磁记忆效应的Jiles-Atherton理论模型全过程推导

金属磁记忆检测方法是一种能够对铁磁材料进行早期无损检测的新技术,其检测的是在外应力和地磁场的共同作用下铁磁构件产生的自发漏磁场.而磁机械效应则是指在恒定的外磁场环境中,磁化强度与外应力之间的变化关系.两者从本质上来讲是相似的.因此,磁记忆效应的物理本质就是弱磁场(地磁场)下的磁机械效应.针对磁机械效应经典的Jiles-Atherton理论模型,进行了系统、全面、完整的理论公式推导,分析了不同变量之间的物理关系和数学关系,并指出Jiles-Atherton理论模型存在的不足,并探讨了基于该模型进行的优化改进研究,改进的模型很好地解释了拉压应力作用下的非对称磁化行为.

人居视角下历史城区公共设施空间保护与更新研究

历史城区具有遗产性和生活性的双重属性,随着“遗产旅游”的兴起和人居环境的老化,历史城区面临生活功能减退的问题,这对遗产的真实性和完整性构成挑战.文章基于“人居视角”,强调历史城区作为遗产社区回归生活性的重要性,强调应关注与居民生活密切相关的公共设施空间,探索更可持续和韧性的历史城区保护与更新方法.以平遥古城教育设施空间作为实证进行研究,文章分析平遥古城不同历史时期公共设施空间的演变特征,探索了人群和教育空间关系的演变动力机制,并提出了针对平遥古城公共设施空间的更新策略,旨在实现历史城区的活态保护和可持续发展.

异形单层网壳结构的整体稳定性研究及关键节点分析

单层网壳结构属于缺陷敏感结构,整体稳定问题是结构设计的关键.单层网壳结构可以采用空间相贯节点,有必要对节点进行三维实体有限元分析,在此基础上研究节点的力学性能.本文总结了单层网壳结构整体稳定分析的方法,归纳了空间相贯节点三维实体有限元分析方法;针对异形单层网壳结构,研究了结构的静力性能、结构网格与建筑形状对结构承载能力的影响,确定了结构的弹性稳定承载力和弹塑性稳定承载力;对空间相贯节点进行了有限元分析,得到节点处应力的分布情况,并研究了节点隐蔽部位有无焊缝对节点力学性能的影响.结果表明:异形单层网壳的曲率变化和结构网格对关键部位处杆件受力影响较大;稳定承载力对单层网壳结构起控制作用,对此异形单层网壳进行弹塑性稳定分析,结构安全系数达到24;隐蔽部位焊缝对节点承载力的影响较大,设置隐蔽部位焊缝后,节点处各杆件的最大应力可减小20%以上.

致力中国本土规划研究推进优秀传统继承创新

传承弘扬中国优秀规划传统,在城市规划建设中加强历史文化保护传承,是文化复兴时代迫切需要完成的历史使命.回顾总结团队对本土城市规划理论的长期探索与实践历程,围绕传承中国本土规划学术体系、构建根植于中国传统的城乡历史文化保护传承体系、搭建新时代城市文化空间体系、加强现代规划设计中的本土规划传承等方面,探讨新时代中国规划传统继承弘扬和城市历史文化保护传承的路径方法.

多模式组合的居住区绿地对热环境影响的模拟研究

居住区作为城镇居民三生活动最主要的空间单元,其热环境质量直接决定了小区内居民的舒适感和幸福度.本文在归纳总结城镇居住区绿地组合模式的基础上,基于非静力流体力学技术和热力学原理,耦合有限差分及交替方向隐式算法对小区范围内不同模式结构组合的绿地生态系统进行热效应模拟研究,通过对比分析不同模式组合的绿地系统热环境效应特征,探寻多模式组合下的居住区绿地与局地热环境间的交互关系.结果表明:在相同的模拟条件下,“中心+宅间”绿地组合模式的热环境效应最好,“组团+宅间”模式次之,“宅间”模式热环境效应最差;模拟区域内三种绿地组合模式的最高最低温度差分别为2.36、2.31和2.34℃,且温度自西南向东北方呈现圈层式分布特征;多绿植类型的组合模式对局地热环境的改善效果依次为:草+灌+乔>草+乔>草+灌>草,灌木对绿地热环境舒适度的改善效果不显著.该研究能够为居住区绿地规划设计与实践提供科学参考.

