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南京某文娱中心大跨空间钢结构设计

建筑结构 2024年第9期54卷 69-74,48页

作者：夏昊陈家丰冯旭光张小福陈才华中建研科技股份有限公司北京100013

南京某文娱中心为造型复杂的大跨空间钢结构体系,由异型屋面、超高排架柱和高大抗风幕墙构成。为满足屋面建筑造型和屋顶排烟等需求,提出了双向变高度的折板网架屋盖结构形式,最大限度降低了二次找坡的用钢量。基于可视化编程平台Grassh... 详细信息

南京某文娱中心为造型复杂的大跨空间钢结构体系,由异型屋面、超高排架柱和高大抗风幕墙构成。为满足屋面建筑造型和屋顶排烟等需求,提出了双向变高度的折板网架屋盖结构形式,最大限度降低了二次找坡的用钢量。基于可视化编程平台Grasshopper,通过分区处理的方式实现了屋盖的参数化建模,后导入3D3S进行结构分析和设计,结果表明该屋盖整体刚度较好,满足设计要求。屋盖下方采用25根无侧向支撑的超高排架柱提供支承,针对柱高10~60m的情况,对比了混凝土柱、四肢钢管格构柱、四肢钢管混凝土格构柱在截面、成本和功能等角度的差异,最终确定采用经济性和功能均较好的四肢钢管格构柱。根据不同区域特点,将抗风幕墙分为落地幕墙和吊挂幕墙,探讨了它们与主体结构的连接方式,并针对落地幕墙进行了平面桁架、立体桁架和实腹箱形柱3种幕墙结构方案的比选,最终采用成本最低的平面桁架方案。

关键词：大跨空间钢结构异型屋面折板网架高排架柱抗风幕墙参数化建模

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泰康金融中心项目复杂连体结构关键问题研究

建筑结构学报 2024年

作者：熊羽豪肖从真储德文陈才华程卫红潘玉华陆宜倩陈家丰中建研科技股份有限公司国家建筑工程技术研究中心

泰康金融中心超高层结构高度为237.3m，为三塔连体结构。各单塔高宽比超过规范限值，平面存在较大偏心，单塔结构难以成立，因此在第18层、29层、40层设置三处连桥将三塔连为一个整体，结构抗侧刚度和抗扭刚度有明显的提升，在竖向荷载... 详细信息

泰康金融中心超高层结构高度为237.3m，为三塔连体结构。各单塔高宽比超过规范限值，平面存在较大偏心，单塔结构难以成立，因此在第18层、29层、40层设置三处连桥将三塔连为一个整体，结构抗侧刚度和抗扭刚度有明显的提升，在竖向荷载作用下，竖向构件受力更加均匀，在水平荷载作用下，水平位移大幅度减小。刚度突变、扭转效应、施工影响和节点设计是复杂连体结构的关键问题，研究表明：连体结构存在较大的刚度突变，连桥上部楼层在大震下容易形成薄弱层，在设计中应适当加强。三塔连体结构的整体性和抗扭刚度较强，扭转效应不明显。施工方案对连体结构的受力模式影响较大，经过比选后采用连桥层以上单塔结构施工先于连桥施工，但是领先楼层数不超过5层的施工方案。对连桥连接关键节点进行了有限元分析，结果表明节点可满足预设的抗震性能目标要求。

关键词：超高层建筑三塔连体结构刚度突变扭转效应施工模拟节点设计

大悬挑单层斜交网格柱壳钢屋盖结构方案与复杂节点研究

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建筑科学 2024年第5期40卷 141-150,159页

作者：陈志强陈家丰安伟靳鹏马明程卫红张侃马宏睿中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055 中建研科技股份有限公司北京100013 国家建筑工程技术研究中心北京100013 晋豫鲁铁路通道股份有限公司山西太原030000

铜梁站候车大厅钢屋盖为三纵一横4个柱形壳体相贯形成的空间曲面屋盖,采用主受力拱+斜交菱形网格的单层网壳结构体系,屋盖下部落在8个倒V形混凝土柱墩上,柱墩底为桩基础。对该屋盖进行力学性能分析以及不同加强措施的对比研究,揭示了该... 详细信息

