高层建筑竖向构件分离顶升纠偏关键技术研究

为了揭示高层建筑竖向构件分离顶升纠偏工艺的内在机理,给出了顶升系统的理论模拟方法,分别从千斤顶布置、顶升控制模式和顶升误差三个因素对结构内力的影响展开研究。通过对比各因素影响下结构的内力计算结果,总结了墙柱分离顶升纠偏设计、施工过程中的关键技术。结果表明:分离顶升过程中,单向双千斤顶布置形式不可取;“力为主、位移为辅”的双控顶升模式更适用于实际工程;顶升时的微小误差,可能会引起极大的结构附加内力,应通过理论分析和施工控制加以避免。

汽车温差发电系统的多物理场建模与对比

为了获取实际行驶工况下汽车温差发电系统的瞬态响应特性,提出瞬态流-热-电多物理场耦合模型、混合瞬态CFD-TE数值模型和混合瞬态CFD-分析模型3种瞬态理论模型;以瞬态工况下的尾气温度和质量流量作为边界条件,使用COMSOL软件完成模型的瞬态仿真求解,并对比分析不同模型预测的输出响应特性;搭建系统瞬态试验台架,验证模型的准确性。结果表明:输出功率的响应特性与尾气温度的变化有关,且显示出较大的热惯性,而转换效率的响应特性主要与尾气质量流量的变化有关;瞬态流-热-电多物理场耦合模型、混合瞬态CFD-TE和CFD-分析模型与试验结果之间的输出电压平均误差分别为7.99%、25.96%和21.05%。

基于图像处理的破片场三维测试方法

针对靶板法人工检靶效率低、人为误差大以及无法实现破片场三维测试的问题,利用摄影测量技术,提出灰度加权重心法计算破片穿孔位置坐标,采用基于单点标志的靶板轮廓识别和编码标志的大范围、位姿改变靶板三维拼接,二维坐标到三维空间坐标转换,实现了破片场的三维空间测量,通过设计试验,验证了方法的可靠性,结果表明:采用该方法破片尺寸大于3 mm识别率为100%,且准确获取了破片相对于爆心位置的三维坐标,实现了破片场三维测试,与人工检靶比较测试效率提高了10倍以上。此结论可为破片战斗部爆炸威力场的精确测试提供技术支撑,具有一定的工程应用价值。

增强型Cascode结构GaN HEMT器件中子辐照效应研究

为探究增强型共源共栅(Cascode)结构GaN HEMT器件的中子辐照效应及机理,首先利用归一化能量为1 MeV、注量为1×10^(14) n/cm^(2)的中子源开展辐照效应试验,并对辐照前/后器件的电学特性进行测试,结果表明,经过中子辐照后,器件的阈值电压发生明显的负向漂移,且跨导峰值减小。后续又分别对器件中级联的增强型Si MOSFET和耗尽型GaN HEMT开展Geant4能量沉积仿真和TCAD辐照损伤仿真,结果表明,增强型Si MOSFET的能损和电学性能退化较为严重。其原因是:中子辐照对器件造成位移损伤,且产生的次级重核对器件造成电离损伤,引起Si/SiO_(2)交界处电场强度上升及内部载流子浓度降低,从而导致阈值电压负漂及饱和漏极电流下降。研究结果可为增强型Cascode结构GaN HEMT器件在辐射环境下的应用提供理论参考。

基于无网压传感器控制的单相并网逆变器预同步控制策略

针对无网压传感器控制在换流器与电网同步瞬间,可能导致冲击电流过大进而并网失败的问题,提出一种预同步控制策略,在保证跟网型变流器在弱电网下稳定性的前提下,实现基于无网压传感器控制的单相并网逆变器与电网平滑可靠并网。该控制策略通过对开关管施加占空比满足一定约束条件的周期性脉冲,使换流器作为逆变器连接到交流电网之前以单位功率因数运行在整流模式。因此,交流电网的初始相位可通过采样电流来估计,其中电流相位可通过锁相环(Phase⁃Locked Loop,PLL)获取。所提控制器策略无需采集公共耦合点(Point of Common Coupling,PCC)电压,即可实现换流器与电网平滑可靠并网。最后通过半实物实验测试,验证了所提控制策略的有效性。

