建筑遗产大数据的构建探索

文章结合当下数据时代与建筑遗产保护的大背景,提出建筑遗产大数据的概念和内容,分析大数据在遗产保护中的重要性和紧迫性,提出建筑遗产大数据的技术体系,并以古木建筑为对象验证了该技术在建筑遗产保护中的可行性。

面向古木建筑构件不同尺寸留取精度需求的高效技术研究

古木建筑遗产的科学保护与发展成为了近年的热点研究问题。多尺度数值模型已逐渐成为其安全性能评估与提升的重要手段,但不同尺度的数值模型对于尺寸信息精度的需求各不相同。面向构件不同尺寸信息的留取精度需求,优选留取尺寸的高效技术是相关研究的重点难题。本文重点分析了4种常用的测绘技术在尺寸信息留取方面的利弊,并以典型宋式斗栱为例,分别采用这4种技术进行了尺寸信息留取,以三维激光扫描技术获得的尺寸数据作为基准对比分析各技术的精度,建议面向古木建筑构件不同留取精度需求的高效技术。结果表明:(1)基于史料推演的尺寸在建筑遗产关键构件信息高保真留取时不宜采用,建议作为其他技术的补充;(2)基于传统测绘技术获得的尺寸信息精度尚可接受,但整体来说精度不易控制;(3)对于古建筑中可采用简化模型的一般部位建议采用近景摄影测量技术获取尺寸信息;(4)对于古建筑中需采用精细模型的重要部位建议采用三维激光扫描技术获取最高精度尺寸信息。研究成果可为适用于不同尺寸信息留取精度需求的高效技术选取提供参考,并为基于多尺度数值模型的安全性能评估与提升以及历史文化传承奠定重要基础。

文物三维模型虚拟修复研究进展、挑战与发展趋势

随着三维扫描技术、图形图像处理、虚拟现实等技术的快速发展,文物保护与传承工作进入了信息化的时代,文物数字化保护也已经成为当前重要的科研方向。高精度三维模型在文物本体表达、文物空间特征信息挖掘和文物历史溯源研究中起着十分重要的作用。本文以文物三维模型的应用为线索,总结文物虚拟修复的现状、文物三维模型的主要特点及文物虚拟修复流程与框架和典型应用案例,分析文物三维模型虚拟修复面临的挑战,展望文物三维模型虚拟修复的发展趋势。

屋盖悬挑端加固减振试验研究

大跨网架屋盖挑檐部分风致响应较大,提出附加杆件、粘弹性阻尼器及粘滞阻尼器三种加固减振方法。设计制作正置四角锥体单元空间网架足尺子结构试验模型,基于带悬挑平屋盖风压分布风洞试验数据,对三种加固足尺子结构试验模型进行不同风向角下风荷载时程的加载。分析结构风致加速度与位移响应,结果表明:附加杆件加固后网架刚度增大,加速度响应增大,位移响应减小;附加粘弹性阻尼器,结构加速度与位移响应均降低;附加粘滞阻尼器,结构加速度响应减小,位移减小效果不明显。

网架屋盖附加粘弹性阻尼器减振分析

针对网架屋盖悬挑端风致响应较大的问题,提出附加粘弹性阻尼器的减振方法。采用带悬挑平屋盖风压分布风洞试验数据,对附加和无附加粘弹性阻尼器的足尺子结构模型进行最不利风向作用下的加载试验。建立网架屋盖数值分析模型,进行附加阻尼器的阻尼系数和安装位置对结构减振效果的研究。结果表明:附加粘弹性阻尼器可减小网架屋盖悬挑端的风致响应。粘弹性阻尼器阻尼系数的增大可提高其减振效果,但随着阻尼系数的增大,减振效果趋于稳定。在网架下弦附加阻尼器对位移的减振效果更好,在上弦附加阻尼器对加速度的减振效果更好。

设置粘滞阻尼器网架结构的风振响应分析

建立大跨平屋盖网架结构数值模拟分析模型,施加风洞模型试验获得的屋盖节点风压时程,分析附加粘滞阻尼器对屋盖结构风致振动响应减振效果,结果表明,附加粘滞阻尼器对大跨网架结构的风致振动响应可取得较好的减振效果;阻尼器布置数量增多,屋盖结构风致振动响应减振效果增强,但受阻尼器布设位置影响,距离较远时效果减弱。非线性阻尼器减振效果优于线性阻尼器,随着阻尼指数的增加减振效果减弱。

三维GIS数据融合的基本方法与进展

三维数据融合是计算机视觉与精细化测绘领域的研究热点,在精细测量、风险监测、数据展示等过程中起着重要的作用。目前,测绘领域对三维数据融合的研究集中在地形地物的三维模型融合。本文主要总结了近年来地形地物三维数据融合的基本方法,对三维模型的数据结构、建立方法做了分类,并对几种应用最为广泛的融合方法进行了分析和评述。讨论了相关研究中存在的问题和发展前景,希望能为今后的研究提供帮助。