基于“两山”理论的秦岭北麓乡村空间营建策略研究

空间营建是秦岭北麓乡村地区“两山”实践的重要保障.研究提出在乡村“资源-资产-资本”的转化过程中,应构建“两环节、三层次、多主体”的“两山”转化空间营建路径:以生态基础培育和多元增值开发为两大空间营建环节,构建“区域→单元→地块”三层次营建体系,建立多主体参与共赢的营建机制.研究以西安鄠邑区为例,梳理其在大都市圈发展背景下“两山”转化的乡村空间营建问题,提出“要素统筹、生境修复、产居转型、有序共建”四方面空间营建策略,形成地域适宜性的绿色共建模式,以期为地区乡村振兴和高质量建设提供借鉴.

基于计算机视觉的斗栱转动变形检测方法

古建筑木结构斗栱节点由斗、栱等构件交错层叠而成.受自身形制、环境和外力等影响,这种“层叠式”节点易出现转动变形.针对人工及布设传感器的传统检测方法在可实施性及检测效率方面的局限性,提出了一种基于姿态估计的斗栱转动变形计算机视觉检测方法.首先定义了斗栱的关键点,并基于关键点推导出了各层斗的转动以及栌斗和阑额相对转动的计算公式;其次通过采集斗栱实景图像、实验室模型图像以及缩尺模型图像,构建了斗栱节点多样性数据集;而后搭建YOLOv8-Pose姿态估计模型,并开展了6种规模和Batch Size的23种工况对比实验;结果表明,最优性能模型目标检测的mAP50(B)达到0.94,关键点检测的mAP50(P)达到0.91.最后利用缩尺模型转动变形检测实验验证了所提方法的有效性.

复杂环境下隆盛庄古建青砖劣化机理与剩余寿命预测

隆盛庄古镇是我国首批传统村落及第六批中国历史文化名镇,位于内蒙古乌兰察布丰镇市东北部,是历史悠久的蒙汉文化交融的商贸关口.古镇内现存大量以青砖为主要建筑材料的古建筑,在当地自然环境影响下古建青砖产生了严重的劣化现象,影响古建筑的安全性和耐久性.针对隆盛庄古镇复杂环境开展青砖的耐久性研究工作,研究结果表明:隆盛庄严寒气候与盐渍土环境是造成古建青砖劣化的两个主要环境因素,古建青砖劣化原因以冻融循环作用为主,可溶盐的存在加快了青砖的劣化速度;0.5可靠度水平清水冻融、基准浓度盐溶液冻融、10倍基准浓度盐溶液冻融下青砖的耐久性寿命分别为96、90、75次循环;隆盛庄自然环境下,通过小样本预测古建青砖的剩余寿命在43年及以上的占比为77%,除部分损伤较为严重的古建青砖需要修复或替换,剩余大部分可以继续使用.

系统观指引下的省域保护传承本土化体系构建探索

我国城乡历史空间的治理体系和聚落体系都具有很强的区域整体性、系统性.“省”是我国的地方最高级别政区,是治理体系中承上启下的关键层级,其形成发展演化区别于城市、乡村等聚落类型,具有特殊的逻辑机制和典型特征.当前,国家正在推动建立多层级、全覆盖的城乡历史文化保护传承体系,构建省域保护传承体系是其中的重要一环,也是一项开创性的工作.基于此,以系统观的研究视角为切入点,以安徽省为例,分别从省域价值研判、保护格局构建、保护策略制定三大方面尝试建立省域保护传承体系的基本框架,为新时期我国历史文化保护本土化理论方法的创新提供有益借鉴.

