剪力墙结构智能化生成式设计方法:从数据驱动到物理增强

建筑结构的智能化方案设计是智能建造的重要内容。既有研究提出了基于深度神经网络的剪力墙结构生成式设计方法框架、智能设计算法、设计性能评价方法等,完成了从数据驱动到物理增强的智能化设计方法的发展,但目前尚未有研究针对不同设计条件下数据驱动和物理增强方法的设计能力进行详细对比,且基于计算机视觉与基于力学性能的评价方法尚未有明确的关系,难以有效保证计算机视觉评价方法的合理性。基于深度生成式算法对比和算例分析,开展数据驱动和物理增强数据驱动方法的详细对比,并进一步验证基于计算机视觉评价与基于力学分析评价方法的正相关性。结果表明:数据驱动的方法易受到数据质量与数量的约束,而物理增强数据驱动的方法设计性能更加稳定,基本摆脱数据质量和数量的约束;基于计算机视觉综合评价指标SCV的合理性阈值为0.5,对应力学性能差异约为10%。

Evaluation of collapse resistance of RC frame structures for Chinese schools in seismic design categories B and C

According to the Code for Seismic Design of Buildings （GB50011-2001）, ten typical reinforced concrete （RC） frame structures, used as school classroom buildings, are designed with different seismic fortification intensities （SFIs） （SFI=6 to 8.5） and different seismic design categories （SDCs） （SDC=B and C）. The collapse resistance of the frames with SDC=B and C in terms of collapse fragility curves are quantitatively evaluated and compared via incremental dynamic analysis （IDA）. The results show that the collapse resistance of structures should be evaluated based on both the absolute seismic resistance and the corresponding design seismic intensity. For the frames with SFI from 6 to 7.5, because they have relatively low absolute seismic resistance, their collapse resistance is insufficient even when their corresponding SDCs are upgraded from B to C. Thus, further measures are needed to enhance these structures, and some suggestions are proposed.

基于规则学习与编码的剪力墙智能设计优化

为改善剪力墙结构智能设计面临的关键局部空间剪力墙布置规律学习不佳、布置细节难以满足经验规则与力学性能要求等问题,提出了一种基于规则学习与编码的剪力墙结构智能设计优化方法.首先,开发了整体-局部联合学习的剪力墙设计优化方法,增强智能算法对局部空间剪力墙布置规律的学习;然后,提出了基于规则编码的剪力墙设计细节优化方法,将拓扑、模式、尺寸3个层次的规则约束编码作为可执行程序,优化智能设计的局部细节,使得智能设计与工程师设计更一致且受力性能更佳.典型案例研究表明,在保证优化效率的基础上,优化后剪力墙结构局部构件的轴压比等力学指标合理性提升,且39%的智能设计被判别为工程师设计.

基于泸定6.8级地震某二层混凝土框架结构损伤分析

2022年9月5日四川甘孜州泸定县发生6.8级地震,相关台站记录到水平向地震动峰值加速度达到891cm/s^(2),竖直向地震动峰值加速度为175cm/s^(2),地震造成严重人员伤亡和建筑物倒塌.为进一步了解本次地震对建筑物破坏作用,采用大型通用有限元软件SAUSG2022,对震中某二层钢筋混凝土框架结构进行弹塑性动力时程分析.结果表明,在泸定地震动作用下,该建筑物损伤严重,有倒塌风险,损伤部位与损伤程度与现场情况基本相符.而采用隔震技术后,分析结果表明在泸定地震动作用下建筑物损伤轻微.

2023年土耳其强震作用下不同结构模型的抗震性能及地震损伤分析

2023年2月6日土耳其发生M_(W)7.8地震和M_(W)7.5地震,造成土耳其多个城市出现严重人员伤亡和建筑物倒塌。为判断按照中国建筑抗震设计规范设防的多层混凝土建筑结构在本次地震作用下的破坏情况,对中国8度设防区某4层混凝土结构办公楼,采用大型通用有限元软件SAUSG2022,输入土耳其地震3123台站地震动记录,分别对框架结构、框剪结构、隔震结构和减震结构4种结构模型进行弹塑性动力时程分析。结果表明:框架结构、框剪结构和隔震结构在地震动作用下损伤严重,按变形标准判断有倒塌风险;采用黏滞阻尼器减震技术的结构虽然也有一定程度的损伤,但损伤程度有限,建筑物无倒塌风险。

