玻璃天窗开合屋盖结构拼装定位控制及施工监测研究

玻璃天窗开合屋盖结构是未来商业建筑的一种重要发展趋势,本文结合贵阳市西南国际商贸城玻璃天窗开合屋盖结构施工与监测,介绍了玻璃天窗异于其他开合屋盖结构体系的特点。由于其屋面材料具有自重大、易劳损的特点,玻璃天窗开合屋盖结构的制作、拼装和定位直接影响到开合机械运行的安全和稳定,故此类玻璃天窗开合屋盖结构的拼装和定位要求具有更高的安装精度。本文对玻璃天窗开合屋盖结构的构件制作、工艺流程及控制要求、屋盖结构支座定位、钢结构箱梁拼装及吊装方法、玻璃天窗网架及轨道安装方法等关键技术进行了总结。同时,还对工程现场的屋盖体系在不同受力工况和运行状态下振动信号和振动频率进行了监测研究,分析结果表明此项目开合屋盖拼装定位控制的施工方法和工艺流程完全能达到开合机械运行的精度要求,确保了玻璃天窗开合屋盖体系的安全和稳定,也为其他同类工程的玻璃天窗开合屋盖结构拼装定位控制及施工提供了参考依据。     

雷诺数对大跨屋盖结构表面风压的影响

为研究不同雷诺数对大跨度屋盖结构表面风压分布特性的影响,采用大涡模拟计算流体动力学方法,计算二维屋盖表面平均和脉动风压系数;系统分析雷诺数对屋盖表面风压分布、流动分离及再附着现象的影响.数值计算结果表明:随着屋盖表面特征雷诺数的变化,屋盖表面风压分布亦发生明显变化,特征雷诺数较低时屋盖表面风压较平稳,特征雷诺数升高时屋盖前部的风压系数大幅增大,但增幅逐渐降低,最终趋于稳定.结果验证了雷诺数效应在屋盖结构风荷载模拟中的重要影响.     

封闭式屋盖结构风致响应理论与试验

为了研究封闭式屋盖结构的风致响应特性,用理论方法与风洞试验进行定性与定量分析.在传统模态分析法的基础上考虑结构内压与屋盖的耦合作用,推出了模态空间不独立的频响函数矩阵来描述屋盖的风致响应特性,通过算例分析了内压对封闭式屋盖风致响应的影响机理,并对钢网架平屋盖位移响应和加速度响应在内压影响下的变化进行了参数分析.采用预应力张拉结构体系设计制作了可调刚度屋盖结构的气动弹性模型,在风洞试验中进行屋盖加速度响应的测定,试验结果与理论分析结果较为吻合.研究结果表明,考虑内压后封闭式屋盖结构的风致响应会有所减小,而墙面孔隙率与气承刚度系数是影响封闭式屋盖风致响应的重要因素.     

大跨平屋盖风致破坏开口附近的风压变化

利用计算流体动力学(CFD)软件CFX11.0,采用基于雷诺平均(RANS)方法的SSTk-ω湍流模型对大跨度平屋盖风致破坏过程进行了二维数值模拟,研究了风致连续破坏过程中屋盖开口附近风压系数的变化规律。结果表明,大跨度屋盖迎风边缘部位的风吸力最大,屋盖的风致破坏往往由这些部位开始。屋盖破坏过程中破坏开口边缘处风压发生较大变化,这是屋盖风致连续破坏的主要原因。此外,结构前后入口的大小也对破坏开口外表面风压系数分布规律有较大影响。文中定性地对屋盖结构风致破坏过程进行了数值模拟分析,可为大跨度屋盖局部抗风设计提供参考。     

加设挡风板对大跨悬挑屋盖气动性能的影响

基于CFD技术,采用SSTk-ω模型对大跨悬挑屋盖进行了风压分布和风环境的数值模拟.分析了各风向角下屋盖表面的风荷载分布特性,得到了屋盖的最不利风向角为0°风向角.在此基础上,分析了在该最不利风向角下,大跨悬挑屋盖前缘加设挡风板对结构气动性能的影响.结果表明,在悬挑屋盖前缘加设挡风板可有效降低屋盖悬挑部分的风压,并改善了屋盖结构的受力性能,是一种切实可行的气动优化措施.     

