基于BIM技术与模拟退火算法的村镇轻钢框架结构智能设计方法

传统村镇住宅结构设计需要进行大量的人工试算与重复建模,而受制于建设成本,村镇住宅无法像城镇住宅一样通过设计师进行专业的结构设计与验算,其安全性与经济性均难以满足要求。为此,提出一种村镇轻钢框架结构智能设计方法,包括智能建模与智能优化两个环节。基于图层自动识别算法、光学字符识别技术、自适应分块算法提出村镇轻钢框架结构BIM智能建模方法,包括图层识别、轴文本数据提取、墙体轮廓提取等,智能建模结果基本满足实际工程要求。基于提出的两阶段模拟退火算法给出村镇轻钢框架结构的智能优化方法,优化速度较快,优化效果良好。通过实际工程案例对提出的智能设计方法进行验证,结果表明,提出的村镇轻钢框架结构智能设计方法具有可行性,与传统的人工设计方法相比,设计周期可缩短70%以上,材料用量、结构设计指标接近人工设计结果。

轻钢装配式建筑性能优化设计综述

轻钢装配式结构施工周期短、抗震节能、可回收利用率高,但也存在热惰性差、重复热桥多、隔振性能差等缺陷。以CNKI数据库筛选出的有关轻钢装配式建筑的383篇文献和Web of Science核心合集的731篇文献为数据来源,利用CiteSpace对发文情况、研究热点及发展趋势进行可视化分析,为以后的相关研究提供参考。综述包括轻钢龙骨、轻钢轻质混凝土、轻钢框架等在内的典型装配式轻钢结构性能优化设计的研究现状。首先,从整体抗震性能、自攻螺钉连接、龙骨截面及腹板开孔、保温材料及构造角度分析了组合墙体力学性能优化设计的特点、效果和改进思路。之后,从增设保温材料、热桥阻断设计、相变储能应用和接缝密封处理4个方面提出优化墙体热工性能的方法和效果。最后,阐述了围护结构隔绝空气声、结构振动噪声及振动舒适度的优化设计方法,总结了多目标并行优化的研究现状和未来发展方向。

钢框架-偏心支撑结构消能梁暗置侧向支撑设计

在钢框架-偏心支撑结构中,针对钢结构住宅等建筑中不能接受常规消能梁侧向支撑的情况,设计了一种在消能梁段端部的楼板内设置型钢连接件及暗梁组成的暗置侧向支撑。有限元模拟分析表明,在规范规定的消能梁段下翼缘侧向水平荷载的作用下,该消能梁暗置侧向支撑能显著减小消能梁的扭转变形和侧向弯曲变形;在考虑消能梁上局部楼板失效的情况下,暗置侧向支撑也能提供消能梁合适的扭转约束刚度。通过某工程的原位静荷载试验,验证了该暗置支撑对消能梁发挥的预期侧向支撑作用。

轻钢厂房全过程设计系统研发

轻钢厂房设计包括结构设计、施工图设计、加工图设计及围护面板设计等多个流程,当前各设计流程之间的数据流动并不顺畅。本研究设计了一套轻钢厂房全过程设计系统,消除了各设计流程间的数据流通障碍,符合传统设计流程,并避免了重复建模,提高了轻钢厂房设计效率。

轻钢结构建筑物化阶段碳排放及减排的研究

建筑行业碳排放量占社会碳排放总量的40%左右,其中,建筑物化阶段的碳排放总量最大,且强度高,该阶段碳减排是建筑减排的重要突破口。目前,大部分建筑减排研究主要针对传统现浇钢筋混凝土建筑,对于轻钢结构建筑的研究较少,针对轻钢建筑物化阶段碳排放的研究更少。本研究构建了轻钢建筑物化阶段碳排放计算模型,选取北京某轻钢结构建筑为案例,通过计算物化阶段的碳排放,分析建材生产、运输、施工建造各阶段的碳排放,发现轻钢结构建筑在各阶段有较大的减排潜力,并提出相应的减排措施。

建筑混凝土轻钢结构损伤可靠检测仿真研究

建筑混凝土轻钢结构强度高、整体刚性好、变形能力强,但由于其构件断面偏小,发生开裂损伤后极限承载能力下降,严重影响建筑整体质量,所以应研究建筑混凝土轻钢结构损伤检测方法。先构建轻钢结构实体并自动生成三维轻钢结构有限元模型,利用模态分析模块求解轻钢结构模态参数。采用希尔伯特振动分解算法,获取轻钢结构损伤检测的最大幅值分量信号,并将其输入至全连接神经网络,检测损伤情况,并输出损伤结果。测试结果显示:获取的一阶和二阶频率结果与实际结果之间最大差值分别为0.75Hz和1.2Hz,说明上述方法可准确得出轻钢结构的相关模态参数,能够完成建筑混凝土轻钢结构损伤的可靠检测。

