城市智能建筑结构设计优化方法的研究

文章研究了城市智能建筑结构设计优化方法,在掌握智能建筑内容的基础上,从人性化、生态化、节约化三个方面出发,分析了城市智能建筑结构设计优化原则。同时,强调了找准智能建筑结构设计关键点、增强建筑内部环境舒适度、选择合适地基基础设计方式以及节点设计等的优化手段,有助于转变传统结构设计方法,显著提升整个智能建筑的质量,助力行业可持续发展。

建筑工程结构设计优化探究

随着人们对建筑行业关注度的不断增大,建筑理念与建筑发展方向也在不断发生转变,而结构设计作为建筑工程开展中最为重要的内容,直接关系到整个建筑工程的安全性与施工质量,其中通过对建筑工程结构设计的优化进行探究,可以为建筑行业的稳定健康发展奠定较为坚实的基础。基于此,文章围绕建筑工程结构设计优化进行了详细的探究,即阐述了其内涵与作用,介绍了其原则及要点,分析了建筑工程结构优化设计的现状,并提出了具体的优化方法。

小型装配式建筑推广面临的机遇、挑战及优化策略

当前,装配式建筑正处于快速发展和推广阶段,尤其小型装配式建筑已在实际项目中显示出诸多优势,但同时也面临着机遇和挑战。文章旨在通过文献研究并结合小型装配式建筑的实际经验,指出小型装配式建筑推广面临的机遇、挑战,并从政策、社会、经济、技术、供应链五个方面提出了优化策略。

隔震减震控制技术在建筑结构设计中的应用

在建筑结构设计中,隔震减震控制技术可以通过在建筑结构与地基之间设置隔震装置,有效减小地震对建筑的影响,提高建筑的安全性。基于此,文章列举了隔震减震控制技术在建筑结构设计中应用的原则,分析了隔震减震控制技术在建筑结构设计中应用存在的问题,并提出了相应的优化措施,然后结合实际工程具体说明其应用效果,最后深入反思可知,技术人员应重视将隔震减震控制技术灵活应用于建筑结构设计,不断总结与完善,进而实现建筑结构隔震减震设计的最优化。

基于绿色发展理念下的建筑结构设计

本文将针对基于绿色发展理念下的建筑结构设计,做出深入探讨与研究,以期为国家建筑领域环保、绿色发展目标达成提供支持。

合肥新桥国际机场旅客过夜用房振震双控设计

对合肥新桥国际机场旅客过夜用房的基本结构体系及其与地下轨道交通结构的关系进行介绍,对无控及有控条件下旅客过夜用房在轨交激励下的楼层振动进行了评估,确定楼板需要隔振。围绕振震双控基本设计思路、隔振支座布置流程、限位支座设计理念等展开讨论,并对竖向振动隔离条件下的结构抗震性能进行分析。结果表明,采用钢弹簧隔振器和限位装置后,结构满足规范对振动及二次辐射噪声的限值要求,同时隔振条件下的结构抗震性能可以得到保证,从而实现振动、地震双重控制。

乌兹别克斯坦9度区某超高层建筑结构设计与优化

对于9度设防地区的超高层建筑,其结构设计基本由地震作用控制,因此抗震设计尤为重要。建筑消能减震技术可在提高结构地震安全储备的同时,降低整体工程造价,是结构优化设计的有效措施。对位于9度区的超高层建筑进行了结构方案选型对比、结构方案优化、减震设计方案比选、剪力墙内嵌钢板优化。结果显示,钢骨混凝土框架⁃核心筒方案相对于钢框架⁃支撑方案具备更高的成本优势;框架⁃核心筒方案可通过精细化设计作进一步优化;在此基础上,对钢骨混凝土框架⁃核心筒方案采用两种消能减震方案进行比选,结果表明,采用黏滞阻尼器方案的结构抗震性能明显优于采用黏滞阻尼墙方案;最后通过增大剪力墙竖向分布钢筋配筋率,对低区核心筒墙肢中的内嵌钢板进行了优化。

框架承担倾覆力矩的合理计算方法

为理清框架倾覆力矩的相关概念区别,并给出各自合理计算方法,对计算框架、支撑、框架+支撑、局部框架或者局部框架+支撑倾覆力矩的统一解法进行总结,给出相应的力学法。指出框架倾覆力矩和框架承担倾覆力矩之间的显著区别,给出两者的异同以及建筑结构中框架承担倾覆力矩的计算原则,并进一步给出合理计算框架承担倾覆力矩的方法,即修正的统一解法。修正的统一解法适用于一般建筑结构和带竖向构件转换的结构,也适用于带伸臂框架-核心筒结构。最后对典型结构算例的框架承担倾覆力矩进行计算分析,结果合理可行。