一种基于靶场连续波雷达的跟踪距离预估算法研究

提出一种靶场导弹飞行试验前连续波雷达跟踪不同直径目标的跟踪距离预估算法。算法利用已知外形尺寸、直径的目标类型跟踪数据结果,通过简化雷达方程,获取目标平均散射截面估计参数()及平稳跟踪段测试点信噪比参数,通过雷达实际跟踪试验数据证明跟踪距离预估计算法的准确性。该算法可有效估计雷达跟踪不同外形、直径目标的距离范围,估计误差比可控制在10%以内,可为靶场外弹道测试前雷达选型与布站、制定跟踪策略、测试方案评估及测试精度预评价等方面提供依据。

基于空间三维欧拉角估计的靶场外弹道数据处理方法研究

针对雷达测试远程飞行试验获取的外弹道数据在转换至炮位发射坐标系过程中,事后数据处理结果落点距离偏差较大的问题,提出了一种基于空间三维欧拉角的弹道数据处理方法,该方法估计雷达发射坐标系旋转至炮位发射坐标系的空间三维欧拉角,对雷达发射坐标系进行三轴方向的旋转,使其与炮位发射坐标系三轴指向在空间上方向一致,然后再进行坐标系平移,得到包含地球曲率因素的炮位发射坐标系数据处理结果。将该弹道数据处理方法得到的弹道落点,以及传统平移处理方法得到的弹道落点与真实落点的距离偏差分布情况进行对比分析,结果表明:基于空间三维欧拉角的数据处理落点偏差更小,落点数据精度更高,平均偏差缩小百分比达48.9%。本研究对于弹体的寻找、销毁与回收具有十分重要意义。

手持激光雷达扫描仪飞马在地形测绘中的运用

SLAM的全称为Simultaneous Localization And Mapping即“同时定位与地图构建”。最近几年由于机器人、无人机、自动驾驶、AI、VR和AR技术的发展,SLAM技术逐渐被人们熟知。SLAM技术是通过激光传感器感知周围的环境,并将不同时刻感知的环境进行匹配套合,从而反推本体在环境中的位置及运动轨迹。随着SLAM技术的设备及定位精度的提高,该技术逐渐在测绘行业中使用,迅速成为除RTK和全站仪采点成图之外的一种地形图成图手段。国外GeoSLAM等公司推出大量的产品,在该领域处于领先地位,为打破国外封锁,国内的飞马、数字绿土等公司也研发出相应的产品。该文主要通过具体的案例论述国产手持激光雷达扫描仪飞马SLAM 100在地形测绘中的运用,侧重于表述SLAM技术及SLAM100产品在运用中的优缺点。

软土地区某高层建筑截桩纠倾关键技术研究

软土地区截桩纠倾技术复杂,桩基通过发生刺入变形而引起建筑物回倾。以往工程往往注重定性分析和防控措施的布置,目前尚缺乏合理的计算分析理论对端阻力与刺入变形的发展进行描述,无法准确预测截桩的数量,更无法计算纠倾期间的桩基及上部结构内力变化。截桩纠倾过程中,基桩内力处于动态变化之中,不同基桩甚至同一基桩不同阶段的荷载分布差异巨大,桩周以及桩端土的应力随之处在大幅度变化之中;导致建筑物倾斜的桩基缺陷难以准确参数化。文章在常规静载荷试桩Q-S曲线基础上,通过沉降监测对Q-S曲线进行调整和修正,建立基于考虑群桩效应、桩土相互作用以及桩基缺陷的等效Q(n)-S(n)曲线,并以此构建带缺陷基础与上部结构协同作用力学模型,在成功纠倾上海某软土地区高层建筑的基础上,为软土地区高层截桩纠倾提供一种分析、设计、施工和监测反馈同步的信息化纠倾方法。

