自由曲面建筑一体化造型与优化设计研究

以建立弯曲应力为零、薄膜应力最小的曲面为目标,提出了一种基于计算机辅助几何设计（CAGD）的一体化有限元建模技术与造型优化方法。该方法通过参数联动、模型自动更新等功能,实现了计算机自动进行自由曲面建筑造型的目的。利用软件自身的二次开发功能,建立了一套CAD软件与有限元软件协同建模与造型优化设计系统。该系统包含了三维参数化动态有限元建模中的若干关键技术,如CAD/CAE集成方法、基于应变能的空间结构优化以及有限元模型的参数驱动方法等。该系统可通过调整设计参数（约束条件,空间条件）得到多种合理曲面形态,同时也可以对建筑意图所设定的初始形状进行修改,为基于性能化的自由曲面建筑造型设计提供新的方法。该系统可利用建筑设计所提供的初始曲面形状进行合理的参数定义,在此基础上通过若干次优化修正,改善结构的力学性能。     

开孔结构内部风效应的风洞试验研究

采用刚性模型风洞试验研究结构开孔时的内部风效应。设计制作了具有不同开孔状态的低层房屋模型进行多参数对比风洞试验,研究了开孔结构风致内压的空间分布特性,阐述了风致平均内压及脉动内压的产生机理,给出了平均内部风压系数与均方根内部风压系数的理论估算方法,并与试验结果进行了对比,通过对风压系数时程的分析,探讨了内部风压峰值因子的取值规律及内外压的相关性特性。研究表明风致内压在空间上分布均匀且采用理论方法进行内部风压估算是可行的,在结构设计中有必要提高内部风压峰值因子的取值并考虑内外部风压的联合效应。     

突然开孔结构的风致内压及屋盖响应研究

在系统阐述开孔结构的内压瞬态波动理论及屋面结构风振响应问题的基础上,对开孔瞬间的脉冲内压、气流稳定后屋盖结构所受的最大净风压进行了估算;同时讨论了内压作用下的屋盖响应特性。研究表明,建筑物突然开孔时的内压脉冲对结构安全威胁很大,对于已经存在开孔的结构的屋盖由于受到内外压的共同作用要比开孔前承受更大的风荷载,从而解释了台风或者飓风期间建筑物门窗突然破坏时容易进一步造成屋盖破坏的现象。屋盖响应分析结果表明,当开孔结构的H e lm ho ltz频率、弹性屋盖的固有频率以及来流中所包含的涡脱落频率,三者接近时,屋盖将发生较大的共振。     

箍筋环扣连接预制混凝土叠合梁受剪性能试验研究

为了方便现场施工,提出了一种箍筋环扣连接预制混凝土新型叠合梁.设计制作了不同剪跨比的4个预制混凝土叠合梁试件(包括"凹"形和"凸"形叠合梁各2个)和2个现浇对比梁试件,进行单调集中加载试验.通过对试件的破坏形式、荷载-挠度曲线、钢筋应变等进行分析,系统地研究了箍筋制作工艺以及箍筋连接长度等因素对叠合梁受剪性能的影响.试...     

纵向钢筋C型卡槽连接单向拉伸力学性能

为提高装配式纵向钢筋连接的施工效率,提出了C型卡槽连接方式,制作9个连接件并进行单向拉伸试验,观察其破坏形态,研究试件荷载-位移曲线、应变发展过程,分析不同锚固板直径对连接件连接性能的影响;基于混凝土局部受压计算公式,推导出C型卡槽连接钢筋的承载力计算公式,并给出不同锚固板直径与带锚固板钢筋直径的适配表。结果表明：锚固板直径为43 mm和48 mm的连接件发生带锚固板钢筋拉断破坏,荷载-位移曲线与单根钢筋拉伸的荷载-位移曲线相似,均能满足JGJ 107—2016和ACI 318对接头的强度要求;锚固板直径为38 mm的连接件是依据JGJ 256—2011选取锚固板直径,试验过程中发生带锚固板钢筋拔出破坏,证明按照规程取值,锚固板直径偏小,无法满足连接要求;锚固板直径为38 mm的连接件其荷载-位移曲线呈现波浪形,承载力虽小于前两者,但仍具有较好的延性和较高的残余承载力;所有连接件的C型卡槽在整个受力过程中应变值较小,始终处于弹性阶段,C型卡槽环向应变表现为压应变,C型卡槽连接钢筋承载力的理论计算结果与试验结果相符。     

