關鍵結構的案例
這幾個典型劇院結構設計關鍵點分析值得收藏！
內江大劇院總建筑面積32615平方米，局部地下1層，地上共6層，結構平均高度33.70m，最大結構高度約42.10m。地上建筑依據建筑功能主要劃分為三個分區：兩側分別是劇院區和多功能廳，中部為風雨舞臺。三個分區通過設置變形縫形成三個獨立結構單體。其中風雨舞臺單體為混凝土框架結構體系，劇院和多功能廳單體采用鋼筋（骨）混凝土框架剪力墻結構體系，通過在適當部位（樓電梯間、臺倉四角等）增加剪力墻，以有效地提高結構抗側剛度及平面抗扭剛度。
設計關鍵點1——大跨及懸挑構件設計
由于建筑室內空間效果需要，上部結構存在較多處的大跨和懸挑部位。劇院觀眾廳跨度31.4米，劇院大廳、舞臺、排練廳上空跨度約20~25米。大跨度構件采用型鋼混凝土框架。
水平構件懸挑部位主要集中在劇院西南側的三層樓面與屋面層，出挑長度8~16.8米。樓層出挑采用型鋼混凝土梁，屋面出挑采用鋼桁架形式，并向內側至少延伸一跨。屋面層的懸挑桁架與內側觀眾廳、入口大廳頂部桁架連接形成整體。
▲頂層懸挑桁架范圍
▲頂層懸挑桁架典型剖面
設計關鍵點2——結構動力彈塑性分析
為進一步分析結構在罕遇地震下的抗震性能、計算結構在罕遇地震下的整體控制指標（包括最大層間位移及最大基底剪力）、研究結構關鍵構件在罕遇地震下的塑性損傷情況、針對結構薄弱部位和薄弱構件提出對應的加強措施，對結構進行了罕遇地震作用下的彈塑性補充分析。
展開 基于Altair Inspire的旋轉梳齒式停車場關鍵部件結構優化設計
基于Altair Inspire的旋轉梳齒式停車場關鍵部件結構優化設計
袁威、晏一凡
摘要：個人設計的停車場結構有較多的冗余，本文針對停車場運輸機構的第三層進行結構優化。用inspire進行靜力學分析，判斷結構是否有輕量化空間。以設計空間的單元相對密度為設計變量、以剛度最大化為設計目標；以厚度為約束條件，建立拓撲優化模型。考慮擠出和非擠出兩種工藝下的不同方案，對拓撲結果進行polyNURBS幾何重構，最后比較兩種方案的輕量化效果以及Von Mises應力、位移結果，選擇出最優的優化方案。結果表明：在保證強度條件下，模型的質量減輕了57.5%，為該停車場部件的設計與生產提供了新思路。
關鍵詞：停車場部件；拓撲優化；polyNURBS
1、 問題的提出：
團隊本科參加過大學生機械創新大賽，自行設計一款停車場，如圖a所示，這個停車場方案獲得了省二等獎。但在結構上出現了材料冗余、導致整個停車場部件很笨重。
特別是停車場運輸機構的第三層,如圖b與c所示，該機構是停車場運輸機構部件中承載要求較高的部件，但材料冗余現象非常嚴重。為此，團隊基于inspire進行第三層運輸機構的輕量化設計。
圖1 停車場構件基本信息
2、 原結構校核
因實際停車場體積較大，加工起來成本較高，所以我們設計的是按比例縮小后的模型。本文研究的停車場為提高運行安全性，增加結構剛度，整個停車場所有結構均采用鋼Q235制造。
展開 極地船舶冰區結構非線性仿真分析關鍵技術
冰區結構塑性極限承載力非線性仿真分析
02
基于變形能法對船與冰山撞擊
結構失效仿真分析
船與冰山碰撞過程中結構損傷仿真
本技術是通過對船舶多個位置不同方向與冰山動態碰撞模擬，分析結構變形或損傷、船體構件的能量吸收，實時計算碰撞的結構變形或破損位置、應力應變、安全航速等一系列耐撞性指標。以上物理指標的為極地船舶艙室布置、結構設計提供依據，并避免船舶在極地航行過程中與冰山撞擊時發生破損。
貨船所船體室通過對ARC7破冰凝析油船船體結構的完全自主研發設計，掌握了極地船舶冰區結構塑性極限承載力和船與冰山撞擊兩大非線性仿真分析關鍵技術，并首次進行了實船應用，展示了貨船所船體室強大的研發設計及計算實力，為公司高質量發展做出了突出貢獻。
文章來源：技術 同舟
展開 結構設計關鍵計算和圖紙問題
（1）預制剪力墻豎向連接節點
