基于性能的结构抗风设计理论框架

提出了基于性能的结构抗风设计理论框架,将风压强度划分为4个设计风压等级(弱风压、中风压、强风压及超强风压),将人体振动舒适度划分为6个等级(无振感、轻微振感、中等振感、烦恼、非常烦恼和无法忍受)、三种振动水平(与人的舒适感相关的振动水平、与人正常工作和操作有关的振动水平、与人的生理健康直接相关的振动水平)。结合不同类别建筑物的性能需求及人体振动舒适度的要求,将结构风振性能水准划分为4种状态(性能健康、性能亚健康、性能病态及性能丧失),将结构风振性能目标划分为5个等级(A、B、C、D、E)。提出了结构抗风概念设计与计算分析的一般原则,给出了结构性能抗风安全性评价及社会经济评价基本内容的建议。

大跨度体育馆屋盖膜结构抗风设计与力学性能研究

极端风荷载作用下钢结构屋盖极易发生破坏,基于此,依托实际工程案例,提出一种钢结构屋面膜自动脱落装置,并通过有限元数值软件对该结构承载力和屋面杆件受力情况进行了计算。结果表明:夹芯荷载-位移曲线呈抛物线状,存在屈服平台。竖向夹角越大,夹芯承载力越高,夹芯竖向夹角与承载力呈现出正相关关系。竖向夹角小于6°时,不同夹芯高度工况下峰值承载力基本一致。随着竖向夹角的增加,各工况承载力差异逐渐增大。相比之下,夹芯高度为30mm工况下峰值承载力最高,其余工况随着夹芯高度增加峰值承载力下降,呈现负相关关系。随着膜材脱落率增加,屋面杆件应力逐渐下降,高应力比杆件数量逐渐减少,屋面杆件位移和挠度也逐步下降,提高了屋面杆件安全的冗余度。

新型风电平台结构设计与抗风浪性能优化技术研究

海上风电发展速度之快,无法掩盖复杂海洋环境下风电平台抗风浪性能的问题。本研究解析了设计需求、荷载特性以及优化方案在海洋环境中所扮演的角色。对于多种不同类型的平台结构进行深入分析,对于关键构件与材料力学特性提供保障,旨在维护整体结构稳定可靠。接受抗风浪性能优化挑战时,在模拟各种不同风浪条件下动力响应过程中建立起抗风浪力学模型,并提出主动和被动减震策略启发出优化方案。研究新型抗风浪装置对平台稳定性的影响,并验证优化效果。结合工程案例进行实测数据分析,对比优化前后平台的抗风浪性能,评估技术的实效性与安全性。

高气液比井下气液旋流分离器结构设计与性能分析

针对井下高气液比工况气液高效分离难度大的问题,提出了一种旋流-重力耦合式井下气液分离器结构。结合实验研究、数值模拟及实验设计方法,对气液分离器结构参数进行显著性分析和优化设计,建立显著性结构参数与气液分离效率间的数学关系模型,确立了结构参数的最佳匹配方案。分析了入口流量、压力及气液比对气液分离器性能的影响规律。结果表明,重力沉降与旋流分离的结合设计可以实现高气液比条件下的液相沉积,进而实现气液两相的高效分离。分离器的分离效率随着进液量升高而升高,增幅逐渐趋于平稳。随着气液比增大,分离效率呈现先增加后降低的趋势。得出该气液分离器的最佳进液量为42m^(3)/d,最佳入口压力2MPa,最佳气液比为700∶1,在最佳工况下分离效率为97%,模拟结果与实验结果呈现出较好的一致性。研究结果将为高气液比条件下气液分离装备研发提供新的思路和参考。