装配式混凝土槽式灌浆连接抗拉性能试验研究

针对当前装配整体式混凝土结构预制构件之间连接构造复杂、施工精度要求高等问题,提出了一种由预埋C型钢卡槽、带锚头的连接钢筋以及后灌高强砂浆组成装配式混凝土槽式灌浆连接技术。该新型连接利用C型钢卡槽对灌浆料的三向围压,大幅提高带有锚头的连接钢筋的连接性能;对于梁柱节点可将连接区域置于梁柱核心区外的梁端位置,避免了核心区钢筋密集、混凝土浇筑困难等问题;C型钢卡槽内较大空间可有效降低现场安装精度要求,提高施工效率。在此基础上,开展了新型连接节点抗拉性能试验。试验结果表明:由C型灌浆钢卡槽和带锚头的连接钢筋组成的锚固构造性能可靠,试件均为连接区外钢筋被拉断,试件抗拉承载力远大于C型钢卡槽和连接钢筋锚头之间所填灌砂浆的抗压设计值,砂浆三向受压未出现压溃破坏,始终保持良好的传力性能。     

装配式混凝土新型钢筋连接施工灌浆技术研究

针对当前装配式混凝土结构连接节点处钢筋碰撞严重、钢筋套筒灌浆技术检测困难等问题,提出了一种钢筋灌浆卡槽连接技术。该技术通过灵活可动的连接钢筋和C型钢卡槽中的调节空间,提高了节点的容错性,降低了现场施工难度;在C型钢卡槽和连接钢筋锚头之间的空隙内灌注高强砂浆,使砂浆处于三向受压状态,从而提高传力砂浆的承载力和延性,确保破坏不发生在C型钢卡槽内。为了验证C型钢卡槽空腔中灌浆的密实性,开展了模拟现场施工工艺的灌浆试验。试验结果表明:该新型钢筋连接能够保证灌浆的密实性,施工操作简便,连接处具有安装容差大、可靠性高、方便检查等特点。相比于钢筋套筒灌浆连接,该新型连接经济性更好,可广泛应用于梁柱连接、柱与柱连接以及墙体竖向连接等部位。     

上海金茂大厦风振响应的CFD非稳态数值模拟分析

风振计算主要依据<健筑结构荷载规范>(GB50009-2001)采用简化计算完成,该方法在进行复杂结构风振计算时的准确性值得商榷;而利用风洞试验进行风振计算存在成本高、周期长、试验复杂等缺点.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,将其直接作用于结构进行动力时程分析,统计结构动力响应从而获得结构的风振系数.采用该方法对上海金茂大厦的风振计算表明,流体动力学与固体有限元程序之间的协同分析,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.     

不同预制楼板适用性研究分析及工程案例

目前,工程中常用的预制楼板主要包括SP空心板、双T板以及桁架钢筋混凝土叠合板等。本文首先概括了三种预制楼板的发展进展。然后,从受力性能、构造措施、计算方法等角度梳理总结各种预制板的适用性,并提出了桁架钢筋混凝土单向叠合板选用表。最后,给出了三种预制楼板的实际工程案例。本文得到的关于预制楼板适用性的一些结论,可为装配式建筑工程设计提供参考,帮助解决预制楼板选用问题。     

现浇预应力空心板梁楼盖现场试验研究

结合某实际工程的现场实验，通过建立精细有限元模型对现浇预应力空心板梁楼盖体系进行
了分析。按静力等效原理着重讨论了预应力梁支座截面和跨中截面有效翼缘宽度的合理取值，同时分别对
楼板在不同工况下荷载的双向传递进行了研究。试验结果表明，预应力梁的有效翼缘宽度与结构受力的类
型密切相关，在预应力等效轴向力作用下的有效翼缘宽度比在预应力等效横向力和等效集中弯矩作用下的
有效翼缘宽度大得多；板中预应力的作用会明显改变楼面荷载的双向传递规律。为便于实际应用，还定义
了表征双向板荷载分配的参数。