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。

装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能

为研究装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能,对1个足尺轻钢框架结构试件和3个足尺轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构试件进行了低周反复荷载下的抗震性能试验及理论分析,试件变量包括:2种装配构造,即内嵌式装配墙板、外贴式装配墙板;2种轻钢骨架轻混凝土墙板,即框架式轻钢骨架轻混凝土墙板、桁架式轻钢骨架轻混凝土墙板。研究了各试件的破坏特征和损伤演化过程,分析了结构滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能性能和应变。结果表明:装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构共同工作性能良好,其水平承载力相比轻钢框架提高了204.7%~210.4%,抗侧刚度提高了257.3%~512.5%,结构变形及耗能能力有显著提高;内嵌墙板的自攻钉连接构造以及外贴墙板的螺栓连接构造传力性能可靠,结构具备2道抗震防线的受力特征;基于简化塑性分析模型以及拉压杆软化桁架模型,对试件承载力进行了计算,计算结果与试验符合较好。

木结构墙体空气声隔声性能

【目的】研究全频段范围内木结构墙体空气声隔声性能,明确限制常规构造木骨架墙体隔声性能的瓶颈,揭示设置隔声垫层、改变骨架类型、设置窗体等设计参数对墙体隔声性能的影响规律,提出高空气声隔声等级的木结构墙体体系,为木结构墙体在装配式建筑中的高效应用提供技术支撑。【方法】通过小尺寸材料层面的阻抗管法试验,比较分析60~6300 Hz频率范围内工业级弹性橡胶板(橡胶板)、聚氨酯橡胶隔音减震板(聚氨酯板)和聚苯乙烯挤塑板(XPS板)等隔声垫层的隔声性能;基于实验室法开展全尺寸墙体在100~5000 Hz频率范围内的隔声试验,通过1/3倍频程频段18个中心频率对应的单值隔声量,得到墙体计权隔声量(R_(w))、频谱修正量和隔声等级,并与装配式建筑中广泛应用的蒸压加气混凝土(ALC)墙体和正交胶合木(CLT)墙体进行比较。【结果】相较同一厚度的聚氨酯板和XPS板,全频段范围内橡胶板的隔声量较高,且其隔声性能随板厚增加而提高,试验范围内,10 mm厚橡胶板隔声效率最高。常规构造木骨架墙体的隔声量整体上随声波频率增加而提高,该墙体体系在125和3150 Hz处分别出现明显的共振隔声低谷和吻合隔声低谷,其R_(w)为43 dB,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别为4和3级;在墙骨架和定向刨花板(OSB)间设置10 mm厚橡胶板后,受制于木龙骨的声桥作用,墙体隔声性能提升有限,R_(w)增至45 dB,隔声等级未发生改变,常规构造和设置橡胶板的木骨架墙体体系均不满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。当墙骨架采用轻钢骨架且轻钢骨架两侧均覆面双层石膏板(GB)时,该墙体体系的R_(w)增至50 dB,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别升至6和5级;在石膏板和轻钢骨架间设置10 mm压缩玻璃棉条后,R_(w)增至51 dB,隔声等级未发生改变,该轻钢骨架墙体体系满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。与200 mm厚单层和复合ALC墙体相比,试验范围内轻钢骨架墙体的厚度和面密度分别降低35%和70%,但空气声隔声性能更高;针对道路交通、企业生产经营和日常生活等噪音对应的频率范围(160~630 Hz),该轻钢骨架墙体体系的隔声性能增加明显。在常规构造木骨架墙体基础上开洞安装R_(w)为33 dB的窗体,墙体在全频段范围内的隔声频谱特性曲线未发生明显变化,其R_(w)达44 dB,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别为5和4级;常规构造木骨架墙体一侧的GB由单层增至双层、木骨架和OSB间设置10 mm厚橡胶板、木骨架和GB间设置金属减震龙骨制成复合墙体,在复合墙体上安装窗体,该墙体的R_(w)增至48 dB,且在低频段下的共振隔声低谷和高频段下的吻合效应低谷消除或明显变浅,用作隔墙或围护构件时的空气声隔声等级分别升至6和5级,满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。【结果】与木骨架墙体相比,CLT墙体的空气声隔声性能较低;共振隔声低谷、吻合隔声低谷和声桥效应是限制常规构造木骨架墙体隔声性能的瓶颈因素,导致该墙体体系不能满足现行国家标准对普通住宅墙体的隔声要求。将木骨架替换为轻钢骨架,并设置隔声垫层、增加墙面板数量,能够有效提高墙体的空气声隔声性能。

基于美标的某海外散货仓库大跨钢结构选型

随着近年来“一带一路”持续推进,大跨钢结构在海外应用越来越广泛,如何在海外工程背景下采用美标进行钢结构选型成为了行业难点。本文基于某海外散货仓库项目,介绍了美标设计的主要结构分析过程,并给出了在全生命周期经济性下的结构选型。通过结构比选提出了一种新型自稳型门式钢架结构体系,其具有较好的经济性和极大的增加了仓库使用空间,为类似项目提供了参考。

