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模块化钢结构建筑平面布局方案智能生成式设计方法

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建筑钢结构进展 2024年第2期26卷 83-89,103页

作者：常明媛朱劭骏陈韬陈琛钱昆王一凡中建科工集团有限公司广东深圳518054 同济大学土木工程学院上海200092 上海同济绿建土建结构预制装配化工程技术有限公司上海200092

为研究模块化钢结构建筑平面布局方案的智能生成式设计方法,分别基于平面可行域的有限离散化、不同的变量定义方法、约束条件和目标函数,形成了多目标非线性约束整数规划问题和线性整数规划问题,并分别提出了基于遗传算法和平面密铺算... 详细信息

为研究模块化钢结构建筑平面布局方案的智能生成式设计方法,分别基于平面可行域的有限离散化、不同的变量定义方法、约束条件和目标函数,形成了多目标非线性约束整数规划问题和线性整数规划问题,并分别提出了基于遗传算法和平面密铺算法的求解方法。通过一例基于L形平面可行域的数值算例,阐释了所提出方法的可行性和有效性。数值算例结果表明,在相同目标函数下的模块化钢结构建筑布局方案最优解不唯一;基于遗传算法的智能生成式方法可在较小的计算代价下得到较优的可行解,并可为模块单元尺寸的选型提供依据;基于平面密铺算法的智能生成式方法适应于不同的模块单元集,并在给定模块类型的基础上给出模块单元总数最低的布局方案。通过对比2种智能生成式方法的寻优结果,建议采用基于遗传算法的智能生成式方法初步确定模块单元的尺寸,并进一步结合2种智能生成式算法求解不同的最优平面布局方案。

关键词：模块化钢结构建筑平面布局自动生成遗传算法密铺

新型密柱支撑张弦铝合金结构设计与施工关键技术研究

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建筑结构 2024年第10期54卷 73-80页

作者：刘小蔚李志强欧阳元文上海通正铝结构建设科技有限公司上海201106 上海建科铝合金结构工程研究院上海201199

世博温室项目屋盖为任意不规则曲线组成的无曲率平面,采用异形多边形网格加大透光率,基于这些特点,选型最终定为张弦铝合金网格结构。本项目挤压出新型“日”字型挤压铝合金构件以更好地承受屋盖面内弯矩,保证杆件与整体结构平面内有效... 详细信息

世博温室项目屋盖为任意不规则曲线组成的无曲率平面,采用异形多边形网格加大透光率,基于这些特点,选型最终定为张弦铝合金网格结构。本项目挤压出新型“日”字型挤压铝合金构件以更好地承受屋盖面内弯矩,保证杆件与整体结构平面内有效传力。设计了新型刚接板式节点并通过足尺试验和精细化有限元分析研究了节点刚度与极限承载力,试验及有限元对比分析结果表明,该类节点有较高的抗剪、平面内和平面外承载力。阐述了弯扭构件数字化加工工艺及不规则铝合金特殊单元式的装配式预拼装技术,引入立面幕墙与主体结构一体化设计技术,其中立面幕墙面板设计首次通过整体协同分析考虑了主体结构变形的影响,计算结果表明设计构造满足要求。重点说明了双向正交布置拉索的施工张拉模拟计算方法,验证了索力分级张拉时结构处于安全状态,张拉完毕结构变形满足要求。

关键词：张弦铝合金网格结构 “日”字型挤压构件刚接板式节点足尺试验装配式预拼装张拉成形

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模块化防屈曲钢板墙抗震性能

东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 25-35页

作者：金华建孙飞飞李国强李可军常明媛陈明玲陈韬同济大学土木工程学院上海200092 同济中建蓝科金属减震技术研究中心上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 中建科工集团有限公司深圳518000

考虑经济性和便利性,提出了模块化防屈曲钢板墙及其常用模数,然后基于已有的防屈曲钢板墙的简化计算模型,推导了在不同墙数量情况下,模块化防屈曲钢板墙充分发挥抗震性能时,周边梁的承载力和刚度需求,并提出了周边梁的设计方法.进而,对... 详细信息

考虑经济性和便利性,提出了模块化防屈曲钢板墙及其常用模数,然后基于已有的防屈曲钢板墙的简化计算模型,推导了在不同墙数量情况下,模块化防屈曲钢板墙充分发挥抗震性能时,周边梁的承载力和刚度需求,并提出了周边梁的设计方法.进而,对模块化防屈曲钢板墙和整体墙进行了对比验证试验及其有限元模拟分析.研究结果表明:模块化防屈曲钢板墙能够达到与整体钢板墙相同的抗震性能,且周边梁未发生明显转动和破坏,说明所提出的周边梁设计方法是合理的;在层间位移角为1/50时,防屈曲钢板墙上下周边梁均未进入塑性,且承载力和初始刚度等的有限元值与试验值误差小于6%,从而进一步验证了其抗震性能.

