On the Representation of Multi-layer Woven Structure

A quantitative method is developed to identify the structures of multi-layer woven fabric in this study. Six structural parameters are selected to represent the fabric structure. With some design criteria for the reinforcement of textile composites, the relationships among the structural parameters are derived for different binding patterns of the fabric structure. The conditions, which meet the requirements of structural cell stability,are also discussed.

梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构的减震研究

梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构很好地解决了传统双重抗侧体系由于节点焊接而带来的系列问题,但不可避免地对结构抗震性能产生影响,因此,亟需针对此类结构的消能减震研究。本文以30层梁端铰接的钢管混凝土柱-混凝土核心筒结构为研究对象,通过引入不同构造形式的消能黏滞阻尼伸臂形成减震层,利用OpenSees有限元软件对结构进行弹塑性时程分析,优选出最佳构造形式,并据此对比设置一道及两道减震层时,结构在罕遇地震下减震性能及黏滞阻尼器的阻尼系数和速度指数变化对设置一道减震层结构抗震性能的影响分析。研究结果表明:竖向斜撑型减震层对结构顶点位移、层间位移角、基底剪力的控制效果及自身的耗能效果最佳,而两道减震层结构的综合性能要略优于一道减震层结构,但一道减震层结构对减震层位置变化更敏感,且当减震层位于结构1/3 H层高时减震效果最佳;阻尼系数与速度指数过大或过小均会对结构产生不利影响,而速度指数能有效降低结构的层间位移角,但应注意所带来的位移突变和基底剪力增大问题。

钢-混凝土叠合板组合楼盖在多层轻钢房屋中的应用

在多层轻钢房屋整体分析时 ,通常不考虑楼盖与钢梁的组合作用 ,偏保守地假设钢结构承受全部荷载 ,这样不仅增加材料用量和结构自重 ,反而会造成强梁弱柱的不利情况。结合北京某小区办公楼的设计讨论了钢 混凝土组合楼盖对多层钢结构设计的影响 ,分析结果表明考虑混凝土与钢梁的组合作用不仅能够降低层高、减少维护结构费用和减轻基础压力 ,而且在提高结构整体刚度方面也很明显。

基于多种群遗传算法的钢框架结构优化设计

传统的基于力学分析软件的结构设计方法存在效率低下、依靠专家经验等局限性,采用智能算法能实现高效的结构自动优化设计。然而,由于随机搜索特征,优化结果和收敛性高度依赖于算法的参数设置,需要通过试算来确定其合理取值,该方法会造成优化效率低、计算量大等问题。引入多种群协作和信息共享机制来改善此类问题,并研究其在结构优化设计中的适用性。利用MSC.Marc软件建立钢框架结构有限元模型,采用底部剪力法将地震作用等效为水平荷载施加到结构上,搭建有限元软件与智能算法的自动优化过程,以结构的总体材料用量最低为目标,考虑了层间位移角、应力比、构件稳定性和宽厚比等多种约束条件,以遗传算法为基础,通过适应度尺度变换、基于方向的交叉算子、非均匀变异算子、自适应概率、精英保留策略、重复项替代机制、基于约束的策略对其进行改进,引入多种群思想,对比多种算法优化结果的差异。结果表明:基于多种群的遗传算法能有效改善优化结果对算法参数的依赖性,提高结构优化设计的效率。

广州航空轮胎大科学装置主体结构设计

广州航空轮胎大科学装置作为科学试验、产业吸引的重要建筑,方案新颖奇特,为竖向及水平圆组合的造型。结构设计时,通过设置防震缝将其分割成两个独立的结构主体,同时考虑建筑造型、试验设备、超高大跨吊车等的相关需求。竖向圆为中部通高的六层钢框架-中心支撑结构,充分利用吊车支撑做成强支撑框架,减少中部30m高跃层柱的长度系数,同时充分利用建筑形体,在30m以上做成半圆柱面单层网壳结构,实现建筑效果的同时也节约了材料;水平圆为钢框架结构,针对屋面大跨楼盖,采用单向密肋实腹钢梁,钢梁截面最大高度为1.9m,以满足建筑净空和结构挠度等要求;幕墙与主体间采用桁架式铰接支座,实现外鼓幕墙造型;10台半埋式试验台基础采用灌注桩基础,并设置隔振沟以减轻动力试验对主体结构的影响。设计最终很好地实现了建筑功能及结构安全性和适用性。

