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某大跨度异形空间结构优化设计及风洞数值模拟研究

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某大跨度异形空间结构优化设计及风洞数值模拟研究

作者：吴华广西大学

学位级别：硕士

目前,结构优化设计研究者做的大量工作是研究算法的效率、稳定性及收敛性,工程应用远远落后于理论的发展,除了在航空等领域之外还远不普及。通过尺寸优化使结构最经济或最轻这类问题,已经基本接近成熟,如果能转入实践,为工程建设起到积... 详细信息

目前,结构优化设计研究者做的大量工作是研究算法的效率、稳定性及收敛性,工程应用远远落后于理论的发展,除了在航空等领域之外还远不普及。通过尺寸优化使结构最经济或最轻这类问题,已经基本接近成熟,如果能转入实践,为工程建设起到积极作用,将具有巨大的经济实用价值。本文在此背景之下,选取工程实例——广西大化县大跨度异形结构为研究对象,以结构优化设计为主线,对结构优化技术和理论在实际工程运用中的问题展开研究,具有十分重要的意义。首先,概述了大跨度异形结构的设计方案,基于Midas civil对结构进行了静力、稳定性及动力分析,基于价值工程理论得到了优选方案——大跨度异形钢桁架结构。然后,基于FLUENT软件对大跨度异形结构展开CFD数值模拟研究,对不同风向角时,大跨度异形结构表的结构风压分布规律进行了研究,给出各方向角下大跨度异形结构前后表面风压及风压系数分布图,为结构优化设计的风荷载取值提供参考。最后,基于APDL参数化设计语言,分别使用零阶方法、一阶方法和随机法三种优化方法,对结构构件的尺寸管径和壁厚进行优化设计;对各优化方法的特点及优化结果进行了分析讨论,给出了大跨度异形结构的推荐设计序列,并从静力、稳定性和动力方面进行了验算,具有一定的经济和研究参考价值。

关键词：结构优化设计风洞数值模拟价值工程异形结构

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厦门海沧体育中心体育场结构设计探析

福建建筑 2024年第3期309卷 55-60页

作者：徐洪勇厦门合立道工程设计集团股份有限公司福建厦门361015

厦门海沧体育中心体育场,上部看台结构采用混凝土框架结构,体育场罩棚采用倒三角形空间管桁架大跨度悬挑结构。针对看台结构超长的特点,通过Midas Gen软件对其温度效应进行分析,研究在升温和降温工况下结构位移和温度应力的分布规律性... 详细信息

厦门海沧体育中心体育场,上部看台结构采用混凝土框架结构,体育场罩棚采用倒三角形空间管桁架大跨度悬挑结构。针对看台结构超长的特点,通过Midas Gen软件对其温度效应进行分析,研究在升温和降温工况下结构位移和温度应力的分布规律性。基于计算结果,对应力超出混凝土抗拉强度设计值的位置进行了加强措施。此外,为了验证抗风设计的准确性和可靠性,在高风压地区进行风洞数值模拟和试验,并将二者结果进行对比。在研究中,针对大跨度罩棚桁架主支座出现超大拉力的问题,提出了一体化机械式连接支座节点方案,解决了支座的大拔力及支座处节点的连接问题。这些研究成果为钢结构罩棚抗风设计提供了重要的依据。

关键词：体育场超长结构风洞数值模拟风洞试验钢结构罩棚一体化支座节点

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渤海明珠观景台巨型承重长悬挑钢结构设计

建筑结构 2013年第16期43卷 25-29页

作者：朱庆华许秀珍崔鸿超郑良知上海中巍结构设计事务所有限公司上海200135

通过渤海明珠观景台工程论述了巨型承重长悬挑钢结构设计的具体实施方案。分别采用3种计算程序建立了空间三维模型,对结构进行了全面的受力性能分析,并由此得出结论:由于建筑造型的固有特征,无法调整结构第1振型为平动,因此在工程中采... 详细信息

通过渤海明珠观景台工程论述了巨型承重长悬挑钢结构设计的具体实施方案。分别采用3种计算程序建立了空间三维模型,对结构进行了全面的受力性能分析,并由此得出结论:由于建筑造型的固有特征,无法调整结构第1振型为平动,因此在工程中采用相应的抗震加强措施来保证结构抗震的稳定性能。给出了结构具体的抗震构造措施以及基础承台配重的设计方法和计算公式。

关键词：扭转振型大悬挑结构风洞数值模拟环向水平支撑

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沈阳财富中心结构设计与研究

建筑结构 2020年第21期50卷 19-25页

作者：陈鹏陈勇郑朝荣中国建筑东北设计研究院有限公司沈阳110006 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

沈阳财富中心采用框架-核心筒结构体系,主体结构高度179.9m,简要介绍了该结构的结构布置、主要特点、超限情况及抗震设防性能化目标。采用PKPM和ETABS两种程序,对结构进行了小震、中震、风荷载作用下的弹性分析,并进行了构件承载力验算... 详细信息

沈阳财富中心采用框架-核心筒结构体系,主体结构高度179.9m,简要介绍了该结构的结构布置、主要特点、超限情况及抗震设防性能化目标。采用PKPM和ETABS两种程序,对结构进行了小震、中震、风荷载作用下的弹性分析,并进行了构件承载力验算。采用LS-DYNA程序对结构进行了罕遇地震弹塑性动力时程分析,对结构整体控制指标及关键构件的塑性发展进行了研究。采用FLUENT程序分别进行了单楼和考虑裙楼干扰效应的风洞模拟,得出了结构风荷载体型系数。分析结果表明,结构各项设计指标满足规范要求,各关键构件满足所设定的抗震性能目标,结构具有良好的抗震性能;裙楼对塔楼干扰明显,设计所取的风荷载体型系数能够满足风洞数值模拟结果和规范规定。