铜梁站候车大厅钢屋盖为三纵一横4个柱形壳体相贯形成的空间曲面屋盖,采用主受力拱+斜交菱形网格的单层网壳结构体系,屋盖下部落在8个倒V形混凝土柱墩上,柱墩底为桩基础。对该屋盖进行力学性能分析以及不同加强措施的对比研究,揭示了该类屋盖的变形及受力特点。为兼顾结构受力、建筑效果和材料用量,针对屋盖构件截面形式和网格尺寸进行了方案比选,最终确定采用箱型主拱+窄高箱型次杆的结构方案,网格尺寸为3m×3m,计算后各项指标均满足要求。节点设计方面,对屋盖节点,通过调整构件局部轴垂直于屋面法向,保证节点美观和施工可行;对多杆汇交的柱脚支座节点,进行了专门的连接设计和节点有限元分析,确保传力的可靠性。

关键词：空间钢结构大悬挑屋盖单层斜交网格方案比选支座设计节点有限元分析

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超大型双曲线混凝土冷却塔振动台试验研究

电力学报 2024年第1期39卷 82-91页

作者：陈良张明玉陈家丰郝玮李淼中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司北京100120 中国神华胜利发电厂内蒙古锡林浩特026000 中建研科技股份有限公司北京100013

神华胜利发电厂混凝土冷却塔位于7度抗震设防区,塔高225 m,塔筒为双曲线型。这种超大型冷却塔在地震等极端荷载下一旦发生破坏,后果将是灾难性的。目前对冷却塔的研究多以数值模拟为主,试验研究较少。通过设计开展缩尺比为1∶33的地震... 详细信息

神华胜利发电厂混凝土冷却塔位于7度抗震设防区,塔高225 m,塔筒为双曲线型。这种超大型冷却塔在地震等极端荷载下一旦发生破坏,后果将是灾难性的。目前对冷却塔的研究多以数值模拟为主,试验研究较少。通过设计开展缩尺比为1∶33的地震振动台模型试验,研究冷却塔的结构动力响应特性,分析不同地震烈度下结构的刚度退化和损伤情况,寻找结构的薄弱部位,并综合动力试验和数值模拟结果,评价结构的可靠性,提出合理的抗震措施和结构建议。

关键词：超大型冷却塔钢筋混凝土地震选波振动台试验数值模拟

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西安某购物中心典型商业结构设计问题研究

西安某购物中心典型商业结构设计问题研究

某稀柱框架-核心筒结构不同外框柱形式下的徐变收缩效应研究

2024年工程结构抗震技术交流会

作者：陈灏恺陈家丰陈才华郝玮李文华崔明哲马宏睿

西安某抗震设防烈度8度的典型购物中心项目平面呈L型,长边约240m,地上5层,项目涉及购物中心类型建筑的诸多结构设计特点,如地基基础方案选择及柱墩设计、高烈度区上部结构体系比选、局部大跨楼面设计、采光顶钢结构设计。本文介绍了该... 详细信息

西安某抗震设防烈度8度的典型购物中心项目平面呈L型,长边约240m,地上5层,项目涉及购物中心类型建筑的诸多结构设计特点,如地基基础方案选择及柱墩设计、高烈度区上部结构体系比选、局部大跨楼面设计、采光顶钢结构设计。本文介绍了该项目的结构设计概况,重点说明了上述商业建筑特色问题的设计思路和解决方案,为同类型的购物中心项目提供设计参考,具体包括:局部换填后的筏板基础优于CFG地基处理后的独立基础或灌注桩基础,局部深厚杂填土采用西北地区常见的SDDC法处理;基础底板抗冲切在注重成本时使用下柱墩,在注重施工速度时采用上柱墩,对个别大轴力柱可设抗冲切钢筋;框架-剪力墙结构成本低于框架或框架-BRB,剪力墙围绕楼梯、电梯精细布置后可满足商业使用功能;中庭大跨组合梁截面可按一定规律选取,在梁端可减小截面高度,优先采用塔吊一次性吊装;两端带短柱采光顶的梁可能存在不可忽略的轴力。

