编织式复杂拓扑空间网壳设计与建造关键技术与应用

本项目是一个建筑-结构一体化的跨专业研究。面向当前自由曲面建筑形态的建造的国际前沿问题,课题组原创性地提出了一种基于主动弯曲(bending active)原理,使用连续弹性杆件相互编织找形的空间网壳结构,可以适用于各种不同形态的大尺度自由曲面的建造,具有不需要使用复杂的数控加工、空间定位设备,建造经济快速,具有广泛的适应性等系列技术优势。课题组开发了针对这一编织式网壳的复杂拓扑网格生成算法,基于非线性编程和自启发式算法的结构优化技术,面向建造的三维样条曲线展开和动态工序优化技术,以及一系列结构性能提升技术,并在一系列工程实践中验证了其广泛的应用前景。     

自由曲面混凝土壳体结构静力试验研究

自由曲面结构不仅要具备良好的建筑表现力也要保证其受力合理性。利用自由曲面结构形态创建的非均匀有理B样条-梯度法(NURBS-GM)得到典型的凹凸自由曲面作为研究对象,制作混凝土壳体模型结构并进行静力试验研究。结果表明:弯曲应力在正负高斯曲率过渡区与支座附近较大,但整个结构主要仍以薄膜应力的形式抵抗荷载,随着荷载的增加薄膜应力分布有所变化,特别是正负高斯曲率过渡区变化较显著。上表面裂缝在正负高斯曲率过渡区出现并向支座附近发展,下表面则基本是加载点附近裂缝的连线并延伸至支座附近。整个加载过程中,裂缝出现较晚,但数量较多,最终在加载点附近发生局部强度破坏。荷载-位移曲线在弹性阶段斜率较大,并有较长的塑性发展段。采用ABAQUS有限元分析软件对试验模型进行有限元模拟并与实测数据进行对比,二者吻合较好。     

壳体混凝土结构的施工

在公共建筑物的设计中,由于功能设置比一般的建筑物多,而且通常在建筑群体中独树一帜,所以在外观设计上加入很多几何形体的元素,壳体、球体结构就是其中一种。本文介绍了一个公共建筑物中的壳体混凝土施工技术,着重从测量、支模方式、混凝土浇捣等方面阐述。1.工程概况本工程是一栋弓形的3层公共建筑,层高为4.5米,建筑面积约7227m2,最高的部分是一个塔型楼梯,52.5米高。在本工程三层的17～20轴,设置了一个独立的壳体结构迷你电影院。它是通过长轴为11.5米、短轴为5.2米的平面椭圆旋转360度而成。椭体圆心标高为11.200米,顶部标高为16.4米。…     

新型混凝土壳体结构的研究概况及工程实践

由于混凝土材料良好的耐久性能和防火性能,近年来混凝土壳体结构在工程中不乏应用,并出现了一些新型结构及组合结构.本文较系统地总结了混凝土折板壳结构、单层网壳结构、空腹网壳结构、钢-混凝土组合壳体结构和折板式密肋网壳结构的研究概况,并重点介绍了混凝土密肋式折板网壳结构的工程实践,以期为混凝土空间结构的形式创新及工程应用提供借鉴.     

双层异形曲面预应力混凝土壳体结构的施工质量控制

结合工程实际,对双层异形曲面预应力混凝土壳体结构的施工技术和质量控制方法进行了研究。在剖析结构传力路径的同时,分析了整体结构和构件的施工重难点,针对性地改进了结构的施工工艺流程及施工控制要点,并对预应力技术在结构布置中的应用及施工质量控制要点进行了总结,以期为类似项目提供参考。     

主动弯曲网壳结构综述

主动弯曲网壳结构的成形方式极为特殊,其初始形态为由剪式铰连接的双向通长平面网格,通过对平面网格的弯曲实现结构曲面造型.由于剪式铰允许发生平面内转动,因此结构可通过四边形网格角度的变化来适应自身形态的变化.主动弯曲网壳结构最早由德国著名工程师Frei Otto于上世纪六十年代提出,但由于找形复杂、施工困难等因素,全球仅有...     

