中冶建筑研究总院有限公司

钱雷，中共党员，教授级高工，现任中冶建筑研究总院有限公司副院长、国家科学技术奖评审专家、中国环境保护产业协会第四届理事会副会长、中国环境科学学会环境工程分会秘书长、中国金属学会冶金环境保护分会主任委员。

熔融钢渣热闷处理及金属回收技术与应用——中冶建筑研究总院有限公司成果展示

中冶建筑研究总院有限公司（以下简称中冶建研院）是我国从事建筑和环保技术研究、推广及应用的大型科技型企业。前身是创建于1955年的原冶金工业部建筑研究总院，1999年7月，按照国家关于科研体制改革的决定，从事业单位转制为科技型企业。现隶属于世界500强之一的中国冶金科工集团有限公司。

基于无损检测的残损古建筑木结构受力性能研究

硬山式是中国古建筑中最常见的形式。古建筑木结构在历经上百年之后存在不同程度的残损,为了建立更接近实际残损现状的有限元模型,并研究残损对古建筑木结构整体受力性能的影响,选取了北京某四合院民居中的硬山式古建筑木结构为研究对象。通过无损检测,确定了结构的残损类型和残损状况。基于无损检测结果,分别建立了结构的完好和残损有限元模型,对其进行了模态分析、静力计算和地震响应计算。最后,对影响结构频率的各残损参数进行了敏感性分析。研究结果表明:材料的老化、构件和节点的残损降低了结构的刚度和自振频率;在静力作用下,残损结构中构件的最大应力大于完好结构;在地震作用下,残损结构的最大加速度、最大位移和最大位移角均大于完好结构;各残损参数中材料弹性模量对结构频率的影响最大,榫卯拉压刚度的影响最小。

中冶集团建筑研究总院根据灾区特点设计的过渡性安置房受科技部好评

5月12日，四川汶川地区发生强烈地震，举国震恸。中冶集团建筑研究总院、中国京冶工程技术有限公司、国家钢结构工程技术研究中心立即行动起来，根据灾区的特点，及时设计出可居住、可办公、可教学、可商用等一系列用房；材料轻、抗震性能高、节省土地，并考虑了环保再利用等问题，受到有关部门和灾区的好评。

基于工程项目管理的公司成本控制与优化策略研究

在激烈的市场竞争中,公司成本控制直接影响其经营效益和核心竞争力。开展成本控制研究,可以使企业深入认识影响成本的关键因素,找出提高成本管理水平的科学方法与流程,辅助企业制定切实可行的成本控制策略。公司成本控制研究需要与管理学、系统工程学等多学科知识结合,可以推动相关领域知识体系的发展。基于工程项目管理视角,研究公司成本控制与优化策略。首先,阐述公司成本控制的重要性;其次,分析基于工程项目管理的公司成本控制方法;最后,提出基于工程项目管理的公司成本控制方法优化策略,运用工程项目管理理念,实施全生命周期的系统性成本控制,使公司实现成本目标的有效控制。

装配式建筑中梁-墙平面外连接节点承载力研究

目的 为解决困扰梁-墙节点连接的难题,提出一种新型粱-墙平面外连接节点方式——梁靴螺栓连接节点,并对其承载力进行试验研究。方法 根据梁靴的不同锚固长度,制作了3组12个新型粱-墙平面外连接节点试件,并分别进行拉拔和剪切试验,探究不同条件下承载力变化规律。结果 拉拔试验中,随锚固长度的增加,节点的拉拔承载力分别提高了80.12%和122.63%;剪切试验中,随锚固长度的增加,节点的剪切承载力分别提高了40.94%和102.75%。结论 梁靴螺栓连接方式节点能够满足设计要求,并且随着梁靴锚固长度增加,抗拉承载力和抗剪承载力均有提高,极限位移更大,节点的延性也更好。

装配式建筑结构顶升逆作法原理与技术发展

顶升逆作法综合了顶升和逆作法两种技术的不同特性,是一种在邻近地面对建筑逐层建造并逐层顶升的新型建造工艺。通过对顶升各阶段的原理分析,结合强时变结构特点,对顶升点选择等关键技术进行研究,分析了竖向顶升位移不同步工况下的结构受力机理,厘清了装配式建筑结构顶升逆作法的受力特点,梳理了现有的相关配套技术,指出了目前装配式建筑结构顶升逆作法待解决的技术难题。针对新型建造工艺的强时变特征,提出了结合数字孪生和人工智能两种技术进行智能调控的发展趋势,构建了面向减碳优化的综合目标函数,并通过算例证明合理的顶升方案对减少建造阶段构件内力的作用。结果表明:依托装配式建筑结构顶升逆作法原理,采用机械化施工取代人工作业、大重量顶升替换高空吊运,减少设备的层间转运和材料的竖向运输,能够在提高施工建造效率的同时,将工艺流程控制在临近地面的有效高度范围内,有望降低环境影响、减少碳排放、提高建筑结构在未来服役末期的资源化可行性,助力建筑业绿色低碳发展。

