基于BIM技术与模拟退火算法的村镇轻钢框架结构智能设计方法

传统村镇住宅结构设计需要进行大量的人工试算与重复建模,而受制于建设成本,村镇住宅无法像城镇住宅一样通过设计师进行专业的结构设计与验算,其安全性与经济性均难以满足要求。为此,提出一种村镇轻钢框架结构智能设计方法,包括智能建模与智能优化两个环节。基于图层自动识别算法、光学字符识别技术、自适应分块算法提出村镇轻钢框架结构BIM智能建模方法,包括图层识别、轴文本数据提取、墙体轮廓提取等,智能建模结果基本满足实际工程要求。基于提出的两阶段模拟退火算法给出村镇轻钢框架结构的智能优化方法,优化速度较快,优化效果良好。通过实际工程案例对提出的智能设计方法进行验证,结果表明,提出的村镇轻钢框架结构智能设计方法具有可行性,与传统的人工设计方法相比,设计周期可缩短70%以上,材料用量、结构设计指标接近人工设计结果。

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。

装配式型钢混凝土叠合框架梁连接节点构造设置与安全分析

住房和城乡建设部印发《“十四五”建筑业发展规划》提出大力发展装配式建筑、推动生产和施工智能化升级的主要任务。而国内目前采用的预制叠合框架梁存在着跨度大自重大吊装成本高、预制梁柱节点位置易发生钢筋碰撞吊装定位难度大等问题,限制了装配式建筑结构的发展。结合实际工程项目,提出一种新型的装配式型钢混凝土叠合框架梁,并对该叠合梁的构造设置、连接方式及安全性进行分析,从而为装配式框架结构、框架—剪力墙结构等装配式建筑中框架梁的深化设计提供一种新的拆分方案。

钢框架-偏心支撑结构消能梁暗置侧向支撑设计

在钢框架-偏心支撑结构中,针对钢结构住宅等建筑中不能接受常规消能梁侧向支撑的情况,设计了一种在消能梁段端部的楼板内设置型钢连接件及暗梁组成的暗置侧向支撑。有限元模拟分析表明,在规范规定的消能梁段下翼缘侧向水平荷载的作用下,该消能梁暗置侧向支撑能显著减小消能梁的扭转变形和侧向弯曲变形;在考虑消能梁上局部楼板失效的情况下,暗置侧向支撑也能提供消能梁合适的扭转约束刚度。通过某工程的原位静荷载试验,验证了该暗置支撑对消能梁发挥的预期侧向支撑作用。

粉尘爆炸载荷作用下钢框架结构动力响应分析

通过ANSYS/LS-DYNA软件进行非线性有限元分析,对不同温度和爆炸荷载作用下单层钢框架厂房结构柱跨中和梁柱节点的动力响应特性进行分析。模拟结果表明:木粉尘爆炸产生的高温和爆炸荷载作用下钢框架结构工业厂房边跨柱较中柱更易发生变形,当温度不低于500℃时,边跨角柱较边跨中柱更易发生弯曲变形;在粉尘爆炸产生的不低于500℃高温和不低于8.3×10^(4)Pa荷载作用下,单层钢框架厂房边跨角柱与梁的连接节点相较于边跨中柱与梁的连接节点更易产生竖向位移。

寒冷地区模块化钢框架结构多目标优化设计方法

针对寒冷地区模块化钢框架结构节能性与经济性之间的矛盾问题,对模块化钢框架结构能耗和成本两个设计目标进行同步优化研究。根据模块化钢框架结构的特点进行参数化设计研究,提出在不同建筑尺寸下模块化钢框架结构的BIM模型自动建模方法;在Energyplus建筑能耗分析软件计算数据的基础上,采用多种机器学习算法进行建筑能耗预测,建立一种高效精确的建筑能耗预测模型;联立建筑能耗预测模型和建筑成本计算公式,在满足结构承载力的约束条件下,基于NSGA-Ⅱ算法进行模块化钢框架结构能耗和成本的多目标优化设计,生成帕累托最优解集。多目标优化设计方法解决了模块化钢框架结构“能耗+成本”的多目标一体化设计难题,推动了模块化钢框架结构的智能化升级,实现了模块化钢框架结构设计的快速高效化。

钢筋桁架楼承板在钢筋混凝土框架结构中的应用

钢筋桁架楼承板作为主体结构和外围护结构中常见的预制构件而被广泛应用。本研究基于徐庄高新区某工程总承包项目,研究了钢筋桁架楼承板在钢筋混凝土框架结构体系中的应用,总结了工程施工中的重难点,并提出了相应的施工措施,取得了较好的社会效益和经济效益。

