点进行有限元分析,改善了《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)关于销轴节点局部承压的计算方法。采用大直径缓连接预应力技术保证大跨度混凝土结构的安全,同时采用变截面的次梁设计方法解决了支承主梁的剪扭计算超限的难题。

学校综合类建筑大跨结构设计探讨

学校建筑设计呈现综合化设计趋向,建筑功能的综合设计则是其中之一,其又与建筑结构设计存在内在关联性。与此同时,在信息技术的高速发展下,一些新型建筑设计及施工技术得到有效运用,解决了不少建筑设计及施工的难题。本文以深圳市地铁前海车辆段上盖物业三期建筑——九年一贯制学校建筑设计项目为例,对其结构设计的综合化与信息化进行解读,以期为学校综合类建筑大跨结构设计及施工优化提供一定借鉴与参考,进一步丰富我国学校综合类建筑大跨结构设计研究。

复杂大跨结构屋盖风荷载特性的试验与计算研究

在大气边界层风洞中对深圳新火车站在无火车工况与有火车工况下屋盖结构的风荷载分布进行了详细的风洞试验研究,并对无火车工况下火车站主站房东侧大开洞位置风速放大效应进行全面的试验分析。分析了无火车工况下的平均风压系数、脉动风压系数特性,并对比了无火车工况与有火车工况下全分向最大平均负风压系数与脉动风压系数。文中进一步分析了典型测点的脉动风压系数的概率特性,并评估了在一定概率保证率下的峰值因子。同时,文中亦给出了数值风洞模拟结果,并与风洞试验结果进行了详细对比分析。研究结果表明:(1)火车站屋盖表面最大平均负风压系数发生在迎风的悬挑区域,同时亦是脉动风压系数较大的位置;(2)在不同火车数量工况下,屋盖表面的最大平均负风压系数与脉动风压系数均有局部差异,但对整体的风压分布影响较小;(3)位于迎风屋盖表面测点正则化脉动风压系数((Cp-Cpmean)/Cprms)的概率密度函数出现负风压的延伸,呈现明显的非高斯分布特性,而位于下风向的中间区域测点则满足高斯分布;(4)火车站主站房东侧纵、横方向大开洞具有气流"汇集"作用,最大风速放大系数达到1.34;(5)数值风洞模拟计算结果与风洞试验结果比较吻合,新的大涡模拟方法(LES)与湍流风场入口模拟新技术(DSRFG)能有效地应用于建筑结构的风荷载数值模拟。

大跨结构风模拟及其小波分析

大跨空间结构的风速模拟需要考虑风的时间和空间相关特性以及局部区域内风载的非高斯特性。从大跨度结构的风速风载特点入手 ,讨论了几种常用的风速功率谱并比较了两种风模拟方法———谐波迭加法与线性滤波器法的特点 ,阐述了最大熵值法及其应用。指出Hermite变换法用随机过程的偏度系数和峰度系数可推导出符合度较好的PDF函数。还介绍了一种新兴的数学工具———小波分析 ,因其“数学显微镜”的特性 ,小波分析在大跨度空间结构三维风速模型分析中有良好的应用前景。

珠海十字门国际会展中心二期双层大跨结构设计

针对会展中心双层大跨重载的特点,采用了刚度大、净空大、现场焊接量少、舒适度更好的钢箱梁方案。为避免腹板壁厚过大,创新性的采用了加劲薄腹板钢箱梁,提出“翼缘屈服先于腹板、腹板屈服先于屈曲”的延性破坏模式,并用有限元和足尺试验验证其可行性。考虑大跨梁轴力、大跨钢牛腿向下偏移等影响,确定了大跨梁、钢支座、钢牛腿、落地支承柱等关键构件的设计方法和内力。利用大跨钢箱梁刚度大、整体性好、现场焊接量少的优势,施工单位创新性的将轻钢屋面系统、主结构系统、机电管线系统全部在地面拼装集成好,然后再一并整体提升,为大跨项目装配式提供了新思路。通过概念设计与分析计算相结合的方法,使结构各项指标及构件内力均控制在合理范围内,结构抗震性能良好。

