结构抗震设计课程产学合作协同育人教学模式构建

教育部产学合作协同育人教学内容和课程体系改革项目,旨在将人才培养的最新要求引入教学过程,推动高校更新教学内容、完善课程体系,建设适应行业发展需要、可共享的资源并推广应用。顺应国家战略要求,针对目前土木工程专业理论课程教学中普遍存在的问题和结构抗震设计的课程特点,基于混合式教学方法构建产学合作协同育人教学模式,探讨教学内容的调整优化、典型结构分析软件的引入、课程大作业的设计、试验项目的选取、考核方式以及教研试验平台的建立和利用等教学改革措施,描述了该教学模式的主要思路和关键实施步骤,列举了在理论知识、工程应用、创新思想和专业素质方面的收获和启发,验证了产学合作协同育人教学模式的良好效果。

内嵌牛顿迭代的线性隐式算法及其在结构非线性动力分析中的应用

将牛顿迭代法的思想引入平均加速度法,对方程式以加速度项作为迭代变量进行内嵌一次牛顿迭代处理,推导出了一种新型的线性隐式数值积分方法。然后通过离散控制理论和根轨迹法分析了新算法在求解含非线性恢复力和非线性阻尼力的结构运动方程时维持稳定的条件,并利用一个单自由度剪切型结构,检验了新算法的非线性稳定性。最后通过数值模拟,考察了新算法对于非线性多自由度结构体系的适用性和可靠性。

粉土填充屋顶花园减震性能初探

随着城市化的快速推进,屋顶花园优势凸显,但屋顶花园导致结构顶层地震作用倍增,这影响其在新建和既有建筑中的推广应用.震害研究表明,粉土液化有耗能潜力,且具有耗能强、带宽长的特点,但地基液化还很难用于减震设计.提出基于粉土液化的屋顶花园减震方法,即利用饱和粉土液化后表现出的黏滞流体特性,通过合理设计把屋顶花园变成调谐液体阻尼器.进行了一系列屋顶花园减震单层结构模型的自由振动试验,并利用振动台试验验证了其有效性.从可液化、可减震和可设计三个角度讨论了粉土填充屋顶花园减震功能拓展的可行性,为进行系统研究并最终形成一种经济、环保、简单、实用的结构减震控制方法奠定了基础.

结构设计竞赛对土木工程专业本科教育重要性的探讨

大学生结构设计竞赛不仅能够培养学生的专业综合技能,发掘学生的创新能力、动手能力和协作能力,更为重要的是,还能培养学生的综合实践能力。文章以第六届全国大学生结构设计竞赛为例,全面阐述结构设计竞赛对土木工程专业本科教育的重要性,详细分析了竞赛在创新实践型人才培养方面的积极作用,并结合实际,对如何充分发挥结构设计竞赛的积极作用提出建议。

荷载与结构设计课程教学问题及解决对策——以JCSS组合规则为例

荷载与结构设计方法作为土木工程专业平台课程,主要介绍工程结构所承受的各类荷载和结构设计的基本概念、结构可靠度理论以及满足可靠度要求的结构设计方法。文章以JCSS组合规则为例,归纳了教学中存在的实际问题,并对此阐述了教学改革的必要性,提出了教学改革的具体方法。

新型编织式金属阻尼器减震性能研究

本文提出一种编织式金属阻尼器,并通过数值模拟和试验研究相结合的方法展开系统的研究。本文首先进行了有限元模拟和拟静力试验,得到了该阻尼器的力-位移曲线,结果表明本阻尼器的疲劳性能好,但滞回曲线有一定的捏缩现象。然后运用ANSYS对其设计参数进行了优化,结果发现改用梭形截面杆后,阻尼器出力和滞回性能大幅提高。最后采用Bouc-Wen模型建立了阻尼器的恢复力模型,运用SAP2000软件对安装此阻尼器前后10层平面框架进行弹塑性时程分析,结果表明,安装该阻尼器后结构的层间位移、层剪力和顶点位移大幅降低,从而验证了其耗能性能。

实时子结构试验在数值积分和控制方面的研究进展

实时子结构试验方法将数值模拟和实时加载有机结合,能够较准确地研究结构系统的抗震性能,是现阶段结构抗震研究的重要发展方向。目前,实时子结构试验方法处于起步发展阶段,围绕积分方法和试验加载控制两个难题,一些学者相继开展了研究工作。详细介绍这些研究工作的进展,指出其中亟待解决的突出问题,并依此提出合理的研究方向和目标。

