双幕墙建筑通风性能的数值模拟研究

为研究廊道式和箱体式两种双幕墙体系的通风性能,以及外层幕墙通风百叶倾角对通风效果的影响,利用计算流体力学中的数值风洞模拟双幕墙建筑的通风状况,并与风洞试验结果相比较;采用多种倾角工况和不同来流风向对通风口百叶进行建模计算.分析结果表明,采用大涡湍流模型中的动力亚格子尺度(SGS)模型能很好地模拟双幕墙体系的实际风场;在满足建筑通风要求的前提下使用箱体式来代替廊道式幕墙能获得更加良好的居住环境;通风百叶在一定程度上起到导风板的作用,在45°倾角附近具有最佳的通风效果.     

世博轴索膜结构方案演变与结构参数分析

上海世博轴索膜结构的设计经历了多种方案的比选。以世博轴特大型张拉索膜结构的设计过程为主线,采用非线性有限元方法对该项目各种方案的结构响应进行计算。结构选型提出了无谷索方案、有谷索方案、重锤方案以及内桅杆方案,对比分析了四种方案结构的受力和变形特征,研究了世博轴索膜结构的受力性能变化与方案演变过程,确定结构最终方案为内桅杆体系。并依据自重、弹性模量、泊松比以及支承等因素对结构性能的影响进行了参数分析,分析结果表明：结构体系是影响系统力学性能的主要因素,弹性模量、泊松比等材料属性对结构的整体性能的影响很小;当膜面跨度较大或使用较重的膜材时,建议在找形阶段应考虑自重的影响;为避免计算假定与实际情况脱节,对于柔性支撑体系建议采用整体模型进行分析。图14表7参3     

大跨度单层网壳结构风振响应的流固协同分析

风振计算是结构设计中的一项重要内容,该方法在进行复杂结构风振计算时的准确性值得商榷.利用风洞试验进行风振响应分析存在成本高、周期长、试验复杂等缺点.研究了运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)中的非稳态计算,获取建筑物表面风荷载时程,通过网格数据插值,将风荷载直接作用于有限元模型的相应节点进行动力时程分析,提出了适合此类结构使用的风振系数简化计算公式.采用该方法对某一大跨单层悬索式网壳结构的风振响应进行了计算.结果表明,流体动力学与固体有限元程序之间的协同分析,不但支持不同软件不同节点之间的匹配,而且可以考虑自然风的时空相关性以及结构高阶振型的影响,更加精确地反映结构实际的风振情况.     

复杂型体悬挑屋盖风荷载风洞试验与数值模拟

基于Fluent 6.1软件平台,将Realizablek-ε模型与非平衡壁面函数搭配使用,对位于海岛强台风地区的某海洋文化中心屋盖风压分布进行了计算流体动力学(CFD)数值模拟,同时也对该建筑进行了风洞试验。模拟结果与风洞试验数据的对比显示数值模拟可较准确地反映实际风压。风洞试验和数值模拟均显示悬挑屋盖受到了很大的吸力,对屋盖结构极为不利,对此问题采取在屋盖悬挑部分开洞的减压措施,以改善屋盖悬挑部分的受风特性。对开洞后的建筑进行了CFD建模与计算,结果表明在屋面前缘开洞可有效降低屋盖悬挑部分的最大风压和所受的竖向升力,大大改善屋盖结构的受力状态。     

保利大厦基坑5D监测中的新兴呈现(Emerging)技术

基于BIM的基坑5D监测及3D地质模技术的应用使基坑建设过程的安全监测依靠可视化手段提高了基坑监测的工作效率,有效地降低了安全监测过程中的人为遗漏。同时该项目采用的3D GIS、三维激光扫描、3D打印、AR、VR、Google Glass等新兴呈现技术和移动媒体设备使项目管理、监理、监测人员对基坑施工过程的安全监控更加有效。BIM技术在保利大厦基坑安全监测方面的拓展应用探索了基坑安全监测的新方法,并为BIM技术在基坑工程建设全过程的应用提供了具有实用价值的参考。     

