建筑结构的抗风加固方法研究

既有建筑结构由于先天设计不足（风荷载估计不够、结构抗风构造不合理）以及结构的老化、年久失修等原因，使得结构的抗风能力不足．留下结构抗风安全隐患。本文通过对既有建筑物进行抗风鉴定，从结构抗风计算与抗风构造两个方面找出既有结构的抗风缺陷，从而提出对应的抗风加固方案，采用增大截面、外包钢加固、预应力加固、改变受力体系加固、外部粘钢加固、外部粘纤维材料（FRP）加固、水泥灌浆或喷射修补等方法对结构构件与连接接点实施加固。     

开洞位置对低层轻钢结构风荷载的影响

鉴于高层开洞良好卸载效果与迎风面突然开洞的破坏作用,提出对低层轻钢结构开洞抵御风荷载的气动措施.通过湍流κ-ε方程和结构化非均匀网格,采用风洞实验验证的数值风洞模型模拟了4个开洞位置不同,但尺寸相同的轻钢建筑,并基于以上模型风荷载分布提出主动抗风的结构形式.分析结果表明,开洞房屋屋面平均风压较低,此种结构在强风作用下比同类型全封闭的结构抗风性能要好.     

大型直立锁边金属屋面抗风性能——港珠澳大桥珠海口岸旅检大楼工程实践

该文通过对港珠澳大桥珠海口岸旅检大楼直立锁边金属屋面被风揭和其他类似工程案例的分析,以及金属屋面抗风揭动态和静态试验,提出由于近些年等效基本风压的增大,基本风压应根据极端天气的变化情况适当进行调整的建议。在广东及港澳等台风多发地区, 8～10 s的波动周期更能真实反映本地的台风环境。试验也揭示了金属屋面板被风揭的控制风力是动态的脉动风。由于屋面板板肋与T码的咬合处易脱开,建议此部位应普遍设抗风夹,在檐口等薄弱部位加密檩条间距、加密抗风夹间距,并设抗风压条;在规范或设计中,对金属屋面板、 T码支座、自攻螺钉以及抗风夹等的强度和刚度均应提出明确要求;金属屋面按一定间距设置分仓缝,避免金属屋面被风揭时形成多米诺骨牌效应。     

低矮带檐口曲面四坡建筑屋面风压数值模拟和抗风优化

采用Fluent软件与RNG(Re-normalization group) k-ε湍流模型,数值模拟我国东南沿海地区常见的一类带檐口低矮曲面四坡屋面的风压.重点分析了屋面坡角、风向角、檐口类型等参数对四坡屋面平均风压及周围风场的影响.研究表明,上述参数与屋面风压都密切相关.随屋面坡角增大,迎风屋檐处峰值风吸力减小,背风面风吸力增大;配置檐口可显著改变屋面子块区域的平均风压系数,从而使屋面抗风性能得到优化.     

铝合金构件T形连接承载性能

基于Kulak计算模型,验证并比较了中国和欧洲铝合金结构规范的相关设计公式.完成了9组共25个国产铝合金构件T形连接的试验,对试验结果和按规范公式的计算结果进行了比较.进行了大规模的T形连接数值计算,考察连接几何参数对其破坏模式和极限承载力的影响,并分析了T形连接几何参数对其翼缘有效长度的影响.根据试验和数值模拟结果,进一步完善了T形连接的计算模型和基本假定,并基于欧洲铝合金结构规范公式提出了修正公式.     

随机结构系统综合考虑静强度、刚度和疲劳的多失效模式的可靠性分析

在结构系统使用过程中, 将可能出现多种失效形式, 例如静载失效、疲劳失效和刚度等失效形式. 根据疲劳载荷造成的随机裂纹对结构极限应力和截面模量的影响, 给出了结构构件在裂纹扩展下的构件剩余抗力的表达形式, 分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式, 并考虑了各失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响. 具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理以及各失效模式之间的相关性, 给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法. 结合数值算例对结构系统进行了综合考虑静强度、刚度和疲劳的可靠性分析, 表明在不同的使用年限内, 结构系统失效概率是不同的, 静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响也是不同的; 该方法比只考虑单一因素(或静强度、或疲劳、或刚度等)下的结构系统可靠性分析更符合结构系统使用的真实情况.     

