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济南变形缝厂家二级创新

发布日期:2018-07-24|变形缝生产厂家小编
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  在建筑结构设计中,济南变形缝厂家铸钢被认为是一种创新的前沿技术.然而,有几个著名的北美建筑使用的钢铸件已经使用了十多年。随着钢铸件在建筑设计中的应用越来越广泛,这种技术的创新应用也越来越多。

  越来越多的结构工程师转向通过铸造制造提供的几何和材料能力的自由,以解决棘手的结构挑战。本文给出了这一“二级”创新的三个例子。

  

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  图1.在跨湾交通中心的建筑外露钢框架中浇铸节点。由跨湾联合权力机构提供。

  设计师材料

  当设计师想到铸钢件时,济南变形缝厂家他们通常会首先想到漂亮的、有机形状的连接节点,就像旧金山的Transbay公交中心所使用的那样。在这种类型的应用中,之所以选择铸件,是因为它们提供了能够提供性能优势的几何自由度。典型铸态结构节点所用材料通常与传统结构钢非常相似。然而,一些世界上最高的建筑结构的设计师们现在正在颠覆这一惯例。

  一种新的铸造技术为重载多向连接节点提供了复杂的工程材料,例如在高层塔楼和其他重型结构的转移或外触发层中发现的连接节点,为简单的几何学提供了复杂的工程材料。通常,重载多向节点是由厚重的板层合在一起,并结合复杂的制造。用这种方法使用重钢板的一个挑战是,一旦钢板厚度超过2.5英寸,可达到的屈服强度通常小于50 KSI。如果连接的成员是50 KSI材料,负载接近他们的能力,这种强度不匹配可能构成一个重大的挑战。重板也会出现中心线收缩,这使得它们在加载到板的平面时容易受到板层撕裂的影响。

  

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  图2.机加工高强度铸钢矩形块,用于高应力多向连接节点.

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  图3.高强度铸钢矩形块安装在纽约市的一座高层建筑中。由胡安·埃斯特维兹提供,蒂什曼建筑公司。

  这一新技术由用钢级制造的矩形铸件组成,提供50 KSI的最小屈服强度,横截面可达48英寸乘48英寸,而通过常规方法仍可焊接。只有通过仔细控制块体材料中的合金元素,再加上工程热加工和热处理以促进晶粒细化,才能做到这一点。结构附件可以焊接到块的表面,以创建混合铸造/组装节点,这些节点很容易安装在现场。实心矩形块容易容纳力通过节点的流动。到目前为止,使用中的最大(按重量计)矩形块是一个30英寸x32英寸x103英寸的块,用于纽约一座新的钢高层建筑。纽约。

  找形优化

  与许多其他领域的实践一样,济南变形缝公司数字设计为结构工程中令人兴奋的新几何形式打开了大门。计算机辅助设计的下一次革命很可能是拓扑优化。拓扑优化是利用数值分析对材料的使用和形式进行优化,在一定的设计空间和特定的一组边界条件下进行优化。几乎自由形状的几何可以通过铸造过程是非常适合的设计,是根据拓扑优化。

  

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  图4.a)普通机械结构中使用的典型宽翼缘梁;(B)和c)两个独特设计空间拓扑优化的分析结果和初步铸造设计。

  优化的一个例子是开发一个铸钢构件,以取代石油工业大型机械结构中使用的宽法兰截面。这种特殊的梁单元受到三点弯曲,包括平面外载荷的考虑.在加载和几何约束的情况下,这种探索性设计工作是利用拓扑优化来开发初步几何学的绝佳机会。图系列图4说明原始部分的几何形状(图4a)和两个优化的解决方案(图4b和4C).

