风振作用下高层建筑结构全寿命总费用的模糊综合评估研究

针对风振作用下高层结构的全周期总费用展开研究,首先引入模糊综合评价理论建立结构失效损失费用的模糊评估模型,然后基于贝叶斯分布对结构风灾年发生概率和某一等级风灾年发生概率进行预测评估,并根据模糊综合评价方法对结构在不同风灾作用下的性能水准进行预测研究,最后针对10层和20层共10个高层结构采用已建模糊综合评价模型对其进行50个工况下的全寿命总费用预测评估。结果表明模糊综合评估模型能够考虑各种因素对结构全周期总费用的影响,评估结果与失效概率分析法具有很好的吻合性;基于贝叶斯分布的结构风灾危险性概率预测能够反映实际情况,预测结果随信息量的增多而更加准确;合理有效的结构设计应综合考虑初始结构造价和后期失效损失,以达到在结构设计寿命内总费用最小的目标。     

基于非线性鲁棒性的网壳结构全寿命造价分析

为了寻找网壳结构合理的总造价及初始造价与总造价的比例,基于结构鲁棒性H∞理论,引入独立分布中心极限定理及结构全寿命周期概念,给出基于结构非线性鲁棒性的全寿命周期造价算法,进而以全寿命周期造价为评价标准,分析结构全寿命周期造价的变化特性.通过对多个网壳结构的实例计算,得到结构的合理造价组成及网壳结构形式.结果表明,以全寿命周期造价为目标,网壳结构存在最低造价,同时初始造价与总造价比约为45%;基于非线性鲁棒性分析,凯威特型网壳的经济性优于施威德勒型网壳和联方型网壳.     

基于模糊综合评判的结构寿命周期总费用评估

结构寿命周期总费用评估是实施基于性能的抗震设计的关键问题,其中失效损失期望评估中结构失效概率的计算往往需要多次结构重分析,计算量很大,成为结构寿命周期总费用评估中的一个主要问题。本文利用模糊综合评判理论进行结构寿命周期损失期望的评估,以失效概率方法评估结果为参照,研究了隶属度函数的不同形式、结构不同重要性对模糊评判方法结果的影响,并计算了钢筋混凝土框架算例。结果表明,利用模糊综合评判进行结构损失期望评估,可以在保证一定精度的前提下,大大简化了失效损失期望评估的计算量。     

大跨度双层圆柱面网壳结构的优化分析

本文在构造双层圆柱面网壳结构优化的最小造价目标函数的基础上，以网壳结构的矢跨比、网格尺寸、网壳厚度为设计变量，采用０．６１８法与穷举法，编制了计算程序ＶＯＰＤ，通过优化计算，得出了结构在不同屋面体系时，跨度从５０ｍ至１４０ｍ的最优网格尺寸和厚度，并将计算结果归纳为经验公式，以６０ｍ网壳为例研究了网格尺寸、矢跨比、荷载对结构用钢量、造价等的影响；并对三心圆柱面网壳与圆柱面网壳结构在电厂干煤棚中的应用进行了比较分析，得到了一些有价值的结论。     

基于风洞试验成果的大跨度网壳结构优化

以某大跨度网壳结构为研究对象,对建筑结构进行了风洞试验.将风洞试验体型系数结果引入大跨度网壳结构并优化设计.应用复形法建立了网壳结构目标函数,初步拟定网壳结构的网格尺寸、网壳厚度、网壳矢高,以杆件的截面面积为设计变量,杆件的强度和最小截面尺寸为约束条件,并编制了相应的程序,对三圆弧网壳结构外形尺寸进行多种方案的优化设计,比较试验与规范风载体型系数优化结果,为类似网壳结构设计提供参考.     

抗震结构全寿命预期总费用最小优化设计

提出的优化方法采用了最新国际标准(ISO 2394,1998)所提出的优化策略作为目标函数,使结构全寿命预期总费用最小,其中包括结构造价、预期失效损失和预期维修和拆除费用;首先决策最优设防烈度而后进行结构参数优化设计的二阶段优化方法,使其可以与任何设计规范相结合;结构受到各级破坏的概率可根据场地基本烈度I_0和结构设防烈度I_d直接查表求出,从而极大地简化了优化设计的方法和计算过程;推荐了结构各级破坏损失值的一些经验参数;优化方法极其实用和简便。     

考虑建筑非主体结构地震直接损失模糊综合评估

基于性能的抗震设计是结构抗震设计的发展趋势。而基于性能抗震设计的基本原理就是对不同结构选择合理的设计方案使结构的整个使用周期内的总费用最低。对结构全寿命周期总费用中结构地震直接损失费用评估研究现状进行了总结。此基础上完善了结构地震直接损失评估方法,并提出基于模糊综合评价法的结果地震直接损失费用评估模型。     

