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寒冷地区模块化钢框架结构多目标优化设计方法

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土木与环境工程学报（中英文） 2024年第1期46卷 152-162页

作者：苗茹云黄轶淼董威张玉芬马国伟河北工业大学土木与交通学院天津300401

针对寒冷地区模块化钢框架结构节能性与经济性之间的矛盾问题,对模块化钢框架结构能耗和成本两个设计目标进行同步优化研究。根据模块化钢框架结构的特点进行参数化设计研究,提出在不同建筑尺寸下模块化钢框架结构的BIM模型自动建模方法... 详细信息

针对寒冷地区模块化钢框架结构节能性与经济性之间的矛盾问题,对模块化钢框架结构能耗和成本两个设计目标进行同步优化研究。根据模块化钢框架结构的特点进行参数化设计研究,提出在不同建筑尺寸下模块化钢框架结构的BIM模型自动建模方法;在Energyplus建筑能耗分析软件计算数据的基础上,采用多种机器学习算法进行建筑能耗预测,建立一种高效精确的建筑能耗预测模型;联立建筑能耗预测模型和建筑成本计算公式,在满足结构承载力的约束条件下,基于NSGA-Ⅱ算法进行模块化钢框架结构能耗和成本的多目标优化设计,生成帕累托最优解集。多目标优化设计方法解决了模块化钢框架结构“能耗+成本”的多目标一体化设计难题,推动了模块化钢框架结构的智能化升级,实现了模块化钢框架结构设计的快速高效化。

关键词：钢框架结构参数化建模建筑能耗预测机器学习多目标优化设计

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我国装配式钢框架结构梁柱连接节点研究现状

河南大学学报(自然科学版) 2024年第3期 352-360页

作者：顾金超杜文风汤朋山河南大学土木建筑学院

在装配式钢框架结构中，梁柱连接节点是重要的设计内容，其构造合理性对整体结构的安全性和经济性有重要影响.为了进一步研究梁柱连接节点相关技术，推动装配式钢结构建筑发展，本文总结和梳理了近年来我国装配式钢框架结构梁柱连接节... 详细信息

在装配式钢框架结构中，梁柱连接节点是重要的设计内容，其构造合理性对整体结构的安全性和经济性有重要影响.为了进一步研究梁柱连接节点相关技术，推动装配式钢结构建筑发展，本文总结和梳理了近年来我国装配式钢框架结构梁柱连接节点的研究现状.根据柱截面形式的不同，分为H型钢柱-钢梁连接节点和钢管柱-钢梁连接节点，对各种类型连接节点的构造及其工作特性进行了总结分析，探讨了装配式钢框架结构梁柱连接节点存在的问题及发展方向.

关键词：装配式钢结构钢框架结构连接节点研究现状

基于遗传算法的火灾下钢框架结构的多级优化分析

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基于遗传算法的火灾下钢框架结构的多级优化分析

作者：葛晓凡山东建筑大学

学位级别：硕士

钢框架结构以其卓越的稳定性和承重能力,成为现代大型公共建筑和工业建筑的核心支撑体系。在会议展览中心、多功能体育场馆、博物馆、机场和影剧院等众多重要场所中,其应用广泛且至关重要。然而,火灾始终是威胁这些建筑安全的重大隐患... 详细信息