采用大直径灌浆套筒连接的预制桥墩抗震性能研究

为探究墩台处采用大直径灌浆套筒连接的预制装配式桥墩抗震性能,进行拟静力试验及有限元分析。设计、制作2个采用大直径灌浆套筒(主筋直径40 mm)连接的预制装配式桥墩(预制桥墩)及1个现浇桥墩开展拟静力试验,对2类试件的试验现象、破坏形态、滞回曲线和承载能力进行对比分析,并采用有限元法对预制桥墩混凝土、套筒及连接钢筋的受力性能进行研究。试验结果表明:在水平循环荷载作用下,预制桥墩与现浇桥墩一致表现为弯剪破坏,但墩底区域破坏形式不同,现浇桥墩主要表现为柱脚混凝土大面积压碎,而预制桥墩的破坏现象更为严重,集中表现为套筒四周混凝土成块压碎剥落;相较于现浇桥墩,预制桥墩的承载能力平均值偏小5.2%,位移延性系数平均值偏小2.7%,预制桥墩力学性能与现浇桥墩相当。有限元分析结果表明:预制桥墩会在套筒顶部和桥墩底部出现2个塑性区,且预制桥墩中大直径灌浆套筒的受力状态以轴向受力为主,按照轴向受力进行套筒设计可满足其在桥墩结构中的受力要求;预制桥墩在墩底混凝土破坏后,其主筋和灌浆料仍保持可靠粘结,采用大直径灌浆套筒连接的预制桥墩抗震性能良好。

新型自复位钢框架-复合墙连接节点研究

内填RC复合墙钢框架结构在框架与内嵌墙之间设置开缝并安装耗能连接件能减小结构损伤,改善结构力学性能。提出在内填RC复合墙和钢框架结构之间采用新型折板型耗能连接件,并采用ABAQUS对连接件的受力性能进行分析,研究了节点的受力过程和破坏模式。将耗能连接件应用于两侧开缝的密肋复合墙-钢框架结构中实现滑移连接。结果显示:折板连接件在竖向拉压荷载和水平侧向荷载作用下的变形损伤模式存在差异,折板角和折板弯折数目对连接件受力性能影响显著。折板连接件用于结构中时,结构加载前期滞回曲线表现出残余变形小的特点,具有自复位性能,因此折板连接件是一种具有自复位能力的连接形式。

直角突变式钢吊车梁疲劳性能及加固方法研究

钢吊车梁疲劳破坏问题造成了众多工业建筑的安全事故,也成为工业建筑领域长期的热点问题之一。直角突变式吊车梁是最常见的吊车梁形式,为研究直角突变式吊车梁的疲劳损伤机理和加固方法,改善传统式直角突变支座钢吊车梁的抗疲劳性能,在明晰吊车梁支座应力集中位置的基础上,提出三腹板构造的加固措施。采用有限元仿真分析与试验研究相结合的方法,探究了开孔设置方法和三腹板构造对带裂纹支座的加固效果;分析支座处加固前后应力集中部位沿焊缝长度方向的结构应力分布,验证了三腹板构造的工程实际加固效果。结果表明:相比于传统式直角支座,三腹板式支座各位置结构应力最大值下降了约60%,裂纹处应力强度因子下降了约50%;在无裂纹和带裂纹两种工况下,均大可大幅度提升吊车梁疲劳寿命。

水泥基灌浆材料制备和基本性能研究评述

基于国内外研究现状,介绍了水泥基灌浆材料的基本原材料组成,并综述了其流动性能、凝结特性、膨胀性能、力学性能以及长期性能和耐久性能的研究成果,总结了研究中发现的基本规律并分析了其中存在的局限性,同时结合工程需求和建材行业发展趋势,对其未来的研究方向进行了展望并给出若干建议。

