基于抗震性能的带加强层高层建筑结构优化设计研究

为提高建筑的抗震能力,以某带加强层高层建筑为例,开展建筑结构的优化设计研究。将建筑在地震条件下结构受力情况作为前提条件,根据层间位移角计算加强层结构层的层间位移;综合考虑建筑的功能性、结构等要素,对建筑的抗侧力结构以及加强层中的桁架结构、位置等参数进行选择与设置,实现建筑加强层的优化设计。结果表明,该方法可以提高建筑结构的抗震能力,控制建筑在遭遇地震时的层间位移角。

超高层建筑锥形体型与结构设计的关系

超高层建筑的高度越来越高,建筑功能逐渐综合化,建筑体型趋向于复杂化,给结构设计带来很大挑战。从超高层建筑锥形体型的发展趋势,对建筑锥形体型与超高层结构设计的关系进行了阐述。首先,锥形体型建筑可以充分利用结构材料,减少建筑物风荷载作用,尤其是横风向动力响应。其次,锥形结构布置可有效提高结构抗侧力体系的效率。再次,锥形结构布置能够提高结构的整体性能,如结构稳定、外部框架结构刚度等。因此,锥形体型是超高层建筑功能与结构优化相结合的产物,也是今后超高层建筑结构设计发展的必然趋势。

框筒结构的剪力滞后效应研究

以某400 m高外框筒+核心筒超高层结构为分析对象,利用有限元软件ETABS研究了不同结构立面布置、高度、高宽比、角柱与中柱横截面面积比对结构剪力滞后效应的影响规律,通过分析某一单层两跨平面框架的传力机理,从理论上验证了数值模拟的结论。同时,分析了节点刚域、底部空间转换、框筒开洞率和设置加强层对框筒结构受力性能的影响。结果表明:框筒结构自下而上开始从正剪力滞后向负剪力滞后变化,取消转换层、增设环带桁架、增加高宽比和减小角柱与中柱面积比可以降低框筒结构的剪力滞后效应,更好地发挥"筒结构"的空间作用;节点刚域和开洞率对结构抗侧刚度影响较大。

密柱框筒结构的回归与新演绎

框筒结构具有造型美观、实用灵活、受力合理以及整体性强的特点,在超高层建筑中得到了广泛应用。首先介绍了框筒结构的起源与发展;然后结合其受力特点介绍了其特有的“密柱深梁”的结构形式;最后通过对实际典型框筒结构案例受力特点的分析,论述了框筒结构在当前超高层建筑中的回归与演绎。结果表明:为满足建筑采光及通透性的建筑效果,采用开洞率较大的密柱框架,与核心筒组成“密柱框架+核心筒”结构体系,形成双重抗侧力体系,在增加结构适用高度的同时,也可以呈现良好的建筑视野效果。同时,为了追求室内无柱的效果,将密柱框架中的框架梁与框架柱内平,可以实现建筑与结构的完美统一。

多孔纤维型重整微反应器的等效电阻网络建模

针对应用于重整制氢微反应器的复杂多孔金属纤维载体(PFS)的流速场高效分析难题,建立载体中随机微通道的等效电阻网络分析模型.基于复杂随机纤维结构的统计网络模型,将纤维载体中三维联通的随机微通道结构及与之相连的进出口腔简化为规则的网络通道结构.借鉴基尔霍夫定律,建立纤维载体的等效电阻网络模型,并确定求解方法.纤维载体流速场实例分析的结果表明,基于等效电阻网络模型求解的纤维载体流速场与计算流体力学(CFD)方法的结果之间的皮尔森相关系数约为98%,且求解效率约为CFD方法的2.9×10~4倍.研究成果为多孔纤维型重整制氢微反应器的设计制造提供了新的支撑方案.

超高速铁路飞砟防治技术研究

有砟铁路是超高速铁路的重要形式之一,在适用性、建造成本及养护维修方面具有独特的优势。然而,超高速铁路有砟道床面临严峻的飞砟问题,需要采取适当的应对措施。结合相关高速铁路项目,对飞砟机理进行了阐述,并从道床结构优化、聚氨酯固化道床、轨枕结构优化、道砟覆盖网四个方面总结了超高速铁路飞砟防治技术,从而为超高速铁路的飞砟防治、有砟道床结构选型及养护维修提供参考。

上海环球金融中心结构设计简析

上海环球金融中心是一座多功能、先进智能型的摩天大厦,建成后总高度达492米,为世界第一高楼。设计建造这一超级摩天大厦是一项复杂的系统工程,尤其在结构设计方面,如何选用最有效的结构体系,如何建立完善的计算模型,以及如何进行全面的计算分析都是结构设计的关键问题。本文对上海环球金融中心的结构设计及施工方案进行了较全面的介绍。