钢框架结构以其卓越的稳定性和承重能力,成为现代大型公共建筑和工业建筑的核心支撑体系。在会议展览中心、多功能体育场馆、博物馆、机场和影剧院等众多重要场所中,其应用广泛且至关重要。然而,火灾始终是威胁这些建筑安全的重大隐患。尽管钢材本身不易燃烧,但其耐火性能却存在局限。在火灾高温的侵袭下,钢材的关键力学性能如屈服强度和弹性模量会显著下降,其内部应力状态也会发生剧烈变化,进而可能导致局部结构破坏,甚至整体结构失效。结构优化设计作为一种高效的设计方法,旨在实现结构安全与经济效益的最佳平衡,然而,目前关于火灾下钢框架结构的优化设计研究仍显不足,这在一定程度上限制了钢结构在火灾安全方面的性能提升。因此,对火灾下的钢框架优化问题进行深入研究具有重要的现实意义。这不仅能够为钢结构防火性能化设计提供重要参考,推动钢结构设计的智能化进程,还有助于提升钢结构建筑在火灾等极端条件下的安全性能。本文使用有限元软件ABAQUS对火灾下的钢框架进行了多级优化设计,主要研究内容及结果如下:(1)首先,在基于极限状态设计法、热力耦合分析方法、传热原理、有限单元法等基础知识上,对ABABQUS进行二次开发,程序化建立火灾下钢框架的热力耦合模型,模型包括温度场模型和结构分析模型。其中温度场模型采用实体单元建模,对整体结构模型中的每个构件进行了精细化建模;而结构分析模型则采用梁单元进行整体建模,简化了模型复杂度,并大大提高了运算速度,同时也保持了足够的计算精度,可以快速而准确地分析火灾下钢框架结构的力学行为。(2)结合优化设计原理建立了火灾下钢框架多级优化问题的数学模型,并引入遗传算法建立火灾下钢框架的优化设计系统。火灾下钢框架的结构多级优化可分为整体和构件优化两个层面。其中,构件优化是根据每次计算后的结果,对钢梁和钢柱的截面参数和防火层厚度进行优化调整,可以将钢框架整体优化转化为对各个构件的分别优化,从而解决优化时有多个设计变量造成的计算效率低和分析过程繁琐的问题。而整体优化则是在构件优化的基础上,在结构整体的层面上进行验算分析,进一步确保整个结构在火灾的影响下,依然能够保持其安全性和可靠性。优化设计系统分为数据库、结构优化以及交互界面三个部分。当优化问题有多个设计变量且影响因素较多时,引入计算机算法可以提高计算效率,故在结构优化部分引入遗传算法,结合满应力设计法对遗传算法进行改进并提出一种新的混合遗传算法——辐射区遗传算法(Radiary Zone GA),改进后的遗传算法大大提高了计算速度与计算精度。(3)为了更深入地理解火灾环境下钢框架结构优化前后的力学行为,并探究影响优化收敛速度的核心要素,对优化前后的结构模型进行对比分析。同时,还对比了传统遗传算法与辐射区遗传算法在优化过程中的性能表现,并考察了不同优化参数工况下对辐射区遗传算法计算效率的影响。

关键词：钢框架结构优化设计火灾下有限元 ABAQUS二次开发改进的遗传算法

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钢框架结构保温施工工艺创新

建筑技术 2024年第10期55卷 1177-1180页

作者：张志强北京鑫超鹏园林绿化工程有限公司北京101116

某中学建设工程为钢结构装配式结构,通过对其进行钢框架结构保温施工技术创新应用,有助于提高建筑物的能源利用效率,减少能源消耗。同时,保温技术的应用也可提高建筑物的舒适度,延长建筑物的使用寿命。为此,在设计和施工过程中,应充分... 详细信息

某中学建设工程为钢结构装配式结构,通过对其进行钢框架结构保温施工技术创新应用,有助于提高建筑物的能源利用效率,减少能源消耗。同时,保温技术的应用也可提高建筑物的舒适度,延长建筑物的使用寿命。为此,在设计和施工过程中,应充分考虑保温技术的应用,选用合适的保温材料,采用先进的施工工艺,确保施工质量,以实现建筑物的节能、环保和舒适。此外,智能化、自动化施工设备的广泛应用将会提高施工效率和工程质量。