基于节能导向的寒冷地区医院建筑形态多目标寻优技术研究

建筑设计行业面临着能源需求不断增长的挑战,建筑模拟被广泛用于后期设计阶段.虽然早期阶段的设计已被证实会对建筑的整体性能产生重要影响,其在早期阶段设计决策对最终的建筑性能和成本有重大影响,但其应用仍然是有限的.本文提出了一种新的设计模拟方法,以节能导向为目标,遗传算法Octopus为工具,参数化模拟Grasshopper为平台,寒冷地区为背景,将参数化建模与多目标优化结合起来,以便实现快速迭代和权衡分析.综合考虑医院建筑功能的特殊性和多项限制条件,从总图布局、建筑单体和建筑局部三个方面分别进行变量控制,将节能纳入早期建筑设计的考虑要素中,并将医院建筑形态多目标寻优技术应用于实际工程项目中,有助于建立一套目标导向-自动寻优-设计决策的仿真模拟框架,该框架有利于主动、智能和基于经验的建筑仿真模拟,有助于在建筑设计早期做出决策.

冲击速度及骨料率对混凝土动强度的影响研究

混凝土结构抗爆炸冲击能力研究具有很重要的军事防护意义.国内外学者已对混凝土动强度的提高机理进行了大量研究,但大多探讨单个因素对混凝土动强度的影响,缺乏对多因素耦合作用下混凝土动强度规律的研究,并且对混凝土抗压动强度和抗拉动强度间的关系研究也较少.通过霍普金森压杆试验仪的单轴压缩试验和巴西圆盘劈裂试验,测定了不同骨料率和冲击速度下混凝土的抗压动强度和抗拉动强度,再对试验结果进行研究分析,得到混凝土动强度的理论表达式,并将混凝土抗拉抗压动强度进行了对比分析.结果表明:混凝土抗压动强度与混凝土骨料率和冲击速度呈正相关,且随着混凝土骨料率的增大,冲击速度越小,混凝土抗压动强度增加幅度越大,受动载时,混凝土抗压动强度提高幅值大于抗拉动强度提高幅值.

汾渭平原历史城址分布规律及自然适宜性关系研究

中国本土城市规划以构建人与自然和谐秩序为第一要义.深度剖析历史城市选址的自然适宜性特征与规律,探索其背后的科学机理,具有高度的学术价值.以历史时期城市营建与自然环境关系较为密切的汾渭平原为研究区域,选取该区域7个典型历史时期的428个城市样本,运用地理探测器与自然适宜性模糊综合评价等方法,分析并论证了自然环境因子对历史城市选址的影响关系,构建了区域历史城市自然适宜性评价指标体系,揭示了区域历史城市时空分布规律及其自然环境适宜特征.结果表明:(1)自然环境对于汾渭平原地区历史城址空间分布具有重要影响,且多因子交互下存在明显增强特征,其中高程、地表起伏度、土壤类型以及距离水系的垂直距离为影响城市选址的主导因子,地势平坦高爽、邻水、土壤熟化度高、覆盖层厚的自然特征为其重要前提;(2)历史时期自然环境适宜程度与城址空间分布具有一定的规律特征,区域整体自然适宜性以渭河、汾河、涑水河为轴向两侧递减,历史时期内城市分布基本集中于适宜区域与较适宜区域,且伴随演进城市选址的范围逐渐扩大,表明区域城市选址对于自然环境的适应力与改造力逐渐提升.