装配式轻钢框架组合楼盖平面外受力性能研究

提出一种新型装配式轻钢框架组合楼盖,为研究其平面外受力性能,制作1个装配式足尺轻钢框架组合楼盖试件。对足尺试件进行平面外加载试验,研究轻钢框架组合楼盖破坏特征,分析试件承载力、刚度、变形能力及应变。建立装配式轻钢框架组合楼盖精细化有限元模型,进行平面外性能数值模拟及参数分析。结果表明:组合楼盖达到承载力极限状态时,板底受拉裂缝充分发展,钢梁沿弱轴发生扭转变形,底部钢筋断裂。当预制楼板配筋率由0.16%增大至0.42%,0.65%时,组合楼盖承载力分别提高了37.3%,65.2%;当栓钉间距由200mm增大至400,600mm时,楼盖承载力分别降低了8.2%,19.0%。取消楼板与H型钢梁间的抗剪栓钉后,楼盖承载力和刚度分别下降了26.4%,46.0%。数值模拟结果与试验结果吻合较好,通过参数分析优化了楼盖构造,可为工程设计提供参考。

钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构抗震性能试验研究

对钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构足尺试件进行了水平低周往复加载试验,研究了灌浆轻钢剪力墙与钢框架的耦合效应,分析了结构的破坏模式、受力特征和耗能机理,得到了结构的承载能力、抗侧刚度、延性及耗能能力等。通过与纯钢框架及冷弯薄壁型钢灌浆墙体结构的试验结果对比,发现灌浆轻钢剪力墙通过自攻螺钉采用内嵌的方式与钢框架连接,二者具有良好的协同工作性能,框剪结构的抗剪承载力和抗侧刚度分别是钢框与墙体对应值之和的1.50倍和1.64倍,结构延性系数达5.42,抗震性能优良,研究结果可为该类结构的设计研究提供科学基础。

轻钢龙骨-铝蜂窝复合墙板对钢框架结构抗震性能影响研究

提出了一种以铝蜂窝复合板作为覆面板的新型轻钢龙骨复合墙板结构,为探究其对钢框架结构抗震性能的影响,对钢框架-轻钢龙骨-铝蜂窝复合墙板试件进行了拟静力加载试验;对加载过程中复合墙板的开裂、破坏情况以及结构的整体破坏形态等进行了分析,探讨了钢框架-轻钢龙骨-铝蜂窝复合墙板结构在单调荷载作用下的抗震性能。另外,通过有限元软件MSC.Marc平台对试件进行数值模拟分析,以校核有限元模型并确定复合墙板抗侧刚度计算参数;对实际的4层钢框架结构建模并开展时程分析,考察添加复合墙板前后钢框架结构的最大层间位移角以及基底总剪力时程变化情况,分析了复合墙板对钢框架结构地震响应的影响。结果表明,由于复合墙板的影响,钢框架结构的抗侧刚度有所增加,周期有所减小,进而导致地震响应有所增大;但地震响应增大幅度不及增加的抗侧刚度,所以各层最大层间位移角仍普遍有所减小,均满足限值要求。

基于整体节点理念的钢盖梁与混凝土墩柱连接结构优化设计

针对传统钢盖梁设置套筒外包混凝土墩柱方案墩梁连接位置刚度突变、应力集中及施工定位精度要求高的问题,基于梁柱整体节点理念,以门式框架墩为例,提出一种钢盖梁与钢套筒连接结构优化方案。该方案将连接位置处钢盖梁和钢套筒腹板设计为整体节点板,钢盖梁和钢套筒翼缘板加劲肋一一对应,并将现场接头设置在钢盖梁侧。以某公路工程匝道桥为背景,采用有限元软件分析其门式框架墩采用传统方案与优化方案的受力性能,并将优化方案应用于实桥。结果表明:该优化方案传力顺畅,结构应力集中程度较低,构造合理;该优化方案施工较为简单,容错性更好,具有良好的推广应用前景。

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。

装配式轻钢框架-复合轻墙结构抗震性能试验研究

文中主要针对低周反复荷载作用下装配式轻钢框架-复合轻墙结构的力学特性进行了分析,并与常规轻型钢框架进力学特性进行了对比,深入探析粉煤灰层厚度对装配式轻钢框架-复合轻墙结构的抗震性能的影响。结果表明,与轻型钢框架相比,装配式轻钢框架-复合轻墙结构的破坏荷载提升85.5%,破坏刚度提升18.5%,累计耗散能提升83.2%;填充粉煤灰后,装配式轻钢框架-复合轻墙结构的破坏荷载18.5%,破坏刚度变化不大,累计耗散能提升28.6%。总体上,填充粉煤灰可增强装配式轻钢框架-复合轻墙结构的抗震性能。

门式刚架轻型房屋钢结构设计的优化分析

从门式刚架的连接形式和特点两方面介绍门式刚架,阐述门式刚架轻型房屋钢结构的优势,探讨门式刚架轻型房屋钢结构的不足之处,并结合门式刚架轻型房屋钢结构的设计要点提出相应的优化措施,如优化结构构件、优化设计支撑系统、合理确定檐口高度及准确确定荷载。