关键词：钢框架结构保温施工工艺创新智能化自动化

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钢框架结构厂房安装安全管理研究

工程技术研究 2024年第1期9卷 140-142页

作者：陈杰中铁二十二局集团第二工程有限公司北京100041

当前,从国内建筑市场发展趋势看,钢结构建筑凭着构件类型少、结构轻巧、抗震性能良好等优势,被工业厂房和民用高层建筑广泛应用。由于钢结构厂房施工涉及大量人员高处作业以及高吨位起重机吊装作业、焊接作业等,发生高处坠落、机械伤害... 详细信息

当前,从国内建筑市场发展趋势看,钢结构建筑凭着构件类型少、结构轻巧、抗震性能良好等优势,被工业厂房和民用高层建筑广泛应用。由于钢结构厂房施工涉及大量人员高处作业以及高吨位起重机吊装作业、焊接作业等,发生高处坠落、机械伤害事故的概率较高,因此施工现场的安全管理工作极为重要。文章就如何通过优化安全管理和施工流程来提高施工质量和施工效率进行了分析。

关键词：钢框架结构厂房安全管理控制技术

一种扁钢管柱-X型支撑钢框架结构的抗震性能研究

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钢结构（中英文） 2024年第6期39卷 14-21页

作者：邹俊邵冰邢遵胜俞奇效崔嘉慧许华娇浙江精工钢结构集团有限公司浙江绍兴312030 浙江绿筑检测技术有限公司浙江绍兴312030

钢结构具有自重轻、强度高、抗震性能好、易于装配等特点,是最理想的住宅之一,近年来在国家和地方政策的倡导下取得了较大的发展。传统钢结构住宅主要采用钢框架结构、钢框架支撑结构、钢框架剪力墙结构等,然而这些结构体系普遍存在“... 详细信息

钢结构具有自重轻、强度高、抗震性能好、易于装配等特点,是最理想的住宅之一,近年来在国家和地方政策的倡导下取得了较大的发展。传统钢结构住宅主要采用钢框架结构、钢框架支撑结构、钢框架剪力墙结构等,然而这些结构体系普遍存在“凸梁凸柱”问题,影响建筑使用空间和居住体验。为此,在传统钢框架结构的基础上提出了一种扁钢管柱-X型支撑钢框架结构,该结构体系采用截面宽度在200 mm以内的扁钢管柱和窄翼缘钢梁,并通过设置X型支撑来增大结构抗侧刚度,可以较好地解决“凸梁凸柱”问题。针对该新型结构体系,开展了以下工作:1)利用PKPM结构设计软件对分别采用扁钢管柱-X型支撑钢框架结构和传统钢框架结构的某学校学生宿舍楼进行了多遇地震作用下的结构受力性能及整体指标分析,包括结构周期、地震作用下结构最大层间位移角和最小刚度比,并对比了两种结构体系的用钢量;2)利用SAUSAGE软件选择了2条天然地震波和1条人工地震波,对该结构体系进行了罕遇地震下的结构弹塑性分析,统计了结构在各地震工况下的弹塑性层间位移角以及构件性能水平;3)利用MIDAS FEA有限元软件对该体系基本结构单元进行了静力推覆分析,得到了其破坏模式和延性性能。研究结果表明:1)通过合理布置扁钢管柱-X型支撑单元,结构在多遇地震作用下的各项指标均满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》要求,同时具有一定的经济性,与传统钢框架结构相比节约用钢量3%左右。2)结构在罕遇地震作用下表现出良好的抗震性能,大部分构件均未出现中度以上损坏,各工况下结构最大弹塑性层间位移角均小于1/50,满足GB 50011—2010要求。3)通过静力有限元推覆分析计算得出结构位移延性系数为8.5,表明结构具备良好的延性和抗推覆性能,同时可以看出柱在与支撑相连部位有较明显的损坏,因此后续可对该部位进行加强构造措施。

