城市更新背景下组合减震技术在框架结构加固改造中的应用研究

实施城市更新行动是我国提升城市发展质量、满足人民美好生活需求的重要举措。我国目前既有建筑总量庞大,其中许多既有建筑已不能满足当下抗震设防目标,亟需进行加固改造。采用消能减震技术可大幅提高结构抗震性能、保护主体结构减少损伤,且在一定情况下可降低抗震构造措施。本文以某既有图书馆建筑为例,由于区划图和抗震分类标准的调整该建筑抗震设防烈度及抗震等级提高,采用屈曲约束支撑和黏滞阻尼器组合减震的方式,在提高结构刚度的同时增加结构阻尼。分别对结构进行多遇、设防及罕遇地震下的非线性地震工况时程分析,三个阶段下的层间位移角均可满足要求,楼面水平加速度得到较好控制,屈曲约束支撑和黏滞阻尼器耗散了部分地震能量,减少了主体结构的损伤。

空间结构建模方法研究

空间结构模型的建立是后续结构设计的基础。本文就空间自由形态曲面,采用Auto CAD和Rhino建模软件进行直接建模方法探讨,并就笔者团队利用MIDAS FEA有限元分析软件建立参数化模型的方法进行论述。

某科创中心钢结构空间折面网格复杂节点设计与分析

某科创中心的山形构架跨度大,造型不规则,根据建筑形态特点,结构型式采用钢结构空间折面网格结构。空间折面网格结构节点汇交杆件多,构造复杂。文章对其中的2种关键复杂节点,三杆汇交节点和树状柱节点的受力特性进行了研究。通过空间折面网格的整体模型进行计算分析,得到最不利工况下的杆件内力,然后利用MIDAS FEA有限元分析软件,建立节点的三维有限元实体模型,根据节点和杆件的设计原则,对节点进行线性静力分析和非线性静力分析,结果表明,三杆汇交节点在杆件相交处应力最大,树状柱节点在分支柱根部的应力最大,节点受力性能良好,安全可靠。

大跨度张弦桁架雨棚结构等效静风荷载数值模拟

基于谐波叠加法模拟生成风速时程并转化为风压时程;采用ANSYS建立结构有限元模型,施加模拟所得的风压时程,计算分析结构风致动力效应;给出风振动力放大因子定义,将其与基于特定时刻的结构瞬时风压分布相结合,进而提出等效静风荷载新内涵.运用数值模拟分析,给出了基于结构立柱基底竖向反力和桁架跨间位移的等效静风荷载.

起伏地形下复杂形体大跨网格结构风压与等效静风荷载数值模拟

以大跨空间建筑结构实际工程为对象,数值模拟分析复杂形体大跨网格结构在起伏地形下的风压分布、风载体型系数和等效静风荷载.运用Fluent软件计算不同风向角下的结构风载体型系数,发现风向角对结构风载体型系数影响较大.基于谐波叠加法模拟生成风速时程并转化为风压时程,采用ANSYS软件建立结构有限元模型,施加模拟所得的风压时程和风载体型系数,分析结构风致动力效应.定义风振动力放大因子以考虑共振响应的影响,并将其与特定时刻的瞬时风压分布相结合以形成结构的等效静风荷载.数值计算分析了基于基底竖向反力最小值的等效静风荷载及其分布.

某斜交网格结构参数化建模与分析

甘肃体育馆比赛馆外幕墙采用斜向金属网格表皮,采用双层斜交空腹网格钢结构体系,通过内外双层斜交网格及中间的撑杆、水平斜拉杆形成一个可靠的抗侧力体系。内网格通过上端铰接节点和下端滑动节点与主体结构相接,外网格悬挂在顶部支撑结构下,内外网格均为拉弯构件可大幅减小杆件截面尺寸。考虑结构超长,设置14道温度缝结合下端滑动支座解决了温度应力较大的问题。考虑到斜交网格布置规则、有韵律感等特点,适合于参数化建模,本论述利用Rhino软件的编程插件Grasshopper进行可视化编程,采用参数化建模的方法快速生成幕墙结构杆件并导入有限元软件进行后续分析,极大地提高了工作效率。菱形截面撑杆连接内外网格,该处节点受力构造较复杂,对该节点进行有限元分析可保证关键节点处于弹性工作状态。

某弦支穹顶结构预应力设计及稳定性分析

弦支穹顶结构为刚柔组合结构,为了探究预应力对其受力性能的影响及结构极限承载力的控制因素,以兰州新区某游乐园屋盖弦支穹顶结构为研究对象,屋盖平面形状呈椭圆形,短向跨度62 m,长向跨度72 m,高度4.5m。依据支座反力最小为原则经过优化分析得到一组初始预应力,采用降温法模拟预应力并对弦支穹顶的整体刚度、构件强度进行计算,同时采用ANSYS软件考虑结构初始缺陷、二阶P-Δ效应和钢材的弹塑性非线性性能对弦支穹顶的全过程工作性能进行跟踪分析。研究结果表明索承体系及预应力的引入可大大减小结构支座反力,同时可显著降低上弦杆件应力峰值和结构竖向位移,结构的极限承载力由强度控制,结构具有较好的塑性内力重分布特点。

甘肃省体育馆比赛馆结构设计与分析

甘肃省体育馆由比赛馆和训练馆组成,比赛馆具有平面尺寸大、内部空旷、屋顶吊挂荷载分布广的特点。对该工程结构设计中的关键技术问题进行了介绍,主体结构选用钢筋混凝土框架结构,内场上空屋盖选用钢桁架结构,桁架支座选用可滑动弹性抗震球形铰支座,休息厅选用悬挂结构。主桁架为平面桁架,考虑到建筑功能的可变通性,设计时计入了均布吊挂荷载和固定吊挂荷载,通过稳定桁架和次梁的设置,对主桁架起到了较好的约束作用。稳定分析表明,桁架失稳时仅产生节间的杆件失稳,不会发生整体失稳。建设场地具有Ⅱ~Ⅳ级自重湿陷性,采用了强夯消除部分湿陷性+桩基础的综合方案,兼顾了可靠性和经济性。