控制高层建筑扭转效应的工程方法

概述了不规则高层建筑产生偏心的原因及高层建筑扭转振动的不可避免性,并从概念设计和工程分析计算设计两方面提出了减少高层建筑偏心扭转的措施。

兰泰苹果园高层住宅钢结构设计

基于实际项目,介绍了框架-中心支撑体系在高层住宅楼钢结构中的运用以及钢结构住宅设计的特点和要点,具体包括:设计目标和标准、结构体系的选择、结构布置的原则、多遇地震分析、节点分析、罕遇地震验算、重要构造措施等。设计结果表明,框架-中心支撑体系在高层住宅楼钢结构中是可行的;结构经过合理布置较好满足建筑功能要求,并使各项计算指标满足相关规范要求;节点设计满足强度和刚度要求;所采取的防火和防腐措施可实现预定防护要求。

异形仿生换热器壳侧对流换热的高效低阻特性研究

开发高效低阻换热器是提升系统能量转化效率的重要途径,对于船舶航运工业和海上石油平台等海洋工程以及石油钻井平台等领域具有重要的意义。受鲨鱼鳃裂结构启发,设计了一种适用于受限空间内的异形仿生换热器,大幅释放空间,并提高了换热器的集成性。通过在换热器壳程添加四种不同形式的折流板,并在进口端引入“间隙流”,模拟分析了换热器壳侧流场、压力场和温度场的分布规律,并对比了不同Reynolds数下换热器的性能差异。结果表明,阶梯式隔板换热器可达到低阻特性,流速为0.5 m/s时,壳程压降相比于弓形折流板换热器和交错类折流板换热器分别下降了约82%和65%;当Reynolds数在15000-35000之间(流速约为0.63-1.46 m/s)时,进口间隙交错折流板换热器的高效低阻特性优势明显,比弓形折流板换热器提升了约12%;当Reynolds数大于35000即流速高于1.46 m/s时,阶梯式隔板换热器的综合性能比弓形折流板换热器高出约5%,可适用于对壳程压降要求更高的应用环境。给出了不同工况下的换热器综合性能评价图,为实际应用和设计分析提供指导。

钢结构住宅结构体系概述

钢结构住宅凭借自身的优势,成为住宅产业发展中的新亮点.简要介绍钢结构住宅特点和优势,并着重介绍了常用低层、多层及小高层和高层钢结构住宅体系的选型,对其结构性能做出理论分析,并提出了适合当前我国钢结构住宅发展的抗测力体系形式.

高效低阻空气过滤材料研究进展

目前,空气过滤材料多存在过滤效率与过滤阻力不平衡的问题。为进一步提高其品质因子,以近年来国内外纳米纤维膜、熔喷过滤材料以及耐高温针刺过滤材料的相关研究为基础,阐述了驻极体过滤材料、微纳结构过滤材料以及梯度结构化和后整理方法提高空气过滤材料过滤效率的研究进展;分析和讨论了驻极体材料电荷储存能力的影响因素以及不同空气过滤材料的驻极类型;系统总结了微纳结构材料的制备方法,比较了梯度结构化和后整理等方式提高材料过滤效率的优缺点。认为空气过滤材料的驻极化与微纳结构化将会是研究热点,在今后的空气净化领域应用中具有极大的发展空间。

某超高层建筑结构设计几个概念性问题的分析

框架-核心筒结构是目前我国超高层建筑结构设计的主要结构体系,结构抗侧力体系、刚重比、水平位移限值是结构概念设计的重要内容,文中通过确定结构方案并进行结构弹性计算分析,对超高层结构设计若干问题进行讨论并提出处理方法。

多拱联合受力结构体系的研究与应用

新疆哈密市民服务中心采用一种多拱联合受力结构体系,该结构体系由主拱、次拱、水平卧拱、水平桁架、腰桁架及预应力拉梁等组成,其中主拱部分采用非对称拱结构。通过MIDAS Gen软件分别对单主拱、带腰桁架的单主拱、带次拱的双主拱、带次拱及腰桁架的双主拱进行稳定性分析对比,并对三种侧翼抗侧力方案进行力学性能及经济性分析对比,以及对卧拱刚度与结构侧向刚度的关系进行研究,同时进行了整体分析和吊杆作用分析。结果表明,采用多拱联合受力结构体系有利于提高结构的承载力、稳定性以及受力的合理性,在一定程度上实现了结构自平衡、自稳定;在主拱左右两侧采用不同截面的桁架杆件及在轴力较大的拱脚处设置钢管混凝土弦杆的措施可有效提高主拱的安全性和经济性;水平卧拱可有效抵抗大跨度斜面结构的支座推力、水平风压力和温度应力;吊杆的设置对减小腰桁架的竖向位移和杆件内力有显著作用,并可为腰桁架提供杆件截面优化的空间;在设计中需考虑温度影响。