6082-T6铝合金构件及其超大跨空间结构的受力性能与设计方法

针对6082-T6铝合金,从材料力学性能、轴压与偏压构件稳定承载力、受弯构件受力性能方面进行了系统试验和数值仿真研究;建立了国产铝合金构件试验数据库,评估了中、欧、美规范及DSM、CSM共5种设计方法的可靠度水平;对6082-T6铝合金圆管及泡沫铝填充复合管开展侧向冲击试验与数值仿真研究,提出了构件动态响应计算方法,并建立了冲击下构件变形的预测方法;针对超大跨度铝合金巨型网格结构开展了探索性研究,提出了适用于超大跨度结构的新型节点形式及稳定受力性能分析。研究成果将对6082-T6铝合金构件及结构在工程中的推广应用、提升结构的承载与抗冲击防御能力提供依据与技术支撑。

直立锁边金属屋面系统抗风设计与结构承载力试验

直立锁边金属屋面因抗风揭强度不足常出现风揭破坏。为了详细分析直立锁边金属屋面系统的抗风揭性能,首先,提出了抗风设计关键技术问题。然后,对屋面关键部位的风荷载计算和屋面系统的结构抗力进行研究。最后,对如何选择抗风揭试验方法来获得结构承载力进行对比分析。结果表明,在计算屋面风荷载时,应重点关注局部关键部位,采取规范计算和风洞试验相结合的方法进行验证;在确定直立锁边金属屋面系统结构承载力时,需综合考虑抗风揭静态和动态试验结果。

某连体超限结构抗震性能化设计分析

某生物医药基地的主楼是由多层钢桁架连廊连接组成的双塔结构,各塔结构体系特别不规则,包含扭转不规则、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变等6项超限条款。为有效控制结构不规则、提高结构抗震性能,文章采用Satwe、Midas Gen、Sausg等软件对本工程进行整体结构抗震性能分析,并对连体结构进行相应专项分析,确保工程的可施行性。

风速可调的地空一体化风力灭火遥控机结构设计与性能分析

风力灭火遥控机作为地面灭火装备的一种创新形式,具备机动性强、远程操作、快速响应等特点,能够在复杂的火情环境中灵活作业,大大提高了灭火效率和安全性。为探讨风力灭火遥控机在应对森林和草原地表火灾地空一体化监测系统中的角色与作用,对风力灭火遥控机进行结构设计,分析旋转开合结构的安装位置和开口大小对出口风速的影响。利用Fluent软件对风力灭火筒进行流体仿真,结合Design Expert软件对仿真数据进行处理,建立了位置S和开口大小d对出口平均风速和出口最大风速的响应曲面和二次模型。结果表明,安装位置和开口大小均为出口风速的重要影响因素,当风筒入口风速设定为70 m/s、旋转开合结构开口大小为30 mm且安装在位置5处时,出口平均风速和出口最大风速达到最大,分别为97.7551 m/s和290.001 m/s。相较于开口大小,安装位置对出口平均风速和出口最大风速的影响更大,且安装位置越靠近风筒出口处风力灭火机的灭火性能越好。

防弹头盔选材及结构设计对其防护性能的影响

防弹头盔是单兵作战时不可缺少的重要防护装备。防弹头盔的防护性能主要受其选材和结构设计的影响。通过总结国内外防弹头盔的选材,结构设计及对应防护机理的相关研究进展,对目前防弹头盔广泛使用的纤维增强复合材料的纤维类型和织物组织结构进行了探讨;概述了现有防弹头盔的盔体、紧固和减震等各方面的结构设计,并通过总结测试实验和仿真模拟,多角度分析了其防护性能。考虑到复杂多变的战场环境,未来的防弹头盔的材料研发和结构设计要向兼具高防护性能和轻量化发展,还需集成更多的智能化装备。

一种外向型轮胎的结构设计与力学性能研究

设计一种胎圈向外张开的外向型轮胎并对其力学性能进行研究。结果表明,与普通轮胎相比,外向型轮胎的胎圈开口宽度扩大25%,可以避免轮胎脱模损伤,延长了轮胎的使用寿命。在相同静载工况下,外向型轮胎安装轮辋时,由于胎圈和胎侧向内收缩,胎圈给轮辋施加更大的正压力,提高了轮胎的气密性能;由于胎面被拉伸,轮胎的接地面积增大,胎面中心部位承担了胎肩部位的部分应力,轮胎的整体应力分布更加均匀,有利于提高轮胎的接地性能。