基于地震动EPA的输入能量谱研究

与其他抗震设计方法相比,能量法更能体现结构响应的本质,也可以更好地解释结构损伤及一些震害现象。首先,从美国太平洋地震工程研究中心强震数据库中收集大量地震动资料,并按场地类型将其分为四类;再根据能量平衡方程,将不同场地的地震波作用于阻尼比为0.05的弹性单自由度体系上,得到能量时程曲线和能量谱;最后按输入能数量级的大小对四类场地下的输入能谱进行二次分组,并根据等效峰值加速度(EPA)的理论公式,对能量谱的峰值部分进行等效线性化处理,得到拟合效果更好的四段计算式。结果表明:在不同场地类别下计算得出的输入能谱表现出差异,能量法中的输入能谱与场地类别存在关系;随着场地土剪切波速变小,均值输入能谱的平台值会有所增大,且整体向中长周期段移动;取等效峰值能量后的谱曲线基本保留了原实际曲线的特征。

考虑填充墙力学贡献的规范RC框架办公楼抗震韧性评价

提升建筑结构的抗震韧性是当前工程界抗震减灾的核心任务,根据现代规范设计的钢筋混凝土框架尽管具有较高的抗倒塌安全储备,但其韧性能力并不明确。既有研究在量化结构抗震韧性时,均仅采用结构构件的地震响应作为输入,忽略了非结构构件对整体结构地震响应的影响。针对上述问题,该文根据规范最低要求,设计一栋六层钢筋混凝土框架办公楼,并对其抗震韧性进行评价,明确了该办公楼的抗震韧性与《建筑抗震韧性评价标准》中建议的韧性目标的差距,揭示各类构件对结构韧性的影响。对比研究了填充墙力学贡献对办公楼抗震韧性的影响。研究结果表明:该六层框架办公楼的修复费用主要来源于填充墙和暖通类设备的修复工作,而修复时间主要由结构构件和填充墙的修复时间组成。填充墙的力学贡献会提高该办公楼的抗震韧性,减少结构构件和位移型非结构构件的修复费用和时间约50%,但对加速度型非结构构件的影响较小。

基于深度学习的钝体断面外形气动性能高效预测方法

对于气动性能,钝体断面的气动外形非常重要,采用传统风洞试验及CFD模拟计算得到钝体断面气动性能需消耗大量时间,大大影响钝体断面气动外形的气动性能评估效率。通过卷积神经网络深度学习技术实现对气动性能的快速预测,深度学习模型训练完成后,输入形状信息和与形状相关的流场信息,即可输出不同几何形状下的阻力系数,进而得到钝体断面的气动性能。为寻找性能最优的深度学习模型,通过综合判定误差和参数量大小对卷积神经网络结构的深度和宽度进行优化。对深度学习模型输出阻力系数与CFD计算结果进行对比发现,误差符合预期要求,并且相较于传统方法,基于深度学习网络的预测所需时间达到数量级的提升,未来可作为钝体断面气动外形优化的关键方法。

浦东国际机场T3航站区地下综合交通枢纽结构设计及关键问题研究

浦东国际机场四期T3航站区地下综合交通枢纽工程为濒海环境的超深超大地下工程,建筑面积约为64万m^(2)。多条地铁及捷运、排水渠、市政道路设施等穿越地下室,轨交、市政结构与航站楼地下建筑结构合建,结构复杂程度高。介绍了工程的主要结构特点、桩基础前期试验研究和选型设计、多种功能合建地下结构设计方法;阐述了超大型复建式地下结构抗震分析、地下综合枢纽结构抗震性能化设计、开敞式地下室对结构抗震设计影响、超长地下结构抗裂抗渗设计、地铁振动对结构舒适度的影响、地下通道合建转换结构抗爆分析等若干关键结构设计问题的研究和应对措施。

上海虹桥国际机场T1航站楼改造结构设计

上海虹桥国际机场T1航站楼历经多次改造和扩建,介绍了2018年实施完成改造设计的难点和特点。针对不同年代建造的结构单体共存问题,通过全面比较选择拆除或保留原结构,合理确定不同单体的后续工作年限。A楼出发大厅屋盖拆除新建,为减小改造对原结构的影响,采用钢屋盖-立面-雨篷一体化的结构方案;介绍了一体化结构的概念方案、分析结果和优化设计过程。1988年设计的B楼原结构抗震构造薄弱、抗震性能差,采用减少变形缝、改变结构体系、增设屈曲约束支撑等手段提升其抗震性能,满足大震不倒的设防要求。