单层网壳结构的模糊决策分析

本文提出了单层网壳结构的模糊决策方法 ,其中决策模型的目标函数中不仅考虑了单层网壳结构的杆件费用和节点费用 ,而且还考虑了结构的维护费用以及遇到自然灾害时损失的期望值 ,另外在约束条件中考虑了强度、刚度、稳定等因素中存在的模糊信息 ,从而构成了单层网壳结构的模糊决策问题。在其模糊决策问题的求解过程中 ,分两个阶段进行求解。在第一阶段 ,以结构造价为目标函数 ,求解其模糊最小设计 ;而在第二阶段是在第一阶段中求出的模糊最小设计的基础上 ,进一步考虑结构的维护费用和损失期望值 ,求出单层网壳结构的最终模糊优化解。     

基础隔震结构全寿命周期经济性评价方法研究

基础隔震结构具有良好的减震抗震性能,目前在结构桥梁的抗震与加固中得到广泛应用。文章基于＂投资-效益＂准则,根据模糊综合评判理论,进行结构全寿命周期损失期望评估,进而建立模型估算基础隔震结构全寿命周期总费用。并在经济性方面与传统非隔震结构对比计算,结果表明,我国基础隔震结构在技术安全满足的前提下,可以获得明显的综合经济效益。     

2008奥运羽毛球馆张弦网壳结构整体稳定分析中初始缺陷的影响研究

工程结构的整体稳定性反映了结构的抗倒塌能力,是工程结构设计要考虑的关键问题,初始缺陷对不同类型结构的整体稳定性会产生不同的影响.目前在网壳结构设计中,初始缺陷是按照第一阶屈曲模态的L/300(L为结构跨度),对结构施加初始变形.本文以2008年奥运会羽毛球比赛馆的张弦网壳结构为工程背景,以两个不同形式的张弦网壳为算例,分析了初始缺陷对张弦网壳结构整体稳定性能的影响,对网壳结构设计中施加初始缺陷提出了新的看法,为实际工程的设计计算提供了借鉴和参考.     

网壳筒体-混凝土芯筒结构的设计方法研究

网壳筒体-混凝土芯筒是一种新的结构体系,混凝土芯筒在中心,网壳筒体在外面。混凝土芯筒的剪切刚度大,外部网壳筒体抗倾覆能力也很大,这种组合能减少地震造成的结构损坏,显著提高结构的抗震能力。介绍了构建这种结构的基本设计程序,特别指出了设计的关键问题。进行了综合的结构分析,全面评估了新结构形式的性能。提出了评估这种结构的新的实用方法,采用等价杆系模型近似地模拟钢筋混凝土剪力墙和板,通过调整弹性模量和材料的密度,使其与现有的结构具有相近的整体刚度和质量。最后,通过工程验证了相关的设计方法,证明对于高层建筑设计这是一个合适的方法。     

基于时变可靠度的锈蚀混凝土结构全寿命成本模型

为了分析混凝土结构在氯盐环境下的全寿命周期成本,基于现有氯离子扩散模型和裂缝宽度预测模型,采用MATLAB软件进行Monte-Carlo抽样模拟,建立结构失效概率与可靠度指标的拟合公式。通过研究维护-加固措施对可靠度指标的影响,建立全寿命周期内维护-加固费用计算评估方法,并以混凝土桥梁结构为例计算了全寿命周期维护-加固成本。结果表明:失效概率与可靠度指标可用以失效概率等于0.1为界的分段函数进行描述;维护-加固效果持续时间对结构构件服役年限延长的影响最显著;当保护层厚度取60 mm时,维护-加固阶段费用有明显下降,较保护层厚度取40 mm时减少25%~50%。     

沈阳星摩尔购物广场钢结构亮窗设计与研究

沈阳星摩尔购物广场亮窗钢结构由单层网壳及树形支承柱构成。单层网壳为复杂的空间曲面,平面尺寸长约285m,宽约200m。网壳边界较多,周边均与混凝土结构交接,温度作用对结构设计起控制作用。通过采用弹性支座,在温度影响最为不利的地方设置一道温度缝,不仅大大降低了温度作用下的支座反力,同时将支座位移也控制在合理范围内。弹性屈曲及弹塑性稳定分析表明,该网壳结构具有较高的屈曲荷载和稳定承载力。     