Rosenbrock实时积分方法的精度和稳定性分析及其在结构动力学上的应用

Rosenbrock法以其在稳定性和精度方面的优势得到了广泛的应用,但Rosenbrock法大多局限于一阶微分方程的求解,在结构动力学上的应用相对较少。本文针对其在结构动力学问题上的应用,对2级Rosenbrock实时积分方法的精度和稳定性进行了系统地分析。结果表明:该方法对于满足Lipschitz条件的非线性问题,能保持二阶精度;在求解线性无阻尼问题以及带有摆非线性问题时,该方法具有能量衰减的特性;与平均加速度法相比,该方法在求解Bouc-Wen模型的非线性问题时表现出更好的稳定性。本文为采用Rosenbrock法解决复杂的结构动力学问题提供了更有利的理论依据。

Rosenbrock耦合积分方法及其收敛性分析

做为一种集计算机模拟和现场试验为一体的混合试验方法,实时子结构试验的关键在于如何保证数值子结构和试验子结构的实时耦联,这就需要高效的数值积分方法。文中在Rosenbrock实时积分方法的基础上,提出了一种具有完全并行计算格式的耦合积分方法。基于单自由度分离质量模型,对该耦合积分方法的稳定性和精度进行了理论分析。然后通过三自由度分离质量模型的模拟,验证了该方法的收敛性和其他算法性能。理论分析和数值模拟结果表明,该方法具有良好的稳定性和二阶精度,与直接积分方法相比更适合用于复杂结构的实时子结构试验及类似的并行模拟。

柱截面变化对框架结构现浇板受力性能的影响研究

由于土地的紧缺,高层、超高层的建筑越来越受到开发商的亲睐。随着总层数的增加,下部楼层的柱截面越来越大,而梁截面变化不大,这使得对应的楼板更接近于异形板。这种情况下,楼板的计算和配筋往往还沿用单向板或双向板的设计方法和构造要求,忽略异形板受力尤其是应力分布上的特殊性,导致楼板转角处出现应力集中,甚至开裂。采用ANSYS软件进行大截面柱框架结构的数值模拟,从楼板主拉应力、弯矩、屈服线以及开裂程度等方面,研究了竖向荷载作用下柱截面变化对楼板的影响;通过对实际工程的有限元数值模拟,验证了ANSYS分析钢筋混凝土楼板的有效性,最后结合数值模拟为大截面柱框架结构楼板的设计和构造措施提出了一些建议。

黏滞阻尼器减震结构地震响应分析方法研究

黏滞阻尼器在大型复杂结构减震设计中应用广泛。而由于其非线性阻尼力特性,使得整体结构的地震响应分析更为复杂。为降低计算量和简化分析程序,通过对非线性阻尼力进行线性化处理,引入阻尼器方位矩阵,形成阻尼器减震结构的线性化运动方程;采用二阶Rosenbrock实时积分方法求解运动方程,根据Sherman-Morrison公式简化逆矩阵求解过程,给出求解局部非线性结构动力问题的数值积分方法;通过谱分析验证了该方法的稳定性;通过对一个装有黏滞阻尼器的七层平面框架模型进行地震响应分析,验证了该方法的计算效率和可靠性。

考虑侧壁影响的偏心单刚体地震响应分析

地震时建筑内高大器物,如柜体、冰箱等,刚体的晃动、倾倒会导致一定的人员伤亡和经济损失。建筑中多数器物放置在靠近墙体的部位。而已有关于刚体地震响应分析的文献未考虑碰壁的影响。地震过程中,碰壁会改变刚体运动模式,增加刚体的倒塌概率,故考虑碰壁的影响对于模拟刚体的地震响应显得尤为重要。为此,首先利用Lagrange定理建立刚体运动方程;并采用Rosenbrock积分方法建立了刚体摇摆运动响应分析方法;进而提出了“子步-两步法”,以精确地模拟碰地和碰壁两种运动状态变换;最后通过与振动台试验结果对比分析,验证了刚体摇摆运动响应分析方法的可靠性。

基于Rosenbrock的耦合积分方法及其在实时子结构试验中的应用

作为一种集计算机模拟和物理试验于一体的新型混合试验方法,实时子结构试验在过去20年得到迅速发展。该试验方法的关键在于如何保证数值子结构和试验子结构的实时耦联。对于复杂结构来说,更需要高效的数值积分方法以确保每步计算在一个采样步长内完成。鉴于此,本文在Rosenbrock实时积分方法的基础上,提出了一种具有完全并行计算格式的耦合积分方法,并基于单自由度分离质量模型分析了该方法的收敛性;再通过对三自由度分离质量模型的数值模拟,验证了该方法的收敛性;最后,在多自由度试验平台上完成了两自由度结构的实时子结构试验。理论分析、数值模拟及实时子结构试验表明,该方法具有良好的稳定性和2阶精度,与直接积分方法相比更适用于复杂结构的实时子结构试验。

