地铁所致成都博物馆振动全过程性能化研究

列车运行引起的振动通过周围地层传播,会引起附近地下结构以及邻近建筑物的二次振动,从而对建筑物的使用性能产生影响。以成都博物馆为背景,结合相关参数建立"隧道-周围土体-结构底板-上部结构"整体有限元分析模型,计算博物馆的振动响应,结合振动控制标准对分析结果进行评价并与实测结果对比,定量分析结构的振动响应。分析结果表明:博物馆建筑物地上部分及地下部分的振级和竖、横向加速度峰值,与实测结果基本吻合,均满足振动控制标准;靠近隧道侧结构设置跨度33 m悬挑区,增长了传播路径,具有良好的减振效果。     

带有结构加强层的超高层主体结构设计研究

在总结深圳新世纪广场、鹏运广场、中航广场等超高层结构设计的基础上,对超高层建筑结构加强层伸臂的合理计算模型进行分析探讨。对带有结构加强层的超高层建筑结构水平位移特征曲线,主体结构的内力规律特征进行分析,并利用材料力学基本概念对其产生机理进行论述。根据结构加强层范围内主体结构的力学特性,提出加强层范围内主体结构为“大核心区”的概念。对“大核心区”的结构设计和构造措施提出见解。     

索穹顶结构张拉找形与承载全过程仿真分析

索穹顶结构的预应力张拉过程是几何体系由机构变成结构的过程。首先,从预应力施工张拉方式实现既定结构成形态、确定结构成形态满足正常使用和安全要求、优化预应力度选定合理结构成形态三个方面,应用重启动计算分析方法,对索穹顶结构进行预应力张拉找形及承载全过程仿真分析。分析表明,采用不同的预应力张拉方式可以达到相同的既定成形态,这为制定预应力张拉施工方案创造了灵活的技术空间。其次,通过对索穹顶结构在不同预应力度下承载全过程仿真分析,得出工程采用的预应力度是安全合理的,并提出结构设计各阶段体系弹塑性性能指标。最后,针对不同跨度索穹顶结构,通过确定结构初始几何形态的初始预应力度P0,以P0为基本模数分析不同预应力度下结构的弹塑性性能,得出索穹顶结构初始预应力为（7.5～10）P0的设计方法。以上研究方法和结论在我国大陆地区首座大跨度索穹顶结构工程--内蒙古伊旗全民健身体育中心工程中实现应用。     

《馆藏文物防震规范》关键技术——博物馆楼层水平动力放大系数研究

针对《馆藏文物防震规范》(WW/T 0069—2015)第4.4.2条中楼层水平动力放大系数展开研究。首先,选定计算楼层水平动力放大系数的动力学研究方法和概率统计基本理论;其次,基于不同博物馆馆类型、不同结构类型、不同建筑场地和不同地震强度的钢筋混凝土结构建立多个有限元模型,分别采用四条地震波进行激励求取其加速度包络值,应用概率统计理论方法求得博物馆各楼层具有95%保证率的楼层水平动力放大系数;最后,通过参数优化,逐个剔除对楼层水平动力放大系数贡献率小的参数,得到两参数的楼层水平动力放大系数。研究提出了适用于规则体型钢筋混凝土博物馆结构的楼层水平动力放大系数,可通过结构层数和楼层两参数查表得到,便于规范中经验公式法实施。     

2008奥运会羽毛球馆预应力损失对结构体系影响分析

2008奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构采用张拉环索的方式进行预应力施工。由于加工制作安装技术难度大,环索与撑杆相连的下节点之间的实际预应力损失比设计取值偏大,引起环索各段索力不均。本文通过在环索节点和撑杆下节点间耦合自由度并增加变刚度弹簧单元来模拟预应力张拉时环索带摩擦滑移,利用此方法可以在有限元模型中模拟施工监测得到的各段环索预应力损失;在此基础上进一步分析了预应力损失对弦支穹顶结构的内力、变形以及整体稳定的影响。研究表明:预应力损失造成径向拉杆内力发生大幅度变化;造成钢网壳内力分布不均匀;对结构的整体变形影响不大,只是使同圈的结构变形不均匀;使结构的整体稳定性能下降20%左右。     