預制剪力墻是裝配整體式混凝土剪力墻結構承受豎向和水平荷載的關鍵構件，上、下層預制剪力墻間的豎向連接節點將承受壓力/拉力、剪力、彎矩綜合作用，其節點連接的可靠性直接決定了構件及結構的整體性及抗震性能。
無偏光片COE結構的關鍵材料是什么？
它會是解決以上OLED發展三個難題的辦法之一，而當中的關鍵則是取代偏光片的那一層彩膜（ColorFilter）和像素間隙的黑矩陣（BM，Black Matrix），兩者屬于光刻膠材料中的低溫OC與低溫BM。
這層彩膜能夠解決反光和透光的問題，當外界光線入射屏幕，不需要的光會被BM所吸收，其余會透過彩膜中的RGB所入射，隨后那個RGB像素點便會顯示出顏色并反射。反射過程會有部分被BM區所攔下，其余會被彩膜所吸收。
無偏光片技術可以在相同的顯示亮度下，屏幕功耗更低；或者在相同的功耗下，屏幕亮度更亮。此外，由于這層彩膜是Coating上去的，通常只有10微米以內，因此相比偏光片能夠大幅降低屏幕的厚度，利于延長折疊屏的壽命，降低偏光片的使用成本。
前面已經提到，無偏光片結構需要在AMOLED屏幕上蒸鍍一層彩膜，其對工藝的精度和準度要求非常高，也是影響良率和成本的關鍵。此外目前無偏光片結構AMOLED屏幕都是基于薄膜封裝，所以需要采用低溫光刻膠和低溫加工工藝，這要求相關的材料具備良好的低溫性能。
關鍵材料的發展
實際AMOLED采用偏光片是行業發展中“妥協”之舉，不過隨著折疊屏產品的出現，無偏光片技術方案對于解決折疊屏耐用度、提升亮度和降低功耗都有顯著的好處。當然目前這種技術仍然有工藝和成本的問題需要解決，可是在率先應用在折疊屏后，預計未來隨后慢慢在AMOLED屏上普及。
無偏光技術結構會是顯示發展的重要趨勢之一，實現的關鍵便是當中的關鍵光刻膠材料。這類關鍵材料是如何令COE結構實現并普及，請關注12月9日15：30-17：00的CINNO「真芯話?全屏實力」直播欄目《全球光刻膠巨頭的核心競爭力》
展開 結構設計關鍵計算和圖紙問題
4.外墻需伸出地下室頂板擋土時，計算應注意不僅墻體本身應滿足承載力要求，同時應考慮墻體根部外力對下部支撐結構的影響，滿足節點平衡受力要求。
對應不同情況，應采用不同的計算，且圖紙也應按實際情況進行繪圖配筋。外墻帶扶壁柱的，不區別扶壁柱尺寸大小，一律按雙向板計算配筋，而扶壁柱又未按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。
二、地下結構水壓力的取值。
1.有歷史資料時，按歷史最高水位確定水壓力計算標高。否則，地下室水壓力按地下室外地面標高計算。
2.地下室外地面高低不同時，可按實際情況分區域計算。當地下室水壓力按地下室外地面標高計算時，示意如下圖。
3.地下水壓力分項系數取1.0。
三、結構整體計算時，應注意樓梯間荷載是否能一概按等效均布荷載輸入。
1.有些情況下傳力途徑與此明顯不符，且跨度較大。計算分配至樓梯周邊梁上的荷載與實際受力相差很大，會造成某些樓梯邊梁不滿足設計要求。
2.四跑樓梯等情況時，荷載輸入不足。
四、消防車荷載：
1.消防車荷載分項系數取1.0。
2.設計基礎時可不考慮消防車荷載。
五、計算中梁端設鉸接的問題：
1.人為制造裂縫，且裂縫寬度會較大。
2.實際結構更安全了嗎？
鋼筋混凝土結構還是盡量不要人為設置鉸接，一般軟件會自己根據剛度來分配荷載，我們無需人為干涉。實際上沒有完全的鉸接也沒有完全的固接，我們所能做的就是使我們的構造措施能滿足計算以及工程的需要。
圖紙中的一些問題
一、基礎的埋深：
1.相鄰基礎有較大高差時，未考慮水平間距的問題；有地下室，持力層變化較大時等。
2.建造在斜坡上或邊坡附近的建筑物和構筑物，未驗算地基穩定性。
展開 【技術帖】新能源汽車結構優化輕量化關鍵工藝分析
基于此，文章以新能源汽車機構優化輕量化為重點，對輕量化關鍵工藝進行分析研究，實現汽車節能減排。
關鍵詞：新能源汽車；結構；輕量化；關鍵工藝
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前言
