一种新型装配式节点构造参数设计的响应面法多工况多目标优化

1

作者 胡从达 翁振江 +2 位作者 李玉洋 谭浩杰 吴潮 《建筑结构》 北大核心 2023年第S01期1229-1235,共7页

为提高装配式节点的刚度,降低节点的整体质量,需要对装配式节点的主要构造参数进行优化设计。采用一种将响应面模型与多目标遗传算法结合的优化设计方法。该法先采用最佳填充空间法在设计空间采取均匀设计点建立试验设计表;接着运用Krig... 为提高装配式节点的刚度,降低节点的整体质量,需要对装配式节点的主要构造参数进行优化设计。采用一种将响应面模型与多目标遗传算法结合的优化设计方法。该法先采用最佳填充空间法在设计空间采取均匀设计点建立试验设计表;接着运用Kriging法构建质量、端板和高强螺栓工作Mises应力、刚度的响应面模型。紧接着利用多目标遗传算法基于响应面模型进行优化,得到Pareto最优解。然后通过敏感性分析,找到构造参数的优化优先级为优化结果提供支撑,并与直接计算的有限元结果进行误差分析,误差均在1%以内可忽略不计,优化结果表明:与人工优化方案相比,优化后质量减轻了3.8%,轴压工况压缩刚度提高0.41%,纯弯工况弯曲刚度提高了3.8%,压弯工况弯曲刚度提高了7.96%,拉弯工况弯曲刚度提高了3.83%,实现了多目标优化。 展开更多

关键词 网壳结构 装配式节点 参数优化 响应面法 多工况 多目标优化

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空间结构半刚性C型节点优化及转动性能试验研究 被引量：8

2

作者 范峰 马会环 江鑫 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期134-140,共7页

提出了一种新型空间半刚性C型节点。为使该节点具有较好的转动能力及耗能能力,基于"强节点、弱构件"的抗震基本原则,提出了"强连接、弱板件"的空间半刚性节点。首先根据规范及理论分析初步确定节点各组件的合理尺寸... 提出了一种新型空间半刚性C型节点。为使该节点具有较好的转动能力及耗能能力,基于"强节点、弱构件"的抗震基本原则,提出了"强连接、弱板件"的空间半刚性节点。首先根据规范及理论分析初步确定节点各组件的合理尺寸;然后运用ABAQUS有限元软件建立非线性有限元模型,对节点各组件的尺寸进行优化,确定合理的组件尺寸。通过有限元分析和试验对该节点的性能进行研究。结果表明:该空间半刚性C型节点在弯矩荷载作用下表现出了较好的受弯承载能力和延性;节点刚度及承载力均随锥头侧连接板厚度、前端板厚度的增加而增大。节点锥头部分的材料本构模型选取对有限元分析结果的影响显著,采用三折线模型模拟所得结果更为精确。 展开更多

关键词 网壳结构 C型节点 优化 有限元分析 节点试验 转动性能

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矩形钢管单层网壳预埋螺栓装配式节点及其受弯性能试验研究 被引量：8

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作者 金跃东 赵阳 +1 位作者 汪儒灏 王震 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期153-160,共8页

提出了一种适用于矩形钢管单层网壳结构的新型装配式节点,该节点通过预埋螺栓的方式避免杆件开孔对截面的削弱,构造简单、传力路径清晰,且装配简单方便。通过16个节点的四点弯曲试验,研究了该类节点的受弯性能及失效模式。结果表明:该... 提出了一种适用于矩形钢管单层网壳结构的新型装配式节点,该节点通过预埋螺栓的方式避免杆件开孔对截面的削弱,构造简单、传力路径清晰,且装配简单方便。通过16个节点的四点弯曲试验,研究了该类节点的受弯性能及失效模式。结果表明:该类节点具有良好的受弯性能,节点受弯能力随螺栓直径的增大、杆件端板厚度的增加以及杆件端板距节点体距离的减小而增强;在弯矩作用下,节点的失效模式主要包括杆件失效、螺栓失效及杆件端板失效;与杆件开孔节点相比,所提节点在受弯承载力及变形能力方面具均有优势,但初始抗弯刚度略低。与试验结果的比较表明,考虑接触效应的非线性有限元分析模型可以较好地模拟节点的受弯性能。 展开更多

