基于BIM技术与模拟退火算法的村镇轻钢框架结构智能设计方法

传统村镇住宅结构设计需要进行大量的人工试算与重复建模,而受制于建设成本,村镇住宅无法像城镇住宅一样通过设计师进行专业的结构设计与验算,其安全性与经济性均难以满足要求。为此,提出一种村镇轻钢框架结构智能设计方法,包括智能建模与智能优化两个环节。基于图层自动识别算法、光学字符识别技术、自适应分块算法提出村镇轻钢框架结构BIM智能建模方法,包括图层识别、轴文本数据提取、墙体轮廓提取等,智能建模结果基本满足实际工程要求。基于提出的两阶段模拟退火算法给出村镇轻钢框架结构的智能优化方法,优化速度较快,优化效果良好。通过实际工程案例对提出的智能设计方法进行验证,结果表明,提出的村镇轻钢框架结构智能设计方法具有可行性,与传统的人工设计方法相比,设计周期可缩短70%以上,材料用量、结构设计指标接近人工设计结果。

地震作用下掉层钢框架结构抗倒塌能力分析

采用PERFORM-3D程序对掉层钢框架结构进行了抗震倒塌能力研究。考虑不同的掉层情况和结构措施,设计了2个普通钢框架结构模型和4个掉层钢框架结构模型(其中2个模型带拉梁加强),利用增量动力分析方法对上述钢框架模型进行了易损性分析和抗震倒塌能力评估。结果表明,掉层钢框架结构的抗震倒塌能力与掉层数关系不大;采用拉梁加强的掉层钢框架,上接地侧的抗震倒塌能力和抗震倒塌安全储备性能有所提高,但掉层侧的抗震倒塌能力和抗地震倒塌安全储备降低;增加拉梁的数量对该类结构影响不大,但会改变其破坏模式;上接地侧倒塌模式下,上接地一层是上接地侧最薄弱的楼层;掉层侧倒塌模式下,上接地二层是掉层侧最薄弱的楼层。

粉尘爆炸载荷作用下钢框架结构动力响应分析

通过ANSYS/LS-DYNA软件进行非线性有限元分析,对不同温度和爆炸荷载作用下单层钢框架厂房结构柱跨中和梁柱节点的动力响应特性进行分析。模拟结果表明:木粉尘爆炸产生的高温和爆炸荷载作用下钢框架结构工业厂房边跨柱较中柱更易发生变形,当温度不低于500℃时,边跨角柱较边跨中柱更易发生弯曲变形;在粉尘爆炸产生的不低于500℃高温和不低于8.3×10^(4)Pa荷载作用下,单层钢框架厂房边跨角柱与梁的连接节点相较于边跨中柱与梁的连接节点更易产生竖向位移。

基于多种群遗传算法的钢框架结构优化设计

传统的基于力学分析软件的结构设计方法存在效率低下、依靠专家经验等局限性,采用智能算法能实现高效的结构自动优化设计。然而,由于随机搜索特征,优化结果和收敛性高度依赖于算法的参数设置,需要通过试算来确定其合理取值,该方法会造成优化效率低、计算量大等问题。引入多种群协作和信息共享机制来改善此类问题,并研究其在结构优化设计中的适用性。利用MSC.Marc软件建立钢框架结构有限元模型,采用底部剪力法将地震作用等效为水平荷载施加到结构上,搭建有限元软件与智能算法的自动优化过程,以结构的总体材料用量最低为目标,考虑了层间位移角、应力比、构件稳定性和宽厚比等多种约束条件,以遗传算法为基础,通过适应度尺度变换、基于方向的交叉算子、非均匀变异算子、自适应概率、精英保留策略、重复项替代机制、基于约束的策略对其进行改进,引入多种群思想,对比多种算法优化结果的差异。结果表明:基于多种群的遗传算法能有效改善优化结果对算法参数的依赖性,提高结构优化设计的效率。