基于反刍类动物臼齿仿生的平面磨具形貌结构设计与性能研究

目的 提高平面研磨加工效率及加工质量。方法 提取了反刍类动物臼齿齿面形貌特征,设计了一种模块化分布式平面研磨工具,采用ABAQUS分析了无特征规则排布磨具与仿生特征排布磨具在研磨抛光过程中对工件压力分布均匀性的影响;采用Fluent分析了仿生特征排布磨具形貌结构对磨削液流动性的影响;利用3D打印技术制备了仿生特征排布磨具与无特征规则排布磨具并进行了对比实验,通过响应面分析法讨论了转速、压力、表面结构特征等因素对磨具研磨性能的影响。结果 仿真结果表明,与无特征规则排布磨具相比,在4 N研磨压力下仿生特征排布磨具具有更优的工件表面应力分布均匀性;磨削液在磨具形貌特征间隙入口的流速为2.400 m/s时,与其他特征磨具相比,仿生特征模块化排布磨具的形貌特征间隙出口平均流速提升了29.45%。实验结果表明,与无特征规则排布磨具相比,在同等工艺下,使用仿生特征模块化排布磨具研磨的铝合金试件表面粗糙度由0.301μm降至0.188μm,下降了17.94%;当研磨压力为5 N时,材料去除速率由1.44μm/min提升至1.93μm/min,提升了34.47%。结论 平面磨具的形貌结构特征设计与排布对研磨过程中的工件接触压力分布、磨削液流动性具有重要影响。与无特征规则排布磨具相比,在相同工艺条件下臼齿仿生特征模块化排布磨具能够更有效地提升加工效率及加工质量。

变跨变幅钢栈桥结构设计及受力性能分析

【目的】为了研究变跨变幅钢栈桥在多荷载工况下的承载性能。【方法】以向莆联络线向莆左线特大桥施工中的一座钢栈桥为研究对象,通过桥梁有限元软件Midas civil建立数值模型,分析其在5种不同工况下各个构件的受力状态。【结果】研究结果表明:钢栈桥贝雷梁在各种工况作用下,结构强度及刚度均有较大安全富余;桩顶分配梁在工况1及工况2作用下,其折算应力的安全富余系数较小,仅为1.23和1.20,工况5作用下其刚度的安全富余系数为1.20,施工过程中需要避免过重的临时荷载堆放;钢管立柱在工况5作用下的正应力安全富余系数仅为1.50,施工过程中应采取措施确保施工的安全性;转角处三角区设计符合结构性能要求。【结论】研究成果可为同类栈桥设计提供借鉴。

基于大开间结构的高层住宅抗震性能优化设计分析

抗震性能直接关系到高层建筑的质量安全,为提升高层住宅建筑的抗震效果,以高层住宅大开间结构为主要研究对象,从建筑结构设计的角度,结合实际的工程案例,对高层住宅大开间结构抗震性能的设计优化方案进行研究。结果表明,对抗震性能的优化设计,应基于建筑结构的规划设计要求,借助先进的智能技术和手段提高抗震参数计算的准确性。由此可以证实,抗震性能是建筑结构设计的重要组成部分,对大开间结构的设计也应加强对抗震性能的重视。

