建筑性能模拟中多目标优化方法及应用研究综述

结合建筑性能模拟和多目标优化的技术是建筑可持续发展的创新方向。本研究对Web of Science核心数据集和中国知网(CNKI)上发表的建筑多目标优化相关研究进行了广泛回顾,并采用文献计量软件CiteSpace进行了研究热点和发展趋势分析。本文讨论了多目标优化方法应用的最新进展、局限性和潜在的发展方向,重点阐述了现有模拟工具和优化引擎的功能、应用和发展情况。结果表明:如何实现优化工具和模拟程序的有效结合是当前多目标优化的主要挑战。参数化平台能够集成建模、模拟、优化等过程,在当前多目标优化研究中的应用日益广泛。建筑室内热环境、光环境和能耗的优化是当前研究的重点,建筑室内外风环境、声环境优化和可再生能源应用是未来研究中值得关注的方向。

剪力墙布设形式对高层建筑结构抗震性能影响的数值模拟研究

探究剪力墙布设位置对高层建筑抗震性能的影响。以某地区一座25层高层住宅建筑为研究对象,通过建立数值模型分析了不同剪力墙布设形式对结构性能的影响。研究结果表明,剪力墙布设形式对结构的自振周期、位移特性和倾覆弯矩具有显著影响。结构平动周期、扭转周期、X向层间位移大小、最大X向层间位移角及最大位移比变化趋势与结构偏心率变化趋势基本一致,底层墙倾覆弯矩大小变化趋势与结构偏心率变化趋势相反。在设计过程中,通过合理选择剪力墙的布设形式能够有效地控制建筑物的位移,提高其抗震性能,确保建筑物的结构完整性和人员安全。

高层建筑结构盘扣架节点受力性能的数值模拟与实测对比

本文采用数值模拟方法对高层建筑结构盘扣架节点的受力性能进行预测,并通过实测数据采集验证模拟结果的可靠性。在数值模拟中,建立了相应的有限元模型,并考虑了材料的非线性行为。实测数据采集通过对实际高层建筑结构盘扣架节点进行应力、应变、位移、屈服荷载和极限荷载的测试完成。结果表明,数值模拟结果与实测数据在整体趋势上相近,但在具体数值上存在一定的差异。最大应力、最大应变和最大位移的实测值相较于模拟结果略有增加,而实测的屈服荷载和极限荷载相较于模拟结果也有所提高。大部分节点的实测与模拟结果差异都在5%以内。

新型建筑隔热材料的热性能模拟与优化

建筑隔热材料在现代建筑工程中起着至关重要的作用,能够有效地降低能源消耗、提高室内舒适度并减少环境影响。然而,传统隔热材料存在一些局限性,如导热性较高和性能不稳定等。为了克服这些问题,研究人员一直在探索新型建筑隔热材料的开发和应用。本研究旨在利用先进的模拟和优化方法,提高新型建筑隔热材料的性能,并为可持续建筑发展做出贡献。文章详细介绍了材料的选取、实验室的测试、数学模型的建立、模拟工具的选择以及优化算法的应用,分析模拟结果与实验数据的对比,以期为建筑领域的隔热材料研究提供新的思路和方法。

装配式UHPC-NC叠合梁抗弯性能数值模拟分析

以某装配式钢筋混凝土框架剪力墙结构办公楼为研究背景,采用数值模拟方法,建立了三维装配式UHPC-NC叠合梁数值模型,研究了不同材料参数对装配式UHPC-NC叠合梁抗弯性能的影响。结果表明:提高NC的抗压强度对试件承载力和刚度的提升幅度较小;提高UHPC的抗拉强度对构件极限承载力的提高也不显著;增加UHPC受拉高度对构件抗弯承载力的提高显著;在实际工程中可通过提高纵筋配筋率来提高构件的极限抗弯承载力。

超高层装配式建筑结构设计与抗震性能分析

超高层建筑作为城市天际线的重要组成部分,其结构设计与抗震性能分析受到了广泛关注。本文基于装配式建筑技术对超高层建筑的结构设计方法进行研究,并对其抗震性能进行深入分析。研究结果表明,通过合理的结构设计与加固措施,装配式超高层建筑能够满足高强度地震区域的安全要求,为超高层建筑的绿色施工与可持续发展提供了新的解决方案。

装配式建筑组合叠合梁抗弯性能试验研究

以三亚城投大厦项目装配式建筑叠合梁为研究对象,运用室内物理模拟试验的方法,制作了9种不同类型的叠合梁,分析UHPC-NC叠合梁的荷载-挠度、开裂荷载与极限承载力的变化特征,研究UHPC叠合高度、UHPC叠合位置、纵筋配筋率和钢纤维类型等因素对叠合梁受弯性能的影响。研究结果表明:UHPC-NC叠合梁的荷载-跨中挠度曲线有弹性阶段、裂缝开展阶段和破坏阶段3个阶段;UHPC-NC叠合梁具有良好的挠度延性、抗裂性能和刚度储备,其最终挠度与屈服挠度之比为2.82~7.42;在剪跨段,斜裂缝的分布表明UHPC的存在对阻止叠合梁斜裂缝的发展和提高抗剪承载力具有积极的影响;纵筋配筋率越高,屈服弯矩和极限弯矩越大;在相同钢纤维体积掺量下,叠合梁的屈服弯矩显著效果依次为端勾、波纹与平直。