足尺三层单跨框架结构-展柜-文物系统振动台试验研究

为获得更多的馆藏文物震害数据及文物预防保护工作的科学实施,开展了足尺三层单跨框架结构-展柜-文物系统的振动台试验,对系统的地震响应及文物的破坏情况进行了研究。以三层钢筋混凝土框架结构模型代表博物馆结构,共设置6个展柜及23件浮放和限位文物模型。采用6条天然地震波,峰值加速度调幅范围为0.1g～0.62g,共进行了15次加载。获取了楼层加速度时程、展柜台面加速度时程、不同楼层上和展柜内浮放玻璃砖和陶瓷笔筒的滑移时程、不同体形的浮放花瓶的摇摆时程、不同楼层上亚克力卡固大号梅瓶和鱼线栓绑中号梅瓶的运动状态。结果表明：第二层和第三层楼面相对于振动台面的峰值加速度放大系数范围分别为0.92～2.15和1.28～3.93,同一条地震波激励下在钢筋开始屈服对应工况的放大系数最小;展柜台面相对于楼层的峰值加速度放大系数范围为0.82～1.98;峰值加速度为0.62g时,第三层楼面砂纸上玻璃砖的最大滑移量为103 mm,而亚克力板上陶瓷笔筒的最大滑移量仅为17 mm;位于振动台面的冬瓜瓶在峰值加速度为0.4g时处于静止状态,但在峰值加速度为0.31g时发生了倾覆,受花瓶底面不平整的影响,倾覆现象不一定随...     

卡固件固定馆藏文物的抗震效果及优化设计研究

为评估博物馆中最常用的卡固件措施对馆藏文物的抗震固定效果并对此措施进行优化设计,开展较大尺寸、不同体型的典型地震易损文物复制品（瓷器梅瓶）-固定措施抗震系统在不同工况下的振动台试验,获得影响文物复制品运动状态的关键体型参数,并探讨采用独立卡固件固定较大尺寸文物的抗震有效性。基于试验结果,建立文物-固定措施抗震系统数值预测方法,开展关键影响因素的参数分析,获得地震作用下能够有效固定不同体型文物所需的最小卡固件尺寸,为兼顾安全性及最小干预原则的固定措施优化设计提供必要依据。结果表明：相比圆柱卡固件,随形卡固件可以有效固定更大尺寸的文物;对于重心位置较高的不均匀分布体型文物,高度、轮廓宽度、底面直径（面积）会显著影响其动力响应与相互作用行为,轮廓宽度/底面直径以及高度/底面直径越大摇摆响应越明显;为保证文物安全,建议卡固件与文物间安装缝隙不大于2 mm;在缝隙中填充橡胶垫及硅胶垫可使文物与卡固件间相互作用力降低60%～70%,有效防止文物受到局部损害;当文物体型超过一定限值时,独立卡固法不再适用,建议采取卡固件+鱼线组合固定措施;采用圆柱卡固件固定后与纯浮放状态相比摇摆响应增加的文物,宜采用...     

2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶预应力大跨度钢结构设计研究

2008奥运会羽毛球馆屋盖钢结构采用弦支穹顶结构体系,由上弦单层网壳、下弦环索与径向拉杆、竖向撑杆组成。在设计中建立屋盖钢结构和下部看台结构整体有限元计算模型进行结构分析。在综合考虑工程的重要性、结构几何力学特点、预应力损失、施工缺陷等多种因素的基础上,对恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、温度作用、地震作用等工况进行组合,分别进行结构施工阶段及结构使用阶段的内力、变形和体系稳定分析。在大量计算和分析基础上,对结构几何体系和构件进行了优化设计。在设计中运用单元逐次激活技术,模拟预应力张拉施工过程,并考虑施工临时脚手架刚度的影响进行施工模拟分析。对于索撑节点采用三维实体有限元分析方法,运用接触分析技术,计算索撑节点预应力摩擦损失,并结合施工监测,确定预应力损失值;采用非线性弹簧系统,模拟索撑节点预应力损失并研究了其对整体结构的影响。     

2008年奥运会羽毛球馆预应力张弦穹顶结构整体稳定分析

2008年奥运会羽毛球馆屋盖结构跨度93m,矢高9.3m,矢跨比1/10,经过多轮多层次优化采用了张弦穹顶结构。对张弦穹顶和单层网壳分别进行了包括内力、节点位移、特征值屈曲和非线性屈曲的荷载位移平衡路径的跟踪分析,阐述了结构选型的依据。分别以网壳杆件内力和节点位移为目标函数编制了优化程序,研究了钢索合理预应力水平的确定方法,分析了初始几何缺陷对整体稳定的影响,提出了初始几何缺陷的合理施加方法。     

金沙遗址采光屋顶预应力悬索结构设计与施工

金沙遗址采光屋顶采用预应力悬索结构,结构形式新颖。基于ANSYS 10.0对该结构进行了结构设计及找形分析,确定了悬索结构的结构选型和构件截面及要施加的预应力值。在此基础上,对结构施工阶段和正常使用阶段的全过程受力性能进行了研究分析,并结合现场实测结果,分析了预应力张拉完成及玻璃安装完成后两种状态下的钢索索力差异,并提出了此类结构的设计方法和施工方法,可供类似工程参考。