标准化Z字形钢结构梁柱连接节点转动刚度研究

为研究标准化Z字形钢结构梁柱连接节点的转动刚度,对翼缘焊接和搭接两种形式的Z字形钢结构梁柱连接节点进行了单调和往复循环加载试验及有限元分析。研究了不同连接节点设计强度对Z字形钢结构梁柱连接节点转动刚度和循环刚度退化等力学性能的影响。结果表明,翼缘焊接和搭接两种形式的Z字形钢结构梁柱连接节点均具有良好的延性和滞回性能。翼缘焊接Z形节点转动刚度表现为刚性连接,翼缘搭接Z字形钢结构节点转动刚度表现为铰接。对于翼缘焊接Z字形钢结构梁柱连接节点,其转动刚度和循环刚度退化程度受焊缝连接强度影响显著。较小的强度设计倍数(0.2~0.4)时节点破坏模式为焊缝率先发生破坏,其节点转动性能表现为半刚性。较大节点强度设计倍数(0.7~1.1)时节点破坏模式转变为构件率先发生破坏,节点表现为刚性连接且其循环刚度退化程度(转角小于0.02 rad条件下)明显小于强度设计倍数较小的Z字形钢结构节点循环刚度退化程度。总体上看,可通过改变节点强度设计倍数来调节其转动刚度。

截面旋转及朝向对建筑周边行人风环境的影响

基于风洞试验和风环境评估理论对方形、矩形、椭圆形等基本形体及其相应截面旋转形体的超高层建筑周边行人风环境进行研究,分析了不同朝向及不同旋转角度下建筑周边行人风环境的舒适性和安全性。结果表明:朝向变化对方形截面建筑行人风环境影响较小,对矩形及椭圆形等双轴不等长截面建筑影响较大,将短边垂直于主导风向可以显著改善建筑周边行人风环境;截面旋转改变了朝向变化对建筑行人风环境的影响规律,旋转建筑与基本截面建筑的行人风环境分布随朝向的增加呈现相反的变化趋势;截面旋转不利于方形截面建筑周边行人风环境分布;对于矩形和椭圆形截面建筑,截面旋转可以减小朝向的变化对行人风环境的影响。研究成果探明了截面旋转角度及朝向变化对基本形体超高层建筑周边行人风环境的影响规律。

单向与多层互剪搅拌桩性能模型试验对比研究

利用自研单向与多层互剪搅拌桩模型钻机,对传统DSM桩与新型CS-DSM桩的工艺因素及成桩质量进行了模型试验对比研究,探索了水泥掺量和单位桩长搅拌次数T对两类搅拌桩成桩均匀性与桩身强度的影响。试验结果证实CS-DSM桩的表观均匀性和桩身连续性明显好于DSM桩,在T值相同条件下,两者平均桩身强度比Rs为1.41~6.4,且Rs随着搅拌次数T增加而呈指数趋势降低,24组模型试验结果还揭示出DSM桩与CS-DSM桩在UCS-T之间的本质联系。提出的DSM桩与CS-DSM桩的T值和UCS值的计算方法,可以指导搅拌桩施工参数合理选取以实现桩身设计强度目标。通过DSM工法与CS-DSM工法的试验对比研究获得的两类桩的桩身质量差异性结果,能够为高质量的CS-DSM桩工艺控制原则和质量保障体系提供试验依据。

可控转角摩擦型铰节点滞回耗能研究

提出一种可控转角摩擦型铰节点,介绍了该节点的构造。利用既有试验对有限元软件ABAQUS模型材料参数进行验证,结果表明,试验结果与数值模拟结果吻合较好。建立25个不同参数的节点模型,探究螺栓预紧力、拼板间摩擦系数、梁固定端距销轴轴心距离、梁连接端肋板厚度、梁连接端肋板外伸长度、节点处肋板厚度、节点处肋板外伸长度共7个变化参数对节点滞回耗能的影响。通过拟合获得的数据,建立了节点摩擦反力提高系数与摩擦系数、节点安全储备系数与摩擦系数的关系曲线。结果表明:当节点转角大于设定转角后,节点产生的限位接触使节点反力大幅增加,实现限制节点转角的目的;摩擦系数在0.35左右耗能最大;在节点转角小于设定转角时,滑动摩擦反力与螺栓预紧力的比值约等于摩擦系数;节点最终破坏的总耗能随螺栓预紧力的增加而增大;螺栓预紧力超过规范规定的设计值时,对节点的累积耗能提高程度不明显;梁固定端距销轴轴心距离在梁高的0.95至2倍时耗能最佳;梁固定端距销轴轴心距离过大时,将降低节点的极限反力;梁连接端肋板厚度、梁连接端肋板外伸长度、节点处肋板厚度和节点处肋板外伸长度对节点滞回性能影响不显著。