基于全时程迭代的黏滞阻尼器减震结构地震响应分析方法研究

准确地估算附加等效阻尼系数对于黏滞阻尼器减震结构的设计具有实用意义。该论文从线性化基本理论出发,通过阻尼器-结构耦合关系分析,提出一种基于全过程迭代和耗能相等的等效阻尼系数计算方法。计算方法物理意义明确,同时考虑了黏滞阻尼器自身参数和结构动力响应对等效阻尼系数的影响,且迭代过程具有收敛速度快、计算精度高等优点。该论文通过对多个算例的地震响应分析,并与精细化方法进行对比验证了该计算方法的可靠性。

基于全时程迭代的金属阻尼器减震结构地震响应分析方法研究

准确地估算等效阻尼系数和等效附加刚度对于附加金属阻尼器的减震结构的设计具有实用意义。首先基于等效线性化基本理论推导出等效阻尼系数和等效附加刚度计算公式,并引入全时程迭代的思想,形成一种附加金属阻尼器减震结构的地震响应分析方法。继而通过对3层剪切型结构的地震响应分析,探讨了该计算方法迭代过程的收敛性。最后,通过对3层剪切型结构和8层平面框架结构的地震响应分析,考察了该计算方法的计算精度和可靠性。与现有方法相比,提出的等效阻尼系数和等效附加刚度计算公式物理意义明确,同时考虑了金属阻尼器自身参数和结构动力响应对等效线性化参数的影响,采用的全时程迭代方法具有收敛速度快、计算精度高等优点。

混凝土碳化深度预测中的贝叶斯方法及应用

针对现有混凝土结构碳化深度预测模型不能反映其影响因素具有时变性特点的现状,引入贝叶斯更新方法对已有模型的预测结果进行重估计。应用该方法时,首先确定一个已有的碳化深度预测模型为先验信息,然后结合现场检测数据并通过选用共轭先验分布来推导贝叶斯公式,从而对混凝土碳化深度均值进行重估计。通过2组试验检测数据说明贝叶斯方法在改进混凝土碳化深度预测模型中的应用过程。研究结果表明:基于贝叶斯方法的混凝土碳化深度预测值平衡先验预测信息和实际检测样本信息,能使预测结果的准确性和客观性得到有效提高。

工程实验与理论教学的融合方法研究

针对土木工程课程专业理论与工程实验密切结合的特点,分析目前专业理论课程和实验课程教学中普遍存在的问题,提出工程实验与理论教学相互融合的教学方法,探讨教学内容的调整优化、典型实验项目的选取、考核方式以及教研实验平台的建立和利用等教学改革措施,并分别以土木工程专业课、工程结构试验课程为教学案例,细致描述了该教学方法的主要思路和关键实施步骤,从学生撰写的实验报告、课后讨论反馈等方面列举学生在创新思想和专业素质方面的收获和启发,从而验证工程实验与理论教学融合取得的良好效果。

工程结构试验技术专业硕士课程教学改革研讨

针对专业型硕士的授课特点,在总结多年结构试验技术领域的科研成果和教学经验的基础上,根据重庆大学硕士课程教学改革要求,从课程特色及存在的主要问题、教学内容调整、教学方式和考核方法方面进行了教学研究和探讨,提出了结合项目教学法、理论联系实践的课程教学方案和具体实施方法。

技术创新的内涵、特征及其实现方法TRIZ理论浅析——基于企业发展视角

自熊彼特将创新定义为“把一种新的生产要素和生产条件的‘新结合’引入生产体系”以来,有关技术创新的相关理论层出不穷。在当前创新性社会背景下,阐明技术创新的内涵与特征,探讨技术创新的实现方法显得尤为重要。在对技术创新的内涵和特征进行深入阐述的基础上,继而梳理了技术创新所面临的三大困难,探讨了有效的技术创新方法应具备的特点,最后,从TRIZ理论的本质特征和解题特征出发,分析了其对技术创新的适宜性,并讨论了TRIZ理论适用的工程问题种类及其局限性。

TRIZ理论嵌入土木工程专业创新能力培养的探索研究

针对TRIZ理论课程专业性强、案例与土木工程关联性差等问题,对TRIZ理论融入土木工程专业创新能力培养进行探索研究。首先从创新能力培养现状、土木工程行业发展趋势等方面分析了加强创新能力培养的必要性和意义,然后从TRIZ理论程式化、专业化、简约化等方面,提出了TRIZ理论与土木工程专业融合的相关对策。