建筑工业化多主体系统风险网络研究综述

提出建筑工业化多主体系统的风险认知是顺利推进建筑工业化的关键问题之一,而风险网络分析是建筑工业化多主体系统风险分析的有效方法。对建筑工业化研究现状从内涵、研究角度、特征展开分析,对风险分析研究现状从研究视角、分析内容、工具选择和研究范式进行阐述,提出了建筑工业化多主体系统风险网络研究的核心问题,即建筑工业化项目各参与主体间相互作用关系的系统研究、建筑工业化多主体系统的风险网络构建研究,并提出了这两个核心问题的基本研究框架。

6082-T6铝合金构件及其超大跨空间结构的受力性能与设计方法

针对6082-T6铝合金,从材料力学性能、轴压与偏压构件稳定承载力、受弯构件受力性能方面进行了系统试验和数值仿真研究;建立了国产铝合金构件试验数据库,评估了中、欧、美规范及DSM、CSM共5种设计方法的可靠度水平;对6082-T6铝合金圆管及泡沫铝填充复合管开展侧向冲击试验与数值仿真研究,提出了构件动态响应计算方法,并建立了冲击下构件变形的预测方法;针对超大跨度铝合金巨型网格结构开展了探索性研究,提出了适用于超大跨度结构的新型节点形式及稳定受力性能分析。研究成果将对6082-T6铝合金构件及结构在工程中的推广应用、提升结构的承载与抗冲击防御能力提供依据与技术支撑。

基于损伤等效的直立锁边屋面板动态抗风揭试验方法

围护结构在台风等极端风下的抗风性能需要依靠动态试验测定,试验周期长导致成本高且模拟研究受限。基于直立锁边屋面板材料的损伤本构模型,通过疲劳分析研究荷载幅值对材料损伤影响,提出简化荷载序列组合。借助雨流计数法统计测点风压时程得到基于损伤等效的简化荷载循环,提出动态抗风揭试验方法。参照不同试验方法开展抗风揭试验,通过对比发现,试验方法对屋面板风揭破坏过程影响不明显。除永久塑性变形外,该文试验方法与现有试验方法下屋面板损坏现象基本一致,屋面板均为撕裂破坏。不同试验方法下屋面板承载力差异在10%~20%间。该文试验方法加载周期小于1h,现有试验方法加载周期则大于20h。在屋面板风揭破坏过程、承载力等抗风揭性能差异不大情况下,该文试验方法可大幅降低试验周期,为开展模拟研究奠定基础。

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。

采用自复位U形连接件的装配式钢框架-复合墙结构性能研究

对于内填RC墙的框架结构,为有效减小结构的损伤,改善结构力学性能,本文研究了一种在框架与墙之间设置开缝并安装耗能连接件,能够耗散能量从而有效地保护主体结构。采用ABAQUS分析了不同类型耗能连接件的内力特性以及节点的受力破坏模式。通过在两侧开缝的密肋复合墙-钢框架结构中设置可滑移连接,实现了节点的耗能作用。研究结构表明:U形连接件水平段长度对连接件极限位移影响较大,可以通过双折线理想弹塑性荷载-位移曲线描述U形连接件在竖向压力与水平剪切作用下的荷载-位移关系。采用耗能连接件的结构在加载前期残余变形小,具有一定的自复位能力,并且能满足结构的大变形要求。通过以上分析,本文基于承载能力极限状态提出了耗能连接件的设计公式。

