轻屋面平板空间网格结构优化初设计

为了快速合理地确定轻屋面网架结构的建筑尺寸,通过对不同建筑尺寸及结构形式的400余个轻屋面网架结构的计算分析,探讨了用钢量与网架跨度、网架高度、长跨比以及网格大小等建筑尺寸的关系,重点对比了不同建筑尺寸网架的跨高比与用钢量之间的关系,确定了经济跨高比的选择范围以及合理网格尺寸的选择建议.本文还讨论了起坡与抽空对优化设计的有利作用,并根据以上分析结果提出了合理的初设计建议.     

多层大跨度桁框结构体系及优化设计

多层大跨度桁框结构主要由桁架梁和框架柱组成,在我国尚属新型结构体系,为探讨桁框结构合理的经济尺寸和用钢量,进而对结构初步设计提出优化建议;文章针对不同建筑尺寸、不同荷载情况,设计了21个桁框结构模型试件,并进行了用钢量分析,重点探讨了结构用钢量与楼面活载、开间、跨度、跨数、层数的关系。结果表明：多层桁框结构的单位面积用钢量与多层框架结构基本相同,跨度、楼面荷载对用钢量的影响最显著。分析发现桁框结构的经济跨度为18m左右,经济开间为6—10m,跨数不宜少于2跨。     

曲线钢-混凝土组合梁桥的曲率与跨高比相关关系研究

对于梁式结构,跨高比是概念设计中需要考虑的重要因素之一,目前直线型钢结构、混凝土结构以及钢-混凝土组合结构梁式的跨高比都有相关研究,对于曲线形钢-混凝土组合结构的跨高比研究尚不多见.曲线形钢-混凝土组合结构的跨高比的一个重要特点就是与曲率有关,本文结合北京南站进站立交一曲线型分联,使用通用有限元软件ANSYS对其进行分析及优化,研究了该分联的设计情况下的跨高比与曲率之间的关系.     

铝合金空间网架的拓扑优化设计与耗材量比较

网架结构的拓扑优化设计对结构性能及其耗材量有着至关重要的影响.利用OptiStruct软件,分别对3种跨度和3种约束工况下的铝合金网格进行拓扑优化,并根据拓扑优化结果进行结构设计,计算拓扑优化后的铝合金网架耗材量.对比分析了不同跨度及约束条件下拓扑优化后铝合金网架与钢网架的用材量.与传统钢网架相比,按拓扑优化设计方法得...     

大跨度双层扭网壳结构的优化分析

在构造双层扭网壳结构优化的最小造价目标函数后,以网壳结构的矢跨比、网格尺寸、网厚度为设计变量,采用0.618法与穷举法,编制了优化设计程序LSD,通过优化计算,得出结构在轻屋面体系时,跨度在50～80 m的最优网格尺寸和厚度,并将计算结果归纳为经验公式.     

曲线钢-混凝土组合梁桥的跨度与桥梁刚度及设计跨高比相关关系

目的结合算例对组合梁进行研究,为相关工程应用提供参考,以期使结构截面尺寸减小,刚度增加,稳定性和耐久性增强,动力性能改善．方法以北京南站进站立交-曲线型分联为基础,使用通用有限元软件ANSYS,在ANSYS中建立了整体有限元模型,通过改变跨度分析计算,研究了跨度与整体刚度以及跨高比之间的关系．结果通过结合算例分析计算,得出了静力作用下组合梁桥的位移、设计跨高比随着跨度的变化关系．和不同跨度影响下的位移分布．结论通过分析计算得出,随着跨度的增加,位移呈非线性增长趋势,跨中转角也呈非线性增长趋势;跨高比呈先增加后减小的趋势;对于该曲线形式的组合梁,存在最优跨度,在此时结构的跨高比最大,结构的设计最为合理．     

大跨网架屋盖结构风振响应的模拟分析

根据空间风场模拟技术和结构随机振动理论，运用MATLAB编制了大跨网架屋盖上各点风速模拟程序，结合ANSYS动力分析模块和APDL参数化设计语言的二次开发，对体育中心网架钢屋盖进行了风振响应的时程模拟分析。结果表明，该方法能合理而准确地反映大跨网架屋盖结构在风场作用下的响应，可用于工程设计。     

多层大空间体育训练馆不规则结构抗震性能分析与设计

本文结合甘肃建筑职业技术学院体育训练馆工程,对多层大空间不规则结构进行了综合分析;考虑屋面网架结构与下部主体结构两种不同材料结构形式,对主体和屋面结构整体空间协同工作、抗震性能进行分析,建立合理的计算模型,正确利用建筑结构辅助设计软件对结构进行抗震计算,并对计算结果进行人工调整;设计中充分考虑构造措施,确保工程安全性,为类似工程参考.     

