盾构始发与接收对工作井围护结构的影响研究

[目的]一般情况下,盾构机均在盾构工作井主体结构施工完成后才进行始发或接收,由于诸多因素的限制,往往需要考虑盾构工作井主体结构尚未施工时进行盾构始发或接收的情况,因此需研究盾构始发与接收对盾构工作井围护结构的影响。[方法]以成都地铁某标准地下三层岛式车站为例,研究盾构工作井在未施作主体内衬结构状态下实现盾构始发与接收时的围护结构受力及变形情况,并分析了盾构始发与接收对围护结构稳定性的影响。[结果及结论]研究结果表明:无内衬状态工作井盾构始发与接收时,围护结构桩体水平位移最大值及弯矩最大值均发生在盾构工作井端墙中跨第4道钢支撑处,围护结构剪力最大值发生在盾构工作井端墙中跨底板处;当盾构工作井未施作主体内衬结构时,围护结构桩体变形及受力均有所增大,但其位移及力学指标均满足规范要求;围护结构在剪力及弯矩作用下能够满足承载能力及强度要求;无内衬状态下的工作井盾构始发与接收可提高施工效率,有效节省工期,节约工程成本。

相变储能材料在建筑围护结构领域的应用及研究进展

相变材料(PCM)具有结构稳定性好、高储能密度、可控相变温度、较大的相变潜热以及出色的储热能力,被用作建筑物中有效的潜在储能元件,以改善由温室气体排放引起的严重环境问题,可有效地减缓燃料和电能消耗,同时在建筑围护结构中保持舒适的环境,最大限度地减少温度波动。简述相变材料的分类及其选取,相变材料的封装工艺,重点介绍了相变储能材料在围护结构领域的研究与应用,指出了影响相变围护结构效率的因素,对其未来的研究方向进行了展望。

严寒地区农村住宅围护结构现状分析与优化研究

我国严寒地区气候寒冷且供暖季漫长,农村住宅采暖能耗问题突出,多数住宅采用自建形式,围护结构的热工性能普遍不理想。本研究从严寒地区农村住宅围护结构实际情况出发,对本溪农村地区200余户现有住宅进行调研。结果显示,本溪现有农宅基本未设置外墙保温,虽部分住宅屋顶设置保温,但保温材料均已超过使用年限,保温效果较差。有86.95%的农宅室内温度基本维持在18℃以下,农户满意度仅24.2%。实地测量3户典型农宅的室内环境温度。采用EnergyPlus模拟得到农宅围护结构的传热系数相比居住建筑节能设计标准规定限值超出300%~400%。根据实测数据和模拟数据对外墙、屋顶、外窗进行热工性能改造。对比单一围护结构改造前后的供暖季热负荷,得出外墙的改造效果最好。

基于LiToSim平台的金属围护结构软件研发

直立咬合金属围护结构在风荷载作用下易发生风揭破坏,目前缺少能数值模拟金属围护结构的等效节点模型以及有限元分析软件.该文首先根据围护结构的非线性风致响应提出了直立咬合金属围护结构的弹塑性等效弹簧节点模型,并推导出了弹塑性等效弹簧单元的有限元算法;然后将算法嵌入平台LiToSim中,研发出了金属围护结构的定制化软件LiToSpr;最后建模分析了结构响应,并与抗风揭实验对比,验证了定制化软件LiToSpr的适用性.软件LiToSpr能够模拟直立咬合金属围护结构的非线性风致响应,为工程设计提供一定参考.