钢结构建筑夹芯板屋面系紧固件加强连接的应用

夹芯板因其质量轻、优良绝热、隔音等使用性能以及在工厂复合制造中具有过硬的质量保证,使得其在保温、降噪等环保质量要求高的工业民用建筑中有着不可替代的需求。夹芯板本身的结构特点决定了其与建筑主体结构的连接构造,只能采用紧固件连接,该连接方式必然对于屋面板的防水性能以及抗风揭能力有所削弱。通过对夹芯板所采用的紧固件加强连接构造的探索和在工程实体中的应用,其解决问题的方法既是对中铁二十一局集团第二工程有限公司钢结构彩钢板屋面系连接构造加强加固工法的有益补充,又具有在工程实践中不断拓展的潜力和应用推广的价值。     

国外高层木结构研究综述

整理和分析了国外高层木结构研究现状,重点介绍了适用于高层木结构的正交层板胶合木(CLT)的最新研究进展,指出纵横交错的层板在承受平面外荷载时,其横向层的滚动抗剪性能需重点关注.针对高层木结构的关键问题,即结构体系、结构抗震与抗风性能、节点连接和抗火性能的研究进展进行了综述,指出结构体系中抗侧力性能、构件间的连接以及力的传递是今后研究的重点;高层木结构抗火性能的研究可以借鉴低层和多层木结构,但高度和人群密集的影响需特别关注.最后,对我国高层木结构的发展进行了展望,对关键问题进行了分析和总结.     

上海地区风速风向联合概率密度函数的研究

根据上海地区历年来详尽的风速风向实测资料，首先利用统计方法计算出本地区离散的风速风向联合概率密度函数数值；然后运用曲面拟合方法，得到简洁实用的风速风向联合概率密度函数曲面的表达式。文中同时分析了风速风向在各季节的特点，这些结果可以方便地用于上海地区结构的抗风设计及风洞试验研究。对其它地区的风概率特性分析，文中的方法及结论也可被参考使用。     

低矮建筑群风荷载作用下干扰效应的数值模拟

从建筑群风效应的角度出发,运用数值模拟方法,结合风洞模型试验对群体低层四坡屋面房屋周围的风场及表面风压进行了计算和分析,并与双坡屋面建筑群做比较,在单体数值模拟计算结果和风洞试验结果有较好吻合的前提下,获得了有相邻建筑干扰的情况下,低层四坡屋面房屋的表面风压的变化规律,为群体建筑的合理建筑形式及结构抗风设计提供理论依据.     

第八届中国花博会主场馆铝合金飘棚设计

介绍了第八届中国花博会主场馆铝合金飘棚结构设计中的主要技术问题。该结构采用钢结构分叉柱支撑的铝合金空间三角形网格结构,铝合金大飘棚平面投影高达27 000 m2,属于罕见的铝合金大跨结构。描述了该工程的总体概况、设计思路、铝合金空间网格结构的有限元设计、铝合金构件与铝合金节点的设计与试验测试、钢结构分叉支撑柱设计、结构静载、风载荷与抗震分析等问题。通过该结构设计的分析,为大跨度铝合金结构的设计提供了宝贵的经验。     

7000系铝合金厚板喷淋淬火的数值模拟与分析

固溶处理淬火工艺是获得高性能铝合金板的关键环节。笔者从导热微分方程入手,建立了温度场的数学模型。利用ANSYS有限元软件,分别对7000系合金厚板传统淬火工艺以及喷淋淬火工艺过程中的温度场进行了数值模拟,获得了瞬态温度场解和淬火冷却曲线,比较分析了两种淬火工艺温度场对冷却效果的影响。结果表明：7000系合金厚板的辊底式喷淋淬火工艺优于传统工艺,能够获得冷却强度大,所需时间短和均匀性好的效果。     

新型铝合金防撞护栏安全性对比研究

为满足城市桥梁维修加固的美观与可持续发展需求,新型铝合金防撞护栏成为一种新颖形式,为保证其具备足够的安全性能,需对其安全性能进行综合评价。本文以某实际工程为背景,以原传统型钢护栏为基础,提出了采用不同立柱间距的两种新型铝合金防撞护栏方案,通过理论分析、数值模拟相结合的方法对栏杆、立柱及基础螺栓在汽车碰撞荷载下的承载能力、使用性能进行了综合评价。研究结论表明：1m立柱间距的新型铝合金护栏可以替代传统的型钢结构护栏,具有安全性保障。可见本文研究成果可为铝合金安全护栏的推广应用提供技术支持。     

城市桥梁新型铝合金防撞护栏安全性

为满足城市景观的需要,同时适应可持续发展趋势,采用新型铝合金防撞护栏替代传统型钢护栏,为了保证其具有良好的安全性能,需对其力学性能进行评价分析。以某实际工程为背景,提出了一种新型铝合金防撞护栏方案,通过理论分析与数值模拟相结合的方法对其在汽车碰撞作用下螺栓连接处的承载能力、栏杆及立柱的安全性能进行了综合分析。结果表明:对初步提出的铝合金护栏方案,可适当增大螺栓直径及法兰盘厚度,以保证其具有良好的安全性能;当车辆发生撞击时,改进后的护栏所承受的碰撞冲击力及变形均符合规范要求,因而可以应用到实际工程中。研究成果可为同类铝合金护栏的推广应用提供技术支持。     