关键词：模块化防屈曲钢板墙周边梁需求设计方法试验验证有限元分析

梁端弹簧型自复位钢筋混凝土框架基于性能的抗震设计方法

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工程力学 2024年第S1期41卷 266-274页

作者：曾敏茹鲁亮夏婉秋胡宇飞同济大学结构防灾减灾工程系上海200092 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

梁端弹簧型自复位框架(self-centering frame, SCF)结构作为一种新型抗震结构体系,通过梁柱节点铰接构造来使整体结构抗侧刚度弱化,并在梁端设置钢板弹簧来给节点设定确定的转动刚度,从而达到地震作用下结构减震和震后结构自复位的目标... 详细信息

梁端弹簧型自复位框架(self-centering frame, SCF)结构作为一种新型抗震结构体系,通过梁柱节点铰接构造来使整体结构抗侧刚度弱化,并在梁端设置钢板弹簧来给节点设定确定的转动刚度,从而达到地震作用下结构减震和震后结构自复位的目标。在已有理论和试验研究的基础上,对梁端弹簧型自复位框架的抗震设计方法进行了研究,并给出了此类结构的抗震性能水准以及结构的抗震设计流程。结合一幢三层自复位耗能框架结构的设计实例,进行基于性能的结构抗震设计,通过有限元模拟对该结构的动力响应与常规框架进行比较分析。结果表明:梁端弹簧型自复位耗能框架结构具有较小的加速度响应和层剪力响应,以及良好的变形性能。研究结果表明,梁端弹簧型自复位框架结构具有优越的抗震性能。

关键词：梁端弹簧型自复位框架基于性能的抗震设计方法动力响应抗震性能有限元模拟

球扁钢肋钢纤维混凝土组合桥面板正弯矩受力性能试验

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吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1634-1642页

作者：张春雷邵长宇苏庆田戴昌源同济大学土木工程学院上海200092 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092 上海高性能组合结构桥梁工程技术研究中心上海200092

针对一种采用80 mm厚钢纤维混凝土(SFRC)和球扁钢纵肋的新型组合桥面板,设计制作了两个组合桥面板足尺模型,进行了正弯矩加载试验,测试得到加载全过程结构变形和应变变化情况。采用截面弹塑性截面分析方法、线弹性分析方法和刚塑性分析... 详细信息

针对一种采用80 mm厚钢纤维混凝土(SFRC)和球扁钢纵肋的新型组合桥面板,设计制作了两个组合桥面板足尺模型,进行了正弯矩加载试验,测试得到加载全过程结构变形和应变变化情况。采用截面弹塑性截面分析方法、线弹性分析方法和刚塑性分析方法计算了正弯矩承载力,并与试验结果进行对比。研究结果表明:组合桥面板在承受正弯矩荷载时位移延性系数为4.90~5.77,具有较好的延性;在承载能力极限状态下,组合桥面板正弯矩承载力由球扁钢受力控制,SFRC具有充足的抗压强度,提高混凝土强度对正弯矩承载力影响很小;截面弹塑性分析能较为准确地计算正弯矩承载力,适合用于组合桥面板设计计算。

关键词：桥梁工程组合桥面板正交异性钢桥面板钢纤维混凝土球扁钢加劲肋弯矩承载力

四面受火工程竹材炭化性能试验与数值模拟研究

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建筑结构学报 2024年第3期45卷 60-69页

作者：陈玲珠冷予冰许清风陈溪王明谦张富文上海市建筑科学研究院有限公司、上海市工程结构安全重点实验室上海200032

针对目前工程竹材炭化性能研究中存在的受火时间较短、灭火不及时等不足,通过8根四面受火工程竹柱炭化性能的对比试验,研究了材料类型、截面尺寸、受火方向、加工工艺和受火时间等因素对工程竹材炭化性能的影响。结果表明:工程竹材炭化... 详细信息

针对目前工程竹材炭化性能研究中存在的受火时间较短、灭火不及时等不足,通过8根四面受火工程竹柱炭化性能的对比试验,研究了材料类型、截面尺寸、受火方向、加工工艺和受火时间等因素对工程竹材炭化性能的影响。结果表明:工程竹材炭化后截面基本可分为3个区域,即炭化层、高温分解层和常温层;四面受火工程竹材角部区域由于双向受热而由棱角变为弧形;工程竹材炭化速率随受火时间增加略有减小,截面尺寸较大的试件炭化速率略小;相同条件下的重组竹试件炭化速率显著低于胶合竹;横纹径向炭化速率略大于横纹切向,当受火时间较长时差异不明显;一次成型的重组竹炭化性能略优于二次成型的重组竹。提出了工程竹材炭化性能数值分析模型,可快速模拟工程竹材的炭化性能,炭化速率模拟的误差均在10.2%以内,满足工程精度要求。提出的计算模型可较准确地计算工程竹材的炭化深度。根据明火试验和数值模拟结果,建议工程竹结构防火设计时胶合竹和重组竹燃烧1.00 h的名义线性炭化速率可按T/CECS 1101—2022《工程竹结构设计标准》的规定取值,即胶合竹构件的名义线性炭化速率为54 mm/h,重组竹构件的名义线性炭化速率为30 mm/h。