农居建筑围护结构改造节能敏感性分析:以内蒙古河套地区为例

建筑节能问题是全社会普遍关注的焦点,农村建筑高能耗现状依然严峻。既有建筑节能多关注单一分类要素对能耗的量化影响,而不同组合要素对建筑热负荷影响的总体趋势、显著性和主次关系人们并不清楚。以内蒙河套地区农居为研究对象,通过正交实验、能耗模拟和多元回归方法,研究围护结构因素对建筑热性能的影响规律。结果显示:内蒙古河套地区建筑空间结构因素的主次顺序分别为阳光间进深>保温层厚度>透明围护结构>外墙结构>建筑朝向>窗墙比;当阳光间进深在1 m,保温70 mm,窗墙比为0.5时建筑热负荷最小;优化改造后,呼和浩特、包头、巴彦淖尔和鄂尔多斯的节能率分别为67.5%、69.2%、72.8%和76.5%,为分析空间围护结构因素量化规律和参数优选提供决策依据。

基于无人机技术的建筑围护结构热工缺陷测试方法研究

建筑围护结构热工性能是降低建筑能耗、实现建筑低碳的关键因素之一。现阶段建筑围护结构热工性能的测试主要是以点代面,即选取典型位置进行热工缺陷测试代表整体的热工性能,难以真实地评价围护结构整体热工性能。当前我国建筑以中高层建筑为主,传统手持红外热像仪测试中高层建筑围护结构外墙、外窗、屋顶的热工性能难度极大且准确性差、成本极高。通过多旋翼无人机搭载红外热像仪进行中高层建筑围护结构外墙、外窗、屋顶的热工性能测试,可实现建筑围护结构周期性巡检。研究认为:无人机不受地形和建筑高度限制、成本低,目前我国无人机技术成熟,具备大规模应用基础;在高度较低位置无人机搭载红外热像仪与手持红外热像仪测试精度一致,在较高位置无人机搭载红外热像仪测试精度远超手持红外热像仪测试精度;无人机搭载红外热像仪在中高层建筑围护结构、建筑屋顶测试上优势明显;无人机搭载红外热像应以建筑物体量的大小选择设备距外墙的拍摄距离,在10~40 m范围内测试结果一致性较好;通过无人机搭载红外热像仪测试数据可合成围护结构整体热像图,能够全面地分析建筑围护结构整体热工性能;建筑物围护结构整体热工性能缺陷测试和分析,需结合可见光照片进行;建筑整体围护结构热工性能测试数据处理量大、缺少专用软件,缺陷分析识别需要人员水平较高;无人机飞行时噪声较大,应合理选择测试时段或采用低噪声机型,避免扰民。

基于BIM技术的重庆传统木构民居围护结构节能改造研究——以杨家槽传统民居为例

传统民居的保护更新,需要在保证传统风貌的前提下,提高民居的室内舒适性,实现民居的可持续利用。围护结构的节能改造是目前发展的重点,而BIM技术的利用能高效地辅助节能改造的模拟计算。以重庆市渝北区杨家槽传统民居为对象,在实地调研的基础上,通过BIM技术对民居围护结构的能耗情况进行数字化模拟,解析重庆传统木构民居围护结构的气密性低、保温隔热性能差等现存问题,并针对问题设计实验模拟改造方案。通过模拟改造结果对比,结合传统民居修缮技术,提出适宜的围护结构节能改造措施。最终结果显示,通过在屋面设置防水保温构造,墙体内侧增加外保温层,增大窗墙比,以及设置双层窗形式,能显著提高围护结构的气密性与保温隔热性能,增进民居居住环境舒适度,为BIM技术在传统民居建筑的应用提供一定参考。

非对称结构作用下深基坑围护结构受力变形分析

本文基于苏州地区某地铁车站的实际工程,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,研究了非对称结构作用下深基坑围护结构的受力变形规律。研究表明:1) 非对称既有车站的存在使得结构对称的新建深基坑围护结构呈现非对称的受力变形规律。2) 既有车站对于基坑围护结构受力的影响程度与其所处位置与既有车站的距离有关,邻近既有车站侧地连墙较对侧地连墙拉应力增大,坑底以上压应力减小,坑底以下压应力增大。3) 既有车站的遮拦影响使得邻近侧地连墙变形量小于对侧地连墙,对称截面呈现非对称的变形特征,且非对称变形程度随着开挖的推进逐渐增加。