高层装配式钢结构住宅施工设计及关键技术研究

以济南先行区绿色建设国际产业园租赁住房项目为工程背景,研究了高层装配式钢结构住宅设计及施工关键技术。通过研究基于BIM技术构件深化设计、施工顺序优化、防火体系优化、外墙防水体系优化等关键技术,确定了最优施工技术,在不增加成本及工期的基础上,提高了建筑整体及局部防火、防水性能。通过研究地脚预埋、钢梁、钢柱及附属结构的施工关键技术,确定了各施工步骤最优技术,确保了施工安全及质量。基于研究成果,形成了一套综合性的高层装配式钢结构住宅技术体系,结果表明:研究成果的应用提高了工程质量及经济效益,缩短了施工工期。

轻钢房屋整体风致易损性分析

轻钢房屋被广泛用于民宅和厂房等低矮建筑中。该类结构轻质,对风荷载较为敏感,在台风中破坏严重,造成了巨大的经济损失,因此对该结构进行风灾评估具有重要意义。首先,基于随机模拟技术提出了轻钢房屋整体结构风致易损性的分析框架,其中涉及风荷载随机化方法、主体结构和围护结构风致易脆性分析方法以及房屋整体结构风致易损性分析流程。其次,基于所提框架对一具体轻钢结构风致易损性进行了案例分析,结果表明,所提方法较好考虑了飞掷物和风压联合作用及其造成的内压变化效应,并可将主体结构和围护结构的风灾损失进行融合,获得结构整体易损性曲线。

装配式钢结构办公建筑全生命周期碳排放计算方法研究与应用

为了系统计算装配式钢结构办公建筑的碳排放,本文构建了装配式钢结构全生命周期碳排放计算模型,借助Autodesk Revit、Tekla Structures和商业建筑热环境设计模拟工具包(DeST-C)提供了明确计算方法,以无锡中电创新园为案例,进行了全生命周期碳排放计算,并与装配式混凝土(PC)结构、现浇钢混结构进行了碳排放比较分析.本碳排放计算模型全面考虑了建筑全生命周期的材料制备及构件生产阶段、物流转运阶段、施工建造阶段、运行维护阶段、改造再用阶段和拆除再用阶段六大阶段,涵盖了“人机料”全要素碳排放活动,并实现了钢结构构件的碳排放因子计算,具有完整性和准确性.案例分析结果显示:装配式钢结构建筑年均碳排放强度为59.47 kg·m^(−2)·a^(−1),比装配式PC结构、现浇钢混结构建筑分别减少5.46 kg·m^(−2)·a^(−1)、13.59 kg·m^(−2)·a^(−1),展现了装配式钢结构建筑良好的减碳效果;在六大阶段中,运行阶段碳排放量最大,占比58.79%,其次是材料制备及构件生产阶段,占比29.58%,建筑拆除再用阶段碳排放量为−3295.27 t,具有良好的减碳效果;考虑可再生能源及植物碳汇因素后,减碳389.33 t.本文提出的方法为装配式钢结构办公建筑全生命周期碳排放计算问题提供了新的解决思路,为装配式钢结构办公建筑减碳评估提供了依据.

预制装配式螺栓连接型轻钢构造柱施工技术研究

传统构造柱的施工涉及工种多,工序复杂,工期长,工人劳动强度大,存在马牙槎留置偏差、钢筋偏位、混凝土侧漏、不密实等质量通病,显然无法满足现代建筑产业化,绿色施工的要求。提出了一种可代替传统钢筋混凝土构造柱的轻钢构造柱施工工艺,确定了其施工特点、原理、工艺流程及质量控制措施,获得了最佳的经济和社会效益,是一种可靠、高效的新技术,具有广阔的应用前景。

模块化设计在实训基地建筑中的应用研究

基于实训基地项目建设背景,提出模块化设计策略。从模块化建筑的独立性、装配性和通用性等特性出发,围绕模块化设计体系的构建、建筑功能模块划分、模块单元选型、模块组装等四个方面阐述了模块化设计在实训基地建筑中的应用,最后通过综合比较传统现浇结构、装配式结构(装配式混凝土结构、装配式钢结构)、模块化钢结构,指出模块化钢结构设计在实训基地项目中的应用优势,并分析了钢结构模块化建筑设计的应用特点,以期实现绿色建筑可持续发展。

装配式钢结构梁柱连接节点设计要点及施工工艺研究

近年来,装配式钢结构建筑作为一种高效、环保、经济的建筑形式,得到了广泛的应用。梁柱连接节点作为钢结构的重要组成部分,其设计合理性、制造和施工质量直接关系整个结构的安全性和稳定性。基于此,文章首先论述了装配式钢结构梁柱连接在建筑中的应用及装配式钢结构梁柱连接节点国内外研究现状,随后分析了连接节点的类型及节点设计要点,主要包括工字形柱与梁节点设计、钢管柱与梁柱节点设计及梁柱节点域的加强设计,最后讨论了节点施工工艺,以供参考。