深圳湾体育中心钢结构屋盖设计及研究

深圳湾体育中心钢结构屋盖为超大跨度空间结构,由单层网壳、双层曲面网架及竖向支撑系统构成。单层网壳为复杂的空间曲面网格结构,采用箱形弯扭构件编织而成的四边形网格构成。竖向支撑系统包括支撑网壳的31根树形柱、支撑网架的V形柱、观景桥立柱和下沉广场西立面幕墙柱。详细介绍了钢结构屋盖的结构体系及特点,给出了结构的基本静力和动力特性,并对温度作用以及结构设计中的一些关键问题进行了深入分析。对在结构设计中起控制作用的结构稳定问题进行了全面分析和研究。通过多点多维分析和大震下的动力弹塑性分析,详细研究了结构的动力特性及抗震性能。最后,对钢结构的节点设计准则及关键节点的设计做了简要介绍。     

点支承两向叉筒单层网壳结构非线性动力稳定分析

稳定性能是单层网壳结构设计的主要控制因素,动力稳定是单层网壳稳定性能的重要组成部分.本文利用非线性有限元理论对点支承两向叉筒单层网壳在地震荷载作用下的动力稳定性进行了分析.在数值分析过程中,利用比例法调整地震作用的峰值加速度,采用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载.通过分析对点支承两向叉筒单层网壳的动力稳定特性有了较全面的了解.     

点支承两向叉简单层网壳结构非线性动力稳定分析

稳定性能是单层网壳结构设计的主要控制因素，动力稳定是单层网壳稳定性能的重要组成部分．本文利用非线性有限元理论对点支承两向叉简单层网壳在地震荷载作用下的动力稳定性进行了分析．在数值分析过程中，利用比例法调整地震作用的峰值加速度，采用B—R准则判定结构的动力稳定临界荷载．通过分析对点支承两向叉筒单层网壳的动力稳定特性有了较全面的了解．     

Stochastic dependency in life-cycle cost analysis of multi-component structures

It is crucial to assure that civil engineering structures can operate properly and safely, as damages during the service life may lead to catastrophic loss of property, fatalities and long-term consequences. The approaches for structural management through a life-cycle cost analysis need to address explicitly the dependencies between elements. The evaluation of the life-cycle maintenance cost of structures in this article considers stochastic, degradation and economic dependencies. A new approach to include stochastic and degradation dependencies, structural redundancy and load redistribution in structural management is developed herein. The proposed model uses the fault tree analysis and the conditional probabilities to take into account stochastic dependencies between the structural elements. The degradation consequences are evaluated and a method is proposed to account for load redistribution. Also, a practical formulation to approximate the reliability of systems formed by interrelated components is proposed, by the mean of a redundancy factor that can be computed by structural analysis. The proposed approach provides effective optimal maintenance decisions for civil engineering structures by considering the interaction between elements.     

高性能结构抗多次多种灾害全寿命性能分析与设计理论研究进展

为促进高性能结构抗多次多种灾害全寿命性能设计理论研究在我国的发展,详细介绍了该领域的国内外研究现状并建立了其基本研究框架。对高性能结构在全寿命周期内可能遭受的多种灾害单独作用和联合作用的发生概率模型的研究成果进行了阐述,以碳化腐蚀作用和风致疲劳作用为例,论述了在结构全寿命周期内由环境作用引起材料及构件退化的时变模型研究现状,为开展多次多种灾害作用下高性能结构的全寿命性能分析研究提供了方向,并系统介绍了多种灾害作用下结构易损性分析方法和考虑灾害损失成本的结构全寿命抗灾性能优化设计方法的研究进展。基于全寿命周期的结构抗多次多种灾害性能设计方法,能够合理地解决传统设计方法中未考虑多种灾害联合作用和结构性能退化问题,对于建筑结构设计领域的发展具有重要意义。     

基于性能的空间网壳结构设计理论研究综述

分析了空间网壳结构的现行设计方法及存在的问题,进而阐述了空间网壳结构基于性能的设计思想以及基于性能的设计理论的研究现状.结合空间网壳结构的特点,探讨了对空间网壳结构开展基于性能的设计理论研究的意义,提出了基于性能的空间网壳结构设计理论研究需要解决的问题.本文可为基于性能的空间网壳结构设计理论的深入研究提供参考.     

Design method research into latticed shell tube-reinforced concrete (RC) core wall structures

Latticed shell tube-RC core walls are a new structural system with RC core walls in the center and latticed shell tubing on the outsides. The shear rigidity of RC core wall is big, and the resisting overthrow capability of external latticed shell tubes is powerful. This combination can reduce structural damage that could be caused by seism, and it remarkably enhances the anti-seismic capability of structures. The basic design procedure for constructing these structures is introduced sequentially, particularly pointing out the key problem of the design. A comprehensive structural analysis is carried out and the performance of the new structure is evaluated thoroughly. A new practical method is proposed for evaluating this kind of structure, which uses an equivalent bars model to simulate the RC shear wall and slabs approximately, giving it similar rigidity and mass as existing structures by adjusting the elastic modulus and density of the material. Finally, the related design method is demonstrated with a project, and it is proved to be applicable to high rise building design.