稻草加筋土边坡稳定性模型试验

为了研究稻草加筋土边坡的稳定性及变形破坏特征,先后开展了稻草加筋土无侧限抗压强度试验与边坡稳定性模型试验.通过无侧限抗压强度试验得出,在土体中加入稻草,可有效抑制土体的变形,且当稻草加筋率为0.2%、筋材长度为25 mm,即最优加筋条件时,加筋土无侧限抗压强度最大,对试样变形的抑制效果最好.在此基础上,开展了最优加筋条件下的稻草加筋土边坡稳定性模型试验,试验结果表明,相较于素土边坡,稻草加筋可有效提高边坡极限承载力,减小竖向位移;素土边坡与加筋土边坡的水平位移变化趋势均可分为稳定、等速变形和加速变形(包括弱加速变形阶段与强加速变形阶段)三阶段演化,稻草的加筋作用在弱加速变形阶段发挥明显,能显著提高坡体抵抗变形能力;加筋土边坡完全破坏后产生的滑面深而广,且滑面周围小裂隙相对较多,整体性与稳定性均优于素土边坡.

钢-PVA纤维混凝土预制连梁抗震性能试验研究

为研究钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土(Steel-Polyvinyl Alcohol Hybird Fiber Concrete,简称SPHFC)预制连梁的抗震性能,对1个普通混凝土(RC)预制连梁试件和3个SPHFC预制连梁试件进行低周往复加载试验,分析预制连梁的破坏过程、破坏形态、滞回性能、刚度及耗能能力等抗震指标,研究连梁基体材料和截面宽度对其抗震性能的影响,阐明了SPHFC预制连梁的破坏机理.结果表明:RC预制连梁破坏时混凝土剥落现象严重,最终表现为剪切型破坏;SPHFC预制连梁破坏时几乎无混凝土剥落现象,充分发挥了纤维混凝土多裂缝开展的特点,最终发生弯剪型破坏;SPHFC预制连梁的承载力、延性、刚度和耗能能力均远高于RC预制连梁;分别增大SPHFC预制连梁基体强度或截面宽度,连梁承载力提高,延性和耗能能力略有降低.本文提出的新型SPHFC预制连梁各项抗震指标均显著优于普通RC预制连梁,且制作简便,轻质高强,便于预制吊装,可在装配式结构中推广应用.

传统民居绿色营造经验的提炼识别与转译方法研究

传统民居建筑中葆有大量契合现代绿色建筑设计需求的营造技艺.但随着城镇化进程的快速推进,传统技艺与匠人传承体系逐步衰落甚至消失,营造智慧濒临失传.同时,由于传统民居并非是基于“绿色”前提来进行营造的,其建筑单体本身是非预设绿色标准的,因此隐藏在传统民居建筑中的绿色营造技艺具有散点、碎片式的分布特征,具有难发现、难梳理、难转译、难应用的特点.为解决此问题,课题提出一种“基于非预设标准单体的微技术集群”研究方法,整合分析多源信息,挖掘提炼数百项地域特色民居绿色营造经验并进行科学化转译,基于健康舒适、安全耐久、资源节约等绿色性能视角,从多点聚合到集群分类,基于不同的技术层次与技术环节,形成相应的“微技术链群”,实现传统民居绿色营建智慧的创造性转化与创新性发展.

关联山川形势的汉江上游历史城镇空间格局研究

山川形势是中国古人营建历史城镇时体察、相辨、因循的重要环境因素,也是彰显地域特色、塑造山城景观的关键自然要素.探索城镇营建与山川形势的内在关联对历史城镇的整体性保护发展,对传承本土营造智慧具有重要意义.本文选取汉江上游地区的历史城镇,从城镇择址、空间营建两方面探究历史城镇空间格局与山川形势的关联.通过核密度与渔网分析方法,研究北宋、明清、民国三个历史时期城镇与周围山川的空间关系,发现该地区历史城镇“以山为屏、以水为障”的山川选择倾向;以典型历史城镇为研究对象,通过计盒维数、轮廓曲折度等量化分析方法,发现其在水平与垂直维度均契合山川形势的空间形态特征.汉江上游历史城镇关联山川形势的空间格局营建经验可为该地区历史城镇的整体保护、局部更新、新区建设提供重要借鉴.