软土地层地下空间逆作施工变形控制关键技术及应用

我国软土分布广泛,基坑开挖易诱发工程灾害。项目组针对软土地层地下空间开发中逆作基坑土方开挖和水平结构施工速度慢、挡墙暴露时间长、软土流变效应影响加剧、混凝土水平支撑结构收缩徐变显著等因素导致变形偏大、环境影响突出等工程问题,建立了系统的软土地层逆作基坑变形和稳定分析理论,研发了逆作基坑变形控制的系列核心技术,建立了“实时监测→快速反演→伺服调控”的基坑变形全过程监控体系,较好解决了软土地层地下空间逆作施工变形控制的关键难题。首次将逆作技术应用于软土地基既有建筑地下增层,提出了既有建筑地下增层的变形控制技术。项目成果已成功应用于200余项大型地下空间工程,经济效益和社会效益显著。

三角形核心筒在超高层建筑结构中的应用研究

三角形核心筒能提供的抗侧刚度和楼层平面利用率都不如矩形核心筒,因此在超高层建筑中应用较少。结合实际工程,介绍了三角形核心筒在超高层建筑结构中的应用,采取了相应加强措施,并进行了风洞试验。通过方案比选和计算分析可知,为有效抵抗水平荷载,结构布置时利用避难层设置加强层,以增强整体结构的抗侧刚度。风洞试验结果表明,体型系数在裙房以下个别风向角大于1.4,大部分结果都小于1.4,不同风向角风荷载作用下的层间位移角均小于规范风荷载结果。前两阶周期接近7s,塔楼抗侧刚度相对较弱,但前两阶振型均为平动,扭转周期比为0.5,整体抗扭刚度较好。在进行构件截面设计时,应考虑不同方向水平力的作用,且地震作用方向应与墙肢长度方向一致,风荷载方向应与墙肢垂直。

框剪结构黏滞阻尼器优化布置实用方法

高烈度地区结构设计常遇到通常会遇到竖向构件抗剪不满足、超筋、层间位移角大于规范限值等问题。近年,增设消能阻尼器的减震技术常被用来解决该问题,如通过将阻尼器在各层各向上均匀布置。阻尼器的空间分布对减震效率的影响暂未受到足够的关注,即使少数研究者已采用遗传算法等智能算法进行尝试,并得到了针对某种参数最优的布置方案。但可供优化的目标众多,且多目标优化的实现暂不成熟;另,算法的落地还需要将结构进行简化,这将建筑脱离出其应具备的功能属性。这些因素都对搜索阻尼器的空间最优布置提出了挑战。合理的阻尼器空间布置能充分发挥阻尼器的作用,最大化减震效率亟待探索。基于此,本文提出框剪结构黏滞阻尼器可按各层各向水平地震作用下的层间位移角量值进行数量分配,宜远离或贴近结构平面形心并于柱跨内1/2处布置,该法实践性强且极大程度发挥减震效率。

Si衬底上外延生长GaN基射频电子材料的研究进展

Si衬底因兼具大尺寸、低成本以及与现有CMOS工艺兼容等优势,使Si衬底上GaN基射频(RF)电子材料和器件成为继功率电子器件之后下一个该领域关注的焦点。由于力学性质与低阻Si衬底不同,高阻Si衬底上GaN基外延材料生长的应力控制和位错抑制问题仍然困难,且严重的射频损耗问题限制着其在射频电子领域的应用。本文简要介绍了Si衬底上GaN基射频电子材料的研究现状和面临的挑战,重点介绍了北京大学研究团队在高阻Si衬底上GaN基材料射频损耗的产生机理,以及低位错密度、低射频损耗GaN的外延生长等方面的主要研究进展。最后对Si衬底上GaN基射频电子材料和器件的未来发展作了展望。

杭州云城北综合体1号塔楼结构设计

杭州云城北综合体为总高度399.8m超高层,是杭州在建第一高楼。通过多方案的计算对比分析确定带状桁架的最优位置,加强结构侧向刚度和调节外框柱轴力分布及变形,减小外框剪力滞后效应影响;采用两种三维有限元程序ETABS及YJK对塔楼结构进行了重力和风荷载作用下受力分析,研究了结构在地震作用下的动力特性;根据塔楼竖向体型及楼层质量沿高度分布情况,对规范刚重比计算指标进行修正,塔楼整体稳定满足要求;通过对结构在6~7度罕遇地震下的弹塑性时程分析表明,结构罕遇地震作用下损伤部位较少,结构抗震性能良好。