日照港某翻车机房围护结构拆除方法比选

日照港石臼港区某翻车机房围护结构工程依施工顺序由圆形地连墙及廊道地连墙、基坑帷幕灌浆截渗结构、翻车机房主体结构地基处理、廊道主体结构地基处理、基坑支撑系统五部分组成。翻车机房主体结构施工时需要对部分围护结构进行拆除,包括部分地连墙和支撑结构,拆除方法主要包括绳锯切割、爆破拆除2种拆除施工工艺,现进行对比分析[1]。通过对深基坑内支撑拆除施工工艺的研究,可以进一步提升对深基坑内支撑形式的认识,同时对后续的类似施工提供借鉴,以便更好的指导施工生产,提高施工效率与质量。

农宅围护结构节能改造的菜单式方案实现方法

农宅建筑节能是当前村镇建设的重要内容之一。本文基于对北方地区农宅的现场调研,对农宅的围护结构节能改造方案进行了研究,提出并设计了菜单式遴选节能方案的优化方法。该方法兼顾了不同保温方案的节能效果及农户的经济承受能力,不仅可以在一定的预算投资下给出农宅围护结构节能改造的最优方案,即“推荐菜品”,还可以根据用户的“自选菜品”直观反映其初投资及相应的节能率。该菜单式方法具有高效性、灵活性和普适性,对我国农村建筑围护结构节能改造方案的确定具有实际价值。

地铁深基坑围护结构渗漏病害规律分析

为掌握深基坑围护结构渗漏病害规律,本文阐述了杭州地铁工程概况和工程地质背景,基于2015—2021年渗漏病害资料开展统计研究,分析渗漏与地质、地理、结构和变形等因素的关系。结果表明:(1)工程地质层③、⑥在渗漏病害发育的地层岩性中占据主要地位,孔隙潜水则是渗漏的主要地下水来源。(2)补给基坑渗漏的邻近河流侧向比降分为少发(i≥0.117),多发(0.022≤i<0.117)和易发(0.006≤i<0.022);5 d累积降雨量分为低雨强(0~25.4 mm/5d)、中雨强(25.4~67.1 mm/5d)和高雨强(67.1~82.3 mm/5d),并分别能够诱发Ⅰ~Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级渗漏。(3)深基坑围护结构转角接缝是渗漏易发部位,5 d累积降雨量较小的Ⅳ级病害站次围护结构多具有严重缺陷。(4)渗漏分布在开挖面以上5 m范围内,最浅临界埋深与开挖深度、最浅临界开挖深度与基坑设计深度均呈指数关系;渗漏位于最大侧向变形以上6.0 m、以下2.5 m范围内,二者深度整体呈线性正相关;渗漏深度与最大侧向变形/变形深度关系呈分区线性负相关,不同分区拟合直线斜率相近。讨论渗漏病害发育规律的机制,选取典型工程实例判别渗漏风险,验证规律分析的可靠性,研究结果可为富水砂层深基坑工程渗漏预防提供参考。

内撑式基坑围护结构水平变形的表征函数研究

随着城市地下空间的开发与发展,基坑开挖引起的围护结构水平变形日益成为工程技术人员关注的焦点。针对现有围护结构水平变形规律及其表征方法研究的不足,提出了一套适用于内撑式基坑变形曲线的表征函数和指标体系。首先基于大量实测数据,针对内支撑式基坑围护结构变形,进行模式分类,将其分为上凹型、下凹型、上凹下凹型和上下无凹型这4种类型;基于围护结构变形模式和上下分段特征,利用分段正态分布函数,建立了围护结构水平变形曲线的表征方法,并提出了以水平变形最大值、两个分段反弯点位置值和变形曲线包络面积为核心的围护结构变形曲线表征指标体系。最后利用最小二乘法开展回归分析,对分段正态分布函数表征方法进行验证,证实了该函数在围护结构水平变形表征中的适用性和有效性。提出的分段正态分布函数变形表征方法目前并未涉及到变形预测方面,但可以为后续开展围护结构水平变形预测研究提供一条新的思路。

