盒子建筑舱体连接节点简化分析及整体结构抗震分析

目的:对盒子建筑舱体连接节点进行简化分析,将简化结果应用于某多层盒子模块化装配式学生公寓,并对该结构进行整体抗震分析。方法:应用有限元软件ABAQUS建立节点有限元实体模型与简化模型,分析在柱顶施加0.2轴压比的轴压力及150 mm水平位移作用下,比较两种模型的破坏形态及荷载位移曲线。采用MIDASGEN2022建立整体结构计算模型,对其进行地震反应谱分析,并将计算结果与现行国家标准限值进行对比。结果:有限元简化模型与实体模型应力分布规律一致,破坏形态相同,二者破坏形态均为模块梁屈服,梁端发生塑性铰破坏,且两种模型的荷载位移曲线较为接近,二者的初始刚度、屈服荷载和极限荷载相差不大。反应谱分析结果均满足国家标准限值要求。结论:简化模型与实体模型破坏形态相同,荷载位移曲线接近,验证了简化模型的合理性。盒子模块结构设置刚性支撑,可较大提升整体结构的抗侧刚度。

延性节点简化理论在钢框架的力学应用

采用延性节点的钢框架具有良好的耗能能力,已经在工程中获得更多的应用。但由于延性节点构造复杂,框架实体结构的仿真模拟往往需要耗费大量的时间和精力。为提高数值计算效率,本文将现有普通节点简化理论进行改进优化,提出适用于延性节点的简化理论模型,并分别对3层1跨的实际及采用延性节点简化理论模型的钢框架进行静力加载对比分析,结果表明:采用简化理论模型与实际的钢框架静力加载分析结果吻合良好,说明延性节点简化理论模型用于钢框架简化计算是可行的,误差满足工程安全度需求,并且将极大简化钢框架结构的数值计算过程,成倍提高计算效率。

延性节点简化理论在钢框架中的力学应用

随着建筑行业的不断发展,建筑的主体结构也在不断地改进升级,现阶段越来越多以钢为主要材料的建筑结构被越来越多的使用在各个行业的建筑中。钢机构框架也分很多的种类,但是有些种类的钢结构使用效果并不好,其中耗能能力最好的一种钢结构框架为延性节点钢结构框架。但是这种延性节点的整体构造组成十分复杂,在进行实际施工的钢结构框架模拟实验的过程中,需要耗费大量的人力与财力,导致了模拟实验的效果与效率均为达到满意程度。为了将这一方法进行有效的提升,延性节点的简化理论就发挥了巨大的作用。本文从如何进行节点简化入手展开分析,又对实际的延性节点使用情况做出了阐述,最后总结出了提升钢结构框架计算与使用效果与效率的方法,希望可以为我国的钢结构框架发展进步,做出一些贡献。

基于节点简化理论的带悬臂梁段节点及框架力学性能分析

为提高钢框架实体结构有限元数值计算的效率,采用节点简化理论模型对装配式带悬臂梁段嵌入式节点、装配式加强型带悬臂梁段嵌入式节点、传统带悬臂梁段梁柱连接节点以及带悬臂梁段嵌入式栓焊混合节点进行简化,采用ABAQUS有限元软件对4种节点的简化模型、一层一跨框架简化模型以及框架实体模型分别进行静力分析和拟静力分析,将节点简化模型与节点实体模型、框架简化模型与框架实体模型的计算结果进行对比分析。分析结果表明:1)节点简化模型与节点实体模型在单向静力荷载作用下计算得到的节点刚度、屈服荷载以及极限荷载差值较小,两种模型在循环往复荷载作用下计算得到的节点滞回曲线、骨架曲线以及刚度退化曲线等基本一致,节点简化模型可以很大程度上反映出节点实体模型的力学性能。2)单向静力荷载作用下,框架简化模型和框架实体模型计算得到的结构屈服荷载、极限荷载差值较小,在往复循环荷载作用下,两种框架模型计算得到的框架结构承载力、框架刚度、滞回性能以及耗能能力基本一致,计算结果吻合较好。3)采用节点简化模型和框架简化模型对4种带悬臂梁段节点及框架进行相关计算,计算结果具有一定的精度,与采用节点及框架实体模型相比,分析效率提高了95%以上,大大降低了计算成本。

基于简化序列重复节点的极化码快速串行抵消译码算法

为了进一步降低串行抵消(SC)译码算法的译码时延,在序列重复(SR)节点的基础上,根据SR源节点的类型与译码复杂度,对不同类型的拓展类广义奇偶校验(EG-PC)节点进行分解、合并和简化,并使用快速简化串行抵消(Fast-SSC)译码对Rate-C节点进行裁剪处理,提出了基于简化SR节点的极化码快速SC译码算法(SSRFSC)。实验数据表明,在相近的译码性能下(在误帧率为10^(-3)时,约有0.1 dB的性能损失),与基于SR节点的快速SC(SRFSC)译码算法相比,所提算法的译码时延最多减少了28%;与Fast-SSC译码算法相比,译码时延最多减少了49%。

供水管网水龄的逐节点遍历简化算法

基于水龄的定义,设计逐节点遍历简化算法计算供水管网节点水龄。此法克服了国内传统通过寻找不同的水源到节点的路径而进行广度优先搜索的算法,以及国外常用的划分管段为若干片段并将水龄作为水质的特例来逐时段模拟的拉格朗日传输算法的不足,建模简单,运算快速,结果准确,从而为管网水质的进一步计算和模拟提供了基础理论模型与算法参考。