杭州泰格医药总部大楼结构设计与分析

杭州泰格医药总部大楼地上共6层,裙房3层,总高度为24.2m。主体为圆环形混凝土框架结构,内径约为28m,外径约为50m,外周长约310m。大楼主入口设置V型转换柱,主塔楼顶部设置大悬挑观景平台,悬挑长度约为12m。整体结构存在扭转不规则、楼板不连续、尺寸突变、竖向构件间断和穿层柱等多项不规则项。本工程通过盈建科YJK和PKPM等计算软件对整体结构进行建模分析,分别研究其在小震、中震、大震作用下的抗震性能,并运用MIDAS Gen等有限元软件分别对裙房楼板的温度应力、屋顶大悬挑观景平台的舒适度和V型转换柱关键节点的应力进行了专项分析。分析结果表明:整体结构各项计算指标均能满足相关规范要求,在地震作用下仍具有较好的承载力和延性;本工程结构抗震性能良好,能够满足预定的抗震性能目标,结构安全可靠。

浙江交投金融中心结构设计要点与分析

浙江交投金融中心塔楼总高210m,位于杭州钱江世纪城核心区块单元,项目塔楼体型为“玉贝”状,建成后将成为钱塘江岸的标志性超高层建筑。塔楼各层平面为变化的弧形平面,外框柱为逐层向内收进的弧形斜柱。本文根据项目特点及规范选取了设计参数与抗震性能目标,采用YJK和ETABS软件研究了塔楼结构动力特性;采用MIDAS Gen软件对穿层斜柱进行屈曲分析,并求得可靠的柱长度计算系数,采用实体有限元方法对弧形柱节点进行应力分析。针对塔楼弧形平面特点探讨了塔楼在风洞风荷载与规范风荷载作用下的结构响应。为研究地震作用下塔楼各构件屈服机制,补充7度大震作用下弹塑性分析。分析表明,塔楼结构体系、构件及节点可靠,抗风性能良好且抗风设计经济,各构件抗震延性良好。

煤与瓦斯突出冲击动力效应及致灾特征模拟实验系统研制与应用

由于对煤与瓦斯突出激发后致灾特征及其诱导矿井风流灾变机制不清,现场常根据经验布设风门、布置自救系统等设施,尚不能有效地布置安全防护措施和制定科学合理的应急预案。为了准确掌握突出冲击动力效应及致灾特征,基于相似理论,研发了一套考虑突出孔洞周围卸压区煤体瓦斯补给作用的突出模拟实验系统,并基于突出模型和瓦斯渗流理论通过严格计算确定了补气装置的关键参数。该实验系统主要包括:突出孔洞动力系统、突出激发装置、巷道模拟系统和数据采集与控制中心4个模块,能够模拟巷道内突出冲击波形成和传播、突出煤-瓦斯两相流运移及瓦斯逆流等突出动力现象。开展了瓦斯压力为0.8 MPa的突出灾变模拟实验,利用高速摄像机直接观测到突出冲击波形成过程。结果表明:突出发生瞬间,在管道内瞬间形成空气冲击波,后面依次出现的是冲击气流、突出瓦斯气流和煤-瓦斯两相流。且空气冲击波速度>冲击气流速度>突出瓦斯气流速度>突出煤-瓦斯两相流阵面速度,4者最大速度分别为546.5、496.7、112.6、51.5 m/s,并沿管道逐渐衰减。突出过程中高压瓦斯从突出孔洞涌入巷道空间,造成瓦斯逆流现象。突出过程中突出孔洞内瓦斯压力呈指数下降。突出发生后巷道内瓦斯体积分数随时间变化存在“骤升期”和“缓慢下降期”,突出瓦斯在巷道内运移方式主要包括“驱替”和“扩散”。突出煤沿主巷堆积高度与堆积质量呈现出一致性。突出煤与原煤粒径分布差异主要集中于0~500μm,而粒径分布最大差异主要集中于150~200μm。此外,粒径分布于150~200μm的煤粉占比随距突出口距离的增加而增加,表现出较强的分选性。