方形基坑尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响

为研究方形基坑尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响,以某桥梁承台基坑为依托,采用数值分析手段,通过现场实测对选用参数进行验证,依托选用参数拟定不同平面尺寸计算工况,通过地层应力与桩后土压力变化分析其尺寸效应;通过对比长短桩围护结构与等长桩围护结构的变形受力差异,探明尺寸效应对长短桩围护结构支护效果的影响。结果表明:当方形基坑尺寸较小时,在坑边一定距离处会形成连续、封闭的“类圆形”拱区域,存在与圆形基坑中环箍效应相似的“类环箍效应”,算例表明该效应在边长大于18.0 m后环箍断开,效应消失;当拱区域封闭为环箍时,围护结构桩后土压力显著降低,当其不封闭时,土压力增长,坑边中部桩后土压力增长量大于坑角处;长短桩围护结构的支护效果在尺寸效应越强的方形基坑中降低越少,基坑的尺寸效应对其变形及稳定有利,算例中边长小于等于14.4 m的基坑可充分利用其尺寸效应,采用长短桩代替等长桩围护,做到绿色环保。

偏压受力车站围护结构变形规律分析

为了研究偏压受力车站围护结构在施工过程中的变形情况,以南宁市轨道交通5号线金桥站基坑工程为研究对象,采用PLAXIS软件对基坑开挖过程进行数值模拟,对比模拟计算结果与监测统计结果,研究基坑的变形规律。研究表明:偏压受力围护结构的内力及位移随着基坑开挖深度的加深而增大。在偏压荷载下,基坑两侧的地表竖向位移变形曲线呈凹槽形,主动压力侧地表沉降大于被动压力侧。第一道支撑轴力随开挖深度的增加而增大。受偏压荷载影响,基坑两侧桩体向被动压力侧发生整体偏移,主动压力侧桩体向基坑内侧偏移,变形曲线呈勺形。数值模拟结果与监测统计结果变化趋势相同,但数值偏小,对比分析表明数值模拟具有一定可靠性。

相变石膏板围护结构隔热应用实验研究

为研究相变石膏板围护结构在过渡季节的储热性能,搭建了两间尺寸相同的实验对比房,将相变石膏板贴敷于围护结构内侧,测试对多种工况下实验对比房的室内温度及壁面温度,通过房间热性能分析探讨其在过渡季节的适用性。石膏板中的相变微胶囊以石蜡(正十八烷)为芯材,聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)为壁材,相变温度28℃,相变潜热180 kJ/kg。在相同的室外气候条件下,进行一个月的多组工况实验研究,测试了室内空气温度和墙体表面温度的变化规律,并与普通房间进行了室内热环境对比分析。结果表明:相变石膏板热性能稳定;在杭州地区过渡季节最高可降低室内峰值温度1.10℃,减缓壁面温度波动1.18℃,延迟峰值时间40 min,降低室内温度不舒适度6.82℃·h/d,有效缓解了室内的温度波动,增强了围护结构的热惰性。此外,与夜间自然通风相比,相变围护结构在夜间通风的情况下可以减少室内不舒适度时间约2 h,减少累计室内温度不舒适度2.08℃·h/d,有效提高室内热舒适性。该研究通过对比实验验证了相变石膏板应用于围护结构的隔热效果,可为后续模拟研究提供参考。

某超深圆形基坑围护结构优化分析

针对佛山市某超深圆形工作井围护结构设计问题,结合地层特点采用数值模拟及现场实测手段对原设计方案进行分析.对围护结构厚度及嵌固深度进行优化分析,探讨相同条件下基坑稳定性随着围护结构厚度及嵌固深度的变化规律.结果表明:开挖面入岩的超深圆形基坑自稳性好,从经济角度考虑,围护结构嵌岩不宜深;足够刚度的内衬墙基础上,较薄的地连墙嵌固很浅也可检算通过,且有较大安全富余,可为相关工程提供参考.