关键词 单层网壳 矩形钢管 装配式节点 静力试验 受弯性能

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几何特征对柱面屋盖雷诺数转捩区间影响的风洞试验研究

4

作者 孙瑛 邱冶 武岳 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期10-19,共10页

大跨度柱面屋盖结构的风荷载特性具有明显的雷诺数效应，其屋盖几何特征对风荷载雷诺数效应影响较大。为此，以柱面屋盖为研究对象，开展了考虑几何特征影响的雷诺数效应风洞试验，变化几何特征参数包括矢跨比（f/L为1/6~1/2）和长跨比... 大跨度柱面屋盖结构的风荷载特性具有明显的雷诺数效应，其屋盖几何特征对风荷载雷诺数效应影响较大。为此，以柱面屋盖为研究对象，开展了考虑几何特征影响的雷诺数效应风洞试验，变化几何特征参数包括矢跨比（f/L为1/6~1/2）和长跨比（B/L为1~12），试验雷诺数Re范围为6.90×10^4~1.38×10^6。基于风洞试验数据，分析了模型表面风压分布规律、压力梯度和升阻力曲线等。研究结果表明：柱面屋盖长跨比减小、矢跨比增大会使雷诺数转捩区间的下限值向高雷诺数范围转移，即三维绕流效应使得分离边界层出现转捩滞后现象；当模型长跨比B/L由12减小至1时，雷诺数转捩区间下限值从1.66×10^5逐渐增大至4.14×10^5；当矢跨比f/L由1/3增加至1/2时，转捩区间下限值则从2.48×10^5增大至4.14×10^5；对矢跨比1/6屋盖模型，在试验雷诺数（6.90×10^4~2.48×10^5）范围内无明显雷诺数效应。 展开更多

关键词 柱面屋盖 几何特征 风洞试验 雷诺数效应 风荷载

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上海浦东国际机场候机楼R2钢屋架足尺试验研究 被引量：53

5

作者 陈以一 沈祖炎 +4 位作者 赵宪忠 陈扬骥 汪大绥 高承勇 陈红宇 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期9-17,共9页

本文介绍了上海浦东国际机场候机楼张弦梁式钢屋架足尺模型在预应力张拉和加载两阶段的试验研究。与试验结果的比较表明，文中建立的张拉非线性分析模型和整体结构受力分析模型是适用的；试验结果和数值分析还表明，屋架在静力荷载作用... 本文介绍了上海浦东国际机场候机楼张弦梁式钢屋架足尺模型在预应力张拉和加载两阶段的试验研究。与试验结果的比较表明，文中建立的张拉非线性分析模型和整体结构受力分析模型是适用的；试验结果和数值分析还表明，屋架在静力荷载作用下的结构分析可以采用线性理论。 展开更多

关键词 钢结构 预应力 张弦梁 足尺试验 钢屋架 候机楼

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上海浦东国际机场R2钢屋盖模型模拟三向地震振动台试验研究 被引量：18

6

作者 李国强 沈祖炎 +4 位作者 丁翔 周向明 陈以一 张富林 周健 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期18-27,42,共11页

通过模型试验及其理论分析，测得了Ｒ２钢屋盖的自功率谱及自振周期，分析了它的 振动模态，比较了其在三向地震作用下的加速度反应和位移反应，揭示了Ｒ２钢屋盖结构在单向及 三向地震作用下试验测得、理论算得的地震反应特征和抗震薄... 通过模型试验及其理论分析，测得了Ｒ２钢屋盖的自功率谱及自振周期，分析了它的 振动模态，比较了其在三向地震作用下的加速度反应和位移反应，揭示了Ｒ２钢屋盖结构在单向及 三向地震作用下试验测得、理论算得的地震反应特征和抗震薄弱环节，为评价Ｒ２钢屋盖结构在三 向地震作用下的抗震性能提供了试验数据和理论依据，验证了按我国现行建筑抗震设计规范进行 Ｒ２钢屋盖结构抗震设计的可行性。 展开更多