海上风力塔架结构模型振动台试验研究

目前风力发电技术发展迅速,风电塔架结构作为风机的主要支撑结构,其在地震作用下的安全性十分重要。对于此种三脚架结构还未进行过振动台试验研究,所以该文利用地震模拟振动台试验的方法对海上风力发电塔三脚架结构1∶20比例模型进行了系列的试验,研究了模型结构的动力特性,以及在加速度峰值0.3 g、0.6 g和0.9 g作用下结构的地震反应。试验模型分为在三脚架桩基础高1.3 m处设置支护以及撤掉支护(模拟桩基础失效)两种情况。相较于设置支护的情况,撤掉支护后模型结构的加速度动力响应略有减小,X、Y两方向的峰值加速度下降幅度分别为9.87%和5.40%。此外,结合有限元软件ABAQUS对模型结构进行弹塑性时程分析,并将模拟结果与试验结果进行对比分析,两者结果基本一致,起到了相互验证的作用,并为该原型结构的弹塑性时程分析提供了参考。

文物古迹监测中空间信息技术应用的要点分析及实践探索

文物古迹是不可再生的珍贵资源,为了及时发现和处理文物保护中出现的问题,需要借助监测手段。空间信息技术由于具有精度高、范围广、时效快、干预小等优势,成为监测中不可或缺的技术手段。然而,目前在文化遗产监测中往往出现盲目与过度性问题。基于国际世界遗产保护和中国文物古迹保护准则相关理念与要求,分析了空间信息技术在文物古迹监测中的应用需求,提出了若干监测要点,即基于文物价值的风险评估,恰当技术的选择,标准规范的建立等。

贯通高强螺栓梁柱端板连接节点静力受弯试验研究

针对云冈石窟第18窟等比例整体复制需求提出了贯通高强螺栓梁柱端板连接节点的方案,为研究该节点的受弯静力性能,对4个节点试件进行了单向静力加载试验研究,分析了节点构造、螺栓扳手类型、节点域柱加强等因素对端板连接承载力、受弯性能、节点刚度和变形特性的影响。试验结果表明:当方钢管梁柱厚度为2 mm时,采用扭矩扳手拧紧小直径高强螺栓较人工扳手拧紧能提高节点1.3%的抗弯承载力和11.2%的初始刚度,采用嵌套内芯加强节点域能提高节点25.9%的抗弯承载力,内芯与柱嵌套紧密度高时,试件节点的初始刚度提高7.5%;采用嵌套内芯加强节点域的试件较未采用嵌套内芯加强节点域的试件节点域受压区抵抗变形能力提高87.5%;试件采用与柱嵌套紧密度较高的内芯加强节点域,节点域得到有效加强,破坏模式是梁底钢管屈曲;建议采用嵌套内芯加强节点域,同时保障内芯与柱嵌套的紧密度和高强螺栓预紧度。

泡沫混凝土密度与抗压强度试验研究

为了获得社会经济效益合理、性能质量优异的泡沫混凝土,必须通过控制泡沫混凝土的密度,优化设计配合比,进而最终控制泡沫混凝土的抗压强度。基于大量的试验,研究了泡沫混凝土水料比与密度对抗压强度的具体影响情况。结果表明,在相同密度的情况下,随着水料比从0.40降低至0.25,抗压强度提高了15.4%;在不同密度条件下,通过线性拟合得到了泡沫混凝土密度与抗压强度的幂方程式,相关系数为0.9912,证明其相关性很好,然后指导具体工程的实际应用,加快泡沫混凝土的推广速度。

基于点云数据的雀替轮廓线参数信息自动化提取方法

近年来,古建筑遗产的科学保护与发展成为了热点和难点问题。雀替作为中国古代建筑中最常见的大木构件,具有重要的结构功能和艺术价值,其形态相对特殊但具有一定的规律性。针对外轮廓具有明显分段曲线特征的蝉肚形雀替,发展完善了一套基于点云数据的雀替外轮廓线参数信息自动化提取方法,可服务于雀替信息的数字化留取。该方法由点云切片算法、几何特征点识别算法和曲线拟合算法组成,通过对3个典型雀替的数字化信息提取,建议了该方法的关键参数取值,其中关键参数窗口边长可取为构件长度的1/55,曲线拟合点个数可取为3。基于该方法可准确高效地提取雀替外轮廓线参数信息,为古建筑中的雀替保护提供了重要参考。