基于节点简化策略的配电网孤岛优化划分

对含分布式发电的配电网,为充分发挥分布式能源的潜力,提高配电系统的供电可靠性,对含分布式电源(distributed generation,简称DG)的配电网孤岛优化划分进行了研究。根据负荷的重要程度和可控性,基于配电网的树状结构,提出了配电网节点简化策略。在基本孤岛划分模型的基础上,提出了基于节点简化策略的孤岛搜索修正模型和孤岛划分方案修正原则。同时针对遗传算法应用于孤岛划分问题所面对的编码冗长、无效编码量大、易陷入局部最优等问题,提出了基于改进遗传算法的孤岛优化划分方法。IEEE69节点配网的仿真结果验证了所提模型和算法的有效性。

延性节点钢框架结构的抗震性能分析

为简化延性耗能节点钢框架结构的数值计算,利用延性耗能节点简化理论模型分别对6层、12层的翼缘削弱型节点钢框架和盖板加强型节点钢框架进行简化,并对框架简化模型和实际框架模型进行模态分析;提取框架结构的前3阶基本周期并计算阻尼比,并对框架结构简化模型和实际模型开展El Centro波和Taft波2种地震波下的动力时程分析,将框架简化模型计算得到的框架基本周期、柱顶位移和柱底剪力时程曲线与实际框架模型的数值计算结果进行对比。结果表明:整体上框架简化模型和实际框架模型的数值计算结果吻合较好,翼缘削弱型节点框架简化模型计算的框架基本周期比实际模型计算值稍小,相对误差在8.5%以内,而盖板加强型节点框架简化模型计算的框架基本周期比实际模型计算值稍大,相对误差在4.0%以内;柱顶位移和柱底剪力时程曲线吻合较好。延性节点简化理论模型用于框架结构动力计算具有极高的计算精度,可有效分析延性节点钢框架结构的抗震性能。

延性节点钢框架结构的力学性能分析

延性节点是近年来采用的新型梁柱连接方式,具有良好的抗震性能,但由于延性节点构造较复杂,该类型节点的框架实体结构数值计算耗时、耗力,为提高计算效率,利用3种延性节点的简化理论模型,分别对3层1跨和6层3跨的翼缘削弱型节点和盖板加强型节点钢框架进行简化,并对框架简化模型进行3种工况下的静力分析,提取结构内力和变形等计算结果与实际框架计算结果进行对比,分析表明:3种延性节点简化模型均表现出与原结构相一致的受力特性,利用框架简化模型进行静力分析具有良好的精度,为延性节点框架静力分析提供了较为简便的数值计算方法。

半刚性连接无侧移组合框架梁挠度的简化计算

采用近似的线性节点刚度来反映连接的非线性弯矩-转角关系,提出了正常使用极限状态下半刚性连接无侧移组合框架梁挠度的简化计算方法。分析常用的几种线性节点刚度对组合框架挠度的影响,给出了可应用于实际设计的合理的线性割线刚度模型。通过与有限元方法计算结果比较,表明建议的简化方法具有可接受的精确度,而且对节点特征的线性简化不太敏感。

地下室防水体系的简化设计

通过结构主体的简化设计、主体附加防水的选择以及节点构造的简化,提出地下室防水体系简化设计的概念和方法。结构主体设计方面,采用厚底板、侧壁墙柱分开设置、外墙窗井与风道由外挂改为内设,都是有效的简化措施;主体附加防水设计方面,采用预铺反粘类卷材、膨润土毯等防水材料,都能简化构造层次;施工缝、后浇带、穿墙管等细部节点,也都可通过选用新型防水止水材料和改进设计达到简化、优化的目的。

预应力装配式混凝土框架结构的抗震性能研究

应用OpenSEES有限元软件中带有转动弹簧和剪切弹簧的简化二维节点梁柱单元模型,编制了预应力装配式混凝土框架结构低周往复荷载试验和拟动力荷载试验的计算程序,并对国内研究者已完成的一榀一层两跨的预应力装配式混凝土框架低周往复荷载试验和一榀两层两跨的预应力装配式框架的拟动力荷载试验进行了模拟分析,分别得到了计算的滞回曲线和时程曲线。结果表明:计算曲线与试验曲线吻合良好,可为预应力装配式框架的设计分析提供一种途径。

基于改进Bi-RRT算法的机器鱼路径规划方法

为提高机器鱼的水下路径规划效率,更好地完成水下工作,提出一种基于改进双向快速搜索随机树(bidirectional rapidly-exploring random trees,Bi-RRT)算法的机器鱼路径规划方法。以研制的混合驱动机器鱼为研究对象,介绍其结构模型和运动控制模式,为后续试验验证提供物理样机。针对Bi-RRT算法存在的采样随机、路径冗余、效率不高等问题,融合生长引导机制和连接强化机制改进Bi-RRT算法,加入生长引导机制,改善随机树生长随机、两树连接慢的问题;加入连接强化机制提高算法搜索速度。对搜索路径进行优化处理,通过剔除冗余节点、插入优化节点,改善路径质量,对路径进行平滑处理,使路径更适合机器鱼航行,实现机器鱼路径规划任务。仿真结果表明,与传统Bi-RRT算法及其他衍生快速搜索随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)算法相比,改进的Bi-RRT算法相较于改进前节点数减少约50.8%,路径长度缩短约19%,搜索时间减少约65.3%。

基于暴雨雨型的设计径流量研究及应用

为简化排水模型在城市排水防涝规划中的应用,利用武汉短历时暴雨雨型,采用三角概化法推导出雨型径流量计算公式。通过武汉雨型径流量设计程序在9个排水区的应用,在相同重现期标准下与武汉暴雨强度公式进行对比,同频率雨型设计径流量的平均绝对值相对误差为1.29%,最大误差<5%。采用相关因子拟合公式计算排水区节点雨水汇流时间,可建立雨型径流量节点管控简化模型,无需排水管网建模,可实现城市排水防涝规划水位管控,也可进行雨水溢流污染控制调节池容量的计算。