关键词 大跨度钢屋盖 振动台试验 三向地震作用 机场

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建筑围护结构内部设计风荷载研究 被引量：6

7

作者 徐海巍 楼文娟 余世策 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期41-48,共8页

为研究建筑围护结构内部设计风荷载的合理取值方法,对4种不同开洞工况下的典型建筑进行了风洞试验。分析了建筑屋盖和纵墙内表面风压峰值因子和极值内压的分布,并与GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》设计方法的计算结果进行了比较。在... 为研究建筑围护结构内部设计风荷载的合理取值方法,对4种不同开洞工况下的典型建筑进行了风洞试验。分析了建筑屋盖和纵墙内表面风压峰值因子和极值内压的分布,并与GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》设计方法的计算结果进行了比较。在此基础上,提出了改进的极值内压计算方法,并给出了相应的关键设计参数取值。研究结果表明:采用规范方法可得到沿高度变化的极值内压,而试验中测得的极值内压具有均匀分布的特点;现行规范设计方法中由于忽略了风荷载的非高斯特性从而低估内压的峰值因子;在全封闭工况下,采用规范方法计算高估了内压脉动响应,从而使设计内压值偏大;而对于单一开洞工况,即使将峰值因子提高到3.5,采用规范方法计算仍会低估纵墙较低区域的极值内压。 展开更多

关键词 围护结构 风洞试验 极值内压 峰值因子

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大跨球壳结构风压分布规律和风致干扰效应试验研究 被引量：5

8

作者 刘庆宽 卢照亮 +2 位作者 郑云飞 马文勇 刘小兵 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期140-146,共7页

球壳结构对风荷载比较敏感,风荷载为其主要控制荷载之一。通过风洞试验,在不同工况下对球壳结构表面进行了同步测压,研究了结构在不同工况下的风荷载分布特性和风致干扰效应。研究结果表明:天窗开启和关闭对结构外表面部分区域风压分布... 球壳结构对风荷载比较敏感,风荷载为其主要控制荷载之一。通过风洞试验,在不同工况下对球壳结构表面进行了同步测压,研究了结构在不同工况下的风荷载分布特性和风致干扰效应。研究结果表明:天窗开启和关闭对结构外表面部分区域风压分布有明显影响,主要影响结构的背风面风压。对于结构内表面,风荷载在天窗关闭时变小,对内部结构有利。针对用于储煤的大跨球壳结构,有无煤堆对结构外表面顺向风压分布没有明显的影响,但对横风向风压分布有一定的影响。两个相邻建筑物间的相对位置对结构的风致干扰效应有一定程度的影响,周边建筑物的干扰对受扰结构不同区域的影响并不相同。 展开更多

关键词 球壳结构 风洞试验 净风压系数 风压分布 影响比例系数 干扰效应

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双曲抛物面单层网壳屋盖结构试验研究

9

作者 叶林 王伟 《哈尔滨建筑工程学院学报》 1993年第3期30-36,共7页

本文通过陕西汉中体育馆屋盖局部结构1:4大比例结构模型试验,对该馆所采用的双曲抛物面单层网壳屋盖这一新型大跨结构进行了结构工作性能研究分析,并以此验证理论分析结果,为工程设计的可靠性提供依据。

关键词 双曲抛物面 单层网壳 屋盖 结构

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屋盖倾角对悬挑曲面屋盖风压特性的影响 被引量：3

10

作者 刘慕广 谢壮宁 +1 位作者 余先锋 石碧青 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期21-27,共7页

以体育馆的悬挑曲面屋盖为研究对象,基于风洞试验测试了三种不同倾角屋盖的风压特性,对比分析了屋盖倾角对风压分布及平均、极小风压系数的影响。结果表明：屋盖倾角变化对其平均和极小风压系数的影响显著,尤其是受锥形涡或分离、再附... 以体育馆的悬挑曲面屋盖为研究对象,基于风洞试验测试了三种不同倾角屋盖的风压特性,对比分析了屋盖倾角对风压分布及平均、极小风压系数的影响。结果表明：屋盖倾角变化对其平均和极小风压系数的影响显著,尤其是受锥形涡或分离、再附流影响的屋盖局部区域,但风压变化规律受测点的相对位置、屋盖跨度、初始倾角等影响;三种不同倾角屋盖的最不利风压系数极值均位于屋盖角区前端,屋盖倾角渐次增大后的模型M2、M3,其最不利平均风压系数极值较模型M1分别增大7.1%、13.8%,最不利负风压系数极值较模型M1分别增大15.0%、11.0%;受锥形涡分离再附主导影响的屋盖角区,随屋盖倾角增大,其迎风边缘与再附区的风压系数整体上变化趋势一致,即最不利平均风压系数逐渐增大,最不利负风压系数先增大而后少许减小;受分离流或再附流主导影响的其他屋盖区域,其最不利平均、负风压系数随屋盖倾角变化的规律性较差,需分区单独分析。 展开更多