异型开敞屋盖风荷载与风场特性数值模拟研究

以某医院的异型开敞屋盖为研究对象,分析了其周围的流场分布及平均风荷载的分布情况。采用Realizable k-ε湍流模型,根据屋盖的主要特征建立了相应的简化模型,并进行了模拟分析。结果表明,异型开敞屋盖与主体建筑之间存在特殊的位置关系,导致屋盖与后方建筑之间极易形成漩涡。当屋盖正面直接面对风向时,气流会受到堵塞效应的影响,使得屋盖迎风面的风荷载相对较小,此时体型系数约为0.1。当屋盖侧面朝向风向时,气流相对畅通,屋盖表面主要受到风吸力的作用。研究结果可为建筑方案的早期设计提供参考。     

体育场月牙形大跨悬挑屋盖风荷载特性

风荷载是大跨悬挑屋盖的主要控制性载荷,本文以灵武体育中心为例,采用同步测压风洞试验技术,对体育场中最常采用的双侧布置的月牙形大跨悬挑屋盖平均风压、脉动风压、极值风压分布进行了研究,为该类结构的抗风设计提供参考.试验结果表明:不同风向角下,由于月牙形悬挑屋盖倾角的变化,来流在屋盖表面形成不同的特征湍流;对于屋盖整体而言,平均风荷载、脉动风荷载随风向角变化均匀,处于来流下游的悬挑屋盖平均风荷载、脉动风荷载均较处于来流上游的悬挑屋盖大.悬挑屋盖上表面极值风压数值普遍大于下表面,且变化更为剧烈.     

大跨开孔结构屋盖风致响应分析的多模态精细时程积分法

大跨空间结构在灾害天气时，风从孔口处涌入，屋盖容易在内、外压共同作用下产生破坏.结合模态解耦原理和精细时程积分法，提出了多模态精细时程积分法，并推导了大跨屋盖风致响应与风效应系数的计算公式.通过大跨屋盖刚性和气弹模型风洞试验，计算了屋盖的风致动力响应时程，其结果与有限元分析吻合，验证了多模态精细时程积分法的正确性.分析了大跨屋盖跨中位移平均值、位移均方根值和加速度均方根值的分布，得出了大跨屋盖风致破坏的机理，指出高阶振型对大跨屋盖结构的风致响应的贡献不可忽略.计算比较了在四周封闭和突然开孔2种情况下的荷载风效应系数和位移风效应系数，结果表明多模态精细时程积分法是一种高效、快速、准确的大跨屋盖风致响应计算方法.     

大跨悬挑屋盖结构形式对抗风性能的影响

以两个援外大型体育场主看台悬挑屋盖为工程背景,基于风洞试验刚性模型风压测试数据,从振型、频率以及在风荷载作用下的平均风压系数和脉动风荷载谱密度诸方面,分析和比较了有拱和无拱两种结构形式的大跨悬挑屋盖结构的抗风性能,得出悬挑屋盖挑蓬前沿拱可以明显改善屋盖结构抗风性能的结论,并且通过运用随机振动理论对两体育场悬挑屋盖进行风振响应计算验证了上述结论,总结出前沿拱有利于大跨度悬挑屋盖结构抗风的几点原因。     

基于代理模型的储煤仓三心圆柱面屋盖气动外形优化研究

以储煤仓三心圆柱面屋盖为研究对象,采用kriging代理模型对屋盖结构的气动外形进行优化研究.首先,选用标准k-ε、RNG k-ε和SST k-ω三种湍流模型对三心圆柱面屋盖的绕流特性进行数值模拟,并与风洞试验数据进行对比.其次,分别以屋盖表面负压峰值最小以及竖向位移绝对值最小为优化目标,对三心圆柱面屋盖中间圆弧的半径...     

双曲抛物面单层网壳屋盖结构试验研究

本文通过陕西汉中体育馆屋盖局部结构1:4大比例结构模型试验,对该馆所采用的双曲抛物面单层网壳屋盖这一新型大跨结构进行了结构工作性能研究分析,并以此验证理论分析结果,为工程设计的可靠性提供依据。     

不同软件计算钢筋混凝土坡屋面的对比

通过一个简单的钢筋混凝土坡屋面结构,利用SATWE,PMSAP,SAP 2000和MIDAS/GEN程序计算其受力,并对比其自振周期和层间位移角以及梁、柱及斜板内力,总结了坡屋面结构的受力特点和实际结构设计时需要注意的问题.     