1000 kV特高压变电构架风荷载及风致响应

1000 kV特高压变电构架高度大、频率低,其风荷载及风致响应对结构设计起控制作用。通过高频天平测力风洞试验获得1000 kV特高压变电构架塔架节段(A~D节段)、横梁和整体模型的基底剪力和弯矩,分析地貌类型和风向角对体型系数的影响规律,并与国内外相关规范进行对比分析,利用有限元方法计算结构风致响应并详细考察不同地貌下结构位移响应及风振系数随风向角的变化规律。研究结果表明:0°风向时,模型节段A~D三类风场(均匀流、A类和B类)体型系数之比分别为1∶0.93∶0.42、1∶0.86∶0.36、1∶0.84∶0.41和1∶0.60∶0.23。90°风向时,整体模型在三类风场下的体型系数均取得最大值3.40、2.42和0.97,比DL/T 5154—2012和ASCE7—16规范值大24%~40%。此外,结构塔顶位置X和Y方向位移响应均方根值分别在90°和0°达到最大值69.66 mm和61.51 mm,塔顶典型节点X和Y方向风振系数分别在0°和90°风向取得最大值2.61和3.27。

箱形截面钢-混凝土组合连梁的抗震性能

对一种箱形截面钢-混凝土组合连梁展开研究,通过有限元模拟和理论分析对其屈服模式、抗震性能进行了深入探索。对不同参数取值下组合连梁的屈服模式进行对比分析,基于组合连梁长度与屈服承载力的关系,给出屈服模式的判定准则,研究了不同参数对组合连梁屈服模式的影响规律。结果表明:减小截面高度、钢腹板高厚比、钢材屈服强度、混凝土强度,增大剪跨比、钢翼缘宽厚比、截面高宽比等措施均使耗能梁段更容易弯曲屈服。轴向受压时,弯曲屈服型构件的延性普遍优于剪切屈服型构件;轴向受拉时,剪切屈服型构件的延性优于弯曲屈服型构件。剪切屈服型构件的弹性段刚度、屈服荷载、极限荷载以及能量耗散系数普遍大于弯曲屈服型构件。

陆上风电混塔结构HSC/UHPC方案受力性能对比分析

传统的高强混凝土(HSC)和超高性能混凝土(UHPC)均可作为大型陆上风电混塔的主要结构材料,为进一步了解两种结构材料对混塔性能的影响,提出了HSC结构和UHPC结构混塔方案,并对比分析了两种结构混塔的受力特性和固有频率。结果表明:HSC结构和UHPC结构混塔在ULS(承载力极限状态)下的受弯承载力相差不大,但在SLS(正常使用极限状态)下的主压应力和FLS(疲劳极限状态)下的疲劳累计损失相差较大;HSC结构混塔的固有频率较高,超出了主机限值规定,需要采取额外的控制措施,而UHPC结构混塔的固有频率满足限值要求。

环段吊装方案对风电混塔管片变形的影响分析

混凝土塔架采用预制管片通过水平和竖向节点组合而成,其组装需要现场进行吊装,吊装质量直接影响整塔的服役性能。在吊装方案中,吊钩吊点布置会导致管片受力存在差异。当环氧树脂结构胶尚未达到设计强度时,环段的整体性也未达到预期设计性态,管片起吊时由于重力影响而产生较大变形,严重时可能会导致管片的错台、崩边等工程质量问题。为了探究典型吊装工况对混塔吊装环段性态的影响,基于非线性有限元软件,以实际工程为背景,设计了3种不同的吊装工况(理想、工程、设计),研究了不同工况下混塔环段变形随吊装方式的影响。结果表明:通过调节各个吊带长度,将吊点处吊带沿多个方向布置,可使吊带内力均匀分布,从而减小管片的变形。

横向拼接缝胶结缺陷对混塔极限状态受力特性的影响分析

水平拼接缝是混塔的重要装配节点,混塔的水平缝主要通过涂抹环氧树脂结构胶来进行拼接,该拼接方式能较好增强混塔整体性。但是,环氧树脂结构胶施工受天气和人为操作因素的影响较大,常出现涂抹不均匀、不密实等现象,引发系列工程隐患。基于有限元分析软件,以实际工程为背景,采用工程算法研究了混拼接缝缺胶工况对混塔受力特性的影响。结果表明:水平拼接缝缺胶对混凝土节段管片的受力特性影响较大,缺胶比例和缺胶深度会导致塔筒管片边缘局部产生应力集中的现象,当缺胶比例达到8%时,承载力计算值已达到临界值。