高层建筑结构设计中的抗震性能研究

高层建筑的抗震设计是当前结构工程领域的重要研究方向。基于此,本文阐述了高层建筑抗震性能研究的相关问题。论文首先介绍了抗震性能设计的基本原理和方法,并对横向位移、刚度差和扭转效应等关键参数进行了详细阐述。接着,我们采用数值模拟的方式对不同结构类型(框架结构、筒中筒结构和混合结构)的高层建筑进行了零损失性能、近震弹性性能和远震弹性性能的抗震性能分析,并对结果进行对比分析。研究结果表明,混合结构类型的高层建筑在抗震性能方面表现最佳,其次是筒中筒结构。本研究为高层建筑的抗震设计提供了理论依据,并对实际的工程设计具有指导意义。

建筑结构优化设计对安全性能的影响研究

本论文旨在探究建筑结构优化设计对建筑安全性能的影响。对建筑结构优化设计的理论及其实施策略进行深入研究和探讨,同时结合高级数学模型及计算机模拟技术,对不同结构优化设计条件下,建筑物的安全性能及其动态响应进行模拟.本研究有望为建筑工程设计的决策者提供重有价值的参考。

高层建筑中钢结构设计中的问题分析与抗震性能研究

在大楼设计中,选择高层建筑的钢结构设计这一大工程,意义重大,更是在我国地震频发地区,其防震设计异常重要。现有的研究关注在钢结构设计中存在哪些问题,并研究了钢结构抗震性能的深入知识。关于国内外的钢构高层建筑,研究观察到许多常见问题需解决,包括结构稳定、荷载承受能力、耐久性等东西。有限元模拟被引入到研究中,该研究针对典型的钢结构,深入分析其抗震性,如结构刚度、荷载承受能力和能量消耗。设计优化在这儿也有其场所,选取合适的结构形式和节点设计等,能极有效的提升钢结构的抗震性。在合理的地震作用下,优化后的钢结构能够具有良好的耗能能力和延性,从而保证结构在地震中安全。这一结果为提升高层建筑钢结构的安全性和耐用性提供了重要的理论依据,对于未来的高层建筑设计具有重要的参考价值。

基于数值模拟的建筑消防安全性能分析

该文研究的目的是对集中工业园区的消防安全风险进行评估,并根据评估结果结合实际工作指定企业总部园区消防安全管理策略,提高现场管理水平。提出基于场景聚集类的建筑火灾风险分析模型;结果表明,火灾风险分析可以快速地检查建筑中存在的火灾风险,进而评估是否需要采取或者采取何种措施可以将火灾风险降至最低。解决了园区内消防安全管理中如何科学、快速地找到现场管理的关键点和薄弱点的问题,并根据消防安全管理现状进行改善,从而提升整体消防安全管理水平。

方案设计阶段建筑性能模拟方法综述

从模拟辅助设计的过程分析、建筑群性能模拟、建筑单体性能模拟和建筑性能评价方法四个方面回顾了建筑方案设计阶段节能设计的研究成果,分析了现有研究方法的不足,指出解决现有问题应首先研究方案设计阶段的特点,其次分析模拟输入参数的可获得性,并在模拟中引入不确定性分析。

双幕墙建筑通风性能的数值模拟研究

为研究廊道式和箱体式两种双幕墙体系的通风性能,以及外层幕墙通风百叶倾角对通风效果的影响,利用计算流体力学中的数值风洞模拟双幕墙建筑的通风状况,并与风洞试验结果相比较;采用多种倾角工况和不同来流风向对通风口百叶进行建模计算.分析结果表明,采用大涡湍流模型中的动力亚格子尺度(SGS)模型能很好地模拟双幕墙体系的实际风场;在满足建筑通风要求的前提下使用箱体式来代替廊道式幕墙能获得更加良好的居住环境;通风百叶在一定程度上起到导风板的作用,在45°倾角附近具有最佳的通风效果.

建筑火灾场模拟计算中的网格独立性——建筑防火性能化设计的若干问题探讨

建筑火灾的计算机模拟是建筑防火性能化设计的重要组成部分,场模拟是建筑火灾计算机模拟的主要方法之一。在场模拟计算中网格独立性分析直接影响计算结果的误差,甚至影响计算结果是否定性合理。通过对网格独立性问题进行研究和探讨,以求科学地认识和理解场模拟计算在性能化防火设计中的正确使用。