斜柱网格体系内部混凝土浇灌实体模型及检测试验研究

钢管混凝土斜柱体系内部浇灌混凝土的密实度质量是保证整体结构承载性能的重要因素。以X形平面斜柱节点、K形空间斜柱节点为例,建立钢管混凝土斜柱的足尺试验模型,通过超声CT技术检测其内部浇灌混凝土的密实度,以获得合理有效的浇灌工艺并应用于工程;进而针对斜柱网格体系的混凝土密实度检测布置进行了研究。结果表明:试验模型钢板较厚时,采用CT成像检测可获得精确结果;试验模型浇灌工艺满足密实度要求时,实际施工应采用相同工艺以保证质量;对于混凝土密实度不足之处,可采用钻孔压浆法补强,而后补焊封回;钢管混凝土斜柱内部混凝土密实度检测布置包括斜柱构件检测数量、横截面检测位置两方面。

矿物基蚯蚓粪表面特征及其对土壤Cd钝化能力的研究

针对农田土壤镉(Cd)活性高的问题,以寻求具有良好重金属钝化特性的原位修复材料为目标,该研究以铁粉、磷矿粉和牛粪混合蚯蚓堆肥所制备的矿物基蚯蚓粪为研究对象,利用系列结构表征手段对其进行基本性质表征,并进一步分析矿物基蚯蚓粪施加下土壤对Cd吸附、有效性和赋存形态的影响,最终筛选出具有良好Cd钝化效果的矿物基蚯蚓粪。结果表明,铁粉及磷矿粉的添加使矿物基蚯蚓粪中的pH值、C/N、有机质含量有所降低,但总养分含量显著增加(P<0.05)。比表面积及孔隙度、扫描电镜分析和X射线能谱分析结果表明,矿物质的添加增大了蚯蚓粪比表面积和孔容,改变了蚯蚓粪中矿物元素的占比。傅立叶变换红外光谱分析表明,矿物基蚯蚓粪中醇或羧酸类、芳香类以及多糖类物质增多,脂类和碳水化合物减少。X射线衍射分析表明,添加铁粉及磷矿粉制备出来的矿物基蚯蚓粪增加了磷酸盐、纳米零价铁等矿物组分。土壤培养和吸附解吸试验表明,施加矿物基蚯蚓粪显著提升了土壤对Cd的吸附强度,降低了对Cd的解吸率,其中以牛粪+20%铁粉+20%磷矿粉(VCFe+P)进行蚯蚓堆肥所获得的矿物基蚯蚓粪处理的土壤对Cd的吸附效果最佳,较施加纯蚯蚓粪的土壤吸附容量提升137.66%,解吸率降低7.34%~12.76%;该处理的土壤Cd钝化率高达50.02%,Tessier形态分析结果表明,VCFe+P矿物基蚯蚓粪使交换态Cd向铁锰氧化态Cd和残渣态转化。综上,20%铁粉+20%磷矿粉+牛粪混合蚯蚓堆肥所制备的矿物基蚯蚓粪具有良好的Cd吸附表面特征和高效的Cd钝化能力,在土壤Cd污染修复方面具有较大的应用前景。

含钢筋套筒灌浆连接缺陷的装配式混凝土框架结构抗震性能研究

通过建立含套筒连接钢筋灌浆缺陷构件的装配式混凝土框架结构整体模型,研究不同程度与位置的灌浆缺陷对结构抗震性能的影响,为结构安全定性评价方法提供参考。采用商业有限元分析软件ABAQUS建立结构模型,分析相同楼层不同缺陷程度和不同楼层相同缺陷程度对结构整体抗震性能的影响,讨论单一楼层内灌浆缺陷的程度与分布对结构屈服机制的影响。灌浆缺陷将导致所在楼层的层间位移角增大;同一楼层内结构的层间位移角随着缺陷程度的增大而增大;灌浆缺陷柱屈服后造成结构内力重分布,影响结构整体屈服机制,且对于结构的影响角柱大于中柱,中列柱大于边列柱。整体上通过控制薄弱层的灌浆缺陷程度,楼层内通过控制角柱及受力较大的柱的灌浆缺陷程度可有效减小灌浆缺陷对结构整体抗震性能的影响。