负温环境下风电混塔拼接胶搅拌阻力、体积稳定性研究

节段胶拼技术随着预制装配式塔筒的发展,在风电混塔领域得到了广泛应用,且负温环境的混塔拼接缝的施工性能至关重要。研究了不同环氧树脂与固化剂含量比的环氧胶黏剂在负温(-5℃)环境下的施工性能,并提出了环氧胶黏剂搅拌阻力、体积稳定性的评价方法。结果表明:-5℃负温环境下,环氧胶黏剂具有较好的无约束线性收缩率,但搅拌阻力会有所增加。

负温下风电混塔拼接胶的抗流挂性能和可工作时间研究

总结了结构拼接胶的研究现状,对比了现有相关标准对结构拼接胶的技术要求差异,研究了负温(-5℃)环境下4种风电混塔结构用拼接胶的抗流挂性能和可工作时间。结果表明:4种结构拼接胶在负温环境下的抗流挂性能均较好,可工作时间与流挂长度成正比关系;当环境温度高于结构拼接胶的适用温度时,会加快固化速率,缩短可工作时间,容易导致节段拼接性能有所损失甚至失效;当环境温度低于结构拼接胶的适用温度时,会减缓固化速率甚至不固化,影响施工进程,也易使节段发生硬接触而破坏;应结合风电混塔的实际施工环境条件选用合适的结构拼接胶。

适合于中国课程体系的地震工程学课程建设

建筑结构抗震相关方向的研究或工程设计需要有地震工程学的知识背景,地震工程学课程是土木工程专业研究生的学位课程,也是研究生阶段唯一的一门涉及地震学和工程结构抗震知识的专业基础性课程。文章通过对我国建筑结构抗震相关方向的现有课程体系和地震工程学课程国内外主要书籍特点的分析,提出了适合我国的地震工程学课程内容的建设建议。本研究可对我国高等院校和研究所中研究生地震工程学课程的建设提供参考。

屋面材料对雪层持水量及积雪滑落的影响

为揭示屋面材料对屋面积雪滑落的影响规律,考虑混凝土、钢、膜与玻璃等常用屋面材料,对不同材料屋面上雪层的最大持水量及屋面-雪层剪切强度展开试验研究,并引入度日模型,建立屋面积雪滑落的判定方法,分析了屋面材料对屋面积雪滑落的影响。结果表明屋面积雪的最大持水量随屋面材料粗糙度的增大而增大;除玻璃外,屋面积雪滑落的临界温度也随屋面材料粗糙度的增大而增大。研究的结果为进一步探索屋面积雪滑落的机理提供重要参考依据。

建设项目实体物联的多源信息融合研究

在对建设项目实体物联的多信息源复杂关系分析的基础上,挖掘了物联实体与多源信息之间的关系,建立了关系描述模型,对物联实体与多源信息间的关系进行参数化表达;研究了建设项目实体物联接入及其多源信息交互传输过程;确立了建设项目实体物联的多源信息融合实现架构,并构建了建设项目实体物联的多源信息融合系统集群体系。该研究有利于推进我国建设项目信息融合理论的发展。

工程结构课程教学实践与探索

"工程结构"课程是给水排水科学与工程专业一门重要的专业课,是理论密切联系实践的工程类课程,要求学生通过学习,能够掌握给水排水工程中各种功能构筑物、建筑物的结构基本设计原理和设计方法。本文通过对比分析"工程结构"和"钢筋混凝土结构"的异同以及考虑给水排水科学与工程专业学生在先修专业基础课方面的不足,提出针对"工程结构"课程的讲授方法。从形象化展示给水排水工程结构与房屋建筑结构的区别、教学重点和教学方法调整、培养学生解决实际工程能力和强调科学思维与工程思维之间的转换等四个方面详细展开,旨在改革传统的教学方法,有效提高教学质量。