增设角部阻尼器箍头榫木节点的抗震性能

为了给广府木结构的修复提供理论依据,采用菠萝格木材设计制作了5个箍头榫节点试件。考虑到榫卯构造尺寸的影响,首先进行了未加固无损节点的拟静力试验。然后,采用对原有外观影响较小的雀替型阻尼器对上述节点损坏试件进行加固,以尽可能保留建筑的原始风貌。最后,对加固节点进行拟静力试验,以研究节点的抗震性能变化以及阻尼器的加固效果。结果表明:采用阻尼器加固后的节点试件在加载至破坏时,榫卯处压痕明显,梁外榫外侧劈裂、脱榫现象明显,阻尼器脚部的橡胶与钢板有一定的脱离现象;对节点增设阻尼器能够弥补节点初期损伤导致的受力性能下降,为残损榫卯节点提供较好的后期刚度,提高节点的承载能力和耗能能力;与未加固试件相比,增设阻尼器后,试件的后期刚度、极限承载力、总滞回耗能均有所增加,分别提高18%、19%、20%以上。文中还在已有简化力学模型的基础上,结合OpenSees,提出了一种应用于箍头榫木结构的宏观模型建模方法。采用该方法得到的节点滞回曲线与试验结果吻合良好,可以有效模拟阻尼器加固的箍头榫木节点的滞回耗能特性。

钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应对比分析:试验研究

文章旨在研究并对比钢筋及BFRP筋(玄武岩纤维增强筋)混凝土深受弯构件受剪性能及尺寸效应的异同,对4根钢筋混凝土深受弯构件及4根BFRP筋混凝土深受弯构件(梁高为300~1200mm)进行了剪切破坏试验。对比分析了荷载-位移曲线、斜裂缝宽度、混凝土应变、纵筋应变及腹筋应变随结构尺寸变化的发展趋势。揭示了钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件抗剪强度尺寸效应规律,并分析了设计规范和计算方法的适用性。研究表明:(1)BFRP筋混凝土深受弯构件的极限荷载约为钢筋混凝土深受弯构件的0.3~0.5倍,而挠度约为钢筋混凝土深受弯构件的1.4~1.7倍;(2)梁高从300mm增至1200mm时(试验梁的水平及竖向腹筋率均为0.51%),钢筋混凝土深受弯构件的名义极限抗剪强度下降34.0%,而BFRP筋混凝土深受弯构件下降45.7%;(3)对于大尺寸构件的抗剪承载力,设计规范的计算结果安全储备不足,未能合理考虑尺寸效应;(4)提出的尺寸效应理论公式可以定量描述结构尺寸对钢筋及BFRP筋混凝土深受弯构件名义极限抗剪强度的影响。

FRP筋混凝土短梁抗剪性能试验研究及承载力计算

为分析梁高、剪跨比、腹筋率等参数对纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土短梁抗剪承载力的定量影响,并验证前期基于拉杆拱模型提出的抗剪承载力计算方法的科学合理性,对11根玄武岩FRP筋混凝土短梁开展了剪切破坏试验,试验梁最大梁高为1.2 m.试验结果表明,梁高、剪跨比、水平腹筋率、竖向腹筋率均对FRP筋混凝土短梁的抗剪承载力有显著影响.当梁高由300 mm增大到1200 mm,试验梁的无量纲极限抗剪强度下降46.7%.当水平腹筋率由0增大至1.0%,试验梁的无量纲极限抗剪强度提高40.5%.基于拉杆拱模型提出的抗剪承载力计算式可以合理反映梁高、剪跨比、水平腹筋率等因素的影响规律,计算结果与本试验结果及搜集试验数据均吻合良好.