《2020国际高血压学会全球高血压实践指南》解读

2020年5月6日,国际高血压学会颁布了全球高血压实践指南。为了使指南在高收入国家和地区及中低收入国家和地区均具有可操作性,指南制定者创新性地提出两种血压管理标准:“基本标准”适用于资源相对匮乏地区,而“理想标准”适用于资源充沛地区。指南力争做到简单明了、适用于所有血压管理者。相信这样一版有针对性的高血压实践指南,将会对降低高血压相关疾病负担产生深远影响。本文将对新指南在高血压诊治方面的要点及其与其他高血压指南的主要差异进行概述。

钢骨混凝土构件抗冲击性能试验研究

利用超重型落锤试验机对钢骨混凝土构件进行了侧向冲击试验,研究了落锤冲击钢骨混凝土构件的冲击全过程和最终的破坏形态;分析了钢骨混凝土构件冲击力、位移和轴力时程曲线的特性;对比了不同冲击速度、冲击能量、轴压和边界条件等因素对钢骨混凝土构件的动力响应的影响。结果表明:钢骨混凝土构件在落锤冲击作用下外侧混凝土破坏严重,且冲击能量越大,外侧混凝土越易出现剪切破坏,但内部钢筋和钢骨只发生了一定的弯曲变形,表明钢骨混凝土构件抗冲击性能整体良好。本次试验参数范围内,钢骨混凝土构件的冲击力和跨中位移随冲击速度增加而增大;轴压力增大使钢骨混凝土构件的冲力峰值增大,冲击持时和跨中位移减小;相对于固简支和两端简支的边界条件,两端固支的边界对于钢骨混凝土构件的抗冲击性能提升最好。

基于动力弹塑性时程分析和实测地面运动的地震破坏力速报系统

地震后准确快速地评估建筑物的破坏情况对抗震救灾有着重要意义。本文基于动力弹塑性时程分析和实测地面运动记录,提出了一套近实时的地震破坏力分析评价方法并开发了相应的系统。该方法通过地震台站获取发震地区实测地面运动记录,将实测地面运动记录输入到典型单体建筑的有限元模型和发震区域典型的建筑群模型中,对其进行动力弹塑性时程分析,根据分析结果评价该次地震对典型单体建筑和目标区域建筑的破坏情况。本文所提出的方法在多次地震中得到应用,主要结论如下:(1)本文建议的方法基于实测地面运动记录,能较好地解决地震输入的不确定性问题;(2)该方法基于动力弹塑性时程分析,可以充分考虑地震动的幅值、频谱和持时特征以及不同建筑物的刚度、强度和变形特征;(3)本文建议的方法对典型单体建筑物和目标区域进行分析,可以评价地震对典型建筑物和目标区域建筑群的破坏能力;(4)本文所建议的近实时地震破坏力评价方法及相应的地震破坏力速报系统,在地震发生后短时间内给出地震破坏力评估结果,为科学制定抗震救灾决策和普及公众防灾减灾知识提供了有力手段。

建筑结构防地震倒塌性能设计

定量评价结构的防地震倒塌性能对于降低地震下人员伤亡和经济损失具有非常重大的意义。国际上,美国等已将结构防地震倒塌性能定量评价纳入到相应的设计指南中。为此,中勘协《建筑结构抗震性能化设计标准》亦将引入防地震倒塌设计,这对提升我国工程建设的地震安全性能具有非常重要的意义。首先从分析方法、倒塌判别准则、倒塌风险评价方法三方面简要介绍了《建筑结构抗震性能化设计标准》中防地震倒塌性能设计的相关规定。进而通过两个典型案例,即中美规范设计结果对比、单重和双重结构体系对比,详细介绍了防倒塌性能设计方法在工程建设中的实际应用。

湿式连接装配式混凝土框架抗连续倒塌静力试验研究

梁柱节点连接在大变形下的承载和变形能力对装配式混凝土框架结构抗连续倒塌性能具有显著影响。对4个不同湿式节点连接的装配式混凝土框架试件和1个现浇试件进行了静力连续倒塌试验,其中梁采用了机械套筒、弯起锚固和预应力连接,柱采用套筒灌浆和浆锚搭接连接。研究发现:采用机械套筒时梁钢筋在套筒处集中断裂,试件在压拱机制和悬链线机制下的倒塌抗力均显著降低;梁钢筋采用弯起锚固时,试件受力行为和倒塌抗力与现浇试件基本一致;预应力能够显著提升试件在两个机制下的倒塌抗力,但是在极限倒塌变形下预应力锚具传递较大的集中力,导致节点区混凝土的局部劈裂破坏;柱钢筋的套筒灌浆和浆锚搭接连接能够承受连续倒塌大变形下的水平剪力作用,但是柱接缝灌浆层在显著的水平剪力作用下发生滑移,减弱了柱对梁的约束;机制转换时,压拱机制轴压力对试件倒塌抗力产生负贡献;机械套筒和预应力连接试件的梁轴力对倒塌抗力贡献比例分别高于和低于现浇混凝土试件。