世界遗产地保护传承导向的镇域国土空间规划探索

自北京总规批复以来,国土空间规划按照三级三类四体系的整体框架层层推进,镇域国土空间规划作为“中腰”部分,重在对控制要求的上传下达,做好各类指标和空间管控要素的刚性传导.北京历史悠久,文化资源丰富,是全国文化中心,如何保护好北京历史文化“金名片”,将历史文化保护的要求更好地传导到镇域国土空间规划中,又能向下贯彻落实,指引城乡发展建设,让历史文化遗产能够保得住、用得好是一个值得研究的课题.在分析世界遗产地面临的核心挑战的基础上,提出镇域国土空间规划应转变认知,协调好“遗产与区域、文物与本底、文化与空间、保护与发展”四组关系,并以世界文化遗产保护与乡镇发展共荣的十三陵实践为例,搭建起“整体认知-格局引领-分层保护-传承发展”的国土空间规划编制技术框架,以期能给相关工作提供有益借鉴.

“古建筑结构抗震及加固保护”刊首语

中国古建筑以其极高的历史、艺术、文化和科学价值屹立于世界建筑之林,是中华文明不可分割的组成部分。文物保护功在当代,利在千秋。然而,在漫长的历史岁月中,由于本体缺陷以及外界因素的综合影响,古建筑普遍处于结构体系破坏、多种病害缠身、在地震等重大灾害下潜伏坍塌的危险状态,健康和安全状况不容乐观。在此背景下,为了实现对古建筑的传承与保护,近年来学者们在“古建筑结构抗震及加固保护”领域开展了大量工作,取得了众多的理论和技术成果,该方向也成为文物建筑预防性保护的研究热点。

基于性能的含可更换耗能梁段高强钢框筒结构抗震性能研究

含可更换耗能梁段的高强钢框筒结构(HSS-SFT-RSL)结合了耗能梁段耗能强、钢框筒抗侧刚度大、高强钢承载力高等优点,是一种抗震性能优良的结构体系.传统设计方法需要进行复杂的迭代和计算才能使结构达到预期性能目标,且无法较为准确地控制结构的塑性发展顺序和破坏模式,本文采用课题组提出的基于性能的塑性设计方法(PBPD)各设计一个30层HSS-SFT-RSL算例和含可更换剪切型耗能梁段的普通钢框筒结构(CS-SFT-RSL)算例,通过静力和动力弹塑性分析对比两算例的抗震性能.结果表明:采用PBPD法设计的两算例具有相似的顶点侧移角和破坏模式,HSS-SFT-RSL算例抗侧刚度略低,但极限承载力更高;在罕遇水准地震下,两算例各层耗能梁段均能参与耗能,层间侧移角沿结构高度分布均匀,避免了薄弱层,残余层间变形较小,有利于耗能梁段更换和结构震后功能的快速恢复.

开裂残损柱头科斗栱抗震性能及退化规律研究

为研究构件开裂对斗栱抗震性能的影响,以沈阳故宫颐和殿柱头科斗栱为原型,建立了大斗、正心瓜栱、单翘及散斗分别开裂的斗栱有限元模型,通过体积损失率表征构件的开裂程度,对开裂斗栱开展抗震性能模拟分析.结果表明:不同开裂程度下,斗栱的滞回曲线及骨架曲线变化规律相似.大斗、单翘和散斗体积损失率达到3%时,加载后期滞回曲线发散明显,且散斗开裂斗栱的正向峰值位移小于其他开裂斗栱.散斗开裂斗栱的正向刚度、大斗开裂斗栱的负向刚度随体积损失率变化较为明显.当构件体积损失率为3%时,散斗开裂斗栱的正向承载力和大斗开裂斗栱的负向承载力退化最严重,退化率分别为16.90%和18.61%;构件开裂尽管降低了斗栱的承载力及刚度,但其变形和耗能能力较好.