曲线型树状柱计算长度和稳定性分析研究

首先介绍了树状柱结构的分类和在国内外的应用,然后结合具体工程案例研究了树状柱曲线分支计算长度系数的确定方法,给出了该工程中曲线分支计算长度系数取值建议,同时讨论了曲线分支矢高比、长度比、线刚度比与计算长度系数的关系,最后对树状柱结构进行非线性分析,考察结构的失稳模式和安全系数,旨在为曲线型树状柱在工程中应用积累经验,为工程设计提供参考。

基于应变能最小准则的行人天桥的拓扑优化设计和研究

利用拓扑优化技术来优化结构受力分布、提高结构性能和节约材料在工程设计领域有广泛的应用前景。由于技术和实践的不足,拓扑优化技术在结构工程领域还未形成系统性的结构优化策略,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计,尚待深入研究。为此,探索了将拓扑优化策略运用到人行桥的建筑找形当中,基于应变能最小化的优化策略,针对深圳一座实际的行人天桥项目进行了轻量化设计。首先采用连续体拓扑的方法进行了优化研究,然后根据优化结果进行建筑学开孔设计,通过上述过程提高了结构性能,也达到了较好的建筑表现效果。优化结果表明:在减重10.65%的条件下,结构挠度有了较大降低,竖向位移得到了有效控制,本设计中自动化的拓扑优化技术在结构体系上实现了建筑结构一体化的设计目标。

上海国际航空服务中心裙摆式幕墙钢结构设计

大跨度自由曲面结构是空间结构设计当中的难点,特别是在曲面幕墙设计当中需要考虑和主体结构的连接,相关案例还比较少。上海国际航空服务中心大跨度曲面幕墙的钢结构上部连接塔楼主体结构,下部向裙楼水平发散,将两者以自然曲面的方式联系在一起,形成了一个裙摆的效果,实现建筑美学与结构设计理念的统一。设计中,大跨曲面部分利用参数化的方式形成网格,并确定了纵向空腹桁架和水平均匀布置的次梁。中间部分设计了交叉拉索体系形成平面内整体刚度,幕墙钢结构通过树形分叉柱及塔楼外伸撑杆与主体相连,形成了完整的结构体系。最后,采用Midas分析软件进行相关模型的弹性静力分析、静力几何非线性分析、弹性时程分析及关键构件复核验算,各指标均满足要求。

苏州高铁新城椭球形会展中心结构布置与抗震分析

椭球形结构是建筑结构设计中的难点,特别是包含外部椭球形空间网格结构和内部多层不规则体系的混合结构,目前案例还比较少。介绍了苏州高铁新城椭球形会展中心结构基本布局和抗震分析。结构异形曲面外罩采用钢结构双向交叉空间网格结构体系;水平抗侧力体系采用四个核心筒加圆形钢管柱的钢框架-混凝土剪力墙体系;竖向承重体系中水平楼面梁采用型钢梁,次梁采用型钢-混凝土组合梁,楼板采用钢筋桁架楼承板;为了满足一~三层大空间的展厅功能,设置3.5 m高钢桁架用于悬挂下部7层的框架柱及楼面。对多遇地震、设防地震和罕遇地震下的结构整体安全性进行模拟分析,并且对剪力墙、悬挂桁架、钢外罩等关键构件和桁架悬挂关键节点进行了专门分析,各项指标均满足要求,达到了结构抗震设计的目的。

六杆四面体柱面网壳的截面尺寸优化研究

对于重复性模块组成的空间结构,参数化的几何堆叠仅解决其构形,传统力学分析也无法解决其力学性能优化问题,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计。董石麟教授提出的六杆四面体柱面网壳是一种由相似的四面体模块组成的空间结构,具有线性重复性特点。针对六杆四面体柱面网壳进行截面尺寸优化研究,以关键阶频率最大化为主要策略,结合折衷规划法和质量参与系数确立目标函数,实现1、9、13、54、56、80这六阶频率最大化。优化结果表明:在结构整体减重9. 92%的前提下,结构刚度提高了约12. 25%,各阶频率都有显著增加,起到了良好的优化效果。并验证了线性重复性空间结构截面尺寸优化的可行性。