复杂网架结构的设计及优化

针对大跨度复杂网架结构,采用三种不同的网架方案进行比较。利用SAP2000分析了局部三层,两层无预应力和两层有预应力网架的杆件受力和节点的位移,并对三种方案进行了动力特性分析。研究分析表明,两层加预应力网架具有优越的受力性能,并可以减少网架结构的用钢量,为大跨度复杂平面网架结构的合理设计,提供了一定参考价值。     

利用ObjectARX技术开发组合网架自动设计软件

利用ObjectARX2000/2000i/2002在AutoCAD2000下编制了组合网架结构的CAD程序，使用者只需利用AutoCAD常规绘图方式输入组合网架的图形、支座和结点荷载，即可自动形成空间网格的结点及杆件信息，并可进行图形及数据检查；然后利用AutoCAD ObjectARX与Visual C^ 的接口，采用组合网架的杆元分析法，进行结构内力分析，得到结点位移及杆件内力等计算结果并自动选择杆件最优截面，并用图形方式显示出结构内力、杆件选用等计算信息，最终形成施工图。同时自动计算结构总用钢量及混凝土用量，实现了组合网架结构的自动设计。     

隧道高强钢管格栅与钢筋格栅承载特性室内模型试验

强化初期支护使之快速干预围岩应力状态是保障隧道施工及运营期安全稳定的有效途径之一。基于此，从“及时支护，强支护”理念内涵入手，对高强无缝钢管代替螺纹钢筋，以增强初期支护结构承载能力，从而实现变形控制的作用机理进行了研究。通过开展钢筋格栅和钢管格栅在单独受荷，与混凝土共同受荷条件下的室内加载试验，对2种支护结构的破坏形态、变形特征、极限承载力、全过程应力及裂缝发展规律等方面进行了系统分析。研究结果表明：2种支护结构的用钢量基本相同，但钢管格栅最大允许变形量和极限承载力分别为钢筋格栅的1.6倍和1.8倍，验证了高强度无缝钢管可以有效改善格栅结构的承载性能；钢筋格栅表现出折线形压弯破坏，而钢管格栅表现为平滑曲线形破坏，且卸载后回弹变形量更大；钢管格栅混凝土试件具有与钢筋格栅混凝土试件相近的抗弯刚度，极限承载力较钢筋格栅混凝土试件提高了22.5 %；钢筋格栅自身承载力有限，与混凝土形成组合结构后方能具备较高的承载能力；钢管格栅具有高强度高韧性的特点，结构受力合理，可以及时、有效地对围岩提供径向支护力，适合于软弱破碎、早期变形速度快的围岩条件。     

开缝和不开缝钢板混凝土剪力墙抗剪性能研究

为了避免钢板混凝土组合剪力墙中钢板出现剪切屈曲,同时也能调整结构的刚度,通过在钢板上开竖缝,基于ANSYS有限元程序,分析钢板边长比、高厚比及侧向混凝土板厚度对未开缝钢板混凝土组合剪力墙的极限承载力和刚度的影响;研究钢板边长比、高厚比、侧向混凝土板厚度及缝间小柱高宽比对开缝钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载能力和初始刚度的影响,比较开缝和不开缝钢板混凝土组合剪力墙的抗剪性能.结果表明:混凝土板作为侧向约束的存在显著地提高了钢板混凝土剪力墙的极限承载力;钢板开缝后其极限承载力虽有所降低,但通过改变开缝特征调节了其极限承载力和初始刚度;边长比、高厚比和钢板开缝显著地影响剪力墙的极限承载力.     

格构式钢管混凝土风力机塔架的设计

针对风力机塔架高度增加使常用的锥筒式塔架结构的力学性能、经济性、施工性下降的问题,探讨了格构式钢管混凝土风力机塔架的设计方法.以某3 MW风力机工程为例,采用钢管混凝土统一理论和简化空间桁架法设计了符合性能要求的格构式钢管混凝土塔架,并给出了柱肢、腹杆及节点构造.基于ANSYS有限元软件分析了格构式钢管混凝土塔架与锥筒式塔架的力学性能和用钢量,结果表明,三肢柱格构式钢管混凝土塔架的设计方法可行,力学性能优越,经济性较好.     

