南京某文娱中心大跨空间钢结构设计

南京某文娱中心为造型复杂的大跨空间钢结构体系,由异型屋面、超高排架柱和高大抗风幕墙构成。为满足屋面建筑造型和屋顶排烟等需求,提出了双向变高度的折板网架屋盖结构形式,最大限度降低了二次找坡的用钢量。基于可视化编程平台Grasshopper,通过分区处理的方式实现了屋盖的参数化建模,后导入3D3S进行结构分析和设计,结果表明该屋盖整体刚度较好,满足设计要求。屋盖下方采用25根无侧向支撑的超高排架柱提供支承,针对柱高10~60m的情况,对比了混凝土柱、四肢钢管格构柱、四肢钢管混凝土格构柱在截面、成本和功能等角度的差异,最终确定采用经济性和功能均较好的四肢钢管格构柱。根据不同区域特点,将抗风幕墙分为落地幕墙和吊挂幕墙,探讨了它们与主体结构的连接方式,并针对落地幕墙进行了平面桁架、立体桁架和实腹箱形柱3种幕墙结构方案的比选,最终采用成本最低的平面桁架方案。

空间网格状多孔316不锈钢的选区激光熔化制备

制备出尺寸可控的空间网状金属多孔材料,对所制备的多孔材料进行组织分析。分析试样的微观结构,并讨论选区激光熔化多孔金属材料的成形机制及工艺参数对多孔结构特征的影响规律。结果表明:通过CAD制图确定扫描路径图,确定了骨架每根梁之间的扫描间距,决定了金属多孔材料的孔隙大小、孔隙形状及分布。制备出试件的每片薄壁、方孔分布均匀,孔隙大小统一且形状规则。骨架连接结点紧密,骨架的组织严密无开裂和弯曲现象。选区激光熔化制备空间网格状多孔材料骨架的形成机理分为颗粒表面局部熔化、形成金属熔池和粉末粘接三个阶段。

改进的三角锥体系网格结构形状语法规则

网格结构拓扑优化是一个极具挑战性的领域,关于结构节点和单元的增加与删除问题一直难以解决。结构形状的表述(即形状语法)是结构生(合)成理论的关键,是建立结构优化初始模型的基石。为改善优化进程以使结构达到最佳状态,同时加快结构寻优效率,提出改进的三角锥体系网格结构形状语法规则,旨在优化用于生成三角锥空间网格结构的形状语法规则,为将基于性能的计算生(合)成理论由平面桁架和(一维受力的)桁架梁的设计延拓至三维空间网格结构的数字化生成与实现做准备。

约束屈曲支撑在棋盘形四角锥网架中的应用分析

约束屈曲支撑(BRB)是一种滞回性能良好的减震构件,为了研究其在大跨度网架结构中的合理应用,本文以一64m跨度棋盘形四角锥网架为例用SAP2000建模分析。综合考虑BRB的特性和棋盘形四角锥网架受力特点给出了7种替换方案。对替换前后结构的地震响应做对比分析,发现BRB能有效减小网架的地震响应,且替换四周边跨中部的腹杆比替换上弦杆的减震效果好,并优选出较优减震方案,为棋盘形四角锥网架减震设计提供参考。

应急条件下轻型、快速架设桥梁结构探讨

本文介绍了一种可以在应急条件下实现快速架设、快速通行的桥梁结构型式。首先给出结构支撑体系和单元构件型式,然后进行数值计算验证和迭代优化修正。其特点及优势包括:主缆索数量为平行布设的2根,布设形式更为简洁、明确;横梁采取轻型合金钢小箱梁结构;横梁端部采用具有锁止、定位功能的倒U型固定装置和主缆连接;桥面承载板采取轻型纵横正交的薄壁竖板构成的密间距梁格系;设置了搬运方便快捷的模块化桥梁配重。结合算例,采用Midas Civil软件,按照从整体到局部的原则,对整桥结构体系的合理性进行静力分析,结果表明结构体系满足要求,科学合理。

棋盘形四角锥网架屋盖动力分析

利用有限元软件SAP2000对64—96m的5种不同跨度的棋盘形四角锥网架建模，进行模态分析和力学性能分析，得出了大跨度棋盘形四角锥网架的自振周期与网架的跨度及荷载等级有关。并且得出了在静荷载与竖向地震组合作用下内力分布规律，上弦内力由四周拉力向中部压力过渡；下弦内力最大值发生在1／4平面的中部；腹杆内力在四周锥体内较大，为设计和施工提供参考。

清代皇家园林园中园空间布局中的形式语法研究

该文以清代皇家园林园中园为主要研究对象,通过轴线和格网两个层面对其布局中体现出来的空间生成规律进行研究。结果表明在园中园空间布局中,轴线和格网作为空间生成的基础媒介,体现出明显的程式化特征。轴线以单轴突显为基础,通过平行、垂直、错位、消解等方式在空间中结合山水地形关系进行演绎,为形式自由多变的园林空间生成提供多种可能性;而格网作为古代城市建筑规划中的重要手段,在皇家园林中进一步发展与演绎,通过增加、拼接、平移、层叠的方式在保证模数关系的同时,结合轴线演绎结果形成尺度合宜的空间单元。最后阐述了空间布局体现的语法规则是在体系化建设系统与技艺有序传承背景下,受皇权思想和自然山水美学等观念的影响的产物。

