基于剩余使用年限的结构生命周期性能设计方法

基于概率理论结构设计的基本目的是使结构在预定的使用期内满足设计所预期的结构可靠性,包括安全性、适用性、耐久性。影响结构可靠性的荷载效应(直接或间接作用引起的结构的各种内力)与结构抗力(指结构承受荷载和变形的能力)因受到各种因素的影响,都是随时间或空间而变动的随机函数。在目前的超高层建筑结构的设计过程中,有关是否需要考虑作用及抗力的时变性能以及如何考虑的规定十分笼统。为了更加明确考虑时变性能在结构设计中的影响,在引入剩余使用年限的基础上提出了基于剩余使用年限的结构生命周期性能设计方法。并以一个超高层建筑为例,阐述了其具体应用,为今后工程中基于时变性能的结构设计提供参考。

考虑全生命周期成本的建筑工程结构设计优化策略研究

本文旨在探讨考虑全生命周期成本的建筑工程结构设计优化策略。通过深入分析全生命周期成本理论及其在建筑工程结构设计中的应用,本研究提出了基于全生命周期成本的结构设计优化方法。研究首先梳理了全生命周期成本理论的基本框架和评估方法,然后结合具体工程案例,分析了全生命周期成本在结构设计中的影响因素。在此基础上,本研究提出了一系列结构设计优化策略,并通过实证研究验证了其有效性和可行性。结果表明,基于全生命周期成本的结构设计优化能够显著降低建筑项目的全生命周期成本,提高经济效益和环保性能。本研究为建筑行业的可持续发展提供了有益的理论支持和实践指导。

港口与海岸工程结构全生命周期概率设计

在港口与海岸工程结构整个生命期内,环境条件和结构系统的状态均会随时间发生变化。结构系统状态变化主要包括:由环境条件作用产生的结构累积损伤(或变形或位移)、钢或钢筋混凝土构件锈蚀、地基冲刷或淤积、地基物理力学指标降低或提高等。文中提出了考虑整个生命周期内环境条件和结构系统状态变化的工程结构全寿命周期概率设计的概念,并结合沉箱式防波堤在长期波浪作用下累积滑移概率分析和考虑钢筋混凝土结构构件抗力随时间变化的钢筋混凝土结构可靠度分析,在工程结构全寿命周期概率设计理论方面进行了初步探讨,为该课题的深入研究提供参考。

高性能建筑用窗之——门窗的可持续设计及全生命周期设计

可持续设计的目的是为了实现建筑的长期节能、健康、环保、经济、聪明地利用资源并对环境影响的最小化。而窗户的选择和设计在实现建筑节能和环保的目标及对居住者的舒适性、满意度和工作效率方面扮演着重要的角色。商业建筑门窗幕墙的设计和选择需要平衡多种问题和标准。《Window Systems for High-performance Buildings》(《高性能建筑用窗》,W.W.Norton&Company出版)一书在影响门窗设计决策的节能、室内环境等技术方面提供了重要的信息和性能数据。笔者摘录翻译了该书的部分章节,以供读者参考。

二胎结构下的全生命周期居住空间设计

文章分析了二胎结构下全生命周期居住空间设计的影响因素;提出了二胎结构下全生命周期居住空间设计的基本要求;阐述了二胎结构下全生命周期居住空间设计的实践案例。

从全生命周期看建筑——杭萧钢构钢结构住宅绿色建筑体系性能评价研究

我国已经成为世界上建筑量最大的国家，随着节能减排和可持续发展的进一步深入，改变传统的高消耗产业，发展绿色建筑成为必然选择。

基于全生命周期成本的工程结构设计方案经济评价

从全生命周期的角度分析结构设计影响因素及经济评价影响参数,对工程结构设计全生命周期经济评价进行综述,建立工程结构全生命周期经济评价模型,统筹决策、设计、施工及运营维护各阶段特点构建工程结构设计方案全生命周期经济评价流程,并最终以实际应用案例进行举证。

基于结构生命周期的土木工程结构设计策略初探

本文从结构生命周期的角度出发,对土木工程结构生命周期内的结构设计目标体系进行了构建,指出了目标体系中不同指标的含义及其内在关系,提出了运用结构生命周期的相关理论与方法进行土木工程结构设计,从而实现土木工程的可持续发展。在土木工程结构设计中,首先对子目标与子工程系统进行设计,之后通过整合与协调之后形成土木工程结构设计方案。