内配格构式钢骨钢管混凝土构件的抗弯性能

对是否设置加劲肋和格构式钢骨等4组内部构造形式不同的钢管混凝土试件进行受弯试验。结果表明：格构式钢骨延缓了试件受拉区混凝土开裂和受压区钢管屈服,有效提高了其抗弯性能。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行数值模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上分析钢管径厚比、钢骨肢件间距、钢骨尺寸、钢骨及混凝土强度等对内配格构式钢骨钢管混凝土构件受弯性能的影响。结果表明：影响构件抗弯性能的主要参数为钢管径厚比、钢骨尺寸及钢骨强度;混凝土强度、钢骨肢件间距对其承载性能影响较小。采用中国规范对试件的抗弯承载力进行计算,采用中国规范、美国规范及欧洲规范对试件刚度进行计算,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明：中国规范对该类构件抗弯承载力的计算偏于保守;美国规范和欧洲规范对该类构件抗弯刚度的计算偏于保守,中国规范对抗弯刚度的计算误差较大。     

低屈强比高强钢箱形柱抗震性能试验研究

钢结构的材料高强化是发展趋势,目前高强钢存在屈强比过高的问题,限制了高强钢在建筑结构中的抗震设计应用。对低合金高强度结构钢进行材性改良,研发出一种新型低屈强比Q620E高强钢。对此新型高强钢的抗震性能进行试验研究,根据壁板宽厚比等级设计截面尺寸不同的箱形截面柱,对轴压比为0.2和0.35的高强钢箱形柱进行低周往复加载试验。通过观察试件的破坏模式、提取滞回曲线和骨架曲线,从承载力、延性、耗能性能与损伤发展等方面对钢柱的抗震性能进行分析,并与Q690D普通高强钢柱抗震性能进行比较。试验结果表明,低屈强比高强钢柱具有良好的滞回性能和塑性变形能力;壁板宽厚比对构件承载力及延性影响显著;壁板宽厚比越大则刚度下降越快、损伤发展不连续;相较于Q690D普通高强钢,Q620E新型钢在力学性能与构件抗震方面均体现出较大的优势,可考虑在高强钢建筑结构中拓展应用。     

蜂窝晶格和Kagomé晶格二维光子晶体带隙特性研究

应用平面波展开方法(PWM)计算了蜂窝晶格和Kagomé晶格二维介质柱光子晶体带隙结构。结果表明蜂窝晶格和Kagomé晶格二维介质柱光子晶体存在对应TE、TM模的带隙,并且在某些条件下存在完全带隙。比较而言,蜂窝晶格结构光子晶体存在更大的完全带隙。     

六杆四面体双曲面冷却塔网壳的构形、静力与稳定性能

提出由投影面为四边形的六杆四面体所集合组成的双曲面网壳,可以用作大型钢结构冷却塔的主体结构. 探讨该网壳形式的构形,它构造简单,兼具单层网壳与双层网壳的特性. 总结了正交正放与正交斜放2种基本布置形式,对正交正放的双曲面冷却塔网壳进行静力、线性与非线性稳定分析. 结果显示,该网壳内力分布合理,上、下弦杆及顶部环杆在受力上起到不同的作用,分工明确;线性与非线性稳定性能良好,且结构对于缺陷不敏感;网壳具有较好的经济指标,容易实现工业化生产与装配化施工.     

基于Matlab的紧束缚近似下面心立方晶格s态能带三维分析

鉴于许多金属如金、银、铜及半导体材料硅、锗等的晶格结构属于面心立方晶格,因此研究面心立方晶格的能带结构对金属与半导体材料性质的认识有着重要的意义.利用Matlab对面心立方晶格在紧束缚近似下的s态能带的等能面进行计算机模拟,得到简约布里渊区内的不同能量值等能面的三维清晰图像.其中,既有类似近自由电子的准球面,也有与实验获得的金属费米面相似的曲面,直观地展现了面心立方单晶s态能带在状态空间的结构形态.     

混凝土结构偏心受压构件在新旧规范中的比较分析

在相同设计条件下分别按新、旧规范计算了混凝土结构偏心受压框架柱的纵向钢筋用钢量，并对两者的差别进行了分析、比较，得出了框架柱纵向钢筋用钢量比值的变化规律。为减小框架柱用钢量的增幅，提出了一些参考建议。