世博轴阳光谷矩形钢管单层网格实体造型研究

世博轴阳光谷单层网格的节点数量大,杆件空间角度不同,各杆件在节点处存在高差与错边,导致各节点相似却不相同的特点。人工进行深化设计极易出错且很难校核和发现错误。本文以世博轴阳光谷建设为依托,针对复杂空间结构玻璃幕墙的连接构造和矩形管单层网格实体造型问题进行了研究。以“节点相邻面法线合矢量”为原则提出了矩形截面钢管在自由空间曲面上的合理定位方法,并将该方法通过计算机程序实现三维实体模型的自动生成与测评功能,提高了设计效率、规避了出图错误。在此基础上,对简化模型和精细模型进行了对比分析,总结各自的适用范围。最后,对幕墙玻璃的裁剪进行了几何分析,并编制自动裁剪程序。     

自由曲面单层网格的智能布局设计研究

单层网格结构的网格划分标准不同于有限元网格的划分,它更侧重于以定性要求为标准的网格质量评价。为满足自由曲面单层网格杆件长度尽量一致、分布尽量均匀、过渡尽量流畅的要求,以自由曲面优化找形为前提,基于网格形状和单元长度的网格质量衡量标准,编制智能化网格设计程序。在整个布局设计过程中,首先通过拓扑不变的原则将空间问题转化为平面问题。其次,利用空间映射原理将在平面参考域上布置好的网格映射回三维空间曲面。最后,通过对初始拓扑网格进行智能化的修正和优化,保证所有杆件长度一致、网格布置美观的效果。通过在上海世博轴阳光谷工程中的实际应用证明,该方法操作简单,效果理想。且若采用不同拓扑关系布置的网格可以生成同样要求的最终杆件布置效果,供建筑师设计选用。     

考虑流固耦合效应世博轴索膜结构风振研究

采用松耦合方法对索膜结构的风致振动问题进行研究,提出了基于三角形重心坐标系的网格变形插值新方法,并从计算精度和工程适用性的角度对一致网格和非一致网格进行了比较,提出了有效提高计算效率的实用方法。在上述研究的基础上,对上海世博轴索膜结构的风致流固耦合问题进行了数值分析,计算结果表明:流固耦合作用将明显改变索膜结构的动力特性,在索膜结构的风振计算中不容忽视。流固耦合在世博轴索膜结构的风振响应中主要表现在静态耦合作用的增大和瞬态耦合的削弱,且前者的作用超过后者。流固耦合基本不影响大尺度涡对结构的作用。     

装配式混凝土U型钢筋环扣连接技术应用研究

研发了一种装配式混凝土U型钢筋环扣连接技术,对采用4种不同连接方式的试件进行拟静力试验,观察试验现象及破坏形态,分析各种连接的刚度、延性、滞回性能、耗能能力等。结果表明:U型环扣连接节点的承载力较现浇节点有很大程度提高,且连接部位破坏时钢筋未达到屈服,尚有较大优化空间; 采用90°弯锚连接节点的搭接钢筋在往复荷载作用下的承载力等同于现浇节点,在延性、刚度退化、耗能能力等方面比现浇节点和U型环扣搭接方式差一些,未能在混凝土中实现有效锚固,混凝土压碎时搭接钢筋未屈服; 采用U型环扣搭接方式虽然在延性方面较现浇节点差,但是承载力和刚度退化方面表现均优于现浇节点; U型环扣连接方式的试件存在钢筋排布密集的问题,混凝土对钢筋的握裹能力较弱,搭接区域的混凝土较早损伤破坏; 对比一次性搭接方式,U型环扣分批搭接方式对混凝土的局部损伤更小,连接的延性和耗能能力更优; 采用分批搭接方式的构件受力钢筋在搭接处为受拉屈服,滞回环饱满,受力状态良好,是提高U型环扣连接的有效措施之一。