基于点云数据的大型复杂钢结构智能化施工方法

大型复杂钢结构施工过程中,常面临施工尺寸质量难以把控、构件提升变形监测困难和合拢段现场配切效率低等问题。三维激光扫描技术可全覆盖地、快速精准地获取复杂构部件在施工过程中的点云数据,这为解决上述问题提供了新方法。为此,该文以重庆两江新区寨子路钢拱桥为工程背景,开展基于点云数据的大型复杂钢拱桥智能化施工方法的全流程研究。基于标靶球检测算法、快速四点一致集算法、迭代最近邻算法等实现标靶球点云数据的自动检测及多站点云数据之间的自动配准;通过BIM点云化技术、kNN算法等完成目标点云数据的半自动化提取,实现拱肋尺寸的智能化检测;基于八叉树算法、区域增长算法等实现拱肋提升变形的智能检测;为缩短拱肋的合拢工期,基于BIM模型焊缝信息提取技术、主成分分析算法、Canny边界检测算法、霍夫变换算法等提出数字化预拼装算法,得到合拢段的配切量。工程应用表明,该文所提出的智能施工方法效率高、自动化程度好,研究成果可为大型复杂钢结构的施工质量和安装效率的提升提供理论和算法支撑。

高层剪力墙结构多目标智能设计方法

高层剪力墙结构智能设计包括智能建模和智能优化两个环节。目前智能建模环节缺乏梁自动化布置和荷载自动化布置;智能优化环节只考虑材料成本而未考虑施工的便捷性。此外,现有的智能设计方法均局限于单标准层的高层剪力墙结构。为此,该文提出了高层剪力墙结构多目标智能设计方法,包括多标准层高层剪力墙结构的智能建模和多目标优化。多标准层高层剪力墙结构智能建模包含剪力墙智能布置、梁自动化布置、板自动化布置和荷载自动化布置;以材料成本和施工便捷性为目标,采用分步优化策略和基于小生境技术的遗传算法对高层剪力墙结构进行多目标优化。通过实际工程算例对所提出的方法进行了验证,结果表明,所提出的高层剪力墙结构多目标智能设计方法稳定、可靠,可以较好地兼顾材料成本和施工的便捷性,并能显著缩短设计周期。

钢管约束钢筋混凝土轴压长柱数值模拟

钢管约束混凝土柱是在钢管混凝土柱、箍筋约束混凝土柱和型钢混凝土柱的基础上发展起来的一种新型组合结构构件,具有承载力高、延性好、抗火性能好、施工方便等优点。目前国内外对钢管约束混凝土柱的研究刚刚起步,以往的研究也主要集中在轴压短柱方面,而对工程中最为常见的中长柱构件鲜有报道。本文对圆钢管约束钢筋混凝土中长柱的轴压性能进行了有限元分析。通过有限元模拟,给出了圆钢管约束钢筋混凝土柱荷载位移曲线,并对其进行了全过程分析。

广州2010亚运会网球中心结构设计与研究

广州2010年亚运会省属场馆网球中心的主赛场和副赛场规模分别为10000座和2000座,结构形式均采用混凝土看台和钢结构罩棚。主赛场罩棚肋环结构由径向和环向桁架构成、副赛场罩棚肋环结构由径向和环向H型钢梁构成。介绍了主、副赛场的结构设计,包括下部混凝土框剪结构,罩蓬钢结构的结构形式、静动力分析、屈曲分析、非线性极限荷载分析,以及副赛场罩棚用以释放温度内力的可呼吸结构的概念和应用。

BIM技术在装配式建筑中的应用——以中科大厦为例

重庆中科大厦是国内首个采用钢管约束混凝土外框架—核心筒结构体系的建筑,其外挂墙板为预制清水混凝土夹心墙板。中科大厦是国家装配式建筑科技示范项目,总建筑面积约3.8万m2,装配率达61%。整个项目采用EPC总承包模式,并将BIM作为工程项目管理的主要技术手段,保证了项目的成功实施。本项目在设计、预制构件生产和施工安装阶段分别采用BIM技术进行了参数化设计、协同设计、管线综合设计、三维扫描质量控制、深化设计、施工组织和施工模拟,拓展了BIM技术在装配式建筑中的应用范围,为装配式建筑与BIM的深入融合提供了技术支撑。