东日本大地震后某校舍抗震加固改造与效果评估实验研究

2011年东日本大地震后,校舍建筑的抗震加固变得极为迫切。针对日本某校舍建筑的抗震加固工程展开计算分析及实验研究。首先阐述既有校舍建筑的结构特征及抗震鉴定结果,提出纵向采用钢支撑框架提高强度,首层横向新设剪力墙以及增厚楼梯间楼板的加固方案。随后,利用无线振动测试系统在校舍建筑抗震加固前后进行常时微动测试实验,分别从整体与局部角度分析加固前后校舍建筑加速度响应、固有周期以及振型等参数变化。最后,对比分析有限元计算及测试结果,阐述抗震加固方法及位置对原有建筑的性能影响,验证抗震加固方法的有效性。结果表明:采用钢支撑框架的加固方法有效提高既有校舍建筑的强度,加固后加速度响应值约降低至加固前的1/3,加固方法起到提高整体强度、改善刚度分布及结构整体性作用;固有周期以及加速度响应放大倍率的变化与该校舍抗震加固方法较吻合,表明基于振动测试的研究方法能够有效评估抗震加固措施的效果。研究成果可为既有校舍建筑的抗震加固方案选取及性能评估提供参考。

某工业厂房结构设计探析

为实现厂房功能,满足工艺要求,文中以某厂房为例,对设计中遇到的结构布置、柱网方案、上部结构设计等方面的问题进行分析。结果表明,结构布置要根据荷载、规则性、结构类型等因素确定,柱网布置要结合上部结构、基础总造价确定。得出结论,生产车间上部结构设计流程为先确定框架梁布置方案,再进行钢结构屋顶、夹层设计、最后进行结构整体计算。

超高层建筑结构体系契合性研究

为了研究超高层建筑外型与建筑功能对结构选型的影响,以两栋低烈度区约400m高的超高层建筑为案例,简要介绍了两个案例的建筑造型、使用功能、构件布置、荷载条件等基本情况;同时,对比了水平荷载作用下,两案例的主要计算结果;最后,将两案例的造价与同地区相似高度建筑的造价进行了对比。结果表明:两案例既满足了建筑使用和立面美观的要求,又满足了结构受力和整体稳定安全的要求,同时均比国内高度相近的超高层建筑具有更好的经济性。说明契合建筑外观与使用功能是结构布置合理性的根本,两者和谐结合方能实现综合最优。

装配式钢结构建筑中钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系应用

为研究钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构在装配式钢结构建筑中的应用效果,以某城市的改建安置房项目为例,设计钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系,并按照施工流程完成该结构体系施工;同时采用ABAQUS有限元软件构建该体系的计算模型,分析防屈曲钢板剪力墙和预期对应的钢框架梁柱之间的整体水平静力、剪力墙的受力特性以及耗能情况。结果显示:钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系的实际应用效果良好,防屈曲钢板剪力墙的耗能比例达到94.1%。

结构不规则变形建筑的整体钢平台动态爬升控制

为解决超高层建筑不规则变形结构施工技术难题,并确保整体钢平台模架装备动态爬升的安全性,采用基于电液比例同步控制的液压系统和PLC控制系统,实现了高精度的同步控制。通过设置水平度传感器系统,实时监测整体钢平台竖向变形情况,并应用远程智能监控系统,实时监测钢平台爬升过程中的数据,确保了钢平台的安全爬升。通过以上方法实现了超高层建筑不规则变形结构的整体钢平台施工安全状态监控,提高了现场施工作业信息化水平,并确保了施工过程的安全性。

某商业中心酒店超限高层结构设计

某商业中心酒店为B级高度高层建筑,其存在扭转不规则、凹凸不规则、竖向构件间断、体型收进等多项不规则项,采用了基于性能化的抗震设计方法。依据不同性能目标,分别进行了小震、中震、大震作用下的整体计算分析、楼板应力分析。通过中震和大震的分析结果,找出结构的薄弱环节,有针对性地进行加强,结构整体抗震性能达到预期目标,结构体系合理安全。