浅谈房屋建筑装配式混凝土结构建造技术

在现阶段的房屋建筑施工中,装配式混凝土结构已经得到很多施工单位的认可。对于房屋结构施工如果选择了装配式混凝土作为最基本的房屋建筑构造,那么将会达到房屋建筑物总体质量性能明显提升的效果。装配式混凝土不会产生较高的施工污染,因而具备良好的节能性、低碳性与环保性特征,符合绿色房屋施工的基本宗旨。目前关于房屋建筑的建造施工过程应当做到合理运用装配式混凝土建造施工方法,保证装配式混凝土的房屋结构具备良好的施工质量。     

大跨度自由双曲面清水混凝土密肋梁壳体结构施工技术

以武汉市琴台美术馆项目自由双曲面清水混凝土密肋梁壳体结构为背景,为达到清水混凝土成形观感效果,对比分析了各类支撑及模板方案的优、缺点。通过BIM技术的助力,最终采用贝雷架+扣件式满堂架的支撑体系,以及定制弧形双钢管+变截面木方的背楞方案。经实践,该方案在安全性、经济性上都有良好的效果,并可满足清水混凝土的设计要求。     

大型极小曲面壳体数字化建造

极小曲面由数学公式生成,具有特别的数学美感与艺术表现力。然而,由于高度复杂以及极致轻薄,对结构力学设计以及曲面制作技术,构成了高难度的挑战。从结构力学的角度切入,分析数学模型向力学模型转换的概念,并探讨了极小曲面的结构找形的方法;基于经济性考量,提出了一种成本可控的面向异规曲面的拟合方法,探讨如何通过参数化设计和CNC技术的结合,有效地对极小曲面进行分解、拟合、制作和拼装;大型极小曲面壳体“云间玲珑”,作为灯光艺术的全新载体,在2019广州国际灯光节上亮相,展现了极薄壳体的力学美与数字空间魅力;作为一次有益的探索实践,可为数字化设计及建造提供有价值的理论线索和实证参考。     

自由曲面钢筋混凝土壳体结构设计

文章主要阐述了基于编程技术和结构敏感性分析的自由曲面钢筋混凝土壳体结构的设计方法。作者选取了采用这项技术的5个工程案例,从建筑概况、优化分析、钢筋布置和建造4个方面展开分析,展现了这项技术在创造有机单层壳体屋面形式过程中的重要作用和实际可行性。     

大跨度自由双曲面清水混凝土密肋梁壳体结构施工技术

以琴台美术馆项目自由双曲面清水混凝土密肋梁壳体结构为背景,以达到清水混凝土成型观感效果为目标,研究双曲面结构的支撑体系及模板背楞体系,分析各类支撑及模板方案的优缺点,通过BIM技术在支撑体系上采用贝雷架+扣件式满堂架支撑体系以及在模板背楞体系选用了定制弧形双钢管及定制变截面方木背楞方案,在安全性、经济性上都有良好效果,自由双曲面密肋梁壳体结构的质量控制达到清水混凝土的设计要求。     

房屋建筑装配式混凝土结构建造技术新进展

根据当前低碳、绿色、环保的发展趋势,混凝土房屋结构的拼装是一个及时的步骤,已经引起了人们的广泛关注。这符合“建筑工业化和产业化”的方向,不断深化,出现了具有自身特点和实施规则的新结构形式和重要新技术,这可以大幅度提升在建筑业方面的经济效益以及社会效益,更好地促进中国建筑业的长效发展。     

典型的房屋建筑装配式混凝土结构的建造新技术分析

随着经济的快速发展,我国建筑业的发展也是不断的加强,尤其建筑新技术的应用是这几年建筑行业发展的重点如何加强一些新技术在建筑工程中的应用,是建筑设计单位、施工单位以及生产厂商所面临的一个重要问题。本文主要结合房建中关于装配式混凝土结构的技术进行分析,对于一些新的建造技术进行深入的探讨和分析,并对目前的新技术进行论述,并提出了对其技术发展的重要建议和具体实施措施。     

