性能化抗震設計的案例
【JY】淺析基于性能的抗震分析方法——性能設計
【寫在前文】
在閱讀此文前，可先看下以下文章：
【JY】基于性能的抗震設計（一）
【JY】基于性能的抗震設計（二）
【JY|理念】結構概念設計之(設計理念進展)
【性能設計】
建筑結構通常使用彈性分析進行抗震設計，主要目的是為了將復雜的非線性問題，簡化為易于分析理解的線彈性問題，進而借助反應譜、彈性時程分析等快速對建筑結構進行分析設計。然而，大多數建筑物在大地震下都會經歷顯著的非彈性變形?；?em>性能的設計分析方法也隨著算力的增強而出現。
現代基于性能的設計方法是確定結構在某種條件下的實際行為的方法。在計算技術及算力的進步和可用測試數據的支持下，非線性分析為計算彈性范圍以外的結構響應提供了手段，包括與非彈性材料行為、接觸非線性行為和大位移相關的強度和剛度退化等等。因此，非線性分析可以在新建建筑的設計或既有建筑物的加固改造中發揮著重要作用。
非線性分析需要付出更多的精力、時間與算力，并且應該考慮到具體的目標。在結構地震工程實踐中應用非線性分析的典型實例是：
(1)評估和設計既有建筑的抗震改造解決方案;
(2)設計采用不符合現行建筑規范要求的結構材料、系統或其他特征的新建筑;
(3)根據特定的業主/甲方等，要求評估建筑的安全性能。
建筑物的抗震性能通常與建筑物結構、圍護結構、隔墻、天花板、暖通/電氣系統和內容物的損壞有關。
雖然建筑物的性能是連續的，但出于設計目的，可以方便地確定對建筑物功能、財產保護和安全有重大影響的主要結構和其他建筑部件的離散性能水平。
展開 余能回收水輪機葉片參數化設計與性能研究
設計過程中通過改變包角曲線實現葉片骨線的控制，變化幅度可定量設定。葉片骨線參數化設計流程見圖1，計算過程見表1。
圖1 參數化設計流程
表1 參數化設計計算表
為降低微型余能回收水輪機的生產難度和成本，對過流部件適當地進行了優化，余能回收水輪機全流道仿真模型僅包括蝸殼、活動導葉、轉輪和尾水管，如圖2所示。
圖2 余能回收水輪機全流道模型
某輸水管網末端壓力較高，經測量可利用壓頭約31m，平均流量為720/h，采用余能回收水輪機進行發電回收富裕的能量?；谝辉碚摰玫捷S面流線并分為若干段，然后按照參數化設計方法對每個微元段進行計算，最終得到葉片骨線坐標。按等厚度規律對骨線加厚并對翼型進出口邊倒圓得到葉片翼型如圖3，設計得到的葉片骨線包角曲線如圖4。
圖3 參數化設計流程
圖4 參數化設計流程
水輪機轉輪出口速度矩分布對性能有影響，為達到降低出口平均速度矩的目的，擬增加葉片出口邊靠近上冠側骨線包角。修改前、后葉片骨線參數曲線變化如圖5，不同流面層上葉片骨線的包角是均勻變化的，改后葉片骨線仍然保持光滑，見圖6。
展開 《Nature Commun》：高性能輕量化高熵合金的高通量設計
Liaw等研究者報道了，使用基于CALPHAD的高通量計算方法來設計輕質、高強、低成本的用于高溫應用的高熵合金。相關論文以題為“High-throughput design of high-performance lightweight high-entropy alloys”發表在Nature Communications上。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-24523-9
航空航天和化石能源領域，得益于數十年來鎳基高溫合金的發展。然而，要獲得進一步的效率收益和環境友好，就需要開發廉價、輕、強特性的新材料。由于在高溫下具有良好的抗蠕變性能和相對較低的密度，人們在開發具有有序B2和/或L21析出相的無序體心立方(BCC)基體的新型鐵素體高溫合金方面，做出了大量的努力。然而，這些新興的析出強化鐵素體合金，仍存在高溫強度低、重量輕等缺點，限制了其應用。為了克服這些問題，需要新的合金設計策略。