关键词：钢框架结构扁钢管柱 X型支撑力学性能弹塑性分析有限元模拟

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装配式钢框架结构关键施工技术的应用与研究

中国建筑装饰装修 2024年第8期 163-165页

作者：曹艳敏丁镇山东兖矿设计咨询有限公司

该文主要探讨装配式钢框架结构在建筑领域的关键施工技术及其应用效果。首先介绍装配式钢框架结构的定义、特点和分类,然后以新城科技园区B栋办公楼项目为例,详细阐述关键施工技术的应用,包括3D建模、精密测量、智能化制造等,最后分析... 详细信息

该文主要探讨装配式钢框架结构在建筑领域的关键施工技术及其应用效果。首先介绍装配式钢框架结构的定义、特点和分类,然后以新城科技园区B栋办公楼项目为例,详细阐述关键施工技术的应用,包括3D建模、精密测量、智能化制造等,最后分析应用效果。结果显示,这些技术的应用在缩短施工周期、提升工程质量、控制施工成本、提升项目环境友好性和实现安全管理等方面取得了显著成效。

关键词：装配式建筑钢框架结构施工技术

多层钢框架结构抗连续倒塌风险鲁棒性建模分析

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金属功能材料 2024年第1期31卷 132-137页

作者：赵峥江苏建筑职业技术学院建筑建造学院江苏徐州221116

常规的钢框架结构倒塌风险鲁棒性分析方法主要采用模块化的方式进行结构建模,由于在对模型进行简化建模时忽略了支撑层的关键节点参数,导致建模分析效果不佳。对此,提出多层钢框架结构抗连续倒塌风险鲁棒性建模分析方法。以支撑面的节... 详细信息

常规的钢框架结构倒塌风险鲁棒性分析方法主要采用模块化的方式进行结构建模,由于在对模型进行简化建模时忽略了支撑层的关键节点参数,导致建模分析效果不佳。对此,提出多层钢框架结构抗连续倒塌风险鲁棒性建模分析方法。以支撑面的节点作为简化对象,对简化后的钢框架结构模型力学参数进行计算,获取模型支撑面轴向力。然后分别对支撑平面以及钢柱结构进行有限元建模,并对钢结构立柱长度进行优化。最后针对构建出的钢结构有限元模型,构建倒塌状态下的极限结构函数,并对极限承载力进行求解,实现对钢框架结构的倒塌风险鲁棒性分析。在实验中,对提出的鲁棒性分析方法进行了分析性能的检验。经实验结果表明,采用提出的方法对钢框架结构进行鲁棒性分析时,模拟出的倒塌应力曲线与实际情况更为接近,具备较为理想的鲁棒性建模分析性能。

关键词：钢框架结构鲁棒性建模分析倒塌风险

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建筑钢框架结构施工技术研究

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第3期 0098-0101页

作者：马玉强河北泛海工程设计咨询有限公司河北石家庄050000

本文主要对钢框架结构在建筑中的应用及其施工工艺进行了探讨。钢框架结构具有良好的塑性、刚度和抗震性能,在高层、大跨和地震多发地区都有广泛的应用。研究表明,有效的施工工艺是发挥钢框架结构优越性的关键所在。因此,本项目拟从构... 详细信息

本文主要对钢框架结构在建筑中的应用及其施工工艺进行了探讨。钢框架结构具有良好的塑性、刚度和抗震性能,在高层、大跨和地震多发地区都有广泛的应用。研究表明,有效的施工工艺是发挥钢框架结构优越性的关键所在。因此,本项目拟从构件的预制、运输、组装、连接等多个环节出发,提出一套完整的钢框架结构施工流程,并设计出一套安全高效的连接方式。工程实践表明,该施工工艺及连接方式,不仅可提高钢框架的施工效率,而且可降低工程造价,对提高钢框架的整体承载能力及抗震性能具有重要意义。本项目对认识钢框架结构的优势及施工工艺、优化施工工艺、提高施工质量有重要意义。

关键词：钢框架结构施工技术建筑应用施工流程抗震性