带加强层钢框架-混凝土核心筒结构动力时程分析

加强层的设置对钢框架-混凝土核心筒结构的抗震性能有重要影响。借助SAP2000建模,通过模型转换运用ABAQUS对一个36层未设置加强层与设置三层加强层的钢框架-混凝土核心筒结构进行结构和双向动力时程分析,并对设置三层加强层的结构体系进行IDA分析。结果表明:在8度和9度罕遇地震作用下,设置三层钢桁架加强层的结构可以明显改善结构整体刚度和屈服顺序,提高结构整体延性;加强层处的水平钢桁架和结构外钢框架刚度处在同一数量等级上,在大震作用下,水平钢桁架先于其他构件破坏,能够起到一定耗能作用;在特定地震动作用下结构体系各个性能点值分别为IO=1/215,CP=1/57,GI=1/10,说明该结构体系设置加强层具有很好的抗震性能。

寒冷地区模块化钢框架结构多目标优化设计方法

针对寒冷地区模块化钢框架结构节能性与经济性之间的矛盾问题,对模块化钢框架结构能耗和成本两个设计目标进行同步优化研究。根据模块化钢框架结构的特点进行参数化设计研究,提出在不同建筑尺寸下模块化钢框架结构的BIM模型自动建模方法;在Energyplus建筑能耗分析软件计算数据的基础上,采用多种机器学习算法进行建筑能耗预测,建立一种高效精确的建筑能耗预测模型;联立建筑能耗预测模型和建筑成本计算公式,在满足结构承载力的约束条件下,基于NSGA-Ⅱ算法进行模块化钢框架结构能耗和成本的多目标优化设计,生成帕累托最优解集。多目标优化设计方法解决了模块化钢框架结构“能耗+成本”的多目标一体化设计难题,推动了模块化钢框架结构的智能化升级,实现了模块化钢框架结构设计的快速高效化。

单层多跨钢结构厂房结构加固优化设计

当前,单层多跨钢结构厂房结构吊车梁一般为独立式,支撑范围受限制,导致荷载比下降,为此,文中提出了对单层多跨钢结构厂房结构加固优化的设计与分析。根据当前的测试需求,了解工程概况,进行测量准备,确定设计条件,采用多层级方式打破支撑范围限制,设置钢吊车梁多层级,以此为基础,进行吊车梁与多跨钢柱定点连接,并进行厂房上部结构复核处理及加固验算,最终采用对拉螺栓锚固辅助的方式实现结构加固优化。测试结果表明,针对选定的6个测试节点,三个阶段测试最终得出的荷载比均可达到7.5以上,说明文中设计的厂房结构加固优化效果更佳,针对性高,具有实际应用价值。

多层框架钢结构施工技术

多层框架钢结构一般由梁、柱、支撑结构等组成,其施工特点为“高、重、大、难”。而多层框架钢结构已发展为工业建筑领域的新类型,多用于冶炼、石化项目中的各种设备框架,并且框架钢结构具有良好的安全稳定性能、施工周期短、建筑平面布置灵活等优点。结合参建的冶炼项目,通过框架柱制作、箱型柱下料、箱型柱组装、箱型柱焊接、箱型柱节点组装及焊接,详细分析框架结构安装,对多层框架钢结构的施工过程进行分析,为今后多层框架钢结构施工提供理论参考。

浅析建筑工程多层混凝土框架结构工程设计

钢筋混凝土框架结构的普遍应用在一定程度上促进了我国建筑行业的发展,但是由于建筑结构自身存在一些问题,导致其抗震能力不足,为了进一步加强对这一现象的重视,需要结合当前建筑工程结构设计中出现的主要问题,制定有效的应对措施。基于此,本文将重点探究建筑工程多层混凝土框架结构设计方法与施工要点,从不同角度展开分析,为推动我国建筑行业可持续发展奠定坚实基础。