某工业厂房增设光伏设备的检测鉴定及加固设计

近些年来,光电产业发展势头迅猛。不论是集中式光伏产业,还是分布式光伏产业,都在稳步地向前推进。论文在某工业厂房屋顶欲增设分布式光伏设备的背景下,对该工业厂房结构进行检测鉴定,分析其增加光伏设备后的承载能力,并针对承载能力不满足规范要求的构件提出相应的加固处理措施,最终该厂房屋顶的光伏设备顺利安装并运行良好。

装配式钢结构农宅在天水地区乡村振兴中的应用研究

装配式钢结构农宅结构体系具有强度高、延性好、抗震性能优良、构件轻便、易于运输等优点,围护墙板具有轻质、保温隔音好等优点,很适合在农村大力发展。为此,首先从天水农村人口占比和城镇化率、抗震设防标准和农宅抗震设防现状、建筑气候区划和冬季采暖现状,分析了天水乡村发展装配式钢结构农宅的必要性;其次从国家发展装配式钢结构建筑的政策导向、钢铁产业和钢结构产业发展情况、装配式钢结构建筑在国内农村的应用现状和经济性,分析了天水乡村发展装配式钢结构农宅的可行性,而后分析探讨了适用于乡村农宅的钢结构结构体系和可用于其的围护墙板、楼地面及屋盖板。研究发现,装配式钢结构农宅很适合用于天水地区乡村振兴的农宅建设中。

现代物流仓储智能高架立体库结构设计要点

根据现代物流业快速发展对新型仓储建筑高度和结构材料的多样化需求,通过工程设计实践总结和结构规范应用与计算分析,总结智能高架立体库的不同结构型式及其结构设计要点。

钢框架加门式刚架结构厂房施工安全管理

为提高门式刚架结构厂房的施工安全性,文章以廊坊产业园项目为例,对其吊装方案进行了比选,并总结了钢框架门式刚架结构厂房安装的相关工艺,旨在帮助施工单位进一步提高钢框架门式刚架结构的施工效率,延长刚架结构厂房使用年限,为同类型项目的高质量施工提供一定参考。

单层门式刚架轻钢结构工业厂房施工技术要点与质控措施

工业厂房施工环节,根据不同工业发展需要,厂房的施工要求也存在诸多差异,就需要通过不同的施工技术进行施工,以保证厂房功能。单层门式刚架轻钢结构工业厂房作为厂房的形式之一,以轻钢作为主要材料进行厂房设计,具有重量较轻,质量较强等优势,是常见的结构形式之一,逐渐成为厂房的主要形式。论文就从单层门式刚架轻钢结构工业厂房入手,分析该结构的优势以及特点,并且阐述结构施工的技术,再通过质量控制手段保证工程质量。

门式刚架风荷载系数取值对比分析

门式刚架对风荷载较为敏感,现行规范中对风荷载的取值存在差异。这种基础数据的实质不同直接影响了的结构的安全度。论文以深圳地区的封闭式双坡屋面门式刚架轻型房屋为例,通过计算不同跨度、柱距的门式刚架,对构件内力、柱脚反力结果的差异进行对比,结果发现大多数工况由恒活荷载控制。在风荷载控制的组合中,除柱脚拉力外,采用荷载规范较门刚规范有一定程度的提高。

门式刚架轻型房屋钢结构雪灾事故分析与反思

2008年初南方遭遇罕见降雪,连同2007年初的东北暴雪,均造成大范围地区的严重受灾,并涉及方方面面。其中,轻型房屋钢结构自身的超载能力差,遇到这种罕遇荷载后发生大量事故,有必要对事故的原因进行分析与反思。针对门式刚架轻钢工业厂房的事故进行较全面的分析,包括结构安全度、雪荷载的整体超载、建筑外形不当导致的局部积雪超载和清雪引发的次生灾害等内容,并通过分析,总结上述问题中包含的具体事故原因。最后在结构设计、建筑外形设计、规范和清雪措施等多方面反思,进而对当前轻型房屋钢结构设计提出相关建议。

荷载变化引起的门式刚架轻钢结构厂房加固设计

为追求最低结构用钢量 ,我国相当一部分的门式刚架轻钢结构厂房采用了满应力设计。由于充分挖掘材料强度 ,使得结构安全储备相对偏低 ,往往荷载稍有增加 ,就得对原有结构进行加固设计。结合一工程实例 ,介绍门式刚架轻钢结构厂房的加固方法。

带吊车门式刚架轻钢结构厂房基础反力的计算与设计

对带吊车门式刚架轻钢结构厂房来说 ,由于厂房自重过轻造成基础偏心距过大 ,采用上部主刚架的控制工况组合设计基础难以满足其要求。通过对几个实例的基础反力的计算 ,分析了设计中遇到的问题及解决办法 ,详细阐述了轻钢结构厂房基础的控制工况 ,并对该类型基础的设计提供了一些切实可行的依据。