超高层内倾外斜式大直径分叉圆管柱施工技术

在西安曲江文创中心项目中,塔楼外框主体结构3根角部钢柱为内倾外斜式分叉大直径圆管柱,分叉处柱体直径大,分叉相交贯口长、轴向受力大,对钢构件加工和现场安装精度要求高,不宜应用常规贯口切割技术。为解决相交大贯口加工难度大、制作精度与现场安装要求高、分叉节点整体运输难度大、焊接要求高的难题,从节点优化、贯口放样切割、工厂预拼装、现场安装等过程进行控制,顺利实现项目分叉圆管柱安装,且精度控制满足设计要求。

四塔高位连体钢桁架结构施工关键技术

以江门市档案中心高层建筑工程为例,该工程为四塔高位连体结构,在高层塔楼结构顶部采用带悬挑的大跨度钢桁架作为连接体,将4栋塔楼连为一体,其结构形式较复杂、施工难度大。为此,根据结构特点、工期、场地及垂直运输等因素,提出高位连体桁架采用“胎架拼装、低位滑移后整体提升”的一体化施工工艺,局部悬挑桁架采用“高空散装+临时支撑”的常规施工方法。在此基础上,制定了钢结构施工总体流程和具体实施要点。

某工业厂房结构设计探析

为实现厂房功能,满足工艺要求,文中以某厂房为例,对设计中遇到的结构布置、柱网方案、上部结构设计等方面的问题进行分析。结果表明,结构布置要根据荷载、规则性、结构类型等因素确定,柱网布置要结合上部结构、基础总造价确定。得出结论,生产车间上部结构设计流程为先确定框架梁布置方案,再进行钢结构屋顶、夹层设计、最后进行结构整体计算。

钢框架装配式结构超低能耗建筑气密性研究与应用

气密性是超低能耗建筑关键技术之一,并直接量化作为超低能耗建筑成功建造与否的验收指标。钢框架装配式结构外围护结构安装拼缝多,建筑气密漏点多,而解决所有气密漏点,形成超低能耗建筑可靠的气密层,是工程建设实施的重难点。文章通过总结钢结构超低能耗建筑的气密层施工技术研究与应用,为类似工程提供借鉴。

基于物联网的钢平台模架应用关键技术研究

钢平台模架承载力较高,可为超高层建筑的核心筒施工提供更加安全便利的作业环境。以深圳星河雅宝双子塔工程西塔为具体案例,介绍了基于物联网的钢平台模架关键技术:将地下室的外框改为钢结构,实现地下室阶段安装钢平台,使得塔楼流水施工提前开始,有效减少了工期;通过设计装配式钢次梁和走道板,实现伸臂桁架层钢平台模架快速改造;通过将墙体减少层的钢平台模架设计为整体模块、提前增加临边围护,实现钢平台模架的快速空中变形,减少了高空作业安全风险;通过布置基于物联网的钢平台模架安全监控平台,实现钢平台模架安全风险信息的实时采集和分析,并通过控制油缸顶升及时调整钢平台姿态,保障了钢平台模架的长期安全平稳运行。

轻型钢结构工业建筑设计及应用分析

针对轻型钢结构工业建筑设计与应用展开论述,介绍轻型钢结构在工业建筑应用中的优势,结合工程实例详细阐述轻型钢结构工业建筑的设计要点,如荷载组合设计、梁柱截面设计、钢架侧移与变形分析、校核钢架截面、墙梁和檩条设计级支撑设计等。

复合保温外墙凹槽板受力性能有限元分析

钢结构的外墙挂板与梁的连接节点对外墙保温性能削弱较大,超低能耗复合保温外墙凹槽板的尽量减少贯穿墙体的金属连接件面积,并设置绝热垫片,论文使用ABAQUS分别在自重、风荷载、多遇地震、罕遇地震等工况对墙体及节点进行有限元受力分析,验证了该超低能耗连接构造的安全性。

基于正交试验法的苏南轻钢农宅能耗模拟及优化

文章以苏南地区的一幢典型代表性农宅为例,构建轻钢结构农房模拟模型,选取影响建筑能耗的七个关键因素,运用建筑能耗软件De ST-H进行能耗模拟分析。通过正交试验法研究分析,得出多种试验结果,并对各个能耗影响因素的作用趋势和主次程度进行分析,得到最适宜的建筑能耗优化设计组合结果,为苏南地区的轻钢结构农宅的能耗优化设计提供一定的理论参考。