相变材料在围护结构中的应用及热工性能研究进展

在建筑围护结构中掺入相变材料能达到蓄放热、改善热工性能和节能目的。介绍了相变材料的分类、选择,求解相变传热过程方法。分析了围护结构与相变材料热工性能的相关性,热工性能受地区气候、室内环境、相变材料热物性、相变材料封装及应用方式等影响。通过相变砖、相变混凝土、相变砂浆和相变墙板等的应用,表明相变温度接近环境温度的算术平均值,相变材料封装面积、传热系数、潜热的增大,可有效地提高其热工性能和节能效果。研究相变围护结构的热工性能对建筑节能降碳具有重要意义。

相变蓄热对光伏相变复合围护结构隔热及发电性能的影响

基于光伏发电和相变蓄热耦合特性,提出了光伏相变复合建筑围护结构,并进一步分析相变蓄热对复合围护结构性能的影响规律。首先构建光伏相变复合围护结构热流传递模型,然后探究相变层结构位置、相变温度以及相变厚度对其发电能力和隔热效果的影响。在此基础上,通过对比传统围护结构和复合围护结构的热工特性,阐述复合围护结构调节室内环境负荷及节能潜力。研究表明,相变蓄热对于光伏相变复合围护结构发电和隔热性能具有较大影响。相变材料越靠近室内其隔热效果越好,室内温度表现出向相变温度靠近的趋势;相变材料靠近光伏板意味着可以更充分地储存热量,光伏发电量也就越高。其中相变材料靠近光伏板时发电量为1263.06 J,较光伏围护结构有明显提升。同时相变材料的厚度在40 mm时发电量达到最大值,较10 mm时的工况提升了0.55%。此外,在一个运行周期内,光伏相变复合围护结构显著降低了建筑冷负荷,表现出较好的隔热与节能效果。

拉萨乡村民居围护结构热工性能优化研究

拉萨地区位于青藏高原太阳能富集区,冬季寒冷漫长、太阳辐射强烈且朝向差异大,当地乡村居住建筑冬季室内热环境差、能耗水平高。为提升该类建筑的室内热环境并兼顾节能环保,基于拉萨乡村民居现状建立典型建筑模型,选取各朝向围护结构的传热系数和热惰性指标共10项热工参数作为研究因素,采用不舒适度日数UCDD12和采暖期逐时累积热负荷作为热环境和节能效果的评价指标。设计正交试验并通过TRNSYS进行仿真模拟,研究了各热工参数对评价指标的影响规律、显著性程度和主次排序。结果表明,对UCDD12存在显著影响的热工参数有6项,由高到低排序为屋顶、北向、东/西向、南向传热系数及南向、东/西向热惰性指标;对累积热负荷存在显著影响的热工参数有7项,依次为屋顶、东/西向、北向、南向传热系数及南向、内墙、东/西向热惰性指标。进一步综合两项评价指标,使用TOPSIS法确定了各项热工参数的最佳组合方案。为改善拉萨乡村民居室内热环境、提升节能性能提供技术支持。

深基坑工程不同施工阶段对其围护结构及临近在役铁路路基稳定性影响分析

为研究基坑工程不同施工阶段对基坑围护结构及临近在役铁路稳定性的影响,针对盐城市铁路综合客运枢纽能源中心深基坑工程,首先分析不同施工阶段对基坑围护结构变形量的影响;然后基于临近铁路路基沉降变形监测数据,分析各施工阶段对铁路路基稳定性的影响。研究结果表明:土方开挖过程中基坑圈梁水平和竖向位移、支撑轴力、格构柱竖向位移均呈逐步增大的变化规律,支撑施工及底板浇筑过程中基坑各结构的位移量及支撑轴力逐步减小;随着施工进程的不断推进,铁路路基的竖向位移逐渐增大,直至拆撑结束后逐渐趋于稳定。最后通过收集若干基坑开挖对临近铁路路基影响的工程实例,发现铁路路基最大沉降值S_(max)与mH_(e)/L_(t)(m为基坑靠近路堤一侧的宽度、L_(t)为基坑坑壁至路基坡脚线的水平净距、H_(e)为基坑开挖深度)存在良好的对数关系。