傳統汽車尾氣排放量大、能源消耗大，嚴重污染了自然環境。因此，在汽車行業發展進程中，傳統汽車向新能源汽車發展是必然趨勢。由于新能源汽車排放量較少、能源消耗少，所以被廣泛應用在汽車生產制造中。隨著人們生活水平不斷提高，汽車已經成為代步的重要交通工具[1]。雖然汽車給人們生活帶來諸多便利，但是在使用汽車過程中產生的能源消耗也在不斷增加。為最大程度實現節能減排，不斷優化新能源汽車結構，實現汽車輕量化。
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新能源汽車結構優化輕量化應用
新能源汽車具有消耗低、排放量少等優點，因此成為汽車行業研究重點。在《節能與新能源技術路線圖》中明確指出，新能源汽車是汽車行業未來發展趨勢。同時指出汽車輕量化關鍵工藝在新能源汽車發展中的重要地位。
1.1 高強度鋼應用
高強度鋼根據鋼屈服強度不同，分為普通鋼強度鋼和先進高強度鋼。在新能源汽車建造過程中，根據車身部位不同選擇合適的高強度鋼，提升高強度鋼應用比例。這不僅能降低車身使用零件個數，還能降低車車身自量。其主要原因是因為高強度鋼具有減薄鋼板作用，從而減輕車身質量[2]。雖然減輕了汽車質量，但是并未降低車輛行使安全性。由此可見，在新能源汽車建造中應用高強度鋼是最佳材料。
1.2 鋁合金應用
鋁合金是工業中應用最廣泛的有色金屬結構材料。其具有密度低、強度高、塑造性好、良好導電性、導熱性和抗蝕性，在工業使用中僅次于鋼。鋁合金按加工方法不同分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。
展開 設計仿真 | Adams進行關鍵結構通用化設計的工程價值
挖掘機由鏟斗、斗桿、動臂及各自的油缸，還有上部結構與下部支撐組成。團隊需要研究上部結構與下部支撐的連接，這是由一個回轉支承（帶內外圈的滾子軸承）完成的。它的作用不僅是傳遞載荷,而且實現了上部結構與下部支撐的旋轉運動。
轉動軸承的通用化設計有助于降低產品成本。使用傳統分析進行此項工作需要幾個月的繁瑣計算，而使用Adams進行真實載荷工況下的計算能夠快速驗證設計，縮短開發周期。
使用Adams的多體動力學方法
Adams運用了多體動力學的方法，首先使用約束、襯套、驅動及力對兩種挖掘機進行建模，為了更準確的接近物理樣機，模型包含了所有結構件及慣性載荷。活塞桿端和銷軸使用了直線副，其他銷軸使用了旋轉副，轉動軸承螺栓用襯套模擬，并在履帶與地面及鏟斗與地面設置了接觸，使用腳本進行仿真，進而獲取真實的運動。
根據測試及經驗，團隊確定了兩種載荷工況。一種是轉動-碰撞，能夠產生側向載荷；一種是釋放-抓取，能夠產生縱向載荷。
展開 砌體結構工程關鍵部位施工做法及質量標準
砌體結構
一、砌體
做法標準：
1、砌筑之前，各種磚材需按相應要求提前用水濕潤；
2、彈線控制砌體位置；用皮數桿控制砌塊層數；
3、砌體灰縫飽滿，頂部斜磚密實；
4、底部坎臺用燒結普通磚或多孔磚砌筑，衛生間、廚房等有防水要求的房間底部坎臺需用混凝土澆筑。
質量標準：
1、 砌體軸線位移允許偏差：10mm；砌體垂直度允許偏差：5mm；表面平整度允許偏差：8mm；
2、 砂漿飽滿度：水平縫：≥90%，豎向縫≥80%；
3、 灰縫寬度：8mm——12mm；加壓蒸汽塊灰縫：水平：15mm；豎向：20mm；
4、 坎臺高度不宜小于200mm。
5、墻體拉結筋伸入墻體不應小于1000mm。
二、構造柱
做法標準：
1、構造柱留置位置、鋼筋規格、間距等滿足設計要求；
2、構造柱應澆筑密實，強度達到規范要求；
3、構造柱磚砌體應按規定要求設置馬牙槎。
質量標準：
1、構造柱位置墻體退槎尺寸為6cm；
2、支護構造柱模板，應沿馬牙槎位置粘貼雙面膠帶，防止漏漿；構造柱模板支護，應在構造柱處采用拉桿連接，禁止砌體開洞；
3、構造柱混凝土表面無露筋、蜂窩麻面等質量缺陷。
三、斜磚塞口
做法標準：
1、斜磚塞口用實心磚砌筑；