行波效应下对称多跨大跨结构的随机地震响应研究

为了研究行波效应对于多跨大跨结构随机地震响应的影响机理,首先以两跨结构简化模型为研究对象,选取柱顶相对位移作为计算响应量,采用多点虚拟激励法对结构的响应功率谱公式进行推导,求得结构响应极值随行波频率的变化规律,最后将此方法拓展至多跨结构,分析不同跨数以及不同支承形式对于多点激励下结构地震响应的变化规律。计算结果表明:受拟静力响应影响,多跨结构中柱柱顶相对位移受行波效应影响更加显著,在大跨结构抗震设计中应该引起重视;随着跨数增加结构响应极值并没有明显提升,但不同支承形式可能导致结构受多点激励效应影响不同,针对具体的支承形式结构进行具体分析是必要的。

大跨结构抗风研究现状及展望

大跨结构是典型的风敏感结构,风荷载和风致振动常常是控制结构安全性的主要因素.本文系统回顾了国内外大跨结构抗风研究领域的进展,主要涉及风洞试验、大跨结构气动弹性模型、风振系数、等效静风荷载、风致响应等方面,并对存在的不足以及进一步研究的方向提出建议.

典型高空大跨结构施工支撑体系的设计研究

通过对某典型高空大跨结构施工支撑体系的设计实践,介绍了扣件式钢管、拱形承重桁架支撑体系的设计方法、方案优化及实施效果。

地下爆炸波作用下基底滑移隔震大跨结构的动力响应分析

对由地下隧道内发生意外爆炸引起的地下爆炸波作用下基底滑移隔震大跨结构考虑土-结构相互作用(SSI)的动力响应进行了全面的分析。在SSI分析中,分别采用有限元、无穷元和杆件体系建立了地下衬砌及周围有限土区、远场无限土区以及基底滑移隔震大跨结构的计算模型;在基底滑移隔震分析中,提出用连续摩擦力模型取代传统库仑摩擦力模型,以避免跟踪啮合滑移的过渡边界并可减小计算误差。最后,通过与Lysmer透射边界法和修正阻尼透射边界法的算例结果对比分析,验证了本文方法的有效性,其数值结果揭示了地下爆炸波作用下大跨结构的基底滑移隔震效果以及不同隔震参数对隔震效果的影响,从而为城市地下隧道建设相关的理论研究和工程实践提供了重要的依据。

多变量ARMA模型与大跨结构随机风场的数值仿真

引入自回归滑动平均(ARMA)模型的反问题理论模拟随机风场.针对大跨结构进行了数值仿真试验,数值试验表明该方法具有速度快、精度高的优点.

大跨结构温度和应力的监测分析

随着我国经济的发展,以及人们的需要,大跨结构在我国基础建设中越来越广泛,然而随着它的应用,表现出来的问题越来越多,许多大型的房屋建筑以及大跨桥梁的事故屡见不鲜。其中较为突出的就是温度的影响。针对这一具体问题,提出大跨结构温度和应力智能监测系统这一想法。想要通过智能监测系统来监测结构内部的温度、应变以及应力。最终得出温度与应力之间的关系。

超长大跨结构考虑地震输入空间变化效应的响应特征

基于多点随机地震动场模型推导了包含三向正交地震动分量联合输入的多维多点随机地震动场模型,并将虚拟激励法推广应用于考虑行波效应、部分相干效应和局部场地效应联合作用的情况,推导了相应的计算公式;系统分析了考虑地震输入空间变化效应时超长网壳的响应特征.结果表明,地震地面运动的空间变化效应对结构的响应有着较明显的影响.同时,计算还表明虚拟激励法对于分析大跨结构在多维多点输入下的地震响应是一种高效且精确的方法.