超高层建筑顶升模架系统的优化设计及智能建造

为研究超高层建筑顶升模架系统优化设计与现场智能化施工的数字化融合,提高材料使用效率和结构合理性,以西安某超高层建筑中所使用的顶模钢框架结构为对象,采用SIMP插值模型法,约束次桁架悬挑端竖向位移,以减少顶模钢框架结构钢材用量为目标进行优化,依据优化结果对顶模钢框架结构进行设计。应用智能建造与建筑工业化协同发展的研究成果,以拓扑优化设计、系统化安装、智能化施工为实施框架,通过拓扑优化设计结合智能化控制操作等工具,实现基于智能建造的优化型顶模钢框架结构;系统梳理智能建造各阶段应用,利用施工管理平台,实现基于信息化模型的工程管控。结果表明:优化后顶模钢框架结构在满足约束条件情况下,在提升结构承载能力、刚度的同时,使钢框架自身重量减轻20%,降低了顶模钢框架结构用钢量,提升了钢材的使用效率,加强了拓扑优化设计与现场智能化施工的数字化融合,推动了智能化施工装备的施工应用。

某带夹层门式刚架轻型房屋钢结构厂房加固改造结构设计

钢结构加固不仅有利于提高在役钢结构抗震性能,而且对于“城市更新”中存量老旧厂房焕发新机有着普遍而积极的意义。针对某门式刚架钢结构厂房改造中面临的重载需求、结构设计缺陷以及检测中发现的原设计施工缺陷,进行了加固方案的比选,通过特殊节点的处理及构件性能化设计方法的引入,降低了施工难度,减少了工程加固量,提高了工程的安全度,可为类似工程项目提供参考。

门式钢架厂房的钢结构深化设计及施工要点研究

由梁、柱等单元组成的门式钢架轻质钢结构,因其自重轻、可利用空间大、抗震性能好,故其在各种工业厂房、仓库等公共建筑中得到了大量的使用。通过对门式钢架轻质钢结构设计与施工的深入研究,阐述了其在建筑中的应用,并提出了相应的解决方案。

天音大厦超限高层结构设计

天音大厦项目A座和C座塔楼,因立面复杂、造型独特,存在大悬挑和多项结构不规则。根据建筑功能的需要,确定合理的结构形式,采用SATWE、MIDAS Building软件对结构在多遇地震和风荷载作用下进行计算分析,采用SAUSAGE软件对结构在罕遇地震作用下进行计算分析,得到了振型周期、层间位移角、楼板应力、楼盖舒适度、构件挠度、关键构件受力性能等重要的分析结果。结果表明:A座采用悬挑空腹桁架和斜柱转换,C座采用悬挑桁架的结构形式,传力路径明确,结构计算各项指标满足规范要求,结构设计合理、安全、可靠。

预应力型钢混凝土大跨梁在公共建筑中的应用

浙江绍兴柯桥“湖畔悦园”200m超高层酒店的多层裙房部分是框架结构,建筑裙房与主塔楼通过抗震变形缝断开。建筑裙房较多功能区域设有大跨度混凝土大梁,其中酒店大堂门厅部位的上方数层采用了预应力型钢混凝土大梁。为了考察截面高度受限混凝土梁的结构受力性能和考察该大跨梁区域梁板体系的楼板舒适度,依据国家现行标准规范关于“强度,裂缝,挠度,舒适度”的相关条款,利用近年来常用的YJK结构设计软件,对该部位大跨度混凝土梁采用四种不同方法设计方法的进行分析,同时分析了四种不同大跨度混凝土梁设计方法对梁板体系的楼板舒适度影响,结果显示预应力型钢大跨度混凝土梁的各项性能均满足现行规范要求,并且在所分析的四种设计方法中受力性能最佳。

大型机场航站楼指廊钢结构施工技术

某新建大型机场航站楼指廊区域包括2个指廊和24个登机桥,指廊钢结构用量共计5 300 t;登机桥结构跨度25 m~38 m,采用钢框架结构,共计8 300 t。指廊屋面为大跨度结构,施工中存在众多难点,而且钢结构和土建交叉作业频繁,并存在多个作业面同时施工的情况。根据钢结构分布情况将钢结构施工分为2个区段,将每个区段分3个施工阶段进行施工,通过合理的施工部署,顺利完成了大型机场航站楼指廊钢结构施工。

超高层钢结构环带桁架施工关键技术

环带桁架是一种超高层建筑结构构件,与加强的上下弦楼板形成“虚拟伸臂”,增加结构的抗侧刚度,减小结构的变形。本文针对超高层环带桁架施工这一难题,依据现场塔吊吊装工况,运用Tekla软件重新对构件进行分块,并对不同构件节点,设计耳板和卡板等固定措施。同时,设计了一种支撑胎架用于桁架安装的临时支撑,采用Midas Gen有限元软件对胎架拆除后桁架竖向变形进行分析。采用间隔焊接的方法来避免桁架应力集中。结果表明,用塔吊吊装、设置临时胎架支撑、高空散拼的施工思路能有效地解决超高层带状桁架施工难题。该施工技术为超高层环带桁架施工提供参考。