2、實心磚兩頭采用割角處理；
3、嚴謹斜磚塞口同磚墻砌體隨砌隨塞，且豎向角度不易過大。
質量標準：
1、 斜磚塞口需在磚墻砌筑完畢7天后砌筑，塞口垂直角度不大于30度；
2、 斜磚砌筑時需用擠漿砌筑，保證砂漿飽滿；
3、 塞口磚兩頭斜角用實心磚切割，或者用混凝土提前預制定型產品。
展開 新能源汽車典型結構與關鍵技術1.0
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Adams進行關鍵結構通用化設計的工程價值
挖掘機由鏟斗、斗桿、動臂及各自的油缸，還有上部結構與下部支撐組成。團隊需要研究上部結構與下部支撐的連接，這是由一個回轉支承（帶內外圈的滾子軸承）完成的。它的作用不僅是傳遞載荷,而且實現了上部結構與下部支撐的旋轉運動。
轉動軸承的通用化設計有助于降低產品成本。使用傳統分析進行此項工作需要幾個月的繁瑣計算，而使用Adams進行真實載荷工況下的計算能夠快速驗證設計，縮短開發周期。
使用Adams的多體動力學方法
Adams運用了多體動力學的方法，首先使用約束、襯套、驅動及力對兩種挖掘機進行建模，為了更準確的接近物理樣機，模型包含了所有結構件及慣性載荷。活塞桿端和銷軸使用了直線副，其他銷軸使用了旋轉副，轉動軸承螺栓用襯套模擬，并在履帶與地面及鏟斗與地面設置了接觸，使用腳本進行仿真，進而獲取真實的運動。
根據測試及經驗，團隊確定了兩種載荷工況。一種是轉動-碰撞，能夠產生側向載荷；一種是釋放-抓取，能夠產生縱向載荷。這兩種工況能夠對轉動軸承產生最極端的載荷，進而傳遞到軸承螺栓上。
在轉動-碰撞工況，將轉動馬達的力矩作為輸入，在轉動速度作用下鏟斗將會與固定塊產生撞擊，從而在轉動軸承處產生極大的力及力矩。在釋放-抓取工況，施加了慣性力，使用驅動對油缸進行加載，從原始位置開始，直到斗桿伸展到最大位置并停止，然后在重力作用下釋放。
對基礎模型進行測試
在通用化項目之前，團隊已經做了基礎模型的設計，包含基礎模型的CAD。多體模型從現場操作及試驗中獲取信息，并產生載荷。這些載荷將被用到最終評價軟件中，從而獲取應力信息并與實際的測試數據進行對比。在應力層面進行對比，是因為每個部件都可以獲取應力。
展開 
借助結構力學分析板球比賽中的獲勝關鍵點
利用結構分析確定板球板的最佳擊球點
首先，讓我們來了解一下球板背后的物理原理。球板的彎曲模態會產生不同的振型，進而影響球板性能。自由支撐的球板具有多種振動彎曲模態，手持的球板可以被看作一個固定懸臂梁。
球板前兩種彎曲模態會對性能產生很大的影響，這兩種模態之間存在一個最佳位置，此位置具有最小的振動和最低的能量損失。
對于一個典型的板球板來說，手柄是擊球時對應變最敏感的部位。較厚邊緣具有更好的耐性。此外，球板背后木材較多的區域（隆起的部位）具有更好的彈力，可以在擊球時傳遞更大的作用力。因此，最佳擊球點位于球板上較寬的區域。
仿真軟件應用于板球板建模
工程師們為一個由普通柳木制作的球板創建三維模型。他們在選擇了柳木作為球板材料，通過對柳木的性能進行研究分析，在模型材料中添加了更多的參數。除手柄被固定以外，球板的其他全部區域均被模擬為自由對象。
三維球板模型視圖
工程師使用結構力學模塊分析了固體結構的變形，以及應力和應變。同時他們還執行了特征頻率分析，以便找出固有振動頻率和與之相對應的球板振型。
最后發現了板球板的前六種振型、特征模態及特征頻率，如下圖所示。色條表示從球板自然位置的位移。當球板在指定頻率下位于其止動位置時，圖中紅色代表大振幅，藍色代表小振幅。
圖像由 Y. Mulchand，A. Pooransingh 和 R. Latchman 提供
假定球板模型的尺寸和材料屬性與真實的球板完全相同，但他們并未考慮球板的使用時間。雖然球板的最佳擊球點完全由幾何結構決定，但是材料數據的變化將會影響模型的固有頻率。
最后得出一個結果，離球板頂部 10~15 厘米處存在一個最佳擊球點，它位于球板中間，集中在中下部區域。另一個擊球點距離手柄 20 厘米，位于手柄與肩部的連接處。