高效螺纹管结构优化数值模拟

现有文献大多研究管内单向螺纹管的结构参数对其传热性能及流阻的影响,鲜有报道关于交叉螺纹管的研究。鉴于此,通过数值模拟的方法在雷诺数3 000～40 000范围内,对比分析了18种高效螺纹管的传热性能受螺纹深度、螺旋角度和螺纹间距的影响。分析结果显示:高效螺纹管由于交叉螺旋线使得壁面产生一定的宏观变形,进而产生一个持续的湍流导致边界层减薄,管内螺旋线并没有使管内流体产生旋转流动,管内平均ηu(切向分速度与初始速度的比值)几乎为0; 6#管(螺旋角度为25°,螺纹深度为1. 0 mm)的强化效果最好,但流阻系数也随着雷诺数的增大而变大;高效螺纹管螺旋角的最佳范围在20°～30°,在此区间内较小的螺纹深度会得到较大的努塞尔数。研究结果可为高效螺纹管的结构设计及制造提供参考。

“库架合一”结构体系抗侧力性能研究

“库架合一”是指仓库货架结构即承受货物荷载又兼作主体结构支撑屋面、墙面围护的一种钢结构体系,近年来越来越多地应用于高架立体仓库建筑中.本文基于某采用“库架合一”结构体系的高架立体仓库工程实例,利用Midas Gen有限元软件进行结构整体建模计算分析,研究了该类型结构体系在风荷载和地震作用下的抗侧力性能.研究结果表明,“库架合一”结构体系具有优异的抗风和抗震性能,在水平位移控制和结构经济性等方面相比于传统的门式刚架结构体系具有显著优势,特别适用于高架立体仓库建筑.

钢管混凝土结构在高层住宅中的应用与探讨

对钢管混凝土结构高层住宅中的有关结构整体及环形连接板的设计、防火性能等问题 ,从设计的角度作了综合性探讨 ,提出一些需要思考和值得注意的问题。由于钢管混凝土柱同具有相同承载力的钢筋混凝土圆柱相比 ,其刚度将大大减小。因此对侧向刚度要求较高和较敏感的结构 ,在设计中应予充分关注和采取相应措施。

平面抗侧与空间协同结构计算视野下的上海80年代高层建筑研究

20世纪80年代上海先后建成的八百多栋各类高层建筑,大多采用中国自主研发的平面抗侧、空间协同、薄壁杆系三类计算程序,分别计算高层框架、框剪、筒体结构体系的内力和位移.文章通过项目图纸之研读,技术文献之查阅,现状之调研,指出对柱、剪力墙、薄壁杆件的平面抗侧和空间协同机制的认识,基于有限元方法编制的结构计算程序以及电算能力的进步,有效支撑了上海80年代高层建筑设计的探索:建筑高度由几十米发展到超百米,平面由简单到多元,空间由统一到变化,造型由规整到流动.

厦门杏林湾超高层住宅的结构设计探讨

介绍如何通过布置高效抗侧力体系的方法在较大水平荷载地区进行超高层住宅的结构设计;从三个工程实例出发,详细介绍了三种比较典型的超高层住宅进行结构设计的全过程;包括对结构高宽比、水平荷载、结构体系变形的详细分析比较,提出了通过加强关键位置竖向构件和减小剪力滞后效应形成高效抗侧力体系,实现了以较小代价达到结构需求的抗侧刚度的设计目标,以及结构设计过程中的模型、计算参数处理、构件设计,设计完成之后的经济性、建筑适用性评估等内容,总结出该类型建筑结构的整套设计流程,以期为类似工程设计提供参考。

磁耦合谐振无线传能系统中的线圈损耗分析

阐述采用有限元仿真软件COMSOL对线圈进行损耗分析,考虑高频电阻带来的损耗。探讨一个工作于3.4MHz的四线圈结构的设计、仿真和制作。在传输距离为26cm时,仿真得到了四线圈结构的传输效率73%,相应的高频电阻(源线圈和负载线圈为0.05Ω,发射和接收线圈为4.2Ω)。实验结果和仿真结果基本一致,实验测试效率为71%。