建筑结构鲁棒性定量判定方法研究进展

鲁棒性是指结构对局部破坏的不敏感性。由于偶然荷载的不确定性,增强结构抗连续性倒塌的鲁棒性往往较直接抵抗偶然荷载更有效、更实用。但目前尚缺少公认的、通用的鲁棒性量化指标,阻碍了结构抗连续性倒塌分析与设计的发展。简要论述了连续性倒塌和不成比例倒塌的区别,以及鲁棒性与抗倒塌承载力、易损性、冗余度和韧性的区别。详细综述了基于结构属性、基于确定性结构性能、基于随机性结构性能的50余种结构鲁棒性定量判定方法,探讨了目前存在的关键问题和未来研究方向,主要集中在不同结构形式和倒塌模式的适用性、结构鲁棒性分级、多柱拆除场景及受损柱剩余强度影响、多灾害耦合分析、多数值方法耦合分析等方面。

基于一致倒塌率的建筑抗大震和超大震设计标准

我国是世界上地震灾害最为严重的国家之一。据统计,1949年以来,地震灾害引起的人员伤亡超过35万人,直接经济损失超过420亿元[1-2],其中,地震造成的结构倒塌是灾害的主要原因[3]。因此,避免结构倒塌是防震减灾工作中最有效的措施,也是首要目标。1建筑结构抗大震和超大震面临的问题目前,我国建筑结构抗大震和超大震设计面临着以下问题:(1) 现行抗震设计规范与抗震设防要求不匹配我国第五代地震区划图已明确提出第四级设防水准,即万年一遇的“极罕遇地震”[4],同时实际震害也表明结构会遭遇显著高于抗震设防标准的地震( 例如:2008年汶川地震等),并且造成大量结构倒塌。而现行建筑结构抗震设计规范仍旧采用三水准设防,与第五代地震区划图的四级水准不匹配( 图1)。

多层钢框架结构的区域震害模拟多自由度模型

传统的易损性分析方法难以满足城市区域震害预测的需求。基于非线性多自由度层模型和动力时程分析的城市抗震弹塑性分析方法近年来得到快速发展。为了进一步丰富区域震害模拟的可模拟结构类型,基于城市抗震弹塑性分析方法的流程框架,建立了多层钢框架结构的多自由度剪切模型。通过统计规范中的公式参数和文献中的钢框架推覆结果,对模型的周期、阻尼比、骨架线参数和滞回曲线参数进行了标定,并根据文献和美国HAZUS报告给出了多层钢框架结构的损伤判别准则。最后,分别使用文献中的试验结果和文献中设计实例的推覆分析结果对模型进行了验证。结果表明:(1)建立了多层钢框架结构的多自由度剪切模型并进行了参数标定,为区域震害模拟提供了可用模型;(2)对多层钢框架结构的损伤判别准则进行了标定,可以根据区域震害模拟结果评价其破坏状态;(3)在考虑骨架线参数不确定性的情况下,模型精度满足区域震害模拟的要求。

药源性高血压研究进展

高血压是心脑血管疾病重要的危险因素,积极的降压策略可显著降低心脑血管疾病风险,但仍有部分患者在降压治疗后未能实现理想的血压控制,主要原因之一就是药物治疗或滥用所导致的药源性高血压,其发生机制包括水钠潴留、直接血管收缩及交感神经激活等。该文介绍可能导致血压升高或影响降压疗效的药物及相应处理策略。

水源地水质监测成果的污染溯源分析及运行维护管理

目前茂名分布多个国家级重要饮用水水源地,均为水质均符合Ⅲ类水质要求。文章对水库水源部分水源地出现短时间总氮超标情况,通过污染调查分析后发现,基于此对污染来源进行了溯源调查分析,发现主要由于农业生活污染和禽畜养殖业污染引起氮磷总量波动超标。为此制定了水源地的保护监管监测运行措施,为类似的水库供水工程规划保护研究提供了参考。