横肋截面类型对铝模板力学性能的影响

横肋是影响铝合金模板承载力的重要构造。为研究横肋截面类型对铝合金模板的力学性能,开展了梯形截面横肋的铝合金模板的三分点加载试验,并将其试验结果与采用abaqus软件的精确化建模得到的数值结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性。并在此基础上,通过数值模拟研究了方形、工字形和T形3种横肋截面类型的铝合金模板力学性能。结果表明,铝合金模板在标准荷载作用下,其边肋的拉应变最大,属于危险截面。横肋截面类型是影响横肋自身乃至铝合金模板整体受力状态的关键因素,T形截面是单轴对称截面中最优的截面类型,方形截面是双轴对称截面中最优的截面类型,而双轴对称截面横肋的最大应力产生在横肋中间,可有效避免横肋两端焊接的薄弱处,双轴对称截面的横肋受力更合理,因此方形截面是最佳横肋截面类型。在横肋截面形状方面,与方形截面面积相比,T形和工形截面面积分别下降了41.9%和21.2%,T形截面是材料用量最少的横肋截面类型,可用于一些受力较小的结构,如小矮墙等结构处。     

超硬铝合金无缝管材挤压成形工艺优化

为了揭示大型铝合金无缝管材挤压成形中的关键技术问题,以7075铝合金为例,采用刚黏塑性有限元法分析工艺参数对铝合金管材挤压成形过程的影响。研究结果表明:随着成形温度增加,挤出模口处所受附加拉应力逐渐降低,但过高挤压温度反而会增大黏附力;随着挤压速度增大,所需挤压载荷明显增加,且管材挤出过程中金属变形流动的均匀性随之降低;在挤压温度为430℃、挤压速度为2 mm/s时进行工艺实验,一次性成形大型铝合金无缝挤压管材,且所得制品的表面质量良好,符合使用要求。     

不同断裂准则下铝合金冲压成形裂纹扩展模拟

使用自主研发的金属板材摩擦系数测试设备,在不同拉速、不同压力条件下,测试了6016铝合金板材在冲压成形过程中的变摩擦系数值和平均摩擦系数值。建立了铝合金板材胀型实验数值模型,模型中输入平均摩擦系数来考虑摩擦边界条件,分别选取成形极限图以及临界厚度减薄率作为铝合金板材断裂准则,采用有限元法对数值模型进行了求解计算,并对数值模拟计算结果进行了实验验证。对比分析发现,采用成形极限图作为模型断裂准则计算时,裂纹起裂位置及区域与实验结果有较大差异;采用临界厚度减薄率作为模型断裂准则计算时,裂纹起裂位置及形貌与实验结果吻合度较高。证明了本文研究所得的临界厚度减薄率准则可以用于预测铝合金板材在冲压成形过程中裂纹的产生及扩展问题。     

泡沫铝合金耐火性能的研究

用有限元分析软件ANSYS建立泡沫铝合金的模型，模拟出在高温条件下泡沫模型的背火面温度场分布情况，得出其温度分布规律并求出它的耐火极限。同时对致密铝合金进行分析比较，发现泡沫铝合金的传热性能低于致密铝合金，而耐火性能优于致密铝合金。研究的结果对于泡沫铝合金在耐火材料方面的应用具有一定的指导意义。     

7050铝合金激光冲击强化的试验和数值模拟

依据激光冲击强化7050铝合金的试验,建立激光冲击强化的有限元模型,实现激光冲击强化的数值模拟,残余应力场的数值模拟结果与试验结果取得较好的一致.在不考虑各冲击参数之间交互作用的前提下,模拟研究冲击参数对残余应力场的影响.模拟结果表明:在激光功率密度小于一定阀值条件下,表面残余压应力最大值随激光功率密度增加而增加,超过阀值之后,表面残余压应力最大值减小;表面残余应力最大值和残余压应力层深度随着脉宽的增加而增加;通过增加光斑半径对残余压应力场的改善主要体现在对深度方向残余应力场的改善;多次连续冲击强化对残余应力场的改善效果比较明显.     

反应破片对中厚铝合金靶的侵彻效应研究

 研究反应破片对中厚铝合金靶的侵彻效应。设计了一种单发反应破片侵彻效应研究的试验装置,研究了反应破片在不同撞击速度下对中厚铝合金靶的侵彻效应;并利用AUTODYN-2D软件建立了反应破片侵彻中厚铝合金靶板效应的数值模拟方法。结果表明:Al/PTFE反应破片在高速撞击下具有动能和化学能双重毁伤效应,在1346~1645m/s的撞击速度下可发生点火和能量释放,在20mm厚铝合金靶上形成3.41~6.51mm的侵孔,在此基础上开展的数值模拟结果与试验结果也有较好吻合。