不同去柱工况下多层钢框架结构抗连续倒塌机理研究

为探究不同去柱工况对多层钢框架结构抗连续倒塌性能影响,分别对中柱失效和角柱失效工况的2层2跨钢框架梁-柱子结构进行Pushdown加载试验,研究其在倒塌过程中的抗力曲线和破坏模式。试验结果表明:中柱失效下钢框架主要依靠弯曲机制和悬链线机制抵抗外加荷载,且悬链线机制具有一定的滞后性;而角柱失效下钢框架主要依靠弯曲机制抵抗倒塌,且由于空腹效应的存在,可以有效提高结构的抗倒塌承载力。随后通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对所研究试件进行数值模拟,并对现实场景中可能出现的6种去柱工况分别进行抗连续倒塌分析。通过对比6种去柱工况钢框架结构的抗力曲线和抗倒塌风险可知:不同去柱工况下的钢框架结构水平约束条件不同,从而空腹效应发展也不尽相同;考虑空腹效应并考虑单位面积结构的承载力时,邻角柱失效与邻边柱失效工况下的钢框架结构具有较高的倒塌风险。

钢框架结构双层隔震体系的减震性能研究

以某9层钢框架结构为研究对象,采用SAP2000有限元软件建立了6种工况分析模型,并以此进行了模态分析及罕遇地震作用下的非线性时程分析;同时,通过对比各工况下基底剪力、结构位移、层间位移、滞回曲线等指标,探讨了双层隔震体系对结构在罕遇地震作用下的减震性能,并分析了双层隔震体系中上层隔震层设置位置不同对结构减震效果的影响。结果表明:双层隔震体系结构自振周期可进一步延长;其抗震性能较普通结构的有显著提高,且其减震效果较仅基础隔震有所提升;其上部隔震层设置的高度与减震效应存在着负相关性,建议上部隔震层设置在结构的中下部;其层间剪力、楼层位移在隔震层附近存在突变,需在工程隔震设计中考虑。

寒冷地区模块化钢框架结构多目标优化设计方法

针对寒冷地区模块化钢框架结构节能性与经济性之间的矛盾问题,对模块化钢框架结构能耗和成本两个设计目标进行同步优化研究。根据模块化钢框架结构的特点进行参数化设计研究,提出在不同建筑尺寸下模块化钢框架结构的BIM模型自动建模方法;在Energyplus建筑能耗分析软件计算数据的基础上,采用多种机器学习算法进行建筑能耗预测,建立一种高效精确的建筑能耗预测模型;联立建筑能耗预测模型和建筑成本计算公式,在满足结构承载力的约束条件下,基于NSGA-Ⅱ算法进行模块化钢框架结构能耗和成本的多目标优化设计,生成帕累托最优解集。多目标优化设计方法解决了模块化钢框架结构“能耗+成本”的多目标一体化设计难题,推动了模块化钢框架结构的智能化升级,实现了模块化钢框架结构设计的快速高效化。

钢框架结构保温施工工艺创新

某中学建设工程为钢结构装配式结构,通过对其进行钢框架结构保温施工技术创新应用,有助于提高建筑物的能源利用效率,减少能源消耗。同时,保温技术的应用也可提高建筑物的舒适度,延长建筑物的使用寿命。为此,在设计和施工过程中,应充分考虑保温技术的应用,选用合适的保温材料,采用先进的施工工艺,确保施工质量,以实现建筑物的节能、环保和舒适。此外,智能化、自动化施工设备的广泛应用将会提高施工效率和工程质量。

火灾爆炸作用下钢框架结构破坏分析

考虑围护结构影响下建立2层的钢框架结构,在火灾爆炸分别发生在边跨和中跨2种工况时,通过改变冲击力的大小,分析钢构件的受力和破坏情况,给出钢框架结构的破坏程度。结果发现,钢框架结构具有较大的变形能力,型钢的损伤是随着冲击力的增加逐渐积累,墙的存在加速钢构件的破坏,分析对比梁柱构件的应力时程曲线,发现相同时刻时梁的损伤明显比柱严重,且中柱损伤比边柱更严重,比例距离相同时,温度越高框架整体破坏越严重;温度相同时,比例距离越小框架破坏越严重。研究成果可为今后钢框架结构的抗火抗爆研究及工程加固提供理论参考。