关键词：沈阳财富中心框架-核心筒结构性能化设计弹塑性动力时程分析风洞数值模拟

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七里河体育场结构设计与分析

建筑结构 2023年第9期53卷 67-74页

作者：黄兆升王栋杨忠平刘国龙张晨甘肃省建筑设计研究院有限公司兰州730030 兰州理工大学土木工程学院兰州730050 甘肃省工程设计研究院有限公司兰州730030

七里河体育场建筑造型新颖,平面采用四心椭圆,立面呈“7”字形,下部看台为周长约700m的环形钢筋混凝土框架结构,屋盖钢罩棚结构为倒放三角形空间钢管桁架结构,桁架长轴方向长约240m,最大悬挑长度约36m。通过对钢罩棚结构进行单独及总装... 详细信息

七里河体育场建筑造型新颖,平面采用四心椭圆,立面呈“7”字形,下部看台为周长约700m的环形钢筋混凝土框架结构,屋盖钢罩棚结构为倒放三角形空间钢管桁架结构,桁架长轴方向长约240m,最大悬挑长度约36m。通过对钢罩棚结构进行单独及总装模型分析并对下部结构是否设缝进行对比分析,确定了合理的结构布置形式与计算参数。采用多种软件对结构进行了不同荷载组合下整体抗震分析、屋盖稳定性分析、防连续倒塌分析和超长结构分析。采用通用有限元软件ABAQUS对关键节点进行了详细分析。最后,对屋盖结构进行数值风洞模拟分析,给出了屋盖表面上的平均风压系数和体型系数及结构周围流场的绕流特性。分析结果表明:该结构整体稳定性能良好,强度与刚度储备大,关键节点可靠,计算结果均满足规范要求。

关键词：七里河体育场悬挑钢桁架超长混凝土结构温度应力风洞数值模拟抗震分析

上海某室外足球场带大悬挑顶棚钢结构观众席设计

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建筑结构 2021年第S2期51卷 321-325页

作者：王玮付求华东建筑设计研究院有限公司上海200070

上海某室外足球场观众席包含室外看台、球员和裁判更衣室、观众出入大厅、VIP室内看台以及媒体中心等,纵向柱距7.5m,总长度为109.9m,采用不设缝的整体钢框架结构体系。观众席上方的钢结构顶棚主要由横向变截面弧线形钢箱梁、纵向箱梁以... 详细信息

上海某室外足球场观众席包含室外看台、球员和裁判更衣室、观众出入大厅、VIP室内看台以及媒体中心等,纵向柱距7.5m,总长度为109.9m,采用不设缝的整体钢框架结构体系。观众席上方的钢结构顶棚主要由横向变截面弧线形钢箱梁、纵向箱梁以及平面内支撑组成屋盖体系,整个顶棚支撑在观众席上8根X形交叉梭形柱和中央VIP室内看台的屋顶上,顶棚横向弧线形钢箱梁朝看台一侧最大悬挑13.8m。设计中分别对钢顶棚单独模型和下部看台加顶棚的整体模型进行包络设计,对支撑顶棚的X形交叉柱及其下的转换梁柱按抗震性能目标进行设计,针对裸露的大悬挑梁和柱按受力分布进行形体优化,以达到建筑结构的完美结合。

关键词：长悬臂抗震性能目标风洞数值模拟有限元分析

光伏电站上游光伏阵列对下游光伏阵列干扰效应研究

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中国科技期刊数据库工业A 2023年第10期 13-17页

作者：黄瑞璞上海电力设计院有限公司上海200000

为了研究大面积陆地光伏和水上光伏上游光伏阵列对下游光伏阵列的干扰效应,本文依据《光伏支架结构设计规程》(NB/T10115-2018)相关条文采用流体计算软件对单个2度和45度倾角单列在0°和180°风向角工况下数值风洞模拟和规则排布的16*1... 详细信息

为了研究大面积陆地光伏和水上光伏上游光伏阵列对下游光伏阵列的干扰效应,本文依据《光伏支架结构设计规程》(NB/T10115-2018)相关条文采用流体计算软件对单个2度和45度倾角单列在0°和180°风向角工况下数值风洞模拟和规则排布的16*16方阵光伏阵列群进行0°和180°风向角工况下的数值风洞模拟。单个单列局部体型系数呈梯形分布,正压时上边缘小,下边缘大;负压时上边缘大,下边缘小。通过建立16*16方阵风洞数值模拟,分别建立前后单列间距10m、15m、20m、25m、30m五个计算模型,分析模拟结果可知光伏支架受风荷载作用其体型系数分布具有一定的规律性:全风向角下较大的风压力出现在第一行,矩阵两侧列其次,中间区域最小;经研究分析当大规模光伏场前后排光伏单列间距小于30m时可以采用规范说明中关于前后排遮挡体型系数折减的结论,即当光伏阵列布置阵列数大于7排时,可对两端第2列、第4行以内支架体型系数进行折减,折减系数可取0.85;折减后的正压体型系数平均值不应小于0.6,负压体型系数平均值不应大于0.9。

关键词：单个单列 16*16方阵风洞数值模拟风压系数折减