展開 主體結構階段機電預留預埋施工關鍵技術要求SD101.pdf
主體結構階段機電預留預埋施工關鍵技術要求SD101.pdf
【原創】建筑結構設計基礎篇：(二)關鍵詞之標高
結構設計工作中，進行建模、畫圖前，建議大家在電腦旁貼小紙條注明兩個關鍵詞：標高，富余。一個是圖紙設計、理解的基本功，另一個是概念上的合理預估(劃重點：富余并不等于拍腦袋放大配筋)。
這兩個關鍵詞，和“結構布置合理、指標OK、模型不紅、配筋合理、沒有強條”等一樣重要，但二者重要性常被低估。
先討論標高。
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下面先看一個例子(地下室負一層，主樓內是一般梁板體系，主樓外是無梁樓蓋)，我把關鍵要素提取出來以便于分析。問題：已知樓層的建筑面層是 50mm 厚，樓梯間面層取 30mm，下方右圖所示的樓梯附近結構平面，表達是否正確？
分析這個問題之前，先說標高的概念。
建筑師喜歡提及空間操作，而結構師理清結構、構件空間關系的方法是算準標高。
結構設計的目標是設計出可直接用于施工的圖紙，圖紙用平面的語言(標高、大樣、剖面)來描述結構的空間構成，并把技術條件交代清楚，進而可清晰、明確地指導施工。施工現場的師傅們經過對設計院藍圖翻樣、支模架和腳手架搭設、模板設計制作與安裝(木工)、鋼筋綁扎定位與連接(鋼筋工)等的一系列工作之后，再進行混凝土的澆搗和養護(混凝土工)，最終將圖紙落實成一層一層建筑結構，層和層之間的空間整體、局部關系，正是靠設計圖上的各種“標高”來反映。
在施工過程中，也會發現一些設計時沒有考慮到的問題，這些問題中往往也是標高問題居多，畢竟用二維平面去構想三維平面還是會存在人為的缺陷(出圖時間緊，各專業提資需要更嚴格的協調)。概預算和BIM的同事雖也可幫忙檢查標高問題，但一般只能在施工圖出圖之后建模進行，施工圖出圖還是得按傳統的辦法來。
展開 基于Ansys Twin Builder連桿結構數字孿生體建模關鍵技術及應用
通過數字孿生體模型，可以實現全面監控系統的關鍵參數，分析系統在非常規條件下的各種性能，如惡劣工作環境、存在加工誤差、沖擊載荷工況等。利用數字孿生體模型進行虛擬化測試，縮短了測試和分析的時間，降低了測試與分析的成本，并可以根據虛擬化測試結果優化試驗參數。因此建立機械產品關鍵零部件（如連桿）的數字孿生體模型，就具有十分重要的意義。
圖1為實現連桿數字孿生體模型的技術路線，主要分為載荷識別、模型降階和數字孿生體模型建立和部署四部分。
圖1 連桿數字孿生體模型技術路線圖
二、連桿載荷識別
1、載荷識別原理
在結構線性響應情況下，載荷與變形、變形與應變均是線性關系，故可得載荷與應變是線性關系，如圖2所示。True-Load軟件基于該性質對線性響應的結構進行載荷識別，如果整體結構中存在局部非線性行為，如螺栓連接和焊縫區域局部塑形變形、結構中存在橡膠件等，該載荷識別方法仍然適用。
圖2 True-Load載荷識別原理
2、載荷識別流程
采用True-Load軟件實現工程機械中連桿載荷識別的過程，如圖3所示。首先對連桿模型施加單位載荷并求解其應變響應；接著True-Load軟件根據單位載荷應變計算結果確認連桿結構上最佳應變片貼片的位置和方向，據此對連桿結構進行應變片貼片；然后進行現場試驗并采集應變片的測試結果；最后將試驗測得的應變數據讀入True-Load軟件，通過計算得到連桿在試驗過程中相應的動態載荷歷程。
圖3 連桿載荷識別流程圖
（1） 連桿單位載荷工況應變結果求解
在利用Ansys Mechanical獲得連桿單位載荷加載的*.rst結果文件過程中，需要注意兩點：其一是連桿限元模型中要在計劃貼片區域設置殼單元；其二是該連桿繞Z軸轉動，故模型在XY平面內施加單位載荷。
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