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。

生命周期下钢结构与混凝土结构建筑环境性能的比较分析

对建筑的环境性能进行评价时,需要将生命周期中的每一个阶段作为主要的研究对象,构建建筑物生命周期清单分析模型,对混凝土建筑的生命周期分析结果进行比较和分析,可知钢结构相对于混凝土结构建筑具有较强的建筑优越性,生命周期仅为混凝土建筑结构的1/2,在建筑使用阶段的比例较大,影响使用而极端的主要因素为外围护结构材料和形式,确保外围护结构的优化是确保建筑节能的关键,也是当前我国建筑节能需要迫切解决的问题。

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。

基于生命周期理念的抽纸盒包装结构创新设计研究

抽取式纸巾是人们日常生活中必不可少的生活用品,其相互叠放储存的结构特点,便利了人们使用的同时也造成了一个问题,即使用时始终会露出1/2在外,无法起到对纸巾的卫生防护。本研究基于包装的生命周期理念,通过对目前市面上的抽纸盒包装结构类型和纸巾包装的相关研究进行分析,得到抽纸盒包装的设计原则及其生命周期的4大关键阶段,建立了设计流程,并应用案例展开设计,设计了一种旋转开窗的三角形形状抽纸盒包装,其采用全瓦楞纸材料,具有良好的卫生防护性能,且对环境及其友好。

桥墩全生命周期抗震性能基于NSGA-Ⅱ的优化设计分析探究

本研究依托工程算例,借助基于NSGA-Ⅱ规则的优化设计成果功效分析的方式,对桥墩全生命周期抗震性能基于NSGA-II的优化设计功效开展专题分析探究,以为同类桥墩工程设计应用提供研究和技术参考,助力建设全生命周期抗震性能优良的桥梁桥墩工程。

基于结构化生命周期的城市轨道交通车辆系统分析

通过对城市轨道交通车辆系统应用结构化生命周期理论进行分析,提出了系统全生命周期内总体规划阶段的车辆选型、设计阶段的2条接口主线、制造阶段的工艺控制与试验、调试阶段各系统接口匹配到运营维护阶段的最终实际验证等5个关键阶段的工作要点,以利于车辆系统从城市轨道交通规划直到最终运营的全生命周期有效控制。

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。

TiB-Ti周期序构复合材料设计、制备及性能研究

高性能结构材料部件在航空航天、交通汽车、电子信息、冶金等领域具有重要的应用价值,得到了广泛研究。增强结构材料部件整体性能的方法主要包括材料本征性能提升和结构复合设计优化,但提高单一结构材料的本征力学性能的研究已接近极限。本研究旨在提出周期序构结构材料的理念,并采用一体化烧结制备出整体性能更好的结构复合材料,从而探索高性能结构复合材料发展的新范式。通过周期序构化的设计,构建了兼具陶瓷高硬度和金属强韧性的TiB-Ti功能单元,设计制备了不同周期序构模式的TiB-Ti高性能结构复合材料。在此基础上,对这些结构进行了力学性能研究,并通过分析其断裂模式来探究不同序构模式对材料整体性能的影响。结果表明,周期序构化可以通过改变材料宏观断裂模式和应力分散特性来提高材料的整体性能。这一研究新范式对其他结构复合材料的结构设计和性能突破具有指导和借鉴意义。对周期序构模式的复杂化探索,对周期序构结构材料的应用场景探索和其他性能测试研究也将是未来需要重点关注的问题。

全生命周期视角下的装配式建筑设计趋势--基于可拆卸设计的研究

装配式建筑的集成化、标准化设计技术是目前建筑学研究的前沿。既有研究表明,建筑后期拆除过程对环境及经济的影响显著,而装配式技术在建筑生命后期的可拆卸和适应性再利用阶段更具有优势。研究以建筑全生命周期的能耗评估为出发点,回顾可拆卸建筑的既有策划与设计体系,从可分解结构、拆卸顺序、可拆卸节点的预制建筑与传统建筑的比较评价方法等方面来评价上述体系,并针对相关案例进行评价,从而归纳装配式建筑在全生命周期的优势及潜在的设计革新可能。