关键词：工程竹胶合竹重组竹四面受火试验数值模拟炭化速率

正交胶合木-混凝土组合楼板单面受火耐火极限试验研究

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建筑结构学报 2024年第3期45卷 52-59,100页

作者：冷予冰王明谦许清风陈玲珠郭雪媛陈溪上海市建筑科学研究院有限公司、上海市工程结构安全重点实验室上海200032

为研究正交胶合木-混凝土组合楼板的耐火极限,设计并制作了4个正交胶合木-混凝土组合楼板试件和2个正交胶合木楼板对比试件,分别进行常温下受弯加载试验、持荷耐火极限试验和数值模拟。结果表明:常温下正交胶合木楼板的破坏模式主要包... 详细信息

为研究正交胶合木-混凝土组合楼板的耐火极限,设计并制作了4个正交胶合木-混凝土组合楼板试件和2个正交胶合木楼板对比试件,分别进行常温下受弯加载试验、持荷耐火极限试验和数值模拟。结果表明:常温下正交胶合木楼板的破坏模式主要包括底部规格材的顺纹受拉断裂破坏、上下两层规格材之间横纹劈裂破坏和中部规格材的滚剪破坏;常温下正交胶合木-混凝土组合楼板的破坏模式包括现浇混凝土层与正交胶合木板的界面发生剪切破坏和底部规格材顺纹受拉断裂破坏;常温下正交胶合木-混凝土组合楼板的初始刚度和受弯承载力比正交胶合木楼板的分别提高了237.8%和60.1%。受火后,正交胶合木板底发生了明显炭化,正交胶合木-混凝土组合楼板发生了明显的受弯变形。在荷载比相同的条件下,正交胶合木-混凝土组合楼板的耐火极限比正交胶合木楼板的提高了335.3%;随着荷载比由0.20增加至0.50时,试件耐火极限由74.1 min降低至30.6 min。正交胶合木-混凝土组合楼板耐火极限的数值模拟精度误差在14.1%以内,满足工程精度要求。

关键词：正交胶合木-混凝土组合楼板荷载比单面受火试验数值模拟耐火极限

新型建筑工业化视角下集成数字交付理论体系构建

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 214-223页

作者：卢昱杰卢家辉王硕毛晔张绮珑同济大学土木工程学院上海200092 同济大学工程结构性能演化与控制教育部重点实验室上海200092 同济大学上海智能科学与技术研究院上海200092 中建海龙科技有限公司深圳518110

集成数字交付(IDD)是一种新型项目管理模式,它利用数字化技术整合工作流程并连接项目利益相关者,能够为新型建筑工业化提供管理机制层面的支持。目前,中国IDD模式的实践仍处于起步与探索阶段,存在实施流程不明确、技术体系不清晰和数据... 详细信息

集成数字交付(IDD)是一种新型项目管理模式,它利用数字化技术整合工作流程并连接项目利益相关者,能够为新型建筑工业化提供管理机制层面的支持。目前,中国IDD模式的实践仍处于起步与探索阶段,存在实施流程不明确、技术体系不清晰和数据利用不高效的问题。针对这些问题,该文结合中国装配式项目的工程管理特征,构建了IDD理论体系,涵盖项目流程框架、关键技术体系和数据应用模型3个部分。利用价值链模型和典型工程案例分别从理论与应用角度分析了IDD模式为建筑业带来的赋能和增值效果,为中国建筑业推广IDD模式提供了科学依据和实践指导。

关键词：新型建筑工业化集成数字交付(IDD) 工程项目管理全生命周期

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空间可展薄膜阵列天线构型设计与验证

机械工程学报 2024年第3期60卷 11-19页

作者：谢超张恩杰严飙高峰杨金平房光强王治易上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201108 中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室上海201108

面向空间天线大型化、轻量化需求,设计了杆膜一体卷曲展开薄膜阵列天线可展结构,实现了我国首个薄膜阵列天线在轨验证。首先,采用瑞利-里兹法建立了考虑张力作用的薄膜天线一阶弯、扭、摆振动频率近似解析模型,推导了薄膜天线框架结构... 详细信息

面向空间天线大型化、轻量化需求,设计了杆膜一体卷曲展开薄膜阵列天线可展结构,实现了我国首个薄膜阵列天线在轨验证。首先,采用瑞利-里兹法建立了考虑张力作用的薄膜天线一阶弯、扭、摆振动频率近似解析模型,推导了薄膜天线框架结构的一阶扭转振动频率近似解,指导了薄膜天线结构动力学特性的快速分析与参数设计,相比于非线性有限元法,具有高效便捷的特点。其次,研究了薄膜天线主梁截面半径、框架长宽比、张力大小等特性参数对天线振动频率的影响,给出了结构参数的优选范围,通过仿真和试验方法验证了参数设计的合理性。最后,介绍了薄膜天线在轨展开验证情况,试验表明在卫星姿态机动扰动下天线结构保持稳定,验证了结构设计的可行性。

关键词：空间天线可展开薄膜阵列天线构型设计在轨验证