双向曲线网架施工卸载及安全控制施工技术

为保证大跨度复杂造型钢结构施工质量、工期和施工安全,依托佛山某项目对空间双向曲线网架的卸载过程及安全控制进行了研究,通过对不同的卸载方式进行数值仿真模拟,分析其各自特点,制定了空间双向曲线网架卸载安全技术。并在工程空间双向曲线网架卸载时,进行了实测以验证模拟效果。最终结合实测数据,制定了复杂空间钢结构安全施工技术。能够解决卸载施工过程中存在的卸载过程不可控,网架内力不明确,盲目施工导致安全事故的情况,同时通过该技术能够在保障施工安全的情况下,提高复杂造型网架卸载施工的质量。

空间网架结构形状记忆合金隔震研究

利用形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)的独特性能研制合适的隔震装置是SMA在隔震领域应用的关键之一。该文设计了一种超弹性SMA隔震支座;推导了该支座的理论力学模型,建立了它的有限元模型,运用理论模型进行数值模拟并与有限元结果进行了对比;针对所设计的SMA隔震支座,提出了简易的SMA隔震设计方法,对某空间网架结构进行了隔震设计与分析。结果表明,该文设计的SMA隔震支座能有效降低网架结构地震响应。该文的研究为控制空间网架结构的地震响应提供了可行的方法。

东平体育中心结构设计

东平体育中心建筑造型优美,内部为钢筋混凝土结构,外围及屋盖网架为钢结构。整个钢结构体系形式独特,由29组不规则V形柱支承上部空间异形网架结构组成。V形柱直接落在基础承台上,基础采用钻孔灌注桩。针对这种新型的空间结构形式,采用不同的软件进行全面的对比分析计算,并对影响结构抗震性能的关键节点进行了分析和抗震设计,为类似工程提供了借鉴和参考。

装配整体式正交正放H型钢空间钢网格楼盖在人致荷载下的振动研究与参数化分析

介绍了一种新型空间楼盖结构,该楼盖的上、下层为H型钢肋,中间由方形钢管剪力键连接.以某实际工程为例,通过数值模拟方法,在行走、跳跃、起立3种具有代表性的人致荷载激励下,验算了楼盖的结构动力时程响应,计算每种工况的峰值加速度,并与舒适度评价标准限值进行对比.通过参数化分析方法,对楼盖进行了模态分析和动力时程分析,将各参数变化对自振频率和竖向振动的影响进行了分析.分析表明楼盖的自振特性类似于实心平板,低阶振型主要表现为竖向振动,结构具有良好的抗振性能,可以满足正常使用条件下的舒适度要求.

基于模拟植物生长算法的自由曲面空间网格结构形状优化方法

针对自由曲面空间网格结构形状优化问题,将模拟植物生长算法(PGSA)引入结构形状优化领域。根据PGSA基本原理,提出双生长点并行生长机制、迭代稳定性判断机制及增强型随机多向搜索机制,并和基于生长空间限定与并行搜索算法(GSL&PS-PGSA)相结合,建立了基于融合GSL&PS-PGSA的自由曲面空间网格结构形状优化方法。该方法以广义形状参数表征形状优化设计变量,可有效避免产生奇异结构并提高优化效率。在此基础上,给出了相应的形状优化模型及流程,并采用MATLAB及ANSYS二次开发语言APDL编制了优化程序。对典型合理拱结构曲面及自由曲面网壳结构进行算例分析,结果表明:所提出的PGSA新机制显著提升了算法的寻优能力及稳定性;基于融合GSL&PS-PGSA的自由曲面空间网格结构形状优化方法,其优化效果明显,发掘了结构的合理形态,改善了结构的受力性能,适用于多变量、多荷载组合及复杂约束的大规模自由曲面空间网格结构形状优化,为复杂形体空间结构的设计选型提供了新的途径。

装配整体式正交斜放H型钢空间钢网格屋盖的抗爆设计与动力分析

介绍了一种新型空间钢网格屋盖,该结构的上、下层为H型钢,中间由方形钢管剪力键连接。以某实际工程为例,采用正交斜放空间钢网格结构,在爆炸冲击波作用下,验算了屋盖的竖向峰值位移。通过参数化分析方法,对屋盖进行了模态分析和动力时程分析,将各参数变化对自振频率和竖向振动的影响进行了分析。结果表明,屋盖的自振特性类似于实心平板,具有良好的抗爆性能,经济性指标优于传统结构。

西湖大学学术会堂大跨度复杂帽形网壳结构设计

西湖大学学术会堂建筑造型复杂,其屋盖为一复杂的帽形结构,采用双层网架和多层立体桁架组成的空间网格结构体系.本文对该结构的构形及其支承条件进行了介绍,并对结构的静力特性、动力特性和稳定性能进行了详细的分析计算.分析结果表明,该结构体系是一种能充分体现结构的力学性态和优势、良好的经济效益,并满足建筑的空间视觉与美观要求的结构形式.