低碳节能装配式混凝土结构建造技术

针对混凝土结构出现的建造偏差,影响建造质量的问题,在低碳节能的环境下,设计装配式混凝土结构建造技术。预制装配式混凝土框架结构,搭建混凝土承板支撑体系,加设可靠的临时支撑,安装低碳节能混凝土叠合板,架设节能装配式墙体筒柱,为混凝土结构提供承压空间,从而实现结构的稳定建造。采用实例分析的方式,验证该建造技术的建造偏差较低,能够应用于实际工程中。     

带墙裙的波浪形圆柱面砖壳体结构的受力性能及建造技术研究

以直线、正弦曲线和悬链线为基本线型,通过不同的曲线放样方法可以形成多种不同造型的屋顶筒壳和墙裙.选取两种典型的屋顶筒壳和墙裙,将其进行组合,并赋予砖的材料属性,从而形成了两种带墙裙的波浪形圆柱面砖壳体结构.本文主要针对带墙裙的波浪形圆柱面砖壳体的组成、受力性能及参数化的设计、建造技术展开系统研究.通过分析可知,两种带墙裙的波浪形圆柱面砖壳体均可用于砌体结构,且两种模型中屋顶增加正弦曲线放样的曲面具有更好的受力特性;复杂砖壳体可以引入参数化建模,并以一种建筑信息模型BIM的新模式,来指导建筑、结构的设计和施工放样.本文研究成果可为复杂砖壳体的初步设计、优化设计和建造施工提供参考.     

基于快速建造的装配式混凝土框架结构关键技术研究

为了提高装配式混凝土结构的施工效率,以北京市某高层住宅项目为研究对象,提出一种在框架柱截面核心设置FRP约束薄壁混凝土芯柱的组合柱新型快速装配施工方法,并运用室内试验方法建立了物理模型对组合柱的特早龄期进行测试。结果表明,预制柱体和梁板的安装是控制施工建造效率的关键工序,提高预制柱体装配节点特早龄期承载性能决定了整体施工效率的上限,而预制梁板的施工效率则决定了整体施工效率的下限;不同龄期FRP约束薄壁混凝土芯柱的组合柱试验模型荷载随着位移的变化规律存在明显区别;FRP约束薄壁混凝土芯柱的组合柱弹性阶段3d龄期试件、7d龄期试件的荷载分别为218.48kN、296.68kN,分别占28d龄期试件荷载（540.38kN）的40.5%、54.9%,试件柱截面的应力分别为29.7MPa、33.5MPa,3d龄期的柱体承载力即可满足上部框架结构继续施作的承载力要求工期,达到了快速化施工和缩短工期的目的。     

自由曲面网壳合理壳面及其应力控制研究

通过选用较优的初应力分布来对最终应力分布进行控制的方式,提出了受力合理且满足建筑要求的自由曲面网壳目标壳面的生成方法,并对半球形网壳壳面算例进行了分析,结果表明:初应力均布时,所得最终应力的均匀性最佳;初应力布置时,对环向应力和边缘应力同时进行加强,最终径向应力与环向应力的协同性最佳。     

跨节长杆网壳结构的建造过程分析

跨节长杆网壳能形成非常复杂而又美观的连续外形,对各种建筑外观适应能力强,在建造过程中未用到任何脚手架支撑,仅借助于简单的施工顶升设备或机械即可完成网壳的曲弯成型．跨节长杆网壳的建造困难在于很难平衡结构在顶升时的柔性和承载时的刚性要求,通过一套可动夹具,使得跨节长杆网壳可在双层布置的基础上顶升建造,使构件的应力分布情况得到改善。     

基于数字技术的编织建造

编织作为中国传统形态有着由来已久的历史,在建筑设计中的发展与应用从未间断,随着近年数字技术的迅速发展,基于数字工具的参数化编织设计与建造日趋增多,使编织结构本身的复杂形态和结构问题得以精准计算和设计,极大促进了编织结构与建筑形态的有机结合。文中探索并梳理编织图形的生形理论,并以大连理工大学与清华大学联合举办的参数化编织设计工作营建造作品为例,为编织形态及结构的数字化设计提供思路和具体操作方法。     

星海音乐厅钢筋混凝土双曲抛物面壳体施工

星海音乐厅双曲抛物面壳体设计新颖、结构独特、施工难度高。本文着重介绍了壳体的支撑、模板、混凝土浇筑成型等施工工艺。