基于遗传算法的自由曲面单层空间结构网格参数化自动生成及方向优化

自由曲面空间网格结构的力学性能和网格方向之间的联系复杂,难以快速直接地找到最优方向,若对结构网格方向进行多角度建模分析,则存在工作量大且准确性不易保证等问题。为了快速确定自由曲面空间网格结构的最优网格方向,提出一种基于遗传算法的自由曲面空间结构网格方向优化方法,以结构网格方向为优化变量,结合参数化建模软件Grasshopper和有限元分析软件SAP2000实现参数化分析,以结构应变能和结构最大位移两项力学指标作为优化目标,通过最小化目标函数实现结构网格方向优化。通过参数化编程,可实现快速自动优化,并结合工程案例,应用自动优化方法进行网格优化。结果表明:基于遗传算法的自由曲面空间结构网格方向自动优化法具有实用性和高效性,具有较高的工程应用价值。

上海久事国际马术中心项目主体结构设计

上海久事国际马术中心项目体量小,场地较小且限高,但功能复杂,建筑效果要求高,各个结构单体各具特色。介绍了结构单体的划分和体系组成,结合项目特点、结构规则性及预制率要求,对不同结构单体采用了合理的结构体系。通过对常规平面桁架或空间桁架进行异化处理,马术赛场的两种钢屋盖分别选择用钢量较小的特殊空间桁架结构形式,既保证了建筑效果更贴合项目特点,又满足建筑外露钢结构屋顶的需求。对马术赛场单体的超限类型和程度进行分析,针对性地提出了有效控制安全的技术措施,整体结构及其薄弱部位的加强措施和预期的性能目标。介绍了自由曲面大开洞异形高标号清水混凝土壳、采用异形单层空间钢网格-核心筒结构体系的马术岛单体、群控升降式灯架设计等三个结构专项设计和研究,提出了设计建议和设计参数。各项分析论证结果表明,结构具有良好的抗震性能,抗震设计安全可行,并能满足正常的建筑使用功能要求。

世博博物馆主体结构设计

世博博物馆建筑理念由"历史河谷"和"欢庆之云"两部分组成。根据不同功能分区分为3个不同结构体系:办公楼采用混凝土框架结构;主体结构采用钢框架-支撑结构;欢庆之云采用空间曲面网格结构。该项目建筑立面形态复杂,平、立面极不规则,结构存在大层高、错层、重载、大跨、悬挑、立面收进等多种复杂因素,该项目创新提出桁架抗弯框架的概念,消能减震措施采用屈曲约束支撑、软钢阻尼器、桁架下弦耗能构件。结构设计进行了多遇地震作用下的弹性分析、罕遇地震作用下的弹塑性分析等,分析结果表明,各个单体结构均具有良好的抗震性能,达到了设定的性能目标要求。

中川机场钢结构屋盖支撑架滑移关键技术

依托于中川机场项目,研究了指廊钢结构屋盖中支撑架滑移的关键技术,对曲面空间网格结构分块、滑移导轨铺设、支撑架在滑移和拼装工况下的设计和验算、网架拼装过程中的变形控制等问题进行了探讨,以顺利完成钢结构屋盖的安装。

北京大兴国际机场航站楼大跨度钢结构整体缩尺模型振动台试验研究

北京大兴国际机场航站楼大跨度曲面钢网格结构超长超大,支承C形柱结构形式新颖受力情况复杂。为此,设计并制作了1/60缩尺模型,通过振动台试验研究其在8度多遇、设防、罕遇地震作用下的动力特性,并分析其在单向、双向、三向地震动情况下的加速度、位移和应变等地震响应。试验结果表明:模型整体结构在三向地震动作用下反应最大,且结构受竖向地震作用影响较大,中心区竖向反应强烈,其余各区域水平地震反应均匀,模型整体性较好,支承结构应变反应受水平地震作用影响较大,具有良好的抗侧刚度;模型在8度多遇地震作用下对应层间位移角为1/639,8度罕遇地震作用下,层间位移角为1/54,满足抗震规范要求,模型在9度罕遇地震作用下没有发生倒塌和明显的破坏,验证了结构原型具有合理的安全储备,满足"小震不坏,中震可修,大震不倒"的抗震设计原则,结构设计合理。C形柱结构设计合理,具有良好的支承作用及抗侧刚度。