文物三维模型数字水印与版权保护

随着三维模型数据在文物保护中的普遍应用,文物三维模型的共享安全与版权控制问题日益突出。数字水印的版权控制逐渐成为了文物保护的前沿技术和有效手段,近年来,相关的技术研究和应用也得到了进一步的发展。文章介绍了基于三维模型的文物数字水印和版权控制技术及其研究背景和需求,阐述了其独有特性,并对其发展和应用进行了探讨,并展望了未来发展趋势和一些问题及解决方案。

新型装配式钢筋混凝土剪力墙连接节点受力性能研究

为了解决装配式钢筋混凝土剪力墙水平接缝连接之间存在的破坏集中、安装困难且不经济的问题,提出利用螺栓钢板接缝连接节点的方法。通过对两种不同类型的螺栓钢板接缝连接节点的低周反复试验,得到该连接节点的滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度、耗能能力等受力性能。试验结果表明,装配式剪力墙螺栓钢板接缝节点具有良好的变形能力和耗能能力。接缝钢板上未加加劲肋的试件可以达到较好的延性和较轻的裂缝破坏形式;而接缝钢板上增加加劲肋会使接缝处钢板的变形和应力较小,反而导致剪力墙墙体的破坏较严重。

采用垫板连接的新型T形圆钢管节点轴压承载性能有限元研究

圆钢管结构由于受力性能好、施工方便、外形美观的特点,广泛应用于建筑大跨度结构和海洋平台结构中。现有研究及实际工程表明,钢管结构破坏最容易在节点焊接处发生,因此有必要加强钢管结构的节点区域,以提高整体结构的承载性能。本文提出一种圆形钢主管与支管的新型焊接连接节点,包括主管、矩形固定钢板、前部弧形固定钢板、后部弧形固定钢板、连接垫板、支管。首先利用ABAQUS软件建立了有限元模型并准确模拟了用外加劲肋加强T形圆钢管节点的试验研究。在此基础上,对3个不同主管支管外径比(β)的新型T形圆钢管节点在轴压作用下的极限承载性能进行了有限元分析。之后为了研究影响新型节点极限承载性能的因素,对连接垫板边长和矩形固定钢板高度进行了参数化分析。结果表明,对于T1节点,当矩形固定钢板高度与支管直径比不变,连接垫板边长与支管直径比从1.1提高到1.6时,极限承载力提高了33.1%;对于T2节点,当矩形固定钢板高度与支管直径比不变,连接垫板边长与支管直径比从1.1提高到1.6时,极限承载力提高了45.0%。当连接垫板边长与支管直径比不变,矩形固定钢板高度与支管直径比从0.2提高到0.5时,T1和T2节点的极限承载力几乎没有变化。

采用环口板加强的K形圆钢管节点轴向承载力试验研究

为探究采用环口板加强的K形圆钢管节点轴心承载性能,通过两组共4个K形圆钢管节点试件的轴向承载力试验,研究此类节点的变形和破坏情况;并对支管与弦管外径比β、环口板加强方式等因素对极限承载力的影响以及荷载-位移曲线进行分析。研究表明:节点变形和破坏表现为支管塑性变形、弦管局部凹陷、支管断裂和焊缝开裂;在加载初期,荷载值快速提高,随着作动器位移增大,荷载增长速度变缓,并出现峰值,随后荷载值开始下降;β和环口板加强对节点的极限承载力提高显著,极限承载力分别至少提高了35%和27%。

槽钢加强T形圆钢管节点的轴向承载性能研究

钢管结构目前在工程上应用十分广泛,T形圆钢管节点在通过支管传递轴向压力时,常常因为节点处应力集中,发生较大变形而破坏。为提高节点承载力,采用槽钢连接的方法来加强节点并对此进行了研究。首先利用ABAQUS有限元软件模拟了3组共6个T形未加强和外加劲肋加强节点的轴向承载力试验,有限元模拟结果与试验结果吻合,验证了有限元方法的可靠性。再利用ABAQUS软件对槽钢连接节点的轴向承载力进行研究,基于不同支管与主管外径比的3组模拟,分析不同槽钢型号以及同一型号槽钢的不同长度对节点承载性能以及变形情况的影响。有限元模拟结果表明,通过槽钢连接的加强节点比未加强节点的承载力最少提高130%,最多提高252%,并且改善了主管变形情况。即:随着槽钢型号增大,槽钢节点承载能力先增加后降低,当支管与主管外径比β为0.25时,承载力提升由130%增大到252%,后又降低到196%;β为0.5时,承载力提升由133%增大到203%,后又降低到170%。随着槽钢型号增大,破坏形式也均由主管变形转变为槽钢下陷为主;当β为0.5、选用[22b槽钢时,随着槽钢长度增大,极限承载力的提高由212%逐渐降低到142%。