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。     

SP板在高层装配式混凝土结构中的设计应用

以一栋高层框架-剪力墙科研办公楼为工程背景,对装配整体式框架-现浇剪力墙结构的设计方法进行了详细论述。结合办公楼的特点,探索采用叠合预应力空心楼板(SPD板)技术,该体系免模、免支撑,取得了良好的综合效益。围绕装配整体式框架-现浇剪力墙结构的PC设计,从预制构件标准化设计、关键构件连接节点设计、预制构件施工过程验算、BIM装配式一体化三维模型设计等几个方面进行了深入探索和研究,相关方法与思路可为类似的结构设计提供参考。     

框架边主梁弹性阶段受扭的计算分析

采用有限元数值方法,建立了带框架边主梁结构的计算模型。通过对边主梁扭转角的无量纲分析来反映周边构件(次梁、柱、板)对其受扭的影响,考虑了矩形截面梁的翘曲效应,探讨了边主梁抗弯刚度(抗扭刚度)、截面形式、现浇板厚、与次梁相交点位置等设计参数对受扭效应的作用。结合工程算例分析表明,边主梁扭矩与扭转角存在耦合反比关系,其值随边主梁抗弯刚度增强而增大。在大跨空间结构中,按线弹性计算的扭矩难以满足边主梁抗扭性能的设计要求,设置斜撑可以得到有效减小。     

索膜结构风致流固耦合气动阻尼效应研究

根据三角形重心坐标系原理提出了基于松耦合计算的流固耦合网格协调插值新方法,提高了流固耦合的计算效率;为解决由于柔性结构加速度过大而导致的求解不稳定问题,通过在1个时间步上进行流体及结构间反复交替求解来得到稳定的时程解。应用上述方法对一柔性平屋盖结构进行风振响应的数值模拟计算,通过与风洞试验的对比验证了计算结果的可靠性,并较全面地再现结构在风作用下的实际行为。在此基础上,联合采用经验模态分解法(EMD),随机减量法(RDT)和希尔伯特变换法(HT)从结构的动力响应时程数据中提取到了结构的气动阻尼特性信息。分析结果表明,气动阻尼在柔性结构的风振响应中作用不容忽视,主要表现为:四周封闭建筑的阻尼比远小于迎风面开孔建筑的阻尼比,且四周封闭状态下气动阻尼随风速变化小,其对总阻尼的影响较小;而迎风面开孔状态下气动阻尼较大且随风速的增大而增大。因此,对于柔性且阻尼较小的结构,特别对于开孔结构,气动阻尼的影响不可忽略。     

基于FFD变换的高层建筑风致流固耦合数值模拟研究

在采用松耦合方法进行建筑物的风致流固耦合计算时,由于结构模型的节点数量通常要比流体计算模型的节点少,因此变形的连续性和协调性往往会由于所采用算法的不当而失真,继而导致计算收敛困难和结果误差。提出一种基于自由变形(Free-Form Deformation,FFD)原理的高层建筑三维变形方法,即在不改变建筑表面流体网格数量和拓扑关系的前提下,通过将结构节点作为建筑物变形的控制点,实现利用少量结构节点变形信息完成大量流体网格的高阶连续变形的功能。通过算例验证以及与风洞试验结果和已有文献成果的比较表明,本文方法实现高层建筑的任意复杂连续侧弯及扭转变形,数值模拟结果与试验吻合得更好,提高数值计算的精度,增强计算的收敛性。     

箍筋环扣连接叠合梁受剪性能与数值模拟研究

为解决现有装配式混凝土叠合梁在施工现场安装纵筋困难问题,设计一种箍筋环扣连接的新型装配式混凝土叠合梁.为进一步研究搭接箍筋对叠合梁受剪性能的影响,设计制作2组6个箍筋环扣连接预制混凝土叠合梁试件进行单调静力加载试验,分析其破坏形式、荷载-挠度曲线及混凝土应变和钢筋应力等,探讨试件剪跨比、箍筋间距等参数对叠合梁受剪承载力...     

基于嵌入空间变形体法的流固耦合网格更新

为解决在传统基于松耦合技术的流固耦合计算中由于单元类型和数量的不同,网格变形不协调、计算收敛困难以及计算误差大等问题,在进行流固耦合网格更新计算中引入了计算机图形学中基于自由变形（FFD）原理的嵌入空间变形体方法,通过将少量结构节点作为控制点来完成大量流体网格的高阶连续变形功能.计算中考虑了湍流来流边界条件的影响,与采用分区插值方法的计算结果进行了比较,并对流固耦合中的气动阻尼特性进行了分析.验证算例表明：该方法实现了高层建筑的任意复杂连续侧弯及扭转变形,且不受建筑外形复杂程度的影响|计算收敛性和精度更高,数值计算结果与风洞试验的结果吻合更好.     

预制大跨度混凝土楼板技术

随着国内建筑工业化从民用住宅向公建项目的推进,亟需对预制大跨度混凝土楼板技术进行进一步的开发和研究。为了推进预制大跨度混凝土楼板技术的发展,本文在对预制楼板技术进行大量调研的基础上,结合实际工程经验,对预制混凝土楼板进行分类,归纳出国内现有的预制大跨度混凝土楼板类型,并针对其特点和不足展开介绍,最后总结出发展预制大跨度混凝土楼板技术亟待解决的几个关键问题。     

风致内压及其对屋盖结构的作用研究现状评述

历次风灾调查证实，由于台风中门窗受损建筑物突然开孔而出现较高的风致内压是造成建筑物山墙倒塌、屋面掀翻破坏的主要原因之一。国内对突然开孔状态下的风致内压及其对柔性屋盖结构的作用研究甚少，从理论分析方法和风洞试验两方面全面回顾和总结了国外关于建筑物在开孔情况下风致内压的研究成果，比较分析了刚性和柔性结构的内压瞬态波动理论，明确突然开孔时弹性屋盖发生共振的条件和机理，同时介绍了突然开孔情况下风致内压及屋面结构风振响应风洞试验研究结果，并提出了进一步研究的方向。