最近，高熵合金(HEAs)或多主元素合金(mpea)的概念，徹底顛覆了傳統的合金設計策略，使用多主成分(≥5)而不是一個或兩個關鍵成分。由于多種原子大小不同的元素的存在，HEAs中的原子往往偏離其理想晶格位，產生嚴重的局部晶格畸變，阻礙位錯運動，導致強化效果顯著。為了追求更高的強度，在HEAs的設計中，嘗試了在保持中到高熵矩陣的同時，形成共格金屬間化合物沉淀。此外，HEAs中可能存在低晶格錯配，從而降低析出的形核壘，從而使析出物具有較高的數密度。這些效應證明了HEAs的概念是一種新型沉淀強化輕質低成本材料用于高溫應用的新途徑。
展開 汽車側面碰撞試驗B柱耐撞性能優化及輕量化設計
優化B柱耐撞性及輕量化設計
隨著國內外相關法規對車輛碰撞的要求不斷提升，大量的新材料、新手段、新工藝應運而生，本文為實現輕量化設計及優化車輛耐撞性，對車輛B柱展開以下優化設計[13]。
圖3 優化前的B柱結構
2.1 B柱加強板集成式設計
上部加強板的上下端位置、斷面尺寸、強度以及零件的厚度和材料均是影響汽車B柱加強板性能的重要因素。使用熱成型技術對B柱加強板進行總成集合化設計，實現B柱加強板總成屬性轉移。根據仿真中側碰位置受力的不同，將B柱自上而下分為3段，每段的材料厚度均不相同，對每兩段材料進行連接。零件強度在熱成型技術下可以達到1 600 MPa。由于受到車門結構與汽車框架結構的影響，斷面尺寸受到限制。為了達到輕量化的目標，提高B柱側碰性能，需研究B柱加強板中的第一、第二分界高度以及上、中、下3部分的厚度[14]。
2.2 2k因子實驗設計
為節約碰撞實驗的成本，縮短實驗周期，采用CAE(computer aided engineering)分析軟件仿真、預估、評價優化車輛的碰撞性能。2k因子實驗設計過程中為平衡成本、質量以及性能，需確定對性能造成影響的關鍵與非關鍵因素。2k全因子與部分因子設計都屬于2k因子實驗設計，每增加一個因子就會導致實驗次數增長一倍，2k全因子設計不適用因子數較多的實驗，本文將2k部分因子設計應用于CAE仿真，以優化車輛側碰性能。
將車腰線處B柱內板侵入速度與侵入量兩個性能指標作為汽車集成式設計的關鍵質量指標，其中侵入速度又稱為側碰侵入速度，侵入量又稱為側碰時侵入量。用Mintab軟件研究B柱加強板中的第一、第二分界高度以及上、中、下3部分的厚度，以測試侵入速度與侵入量的響應靈敏度情況，從而確定優化效果。
展開 
在SAP2000和Perform3D中設計粘滯流體阻尼器
在SAP2000和Perform3D中設計粘滯流體阻尼器
Design Fluid Viscous Dampers in SAP2000 and Peform3D
**發布日期：2026年1月**
**MP4 | 視頻編碼：h264，分辨率：1920x1080 | 音頻編碼：AAC，采樣率：44.1 KHz，聲道：2**
**語言：英語 | 時長：1小時10分鐘 | 大小：964 MB**
**實用粘滯流體阻尼器建模、非線性分析、性能化設計及基于SAP2000的真實應用**
**你將學到什么**
- 掌握粘滯流體阻尼器如何提高結構抗震性能的基本原理
- 在實際結構模型中，分步驟在SAP2000和Perform3D環境中建立粘滯流體阻尼器模型
- 執行先進的抗震分析，評估阻尼系統在降低結構響應方面的有效性
- 評估和解釋軟件輸出中的工程數據，確保設計符合實際的抗震安全要求
**要求**
- 具備結構分析和地震工程的基本知識
- 擁有SAP2000和/或Perform3D軟件（學生版或專業版）
**課程描述**
粘滯流體阻尼器是現代抗震設計中最有效的被動耗能裝置之一。本課程提供了一份全面、分步驟的指南，重點介紹如何利用SAP2000和Perform3D對粘滯流體阻尼器進行建模、分析和設計，重點關注符合性能化抗震設計原則的實際應用。
課程從清晰地講解粘滯流體阻尼器的理論背景開始，包括其力學行為、力-速度關系、阻尼系數和速度指數效應。你將扎實地理解阻尼器如何影響結構響應、減少位移、控制層間位移角以及提高整體抗震性能。
展開 【8月30日-9月1日 深圳】《鋼結構設計標準》GB50017-2017標準宣貫研修班
《鋼結構設計標準》GB50017-2017標準宣貫研修班
一、培訓背景：