基于试验软件的土木本科拟动力试验教学方法初探

土木工程专业本科拟动力试验教学具有重要意义,并且具有理论性强、综合性强、课时少、重概念等特点。针对这些特点,设计了基于混合试验软件HyTest的"课堂讲解"—"现场演示"—"模拟操作"一体化教学方案。实践表明该方案能取得较理想的教学效果。

基于动态仿真技术的装配式建筑施工人员配置优化:以流水施工模式为例

装配式建筑施工中存在大量的重复性工作,且施工场地人员密度直接影响工人的施工效率。因此,装配式建筑施工的人员配置影响着项目工期、成本及碳排放绩效表现。基于以上问题,提出基于动态仿真技术的装配式建筑施工人员配置优化方法。首先,根据装配式建筑施工逻辑流程图及资源参数建立仿真模型。然后,基于人员密度对施工效率的影响,提出工期、成本和碳排放的计量函数。最后,通过Arena的OptQuest工具,分别以工期、成本和碳排放绩效为目标,对施工人员配置方案进行优化。通过典型案例验证方法的合理性,研究结果表明:以动态仿真技术实现的施工人员配置优化,可以缩短20.43%的工期、降低6.72%的成本、减少18.31%的碳排放;在施工场地人员密度的影响下,人员数量与工期不呈现正相关关系,与成本、碳排放无明确关系;从整体仿真结果来看,工期、成本和碳排放目标呈现协同性,但亦有单次模拟结果表明绩效间无明显协同甚至出现互斥关系;由于单绩效目标优化可能会造成其他绩效的损失,因此在制定施工人员配置方案时,应全面考虑成本、工期和碳排放绩效,根据项目实际管理需要,在多个绩效中权衡取舍。

基于仿生尼龙丝的圆柱绕流被动控制

通过风洞实验研究了鸟类羽毛仿生尼龙丝对圆柱绕流场的控制效果及机理。仿生尼龙丝布置于圆柱的前驻点,雷诺数为2.67×10^(4),特征变量为尼龙丝长度与圆柱直径之比L/D。采用表面压力测量系统获取圆柱表面压力系数以分析圆柱周围的空气动力。利用高速粒子图像测速(PIV)系统获取圆柱的二维流场信息,并将获取的信息进行本征正交分解(POD),得到流场瞬时特性和时均特性。实验结果表明:L/D<0.6时,由尼龙丝诱导产生的旋涡无法到达尾流场,此时尼龙丝的控制效果受到限制;L/D>1.0时,尼龙丝可以显著降低圆柱尾流场的湍动能和雷诺应力,并抑制圆柱的升力系数和阻力系数;当L/D足够大时,尼龙丝可以抑制剪切层之间的相互接触,从而改变圆柱的卡门涡街旋涡脱落模式。

Co_(3)O_(4)催化臭氧氧化降解水中酮基布洛芬的研究

以Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O和尿素为原料制备了9种Co_(3)O_(4)催化材料,考察了其对水中酮基布洛芬(KTP)的催化臭氧氧化降解效能。结果表明,与单独臭氧氧化相比,所制备的Co_(3)O_(4)对水中KTP的催化臭氧氧化降解率提高了12.0%~63.8%,且在n〔Co(NO_(3))_(2)·6H_(2)O〕∶n(尿素)=4∶1、煅烧温度400℃下制备得到的Co_(3)O_(4)催化剂催化活性最高。SEM、XRD、FTIR、XPS、BET等表征分析显示,该Co_(3)O_(4)催化剂表面呈覆盖细小微粒的球状颗粒,晶相为立方相,且表面含有丰富的羟基,表面羟基密度为1.075×10^(-5) mol/m^(2)。机理研究证实,Co_(3)O_(4)对水中KTP的非均相催化臭氧氧化降解遵循羟基自由基(·OH)氧化机理,表面羟基作为催化剂活性位点促进了臭氧分解,提高了臭氧转移率和利用率,强化了新生活性物种·OH的生成,增强了对KTP的去除。KTP的氧化降解经历了芳环的羟基化、苯环裂解、双键加成及脂肪族链式化合物的氧化,最终被矿化为CO_(2)和H_(2)O。