主题公园包装塑石用砂浆耐久性试验研究

为研究主题公园包装塑石用造型砂浆对结构耐久性的影响,对两种典型造型砂浆,在喷浆与手工抹涂两种施工工艺下进行了抗压强度、碳化、冻融及氯离子渗透试验,用以评价造型砂浆在长期使用过程中的耐久性。结果显示:施工工艺及环境等级对砂浆耐久性有显著影响。典型造型砂浆在满足强度要求的情况下,抗碳化、抗冻融侵蚀、抗氯离子侵蚀能力存在不足,故在设计使用过程中特别注重砂浆的长期耐久性,并根据使用环境建立相应的耐久性预测模型。

基于BIM和深度学习点云分割的施工检查方法模拟研究

建筑信息模型(BIM)为工程建设提供了丰富的空间和属性信息,三维激光扫描等三维信息获取技术的发展使获取工程建设三维场景信息变得更加便捷、高效。通过融合实际工程点云与BIM,将有助于实现工程建设质量和进度管理的自动化。既有研究一般比对点云与BIM的全局信息,需要工程人员根据不同规则检查判断,结果难以定量呈现。同时,比对结果无法与BIM构件属性自动关联并服务于智能化分析。针对上述问题,该文引入深度学习点云语义分割技术,对框架梁柱节点实现构件的对象化比对,提高了点云与BIM比对的自动化和数字化程度。模拟试验研究表明,采用的PointNet++模型在框架节点点云语义分割任务中取得了较高的精度,并对数据误差具有较好的健壮性,可为对象化的施工偏差比对提供良好的数据基础。该文方法实现的框架节点施工点云与BIM模型的对象化偏差比对,将在施工偏差展示、测量数据数字化和施工进度管理方面具有良好的应用价值和发展潜力。

多层互剪搅拌桩工法的工艺因素模型试验研究

采用模型试验方法,对多层互剪搅拌桩工法(contra-rotational shear deep soil mixing,简称CS-DSM工法)的工艺因素进行了试验研究,探索了水泥掺量、单位桩长搅拌次数T、单位体积搅拌能量E以及内外钻杆转速比RN等工艺因素对搅拌桩均匀性与强度UCS的影响。模型试验研究发现,通过多层互剪搅拌能够根除地表冒浆、防止糊钻抱钻、提高固化材料利用率。18组模型试验结果阐明搅拌桩在T-E-UCS之间存在固有关联,并揭示出机械参数、输出能量与桩身强度之间的本质关系。提供的计算方法可以定性指导选取合理的工艺参数,实现桩身设计强度目标。作为重要工艺因素,内外钻杆转速比RN与桩身强度试验曲线存在极值点,建议在工程中将1.80~2.20作为获取桩身峰值强度的最优RN值域。CS-DSM工法应用的系列研究结果为高质量搅拌桩工艺控制原则和质量保障体系提供了试验依据。

基于BP神经网络的钢铁工业建(构)筑物混凝土结构耐久性环境区划研究

由于高温、潮湿、腐蚀等各种不利生产环境的影响,工业建(构)筑物混凝土结构耐久性问题非常突出,大量在役工业建(构)筑物混凝土结构钢筋锈蚀、混凝土劣化严重,使其使用寿命远小于设计使用年限。以烧结、焦化、炼铁、炼钢及轧钢为代表的钢铁行业的五大主要生产工艺工序的主要混凝土建(构)筑物为研究对象,调研不同年代117个建(构)筑物的特点和耐久性损伤状况;选取不同地区的两个钢铁工业区A、B,通过对其各工序建(构)筑物混凝土结构耐久性状况调研,以及局部环境调查、检测和分析,确定了钢铁工业建(构)筑物混凝土结构耐久性环境划分的指标体系;基于BP神经网络算法对各工艺流程主要建(构)筑物混凝土结构耐久性环境进行区划,给出了以烧结室、焦化厂、高炉出铁场平台、炼钢厂为例的耐久性环境等级划分图,为钢铁工业建(构)筑物混凝土结构耐久性设计、评估及修复提供可靠依据。

双曲线冷却塔施工偏差对结构性能的影响和加固方式选取的研究分析

双曲线冷却塔是用水作为循环冷却剂,从系统中吸收热量排放至大气中,以降低水温的双曲线型高耸构筑物,筒壁是冷却塔通风筒的主体部分,它是承受以风荷载为主的高耸薄壳结构,对风十分敏感。根据规范要求,塔筒整体屈曲稳定系数和局部弹性稳定系数均应≥5,施工过程中的偏差往往会导致结构性能降低,整体稳定性和局部稳定性不满足规范要求。本文以某双曲线冷却塔为研究对象,通过检测塔筒直径、筒壁厚度和钢筋保护层厚度的施工偏差,结合有限元软件进行数值模拟分析,得出施工偏差对双曲线冷却塔结构性能的影响和加固方式的选取方式。