钢筋混凝土楼板抗连续倒塌性能数值模拟分析

对钢筋混凝土楼板倒塌破坏全过程在定性了解的基础上进行定量分析计算,利用有限元程序LS-DYNA对钢筋混凝土楼板进行了连续倒塌的碰撞仿真分析,通过模拟计算总结了其抗连续倒塌能力与楼板各项参数(板厚、配筋率、钢筋间距)之间的关系,为钢筋混凝土楼板在考虑连续倒塌时的参数设计提出了一些建议。并对结构抗突变事件能力进行评估,达到最终方便工程实践应用,对结构连续倒塌进行可靠预测和控制的目的。

奥运网球中心赛场风荷载和风环境数值模拟分析

奥林匹克公园网球中心10000座中心赛场体型为花瓣型,12个结构单元(花瓣)间有较大开洞。开洞体型对风荷载非常敏感,迎风看台锥面的导风作用以及大开洞的穿透性,使得网球中心赛场的看台、罩棚的风压分布以及场内风环境明显不同于常规体育场。采用计算流体力学方法对该结构进行了风荷载和风环境的数值模拟分析,计算所得的风压系数与风洞试验吻合较好。同时,比较了封闭式看台和开洞型看台的风场特性,讨论了罩棚仰角对风场的影响,对赛场内的风速比、流场特性等可能影响网球比赛的因素进行了模拟和评价。

典型体型体育场风荷载数值模拟分析

为了给体育场初步设计阶段选取风压系数提供参考,构造了马鞍形、平屋盖矩形、单侧看台月牙形和双侧看台月牙形4种典型体型体育场模型,并引用《欧洲张力薄膜结构设计指南》的罩棚标准化分区,采用计算流体力学(CFD)方法对4种典型体型体育场的风压系数和分布形式进行了系统研究,绘制了设计取值图供工程参考使用,并总结了各类体型体育场风荷载的规律.

广州2010亚运会网球中心结构设计与研究

广州2010年亚运会网球中心的主赛场和副赛场规模分别为10 139座和1 962座,结构形式均采用混凝土看台和钢结构罩篷。主赛场罩篷肋环结构由径向和环向桁架构成,副赛场罩篷肋环结构由径向和环向H型钢梁构成。介绍了主、副赛场的结构设计,包括下部混凝土框-剪结构,罩篷钢结构的结构形式、静动力分析、屈曲分析、非线性极限荷载分析,以及副赛场罩篷用以释放温度内力的可"呼吸"结构的概念和应用。

奥运网球中心风荷载数值模拟

奥林匹克公园网球中心为2008年北京奥运会网球比赛场所,其中10 000座中心赛场体型为花瓣型,12个结构单元(花瓣)间有较大开洞。开洞体型对风荷载非常敏感,迎风看台锥面的导风作用以及大开洞的穿透性,使得网球中心赛场的看台、罩棚的风压分布以及场内风环境明显不同于常规体育场。本文采用CFD方法对该结构进行了风荷载和风环境的数值模拟分析,风压系数与风洞试验吻合较好。

体育场罩棚倾角及连接开缝对风荷载的影响

为了满足造型和功能需要,体育场的罩棚倾角常常根据具体条件而变化,罩棚上扬、下俯均有所应用.通常罩棚与看台顶部留有环通的空隙,有利于场内通风,但也有一些场馆未留空隙.特殊的体型将对罩棚的风荷载产生影响,本文针对罩棚倾角变化和连接开缝情况两种因素对罩棚表面风压分布的影响进行了CFD数值模拟,给出了风压系数的变化规律,并与风洞试验结果进行了比较.