城市密集建筑区新型地震次生灾害研究进展

随着经济和城镇化的发展,我国出现了大量的城市密集建筑群,包含了大量的密级高层建筑、人口和财物,是城市防震减灾工作的重要对象和新挑战。随着地震工程研究和应用的迅速发展,建筑倒塌等传统震害逐渐减少,而坠物、地震次生火灾等新型地震灾害愈发突出。这些新型灾害破坏性大,缺少有效的减灾对策。基于此,面向地震次生坠物、地震次生火灾、震后电梯人员受困、地震场地-城市效应问题等四类典型新型地震次生灾害,总结了当前关于新型地震次生灾害的初步研究成果并展望未来研究方向,以期为地震新型灾害研究提供参考。

某高度522m超高层结构振动台试验与理论分析研究

为验证8度抗震设防烈度区某522 m超高层结构的抗震性能,设计并制作了1/40缩尺结构模型,通过模拟地震振动台试验,研究结构在8度多遇、设防、罕遇地震作用下的动力特性,考察其在单向和三向地震动输入下的变形及损伤情况。此外,采用ABAQUS软件对结构进行了8度罕遇地震作用下弹塑性时程分析,考察了结构动力特性和位移反应,分析结构的损伤状态和薄弱部位,并与振动台试验结果对比。结果表明,该结构采用的巨型柱、巨型斜撑与环带桁架的外框筒和型钢-混凝土组合结构核心筒形成的双重结构抗侧力体系,具有较好的稳定性和结构效能,该结构在8度(0.3g)罕遇地震作用下未发生倒塌,能够很好地满足“小震不坏、大震不倒”的性能要求。

基于“风险源-承灾体-减灾力”的“防-诊-治-应”城市安全技术体系

城镇化快速推进使城市安全面临诸多挑战,如何保障人民群众生命财产安全以及城市正常运行,是亟须解决的问题。基于“风险源-承灾体-减灾力”的城市安全理论框架,以实战为导向,提出“防范预警-诊断评估-治理提升-应急救援(防-诊-治-应)”的城市安全技术体系,系统化地呈现了“防-诊-治-应”四阶段的工作内容,总结了深圳市在该技术体系下的实践经验。该体系全面考虑了风险源、承灾体、减灾力三类城市安全要素,构建了城市安全管理的新路径,以期为城市安全治理提供系统性的解决方案。

城市抗震韧性的研究现状及关键科学问题

第204期双清论坛'抗震韧性城市建设的关键前沿基础科学问题'围绕城市抗震韧性的研究现状、发展趋势及面对的挑战进行了深入研讨,与会专家一致认为:建设抗震韧性城市势在必行,提高工程、城市和社会的韧性能力已经成为国际工程界的共识,是国际防震减灾领域的最新前沿。论坛主要从以下4个方面,凝练了城市抗震韧性的关键科学问题以及重点研究内容:(1)韧性城市设计地震动参数及抗震设防;(2)城市单体工程结构的韧性体系与功能恢复;(3)城市工程系统功能恢复及韧性提升;(4)城市抗震韧性评价及设计。通过地震学、土木工程、社会学、管理学等多学科的交叉与融合,城市抗震韧性的研究必将助推中国土木工程由单一基础设施灾害安全迈向综合基础设施集群系统的灾害安全和功能韧性等创新和发展。

我国工程结构防连续倒塌研究:回顾与展望

工程结构在偶然极端荷载(如火灾、撞击、爆炸等)的作用下可能会由于局部破坏而引起整体结构的连续倒塌,造成严重的人民生命财产损失以及恶劣的社会影响,结构连续倒塌问题在世界范围内引起了广泛重视。21世纪以来,随着越来越多的专家学者开始关注工程结构的连续倒塌问题,相关研究工作也被陆续开展,并对不同类型结构的连续倒塌失效机理、性能评价及设计方法等方面均进行了深入研究。通过调研21世纪以来国内专家学者在工程结构防连续倒塌领域取得的研究成果,回顾了我国学者在试验研究、数值模拟、理论研究、及工程结构防连续倒塌实践等多方面的贡献及代表性研究成果,分析并归纳了我国目前在结构防连续倒塌领域的科学研究和工程应用现状,最后提出了对我国未来工程结构防连续倒塌研究的展望。