关键词 悬挑屋盖 屋盖倾角 风洞试验 平均风压系数 极小风压系数

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三铰拉梁式肋环型索穹顶结构受力性能研究 被引量：2

11

作者 罗斌 丁明珉 +2 位作者 潘杰 郭正兴 阮杨捷 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期61-67,137,共8页

按照刚性脊索穹顶结构的思路,将常规肋环型索穹顶中的脊索替换为三铰拉梁,提出了一种三铰拉梁式肋环型索穹顶结构。制作了1个直径为6 m的三铰拉梁式肋环型索穹顶结构模型,对其张拉成型过程和不同静力荷载作用下的结构响应进行了数值模... 按照刚性脊索穹顶结构的思路,将常规肋环型索穹顶中的脊索替换为三铰拉梁,提出了一种三铰拉梁式肋环型索穹顶结构。制作了1个直径为6 m的三铰拉梁式肋环型索穹顶结构模型,对其张拉成型过程和不同静力荷载作用下的结构响应进行了数值模拟和试验研究。结果表明:张拉成型过程中,斜索和环索的索力逐渐增大,拉梁局部变形逐渐减小,结构整体由存在较大平面外偏移的松弛状态逐渐刚化成型;竖向荷载作用下,三铰拉梁式肋环型索穹顶整体变形较小,拉梁中铰局部变形是预应力设计和位移控制的关键;结构整体为柔性空间体系,对非对称荷载作用较为敏感;卸载后,结构可以恢复初始的形状与内力,呈现弹性特征。有限元模型可以较好地模拟结构在张拉成型和加载过程中的位形和受力规律,可用于三铰拉梁式肋环型索穹顶结构的受力性能分析。 展开更多

关键词 肋环型索穹顶 三铰拉梁 张拉施工成型 静力试验 受力性能

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FAST主动反射面支承结构安全预警系统研究与应用 被引量：4

12

作者 范峰 王化杰 +3 位作者 钱宏亮 金晓飞 陈明 沈世钊 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期24-31,共8页

研究了世界最大单口径射电望远镜FAST支承结构健康监测系统的安全预警功能。结合监测内容和预警分级原则制订了预警设置的总体框架,根据设计规范和环境荷载记录资料设置环境荷载预警参数,以构件安全和望远镜工作精度为控制目标,确定结... 研究了世界最大单口径射电望远镜FAST支承结构健康监测系统的安全预警功能。结合监测内容和预警分级原则制订了预警设置的总体框架,根据设计规范和环境荷载记录资料设置环境荷载预警参数,以构件安全和望远镜工作精度为控制目标,确定结构响应预警参数设置依据,提出单点张拉法对节点位移预警参数进行研究,运用LABVIEW平台开发了FAST支承结构健康监测安全预警系统,实现了预警参数嵌入及可视化控制的目标。最终在直径30m的FAST模型索网变位试验中的成功应用表明,该安全预警系统实现了FAST支承结构健康监测在线预警功能,可为将来FAST支承结构建造和正常运行提供重要保障。 展开更多

关键词 FAST支承结构 健康监测 单点张拉法 预警

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北京新机场航站楼大跨度钢结构主楼C1区静力和抗震性能试验研究 被引量：5

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作者 张爱林 牟俊霖 +5 位作者 刘学春 王小青 方浩 马晓飞 束伟农 朱忠义 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1-10,共10页