建筑钢框架结构施工技术研究

本文主要对钢框架结构在建筑中的应用及其施工工艺进行了探讨。钢框架结构具有良好的塑性、刚度和抗震性能,在高层、大跨和地震多发地区都有广泛的应用。研究表明,有效的施工工艺是发挥钢框架结构优越性的关键所在。因此,本项目拟从构件的预制、运输、组装、连接等多个环节出发,提出一套完整的钢框架结构施工流程,并设计出一套安全高效的连接方式。工程实践表明,该施工工艺及连接方式,不仅可提高钢框架的施工效率,而且可降低工程造价,对提高钢框架的整体承载能力及抗震性能具有重要意义。本项目对认识钢框架结构的优势及施工工艺、优化施工工艺、提高施工质量有重要意义。

钢框架结构商砼搅拌楼高位纠偏加固研究

纠偏技术是既有建筑工程结构纠偏加固的主要工程技术之一。文章以兰州地区某商混站钢结构高位顶升纠偏加固为背景,分析发现该钢框架结构商砼搅拌楼C轴较E轴沉降变形大,C轴向E轴方向倾斜变形,倾斜变形与沉降变形方向相反,故提出应力释放法对该楼进行高位顶升纠偏,最大顶升纠偏值为365 mm,该方法既可以消除因应力集中引发的工程事故,也可以纠偏到建筑物变形范围内使之正常使用,且工期短、经济、安全可靠。纠偏后经半年的变形观测数据分析结果,未发现明显继续变形,加固效果良好;该成果可为类似既有钢框架结构建筑物高位顶升纠偏加固提供经验依据。

设备动荷载作用下钢框架结构的变形与稳定性分析

在现代建筑工业中,钢框架结构因其出色的力学性能和灵活的设计特点被工程师们广泛应用。设备产生的动态荷载对钢框架结构有着不小的影响,甚至可能导致其力学特性的改变。本研究的主旨就是对设备动态荷载来袭时,钢框架结构的稳定性和变形特征进行深入的剖析。通过精细的理论分析配合有限元数值模拟技术,成功构建出了对钢框架结构进行详实分析的模型,能够模拟出不同动态荷载状况下结构的稳定性和变形情况。在整个研究过程中,对结构的临界荷载及可能出现的屈曲模式做了深度研究与探讨。研究结果显示,设备动态荷载的频率与振幅与钢框架结构的变形程度和稳定性紧密相关,高频高幅的荷载易导致更严重的结构形变和临界屈曲荷载的降低。此外,研究还发现,通过合理设计结构构件的截面尺寸及优化材料性能,可显著提升钢框架结构在动荷载作用下的稳定性。本研究成果为钢框架结构在实际工程中的设计与优化提供了重要参考,有助于提高结构的安全性和可靠性。

基于弹性时程分析的高层钢框架结构抗震优化研究

本文通过分析高层钢结构抗震性能的影响因素,采用时程分析法对某工程进行抗震设计。研究表明影响钢结构抗震性能的因素包括地震波、结构刚度、结构阻尼及结构质量等。本研究通过优化结构刚度、阻尼等结构参数,使项目满足钢结构抗震设计要求。

冲击荷载作用后钢框架结构抗火性能探究

荷载的冲击会导致火灾问题发生,并且火灾与冲击荷载的协同作用下,建筑物会遭到不同程度破坏,致使倒塌问题出现概率增大。通过对建筑物的倒塌以及破坏的分析,认为提升钢框架结构抗火性能势在必行。该文即对冲击荷载作用后钢框架结构抗火性能展开深入分析,结合冲击荷载作用后对钢框架结构抗火承载力影响,从多角度出发,提出提高结构抗火性能的对策,旨在为相关从业者提供参考和借鉴。