超大地震作用下基于直接设计法的基础隔震结构抗震性能分析——以2023年土耳其地震为例

2023年2月6日土耳其发生了7.8级地震,其破坏力远超一般地震,造成了大量建筑物发生严重破坏甚至倒塌。通过对部分台站地震记录所进行的反应谱分析初步表明,该次土耳其地震的强度远远超出了目前中国抗震规范所规定的最高设防标准。因此,基于中国规范设计的基础隔震结构在该次土耳其地震作用下能否保持良好的抗震性能亟待研究。基于以上分析,该文选取采用了铅芯橡胶隔震支座的6层、8层和10层基础隔震结构为研究对象,将各结构简化为集中质量的多自由度串联模型,并使用《建筑隔震设计标准》(GB/T 51408-2021)提出的直接设计法进行了结构设计。以土耳其地震的部分台站记录作为输入激励,同时作为对比选择了22条规范9度罕遇等级的普通远场地震开展了广泛的参数研究。研究结果表明:基于中国抗震规范最高设防等级的基础隔震结构在规范9度罕遇地震作用下,结构的安全性和正常使用功能能够得到有效保证;在该次土耳其地震作用下,有相当部分情况的基础隔震结构会发生严重破坏甚至倒塌,结构变形和楼层加速度响应远超一般的常规地震;增大隔震系统周期能够有效降低上部结构变形、楼层加速度和隔震层变形;增大隔震系统屈重比虽然可以在一定程度上控制上部结构变形和隔震层变形,但是对于楼层加速度的控制是不利的。

旧路面加铺沥青层结构设计及路用性能研究

为延长路面使用寿命,依托工程实例,采用ANSYS有限元软件模拟分析了旧路面加铺沥青层结构应力变化,阐述了旧路面加铺设计的思路,并进行配合比设计。根据目标配合比,选取三组SMA-13沥青混合料试件,分别进行室内试验。试验结果表明:加铺层厚度对路面结构内部应力影响较大,厚度应控制在15cm以内;加铺层SMA-13沥青混合料最佳油石比为5.9%,纤维素用量为0.4%。

钢结构建筑防火设计中性能设计方法的应用分析

为满足社会需求,建筑业不断发展,钢结构建筑数量增多,为达到建筑防火等级,性能设计方法受到关注。现以某建筑为例,分析性能设计的应用方法,借此提升钢结构建筑防火合理性,为同类建筑防火设计提供有益参考。

某医院钢结构建筑隔震设计与性能分析

针对某医院钢结构建筑的隔震设计与性能进行深入研究。首先,概述工程的基本情况,并详细阐述隔震设计的主要环节,包括隔震结构支座的选型、偏心率的验算、隔震支座的恢复力、位移以及医疗设备安全性分析;其次,通过等效线性反应谱分析和结构抗震动力特性分析,对该医院钢结构建筑隔震层的性能进行全面评估。研究结果表明,该隔震设计能够有效降低建筑在地震作用下的响应,显著提高医院建筑的安全性,确保医疗设备的稳定运行。

某超限砌体结构性能化加固设计方案的探讨

某砌体结构原设计为办公楼,为满足建筑功能调整进行了改造,设防类别调整为重点设防类。结构存在平面不规则、高度超限、局部承重墙体拆除等难点。在该结构的改造加固设计过程中,提出了砌体结构性能化加固设计方法,即小震作用下的构件承载力验算+综合抗震能力指数验算,中震及大震作用下的性能化结构设计。根据已有研究成果,提出了混凝土板墙砌体加固的性能化指标,对使用SAP2000建立的三维等效模型进行了计算和分析。结果表明,加固后结构的抗震能力大幅提高,各项指标满足规范要求。

高性能橡胶轮胎结构创新设计研究

高性能橡胶轮胎结构创新设计研究是一个重要的课题,它涉及材料科学、力学、热力学等多个领域的知识。高性能橡胶轮胎在现代交通工具中扮演着至关重要的角色,其性能直接影响着车辆的行驶安全、舒适性和燃油效率。随着科技的进步和社会的发展,人们对轮胎的性能要求越来越高,因此高性能橡胶轮胎结构创新设计的研究具有重要的现实意义和应用价值。

混凝土新材料的高性能建筑结构设计与优化策略探讨

混凝土作为最重要的建筑材料之一,其在建筑设计与施工中的应用越来越广泛。随着现代建筑技术的发展和对混凝土材料的进一步研究,目前,一些混凝土新材料已被广泛应用于建筑结构设计中。然而,这些高性能的混凝土新材料在应用过程中还存在一些问题,部分设计人员对高性能的混凝土新材料的了解也不够深入。基于此,文中探讨了建筑结构设计优化以及混凝土新材料在建筑结构设计中的应用,旨在帮助工程人员更深入地了解混凝土新材料在高性能建筑结构设计与优化中的重要作用。