对单浮顶油罐局部设计的改进

单浮顶罐作为物料贮存容器,广泛应用于石油石化行业.早期设计的浮顶结构,浮船轴向整体刚性不足,易变形;浮顶支撑结构联接浮顶的密封套管设计长度偏短,在使用过程中易发生密封失效,造成油气泄漏.对局部结构进行改进,可有效改善这些不足,使浮顶的结构更加合理.     

氢压缩机钢结构厂房的设计

通过对氢压缩机钢结构厂房设计的实例分析,论述了甲类防爆厂房屋盖的设计要点,分析了檩条、刚架柱截面的确定以及厂房的整体稳定性和钢结构的防火等问题.     

三维管梁在汽车车身轻量化上的应用

在汽车轻量化趋势下,车身的轻量化依然十分重要. 分别从国内外研究现状、结构设计、结构分析、质量对比分析几方面研究汽车上车身局部结构的轻量化. 以本田思域2016款车身结构为研究对象,采用超高强钢辊压成型三维管梁替换车身A柱、车顶纵梁内部热成型冲压加强板. 参考国标GB 26134—2010施加车顶抗压试验工况,保证优化后结构的车顶抗压性能与原结构相当,通过对比质量,得出集成三维管梁的新设计对车身的轻量化效果. 研究结果表明:当三维管梁板材厚度为1 mm、材料为1 700 MPa马氏体钢时,新结构弯曲刚度和强度性能与原结构基本一致,且实现车身减重3.23 kg,轻量化效果明显.     

浮顶储罐的焊接变形与防治措施

浮顶储罐的浮舱顶板是整个罐体中厚度最薄的部位,也是储罐焊接施工中最易产生焊接变形的部位。浮舱顶板的焊接变形与浮顶的结构、组装、焊接顺序及焊接工艺方法等相关。由于浮舱顶结构较复杂,其焊接顺序与罐底幅板的焊接顺序有较大差别的。防止浮舱顶板的焊接变形应从结构设计、组装顺序、焊接顺序、焊接工艺等方面着手。对已产生的变形,应选择正确的方法进行校正和补救。     

某复杂大跨度站房屋盖结构静力加载试验模型设计

主次桁架、变椭圆截面钢斜柱、钢管格构式斜柱、单层椭球壳和鱼眼形结构共同组成了一复杂大跨度站房屋盖结构。为进一步了解结构的力学性能,对该结构进行了试验模型设计并完成了模型静力加载试验。模型设计过程中,在结构纵向截取有代表性的基本单元,其涵盖了屋盖的主要结构特征,并制作了1∶20的大比例缩尺模型。在模型设计中利用相似原理进行了各参数相似比的确定,然后进行了屋盖结构与下部结构间的支座条件模拟。为验证缩尺模型的合理性,对实际模型与试验模型采用有限元软件进行了相似原理验证。验证结果表明：缩尺结构模型能够反应实际结构的基本受力性能。该文的研究成果可为类似工程的模型试验设计与制作提供参考。     

基于并行设计思想的薄壳屋面造型研究

以自由曲面薄壳屋面概念设计方案为对象，基于并行设计思想提出了一套可供参考的评价最优建筑造型方案的方法。以整体结构的应变能最小作为自由曲面薄壳屋面优化选型的目标函数，将方案的形状优化和拓扑优化目标函数相统一，从而对初始造型进行优化设计，确定了符合结构整体应变能最小的最优建筑造型方案，并通过具体数值算例证明了所选方案的合理性。     

北方严寒地区住宅屋顶设计的探索和实践——以长春市财政局职工住宅为例

结合长春市财政局职工住宅小区的屋顶设计实践,分别从屋顶的角度处理、老虎窗设计、屋顶平台设计、结构和构造设计5个方面,探讨了北方严寒地区住宅的屋顶设计问题.     

北京石景山体育馆结构相似模型设计的若干问题讨论

本文对北京石景山体育馆结构相似模型的设计制作的可能性和必要性进行探讨,此模型是为进行该馆屋盖结构体系的试验研究而准备的,并根据相似理论和结构体系本身的工作特点,讨论确定了结构相似模型设计的主要技术参数,使模型试验尽可能反映结构体系的实际工作性能.这对于大型、重要和复杂的结构体系的试验研究,无疑是一次有益的尝试。