配式钢框架结构焊缝无损探伤检测技术研究

对装配式钢框架构造的焊接接头进行无损检测,以保证焊缝的品质与可靠性,提升构造的安全性和耐久性,满足相应的标准与规范。这对于防止结构故障与损伤、确保使用安全具有重要意义。本文通过探讨无损探伤检测,针对焊接的品质优劣评定焊接的品质是否达到了标准,利用无损检测技术,对焊缝的全面性、均衡性和品质进行评估,进而判断焊接过程的稳定性和一致性。

钢框架结构厂房安装安全管理研究

当前,从国内建筑市场发展趋势看,钢结构建筑凭着构件类型少、结构轻巧、抗震性能良好等优势,被工业厂房和民用高层建筑广泛应用。由于钢结构厂房施工涉及大量人员高处作业以及高吨位起重机吊装作业、焊接作业等,发生高处坠落、机械伤害事故的概率较高,因此施工现场的安全管理工作极为重要。文章就如何通过优化安全管理和施工流程来提高施工质量和施工效率进行了分析。

基础隔震多层钢框架结构地震反应分析

基础隔震多层钢框架结构是一种常见的抗震结构体系,能够在地震发生时提供高效的抗震性能。本文对基础隔震多层钢框架结构进行了反应分析,研究了结构在地震作用下的动态响应特征,通过分析结构在地震荷载下的动态行为,探讨了结构抗震性能的优劣。最后,对结构进行了性能提升的改进措施,为实现结构的高效抗震性能提供了理论支持。

基于等效刚度的矩形孔蜂窝梁钢框架结构内力计算方法

蜂窝梁钢框架结构因梁截面沿长度周期性变化,不能直接采用普通钢框架结构矩阵位移法计算框架内力和位移.本文基于等效刚度法推导了矩形孔蜂窝梁的等效抗弯刚度、抗剪刚度和轴向刚度,建立了矩形孔蜂窝梁的单元刚度方程,提出了矩形孔蜂窝梁钢框架内力和位移计算方法.算例理论计算结果与有限元分析结果表明,两种方法计算结果非常接近.本文提出的等效刚度法概念清晰,准确性好,适用于计算蜂窝梁钢框架结构的内力和位移.

考虑腐蚀作用的钢框架结构连续性倒塌分析

为研究大气环境长期作用下钢框架结构的抗连续性倒塌性能,建立钢结构时变腐蚀模型预测构件截面面积和力学性能随服役时间的退化情况,并以一栋处于Ⅲ级大气腐蚀环境中的多层钢框架建筑为研究对象,在服役期内的不同阶段对其进行Pushdown分析。将塑性荷载系数、极限荷载系数和最大竖向位移作为结构抗倒塌能力的评价指标,通过灵敏度分析得到不同材料参数对各指标的影响情况,并基于回归分析拟合评价指标随体积损失率的退化规律。结果表明:腐蚀会导致钢框架的承载力和延性发生退化,其中延性的劣化更加明显;承载力指标的退化主要归因于材料强度的降低和构件截面面积的减少,延性指标的退化主要与材料断裂应变的减小有关;评价指标与结构体积损失率之间有较强的线性关系,可基于此对其退化情况进行定性预测。

基于屈服机制控制的中心支撑钢框架结构优化方法研究

通过对结构中不同构件承载力关系进行不等式迭代分析,建立了中心支撑钢框架结构屈服机制控制方法,结合改进的遗传算法,以结构总重为目标函数,提出了基于屈服机制控制的结构优化分析方法。通过现有试验、48个有限元模型及多个中心支撑钢框架结构实例,分别针对结构屈服机制控制方法及该文章优化方法的计算效率、准确性进行验证分析。结果表明:屈服机制控制方法能保证结构构件按照预设置顺序屈服,而在实际应用过程中,不宜选取灵敏度较高的范围边缘参数,但应在参数范围内选取外径较大的支撑截面参数避免受压支撑过早屈服;利用参数范围进行优化分析,可有效减小优化搜索初始解域,提高优化分析的计算效率。