國家標準《鋼結構設計標準》于2017年12月12日由住房城鄉建設部第1771號公告批準發布，編號為GB50017-2017，自2018年7月1日起實施。
標準主要技術內容包括：1.總則；2.術語和符號；3.基本設計規定；4.材料；5.結構分析與穩定性設計；6.受彎構件；7.軸心受力構件；8.拉彎、壓彎構件；9.加勁鋼板剪力墻；10.塑性及彎矩調幅設計；11.連接；12.節點；13.鋼管連接節點；14.鋼與混凝土組合梁；15.鋼管混凝土柱及節點；16.疲勞計算及防脆斷設計；17.鋼結構抗震性能化設計；18.鋼結構防護；附錄A-K。
標準本次主要修訂內容有：增加了新的鋼材品種；增加了鋼結構抗震設計相關內容；增加了結構分析方法，首次引入的“直接分析法”和“基于性能的鋼結構抗震設計方法”；增加了簡便快速驗算疲勞強度方法，補充了抗脆斷設計的規定；補充了鋼與混凝土組合梁縱向抗剪設計內容，刪除了與彎筋連接件有關的內容；豐富了節點連接型式，增加了節點剛度判定內容等。
標準第4.3.2、4.4.1、4.4.3、4.4.4、4.4.5、4.4.6、18.3.3條為強制性條文，必須嚴格執行。強制性條文主要從承重結構鋼材力學性能和化學成分、鋼材的設計用強度指標、結構用無縫鋼管強度指標、鑄鋼件強度指標、焊縫強度指標、螺栓連接強度指標、高溫環境下的鋼結構防護措施等方面提出強制性要求。
標準是建筑工程領域的重要標準之一。標準全面總結了我國近年來鋼結構領域的研究成果和工程實踐經驗，技術內容科學合理、可操作性強，其發布實施將進一步推動鋼結構建筑可持續發展。為了及時幫助學員掌握最新的標準條文，特開展此次培訓。
展開 鋼柱可以直接插入預制基礎了！
當S5級截面應力沒有達到fy時也可以當S4級截面采用，這對設計優化非常有利！
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8、支撐截面板件寬厚比比梁嚴格！為什么？
因為支撐是全截面受壓，所以它的板件寬厚比比梁嚴格！不說還真不知道規范為啥這樣！
3.5.2 當按本標準第17章進行抗震性能化設計時，支撐截面板件寬厚比等級及限值應符合表3.5.2的規定。
表3.5.2支撐截面板件寬厚比等級及限值
9、采用塑性或彎矩調幅設計，鋼材性能要求更高
當采用塑性或彎矩調幅設計時，其鋼材性能有特殊要求（等同于抗震構件），要注意哦！不能只想到了彎矩調幅，卻忽略了鋼材性能，那是違反規范的！
4.3.6 采用塑性設計的結構及進行彎矩調幅的構件，所采用的鋼材應符合下列規定：
1 屈強比不應大于0.85；
2 鋼材應有明顯的屈服臺階，且伸長率不應小于20％。
展開 如何按新鋼標控制寬厚比？
圖12 SATWE軟件對于梁、柱板件寬厚比限值的控制圖
8.2 按新鋼標進行抗震性能設計控制板件寬厚比限值
如果按新鋼標抗震性能化來控制板件寬厚比，SATWE軟件對于控制要求如圖12所示，也是區分抗震組合控制的構件、非抗震組合控制構件及非抗震構件進行分布控制。需要注意的是：在性能設計時，支撐有對應的寬厚比等級概念，需要單獨指定支撐構件的板件寬厚比等級。梁、柱及支撐構件在性能設計時的板件寬厚比等級指定菜單如圖13所示。
圖13 性能設計梁、柱、支撐寬厚比等級指定
為了滿足設計中的各種特殊需要，程序增加了基于構件級的寬厚比等級的指定，設計師也可以對單構件指定不同的寬厚比等級進行限值的控制，如圖14所示。
圖14 梁、柱、支撐寬厚比等級單構件指定
按照新鋼標對于板件寬厚比限值的控制，對于壓彎構的H截面構件，其寬厚比限值與應力梯度有關系，這就導致每一個控制工況下均有一個對應的寬厚比限值，設計中按照新鋼標S4控制的寬厚比限值與按照抗規抗震等級控制的寬厚比限值哪個嚴格不一定。程序在處理的時候對于抗震控制組合的構件按照抗震等級控制控制寬厚比限值，對于非抗震組合的構件及非抗震構件默認按照S4級進行寬厚比限值的控制，對于寬厚比超過S4的按照有效截面進行驗算，如果滿足要求可不控制寬厚比限值。
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