地震作用下调谐黏滞质量阻尼器阻尼比增效效应与优化设计研究

调谐黏滞质量阻尼器(Tuned Viscous Mass Damper,TVMD)是一种有效的被动惯容减震装置,本文针对地震作用下建筑结构TVMD阻尼比增效效应与优化设计展开研究。将TVMD对结构自身阻尼耗能功率的控制效果归纳为TVMD等效附加阻尼比,并基于随机振动理论推导了等效附加阻尼比的理论表达式。为了使TVMD更具实际应用价值,TVMD理论上应取得比同阻尼系数的黏滞阻尼器(VD)更大的等效附加阻尼比,这一现象定义为TVMD阻尼比增效效应,并定义了阻尼比增效系数来量化评估阻尼比增效效应。将等效附加阻尼比和阻尼比增效系数均作为优化目标,提出了TVMD最优设计参数理论解。参数分析结果表明,本文解具有良好的稳定性和适用性,为了更高效地发挥阻尼比增效效应,推荐TVMD质量比不超过0.3或阻尼比不超过0.1。以某七层标准钢框架结构作为工程算例展示了TVMD设计流程,并验证了本文解的有效性和优越性。算例分析结果表明,使用本文解设计TVMD能显著放大其阻尼元件变形,表现出了理想的阻尼比增效效应。与传统解相比,本文解还具有另一个明显优势,即保证TVMD的减震效果优于同阻尼系数的VD,不存在减震效率问题。

基于联合加权谱密度的结构振型频域识别方法

针对传统加权谱密度(weighted spectral density,WSD)法中加权函数指数因子选取不当导致模态振型识别精度降低的问题,建立基于联合WSD的结构振型频域识别方法,提升了WSD方法的识别精度及适用范围。根据盲源分离与振型叠加法的相似性,采用WSD方法对结构振动信号进行解耦与分离;利用预设的多个加权密度矩阵构建三维张量加权谱,并采用平行因子2模型自适应选取加权函数指数因子;在此基础之上,引入最小谱方差评判准则进行评价,从而实现模态振型分离矩阵的精确估计。三自由度系统理论模型的模态振型识别结果表明:所提方法能准确获取各阶模态振型所对应的最优加权函数指数因子,针对结构模态振型的识别精度均优于传统频域分解法和二阶盲辨识方法,即使在数据较短、频谱毛刺严重时仍具有较高的识别精度,为建筑结构模态振型识别提供了一种新的识别算法。

基于节段模型测力方法的塔式起重机风荷载特性研究

塔式起重机被广泛应用于铁道工程和土木工程施工过程,属于高耸结构体系,风荷载是塔式起重机结构设计的控制性荷载。为完善《塔式起重机设计规范》(GB/T 13752—2017)和《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中的塔式起重机斜风向设计风荷载计算方法,解决风向、吊臂、平衡臂位置等因素对塔式起重机遮挡和干扰引起的设计风荷载计算问题。选取平头塔式起重机为研究对象,对塔身、吊臂、平衡臂进行多工况的节段模型测力风洞试验,研究湍流强度、节段干扰和遮挡等因素对塔式起重机节段风荷载特性的影响规律,研究不同风向下节段阻力系数分布规律,对比标准化阻力系数与当前主要规范的异同,进而探讨节段斜风向标准化阻力系数计算方法。研究结果表明湍流强度对节段阻力系数影响较小,可忽略,而平衡臂和吊臂相邻节段的干扰会减小测试节段的阻力系数;在斜风向下,由于吊臂和平衡臂之间存在相邻节段干扰,国内外规范方法的计算值均会大于干扰工况的节段风洞试验值;当前主要国家规范规定的垂直风向塔身、吊臂、平衡臂阻力系数与风洞试验测得的阻力系数值较为接近,基于风洞试验结果给出典型风向的塔式起重机各节段的风荷载系数取值可用于结构设计;基于风洞试验测试结果推导的塔式起重机斜风向风荷载计算方法具有较好的拟合效果。研究成果可推荐相关工程应用,可为相关规范的修改或补充提供参考。

附加不同形式调谐质量惯容系统的高耸烟囱轻量化减震控制

附加调谐质量阻尼器是烟囱结构的一种传统减震控制方法,然而其通常需要较大的附加质量及额外的安装空间,这为施工安装带来不便。本文提出附加调谐质量惯容系统(TMIS)控制高耸烟囱的地震响应,以利用惯容元件的表观质量效果实现轻量化减震目标。同时,考虑烟囱高阶模态对其地震响应不容忽视的影响,提出沿烟囱高度布置的分布式TMIS以实现多模态控制效果。建立了基于两种不同惯容子系统的TMIS力学模型及相应的附加分布式TMIS烟囱运动方程。以金井清谱为随机地震激励输入,并基于改进的定点理论提出了分布式TMIS的部分设计参数简化假设,提出了基于需求的分布式TMIS烟囱结构多模态优化设计方法。通过实例验证了所建议设计方法的有效性,并对比检验了分布式TMIS的轻量化及多模态控制效果,通过参数分析检验了所采用的改进定点理论简化的合理性。结果表明:所建议的设计方法可以按照预定目标发挥两种分布式TMIS的减震性能,两种分布式TMIS均显示了明显的轻量化减震效果。