空间相关多点非平稳地震动合成及其对大跨结构响应的影响

首先引入具有统计参数的时-频包线函数,近似模拟地震动频率的非平稳特性,建立了能够匹配多目标的空间相关多点非平稳地震动拟合方法,实现了近似定量控制输入地震动特性的目标;然后以天然地震动为种子,分别采用3种不同的包线函数基于多个拟合目标进行地震加速度时程的模拟,建立了满足不同频谱特性的地震动输入方案;最后分别采用一致和多点地震动输入模式,对大跨结构进行非线性响应分析。结果表明:(1)建立的空间相关多点非平稳地震动拟合方法,能够较好地模拟地震动频率非平稳特性及空间变化,且拟合精度较高,能够实现对输入地震动的定量控制;(2)具有统计参数的时-频包线函数能够较好地表征地震动频率非平稳特性,与真实地震动频率随时间的变化规律符合较好;(3)无论采用一致或多点地震动输入模式,仅考虑地震动强度非平稳特性,存在低估结构非线性响应的风险;(4)对于大跨结构,一致地震动输入模式存在低估桥梁结构位移响应的风险。因此,大跨结构抗震分析中应合理刻画地震动时间-空间耦合特性,估计结构的非线性响应,保证结构设计的安全性。

多点输入下大跨结构地震反应的频域精细传递矩阵法

地震输入问题一直是工程结构抗震研究所关注的焦点。在对大跨度结构进行抗震设计时,需要考虑多点地震输入的影响已成为国内外学术界和工程界的共识。本文根据傅氏变换,运用精细传递矩阵法推导出了大跨结构在多点地震输入下的频域精细传递矩阵,并在频域内对大跨度结构进行了动力分析。这种方法公式简单,能够快速、高精度地进行结构的地震反应分析。算例显示了本文方法的有效性。

高层大跨结构体系中柱子的延性设计研究

本文通过对半开缝素混凝土连接键短柱的试验，研究了提高高层大跨结构中柱子延性的方法，并提出了控制手段和设计建议。

大跨结构单个临时支撑卸载的施工内力分析

对大跨结构单个临时支撑的卸载过程进行了研究,并对其的施工内力进行了分析,比较目前常用的两种分析模型的有限元计算结果,探讨了不同的卸载时间和加载方式对施工内力的影响,得出了有指导意义的结论。

多点输入下考虑相互作用的大跨结构地震响应

为得出多点输入下大跨结构考虑相互作用的地震响应变化规律，建立了某大跨网架的4种结构计算模型，计算了考虑及不考虑地基土一结构相互作用时，一致输入和多点输入下结构的地震响应，并且分析了计算模型结构的地震响应随地基土不同而发生的变化。计算结果表明，多点输入下考虑相互作用，计算模型结构杆件内力响应呈现整体减小趋势，峰值响应减小约1．80％～4．33％，但分布在约束边缘的杆件内力响应峰值有增大的现象，说明计算大跨空间结构在多点输入下的地震响应时，考虑相互作用是必要的。

大跨结构抗震性能鉴定与加固研究

对在役建筑物进行抗震性能鉴定,并对不满足鉴定要求的建筑采取适当的抗震加固对策,是减轻地震灾害的重要手段。通过对南京五台山体育馆抗震性能检测、鉴定与加固设计。综合考虑原结构特点、抗震构造和承载力等因素,并结合现场检测及理论计算与分析,对结构抗震能力进行综合评价。针对其抗震性能的不足之处提出设置消能支撑进行加固的方案,对加固后结构进行多遇与罕遇地震作用下的强度和变形计算。计算表明,消能支撑可有效降低结构地震反应,保障原结构地震安全性。

福田中学体育馆大跨结构的方案选择

本文介绍了深圳福田中学体育馆大跨结构的方案选择,通过对预应力钢筋混凝土大梁结构和普通钢筋混凝土斜柱结构两个方案的分析对比,最终选择了有粘结预应力混凝土大梁结构体系,并取得了显著的技术经济效果.