基于Revit平台设计建筑模型的钢网架结构抗震性能数值模拟

研究基于Revit平台设计建筑模型的钢网架结构抗震性能数值模拟方法,对于提高钢网架结构抗震性能以及安全性具有重要应用价值。该方法依据标高和轴网的定位信息设计钢网架建筑构件及结构构件后,通过Revit软件平台确定实例钢网架结构建筑模型大体框架;采用绑定约束以及接触约束方法,分别实现建筑模型杆件梁以及混凝土型钢间的约束,并采用位移控制加载方法在得到的建筑模型杆顶以及梁与轴线方向加载轴向荷载和往复荷载。采用TurnTool虚拟仿真软件,进行钢网架结构抗震性数值模拟。结果显示:在低周往复荷载作用下钢网架结构荷载与位移的变化较为稳定;在低周往复荷载作用下的塑性阶段时,结构的纵向系杆对混凝土存在约束效果,构件间距越小该结构的延性就越好,纵向系杆能够提高实例钢网架结构的受力性;不同地震波作用下钢网架结构楼层节点位移随着楼层的增高而加大,证明了所设计模型的抗震模拟结果准确性较高。

模块式屋顶绿化热工性能模拟及排布优化

以屋顶绿化为削减上海夏季空调高能耗的重要手段,探究其在不同建设布局下的节能效益差异,以期在推广建设中获得更好的节能实效;首先穷举对应不同屋面绿化率的模块排布单元,然后在FLUENT软件中借助经实测校准的佛甲草屋顶绿化模块传热模型,模拟不同排布单元的热通量,最终比选节能潜力突出的排布单元,考察低建养成本的排布方式并计算其导热系数。结果表明:不同排布单元的热通量存在差异;随着屋面绿化率的增长,相应排布单元的平均热通量显著下降;在屋面绿化率相同的情况下,模块相对集中的排布单元热工性能较佳;屋面绿化率为80%的排布单元较100%绿化单元可降低20%的模块产品价格成本,其导热系数可达0.3 W·m^(-1)·K^(-1),较未绿化单元减少50%;夏季在上海地区屋面绿化率改变对于模块式屋顶绿化的热工性能影响显著;通过小尺度抽象场景模拟可推得具有科学实践引导价值的应用场景,即模块式屋顶绿化在屋面覆盖率达到80%且绿化模块相对集中排布时,具有较好的经济节能效益。

天井空间再利用建筑性能模拟分析——以岭南传统民居为例

在传统建筑的再利用项目中,建筑师多以现代材料与空间构成等手法解决空间再利用问题,而对人体舒适度与环境友好性方面的关注尚显不足。同时,在当前全球呼吁绿色可持续建筑的背景下,使建筑改造后各方面性能达至最佳正日益成为设计重点,但传统的设计分析方法已不能满足这一新的需求。试以岭南传统民居天井空间的再利用为例,在设计过程中引入建筑性能模拟作为辅助分析手段,实践证明这是一种行之有效的方法,可为设计方案的优化提供科学的量化判断依据。

基于建筑性能模拟技术的绿色建筑设计教学实践与思考

可持续发展理论促进了生态城市和绿色建筑的发展,建筑教育需要积极地将相关内容融入原有的教学体系中。建筑性能模拟技术可以为绿色建筑设计提供技术支撑,本文列举了不同类型的建筑性能模拟软件的各自特点与适用范围,介绍了绿色建筑系列毕业设计课程教学中准备阶段、中期阶段和成果阶段的教学过程,以及在不同阶段运用数字技术的方法,总结了教学中遇到的问题及经验,提出了建立绿色建筑教学体系的思考与展望。

论岭南传统民居改造方案优化过程中建筑性能模拟的辅助分析

在传统建筑更新改造项目中,建筑师的惯用手法多以空间的拆解与再利用为主要关注点,空间效果往往占据了首要因素,对建筑其他方面性能的重视不够。然而,在当前全球呼吁绿色可持续建筑的背景下,改造后建筑各方面性能的最佳平衡日益成为设计重点,而传统的设计分析方法不能满足这一新的需求。经过案例实践,在设计过程中引入建筑性能模拟作为辅助分析的手段,是一种行之有效的方法,可为设计方案的优化提供科学的判断依据。

2组轻型木结构建筑外墙热湿耦合性能模拟分析

以地处冬冷夏热的中国南京地区建筑A(软木)和建筑B(防腐木)2幢轻型木结构建筑4种外墙为研究对象,测定其结构材料的热物性和热湿性参数,并对墙体的热工性能及其热湿耦合性能进行了模拟及其验证分析。结果表明:墙体传热系数、室内外温湿度以及室内外露点温度值的模拟值和实测值的结果一致,可有效利用WUFI模拟预测建筑外墙的保温特性;2幢轻型木结构建筑均适用于严寒地区,建筑A的整体保温性能优于建筑B,且合理优化设计建筑外墙组成结构是建筑外墙保温的关键;轻型木结构建筑具有良好的温湿度调节作用,建筑A的温湿调节性能高于建筑B;2幢轻型木结构建筑全年室内平均相对湿度分别是54.92%和56.13%,全年温度及冬季相对湿度均在全年温度18~28℃、冬天相对湿度30%~80%的适宜区间内,墙体设计适用于南京夏热冬冷气候区;4种墙体结构的室内墙面霉菌孢子萌发可能性较小,不易产生霉菌。