北京新机场航站楼大跨度钢结构的最大结构单元长度504 m,最大跨度125 m,属于超限高层建筑结构。选取北京新机场航站楼屋盖钢结构C1区结构单元制作1∶10缩尺模型进行静力和拟静力试验,研究C形柱体系与上部屋盖结构组成的整体结构的静力... 北京新机场航站楼大跨度钢结构的最大结构单元长度504 m,最大跨度125 m,属于超限高层建筑结构。选取北京新机场航站楼屋盖钢结构C1区结构单元制作1∶10缩尺模型进行静力和拟静力试验,研究C形柱体系与上部屋盖结构组成的整体结构的静力和抗震性能。研究结果表明:在竖向荷载作用下,结构响应的试验值与有限元模拟值吻合较好;在水平往复荷载作用下,C形柱的破坏形式为局部杆件的屈曲和断裂,在破坏发生后C形柱的承载能力没有显著下降,变形没有显著增大,整体稳定性能良好;C1区整体结构的耗能能力比较稳定,进入弹塑性工作阶段后结构刚度衰减较快;C1区整体结构的破坏模式为广义的梁端出现塑性铰,满足"强柱弱梁"的结构设计要求;C1区整体结构可以承受超过9度罕遇地震作用,结构具有较高的安全储备,抗震性能良好。 展开更多

关键词 大跨度钢结构 C形柱 缩尺模型 静力试验 拟静力试验 抗震性能

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大跨度钢桁架-压型钢板混凝土组合楼盖实测及舒适度参数分析 被引量：13

14

作者 张志强 马斐 +2 位作者 李爱群 张晓峰 陈兴 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期19-27,共9页

以西安高铁站候车大厅D区楼盖为研究对象,进行了动力特性现场实测。分析了影响舒适度分析模型的结构、非结构参数,如楼面有效质量、装饰面层、上弦杆线刚度等。将模型分析结果与各工况下实测值进行了对比,结果表明：以承载能力为基准的... 以西安高铁站候车大厅D区楼盖为研究对象,进行了动力特性现场实测。分析了影响舒适度分析模型的结构、非结构参数,如楼面有效质量、装饰面层、上弦杆线刚度等。将模型分析结果与各工况下实测值进行了对比,结果表明：以承载能力为基准的有限元模型不适用于舒适度分析。在进行结构舒适度分析时,应考虑活荷载的实际分布情况和装饰面层的影响,阻尼比可取2%～3%,并应适当调整楼盖混凝土弹性模量取值。 展开更多

关键词 大跨度钢桁架-压型钢板混凝土组合楼盖 现场实测 舒适度分析模型 动力特性

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大跨空间结构竖向变刚度三维隔震装置及其隔震性能研究 被引量：12

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作者 陈兆涛 丁阳 +1 位作者 石运东 李忠献 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期35-42,共8页

本文中研制了一种适用于大跨空间结构的竖向变刚度三维隔震装置,该装置由用于水平隔震的铅芯橡胶支座和用于竖向隔震的组合液压缸构成。基于液压原理,通过改变组合液压缸不同阶段参与工作腔室的种类和数量实现装置竖向变刚度特性。推导... 本文中研制了一种适用于大跨空间结构的竖向变刚度三维隔震装置,该装置由用于水平隔震的铅芯橡胶支座和用于竖向隔震的组合液压缸构成。基于液压原理,通过改变组合液压缸不同阶段参与工作腔室的种类和数量实现装置竖向变刚度特性。推导了组合液压缸不同工作阶段的刚度计算公式,并建立了其滞回模型。完成了组合液压缸的振动台试验,验证了刚度计算公式与所建立滞回模型的准确性。采用有限元方法,对比分析了不同地震作用下单层球面网壳结构在不隔震、水平隔震、非变刚度三维隔震与竖向变刚度三维隔震时的响应,建立了考虑水平地震影响的最大竖向隔震位移计算方法。结果表明,竖向变刚度三维隔震装置对结构加速度与杆件内力的减震率优于水平隔震支座,与非变刚度三维隔震装置接近,但可更有效地限制隔震层竖向位移与结构倾覆转角;所建计算方法可以准确计算结构三维隔震时的最大竖向隔震位移,不同地震记录作用下计算结果的最大误差为16.0%。 展开更多

关键词 大跨空间结构 竖向变刚度 三维隔震 振动台试验 滞回模型 隔震性

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