关键词：购物中心孔内深层超强夯框架-剪力墙结构钢与混凝土组合梁采光顶

来源： cnki会议评论

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建筑结构 2022年第S2期52卷 369-375页

作者：夏昊陈家丰陈才华马龙中建研科技股份有限公司北京100013

以三亚某在建型钢混凝土稀柱框架-核心筒超高层为例,进行考虑混凝土徐变收缩的施工模拟,研究徐变收缩对结构施工阶段及使用阶段竖向变形和构件内力的影响,并着重对比研究了采用钢管混凝土外框柱、型钢混凝土外框柱和钢筋混凝土外框柱时... 详细信息

以三亚某在建型钢混凝土稀柱框架-核心筒超高层为例,进行考虑混凝土徐变收缩的施工模拟,研究徐变收缩对结构施工阶段及使用阶段竖向变形和构件内力的影响,并着重对比研究了采用钢管混凝土外框柱、型钢混凝土外框柱和钢筋混凝土外框柱时徐变收缩的影响和差异。结果表明,徐变收缩不仅会导致构件之间的内力重分布,还会导致构件自身的内力重分布。该超高层考虑徐变收缩后,中低区楼层的墙轴力增幅可达5%,柱轴力至少降低约1.5%,全楼靠近核心筒一侧的梁端弯矩增幅可达30%。对比三种外框柱形式,钢管混凝土柱对控制徐变收缩下的变形差发展、缓解墙轴力和靠近核心筒一侧梁端弯矩的效果最好,但对降低柱轴力最不利;采用混凝土柱对降低柱轴力最有效,但墙轴力和靠近核心筒一侧梁端弯矩增加最多。采用型钢混凝土柱的效果介于两者之间。

关键词：徐变收缩施工模拟外框柱稀柱超高层

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多腔异形钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

建筑科学 2022年第9期38卷 89-96页

作者：程卫红姜宇鑫申朝旭陈家丰储德文中国建筑科学研究院有限公司北京100013 国家建筑工程技术研究中心北京100013

钢管混凝土柱的研究主要集中在圆形截面和矩形截面等标准截面,多腔异形钢管混凝土柱的轴压力学性能还缺乏系统的研究。进行了10个多腔异形钢管混凝土短柱的轴心受压试验,柱截面形式包括方形、矩形、L形、T形和十字形五种截面。研究多腔... 详细信息

钢管混凝土柱的研究主要集中在圆形截面和矩形截面等标准截面,多腔异形钢管混凝土柱的轴压力学性能还缺乏系统的研究。进行了10个多腔异形钢管混凝土短柱的轴心受压试验,柱截面形式包括方形、矩形、L形、T形和十字形五种截面。研究多腔异形钢管混凝土短柱在轴心受压时的破坏模式、荷载-位移曲线、应变发展、变形能力和极限承载力等试验结果。试验结果表明,多腔异形钢管混凝土短柱的轴压破坏模式表现均为局部鼓曲破坏,轴心受压时具有良好的承载能力和变形能力,工程应用时轴压承载力计算可采用矩形钢管混凝土柱的轴压承载力计算公式。

关键词：多腔异形截面钢管混凝土短柱轴心受压变形能力承载力

基于RCCI的船用天然气/柴油双燃料发动机性能仿真研究

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基于RCCI的船用天然气/柴油双燃料发动机性能仿真研究

作者：陈家丰大连海事大学

学位级别：硕士

为应对日益加剧的能源危机与国际海事组织（IMO）愈加严格的排放法规,寻求高效清洁的新型船用发动机替代燃料的的研究得到广泛关注,船用天然气/柴油双燃料发动机应运而生。天然气凭借其绿色环保等方面优点,使得天然气/柴油双燃料发动机... 详细信息