一场六馆多塔连体结构抗震性能研究

福州市长乐区“三馆三中心”项目属于抗震不规则结构,为地下一层,地上建筑为底部6个独立单塔(四~五层)、顶部整体串联而成的连体结构。底部塔楼采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构,顶部两层连接体采用钢桁架结构。结构存在扭转不规则、楼板不连续、竖向构件不连续、尺寸突变等不规则情况,属于特别不规则结构。以该项目为例,基于抗震设计方法,采用YJK-Paco软件对模型进行弹塑性分析,对比了单塔模型和多塔模型的动力特性,分析了连体结构传力路径和特征;通过罕遇地震工况下时程分析,掌握了关键构件在大震作用下的工作状态,保证连体关键构件性能不遭受破坏。研究结果可为此类多塔复杂连接项目提供参考。

多层冷弯薄壁型钢组合墙体-钢框架混合结构的推覆性能分析

冷弯薄壁型钢组合墙体-钢框架多层混合结构上下层墙体间及墙体与框架间传力均不连续,是抗震的薄弱部位。提出一种层间加强连接部件,以提高墙体与框架的协同工作能力。对层间加强部件进行竖向轴压试验及水平荷载数值模拟分析,得到加强部件的承载能力及性能最优部件,同时建立了4~6层加入层间加强部件的基于墙体简化力学模型的混合结构,并对其进行Pushover分析。结果表明:(1)层间加强部件中的GHJ系列试件的竖向及水平承载力均略高于GHJB系列试件,破坏前有较大的变形,属于延性破坏,且具有较强的耗能能力;(2)多层混合结构Pushover分析表明结构在多遇地震以及7,8度罕遇地震作用下层间位移角均满足限值要求,位移角超过限值时也无倒塌现象,结构进入中等破坏后,在地震持续作用下需经损伤积累才发生倒塌等严重破坏。

高烈度区既有RC框架-剪力墙结构抗震加固易损性分析

大量既有高层建筑采用了RC框架-剪力墙结构体系,当其面临加固改造时,合理评估其抗震性能十分重要。围绕既有RC框架-剪力墙结构的混合抗震加固方案对结构抗震性能和抗倒塌能力提升的定量分析展开研究。首先,针对某酒店式公寓的加固改造工程,设计了粘贴碳纤维布和外包钢板的混合抗震加固方案。然后,基于纤维单元、分层壳单元以及GPU/CPU并行运算技术,对加固前后结构抗震性能和可恢复性能进行了评估。最后,开展了易损性分析,定量评价了结构加固前后的抗倒塌能力,并对比了近、远场地震动记录对结构抗倒塌能力评价结果的影响。结果表明:PGA=1g时,加固后可使得既有RC框架-剪力墙结构在近场地震、远场作用下的倒塌概率分别下降至9.09%,2.27%,分别为加固前的1/4.63,1/4。

钢管混凝土框架-核心筒混合结构连续倒塌非线性动力分析

为研究钢管混凝土框架-核心筒混合结构在局部构件失效后的连续倒塌机制,基于ABAQUS纤维梁单元和分层壳单元,采用课题组开发的材料本构子程序iFiberLUT,进行了一栋33层钢管混凝土框架-核心筒混合结构在1、17、33层柱和核心筒墙体失效工况下的连续倒塌非线性动力分析,研究了典型柱和剪力墙失效后剩余结构的抗连续倒塌机制。结果表明:33层构件失效时上部节点位移反应最大,17层次之,1层最小,相比核心筒墙体失效,柱失效时上部节点竖向位移更大,震荡更明显;各工况作用对核心筒影响均较小,且核心筒的存在增强了楼板的薄膜效应,提高了结构抗倒塌能力,失效位置距核心筒越近提高越显著;典型构件失效后结构的传力路径遵循“就近原则”向周围构件传递,楼板和核心筒有力的提高了结构的冗余传递路径和整体性。