  最初的设计是一个加筋宽法兰部分,重达1950磅。第一次优化是使用127×15×30英寸的设计空间进行的。优化包括最小厚度约束,这些约束是根据铸造工艺的厚度限制来确定的。因此,由此产生的设计重达3,430磅,导致了一种笨拙和低效的几何形式。与其他迭代设计一样,对输入参数进行调整以修改收敛解。设计空间减少到127×15x22.5英寸,以开发第二个优化的解决方案,更容易浇注和更好地利用材料。从某种程度上说,降低可用深度可以更有效地利用铸造材料,因为最低要求的材料厚度得到了更好的利用。因此,减少设计空间所得到的设计重量为1,555磅,与目前的梁相比,重量大约减少了20%。由此产生的几何形式是用来创造一个浇注几何,目前正在探索作为一个实际的替代宽法兰梁的机械结构研究。

  产品黑客

  钢铸件的另一种用途是使用标准连接器产品,超出其原定设计的范围。“产品黑客”的一个案例研究是在艾伯塔省大草原的新小学。这所学校的设计包括几根倾斜的木柱,支撑着一个悬垂的屋顶,位于建筑物的外部。最初,Stantec的设计者希望在列的末端建立一个定制的铸钢连接。然而,时间表压缩不能满足定制铸造所需的准备时间,即大约18至22周。该小组开发了一个创新的解决方案,将支持一个积极的施工进度,同时仍然提供平滑的几何形式,这是最初的驱动者的愿望,具体铸件。创新的详细设计使标准铸钢连接器的使用,为圆形空心截面,作为木材端连接器。这些标准化铸钢连接器安装了一个刀盘,它将插入12英寸直径的木材柱的两端,并使用每端三个贯穿螺栓进行连接。木材柱的两端被削成与铸接头的锥度相匹配,创造了一种令人愉悦的美学。

  

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  图6.倾斜的木柱支撑着阿尔伯塔省大草原的悬空屋顶。斯坦特克的礼遇。

  另一个潜在的产品黑客是一种新的应用,济南变形缝公司在抗震,铸钢屈服连接在桁架弯矩框架。这些铸钢屈服连接通过几个平行铸钢屈服手指的弯曲屈服来消耗地震能量。铸钢屈服连接是为了提高竖向支撑框架的延性而开发的,但在任何轴向受载构件的末端都可以使用连接器来提供完全对称的屈服。目前正在探索的这种连接器的一个创新应用是它们在缺陷桁架弯矩框架的抗震改造中的应用。

  

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  图7.典型用于结构钢的标准铸钢连接器被“砍”成木端连接器。斯坦特克的礼遇。

  理想情况下,桁架弯矩框架在竖向剪切作用下通过屈服来消耗地震能量,这是通过对角腹杆的轴向屈服和桁架中部弦杆的剪切屈服来实现的。不幸的是,许多旧的桁架弯矩框架在设计时并没有考虑到延性,因此无法以理想的方式消耗地震能量。提出了在这种体系中提高延性的一种可能的解决办法是用铸钢屈服连接代替有缺陷桁架的选定腹板构件。

  由于桁架弯矩框架的深度通常小于一个典型的结构(鞍钢341-16将桁架的深度限制在6英尺或6英尺以下),因此桁架的对角线腹杆通常比常规支撑短得多。在缺陷桁架弯矩框架改造中使用铸钢屈服连接是很有吸引力的,因为与轴向屈服单元不同,这些装置的变形能力与连接构件的长度无关。铸钢屈服连接可以提供结构单元中的全层支撑的延性,比典型的结构单元要短得多。

  

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  图5.铸钢屈服连接件可能被用来增加现有的缺乏地震的桁架弯矩框架的延性。

  该改造方案是通过对关键构件中包含铸钢屈服节点的桁架进行建模而发展起来的。选择合适的连接器尺寸以提高强度。然后,必须检查计算出的偏移量,以确保连接器具有足够的刚度和位移能力,并且容量设计方法允许与峰值连接器变形相关的期望超强度。设想中的改造包括用新的弹性构件和铸钢屈服连接完全取代关键腹杆。这个概念现正由多个业主考虑,但仍有待实施。

  钢铸件的创新特性使这种技术具有越来越多的创造性应用。工程师们正利用钢铸件所能达到的材料和几何自由作为一种新的工具来解决日益独特的结构挑战。

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