为应对日益加剧的能源危机与国际海事组织（IMO）愈加严格的排放法规,寻求高效清洁的新型船用发动机替代燃料的的研究得到广泛关注,船用天然气/柴油双燃料发动机应运而生。天然气凭借其绿色环保等方面优点,使得天然气/柴油双燃料发动机成为船用发动机的热门研究方向之一。由于天然气异于传统燃料的理化特性,导致双燃料发动机其燃烧特征不同于传统发动机,为实现其优良的高效低排放性能,本文通过仿真技术,针对天然气/柴油双燃料发动机在RCCI燃烧模式下的燃烧及排放特性展开多维数值模拟研究。本文以船用6190天然气/柴油双燃料发动机为研究对象,利用CONVERGE进行仿真建模。首先在建立几何模型的基础上进行网格划分,并通过试验获得仿真模型的初始、边界条件及验证数据,对其进行计算参数配置实现高负荷工况下的结果标定,完成模型有效性验证。在此基础上,分别研究进气特性、燃烧室形状及喷射策略对天然气/柴油双燃料发动机在RCCI燃烧模式下的影响规律。研究表明,进气特性对缸内燃料着火时刻、压力、温度及排放影响较大。本文通过控制变量法,在其他条件不变的情况下,分别研究了不同增压压力（1.7-2.0bar）及不同进气温度（308-323K）对双燃料发动机燃烧过程及排放指标的影响,对理解进气特性参数对发动机性能的影响具有理论意义。在上述基础上,保证压缩比不变,设计了四种不同形状的燃烧室,利用CONVERGE分别建立缸内燃烧模型进行仿真计算。并通过分析缸内流场分布与排放产物,对燃烧室形状不同引起的燃烧过程及排放特性变化进行讨论。最后,进一步分析了引燃柴油单次喷射正时对发动机经济性和排放性的影响规律,在此基础上,定量分析了二次喷射策略下预喷正时和预喷油量对发动机的燃烧及排放特性的影响。综合考虑研究结果,提出了二次喷射策略下的一组较优喷射参数。为船用双燃料发动机的控制策略提供理论基础。

关键词：船用双燃料发动机 RCCI 进气特性燃烧室形状喷射策略

复合冰材料升华性能及其对冰壳受力性能影响研究

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复合冰材料升华性能及其对冰壳受力性能影响研究

作者：陈家丰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

大跨度复合冰壳结构作为近些年发展起来的一种新型冰雪结构,从建造材料、建筑造型和建造技术多个方面拓展了传统冰雪结构的边界,并具有薄壳结构空间受力合理、节约材料等优点,因而在寒地冰雪产业和人们日益关注的极地开发等领域具有很... 详细信息

大跨度复合冰壳结构作为近些年发展起来的一种新型冰雪结构,从建造材料、建筑造型和建造技术多个方面拓展了传统冰雪结构的边界,并具有薄壳结构空间受力合理、节约材料等优点,因而在寒地冰雪产业和人们日益关注的极地开发等领域具有很好的发展潜力。在室外低温下,大跨度复合冰壳结构表面时刻发生的冰升华作用,会导致结构厚度逐渐变薄和分布不均匀,甚至使结构出现穿孔破坏,严重影响了冰壳结构的使用安全和长期力学性能。随着复合冰壳结构逐渐向着更大跨度的方向发展,这种升华作用的影响将变得更为突出。为掌握大跨度复合冰壳结构表面升华的规律和分布情况,从而为今后的大跨度复合冰壳结构的设计和维护工作提供必要支持,本文结合理论分析、试验观测和数值模拟等多种研究手段,对冰壳结构表面升华的模拟方法及其应用展开研究。主要包括以下几方面内容:(1)系统开展了复合冰材料的升华性能试验研究。以纯冰在真空条件下的HK方程为基础,通过进行室内单因素控制试验,研究并建立了大气压强、风速和掺合料对冰升华的影响模式。通过室外自然环境下的升华试验,对室内试验成果进行了补充、验证和修正。通过数值模拟的手段,建立了太阳辐射强度对冰升华的影响模式。最终,提出了一种适用于2%纸纤维复合冰的升华速率计算模型。(2)建立了冰壳结构表面升华的数值模拟方法。以所提出的2%纸纤维复合冰的升华速率计算模型为算法基础,在统一的平台上整合了现有的太阳辐射模拟技术和CFD模拟技术,并进行编程开发,最终建立了一种复合冰壳结构表面升华分布的数值模拟方法。(3)研究了升华作用对冰壳结构受力性能的影响。基于建立的升华数值模拟方法,对两种典型的复合冰壳结构进行相应的升华模拟、有限元建模以及力学性能分析,探究了升华对结构静力性能和稳定性能的影响。

关键词：大跨度冰壳结构冰升华复合冰材料升华试验冰壳升华模拟结构分析