竖向不规则钢-混凝土混合框架静力非线性分析

根据高阶振型对结构位移的贡献,提出基于多振型侧向力分布形式用于竖向不规则结构的静力非线性分析。通过静力非线性分析和动力时程分析结果的对比,验证了侧向力分布形式的准确性。为研究不规则程度对混合结构非线性行为和破坏模式的影响,改变混凝土框架的刚度和强度形成6个竖向不规则混合结构。通过对不规则混合结构层间能力系数的计算,初步判断混合结构刚度和强度的竖向不规则分布特征,评估可能存在的薄弱层和结构破坏模式。采用所提出的侧向力分布形式分别对结构模型进行静力非线性分析,得到混合结构模型的塑性铰开展特征和层间位移角分布,结果表明:混合结构刚度和强度的不规则程度直接影响结构非线性行为和破坏模式,较均匀的层间能力系数分布能够避免结构中出现明显的薄弱层,使结构破坏模式更加合理。

某带伸臂加强层的型钢混凝土框架-核心筒超高层结构性能分析及试验研究

对某带伸臂加强层的型钢混凝土框架-核心筒超高层结构进行了动力弹塑性时程分析及相关振动台试验,研究该种结构体系的抗震性能及构件损伤情况。研究表明:加强层有效地加强了结构的抗侧刚度,大震作用下结构的层间位移角均能满足1/100的规范限值要求;加强层会引起结构局部刚度、承载力突变,有限元分析与试验结果均表明结构损伤较多出现在加强层附近范围以及结构的底部几层,但损伤可以控制在可接受的范围内;试验研究表明加强层斜撑破坏主要集中在节点区域,斜撑对结构刚度影响很大,应重点加强斜撑节点部位的设计。

高强钢丝绳-聚合物砂浆框架柱外加层加固技术在改造工程中的应用

介绍了江苏省委党校、江苏行政学院新校区图书馆及信息中心改造工程中一种新型结构加固技术--高强钢丝绳-聚合物砂浆框架柱外加层加固技术的具体应用,为类似结构加固工程施工提供了借鉴。

钢框架-混凝土核心筒超高层结构弹性分析

用ETABS软件对一栋带加强层的钢框架一混凝土核心筒结构进行了建模分析,通过反应谱法分析了地震荷载作用下钢框架-混凝土核心筒间不同连接形式以及加强层的不同数量对该结构自振周期、结构侧向位移以及结构内力的影响。

长安书院异形曲面钢屋盖施工过程模拟分析

由于异形曲面网架结构具有柱间梁跨度大、结构整体扭转和凹凸不规则等特点,在施工过程中会带来应力、挠度突变。以长安书院整体结构施工为背景,提出了先施工网架结构屋盖的逆作法和后施工网架结构屋盖的逐层法2种施工方案,并对采用2种施工方案在施工过程中产生的临时胎架顶部轴力及侧向位移、框架柱柱顶轴力及侧向位移、网架结构挠度及应力、框架梁应力和挠度及楼板应力进行比较。研究结果表明,采用逐层法方案时,框架梁最大拉应力较大、临时胎架和框架柱柱顶轴力相差不大,除此之外,施工过程中采用逆作法施工方案时结构应力和挠度均小于采用逐层法施工方案。

苏州嘉盛中心办公楼钢-混凝土混合框架结构抗震性能分析

苏州嘉盛中心办公楼建筑高度24m,平面呈蝴蝶形状,结构体系采用钢混凝土混合框架结构,属于具有扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续等多项不规则的超限多层建筑结构。首先解读了结构构成逻辑,然后找寻了结构潜在的薄弱部位并设置屈曲约束支撑,针对结构受力特点制定针对性的结构抗震性能目标,并基于多尺度模型对关键节点进行受力性能分析。分析结果表明,结构能够满足预设的抗震性能目标;屈曲约束支撑发挥了第一道抗震防线作用,罕遇地震下有效地耗散了地震能量。