打造零事故的建筑安全文化

在研讨安全文化和建筑安全文化内涵,分析国内外建筑安全文化研究与国内实施现状的基础上,研究了5家国际建筑企业的安全创新活动,包括:企业背景、方案、实施过程等。结合利害关系者原理、风险管理和安全知识管理,笔者提出:要实现安全行为,应注重塑造员工的安全信念、态度和承诺;应有高层管理人员强有力的支持,将整个建筑业供应链的利害关系者都纳入到安全管理中,风险管理和安全知识管理的运用可促进零事故安全文化的形成。同时提出构建在我国实现零事故的建筑安全文化的流程,即承认-启动-执行-监督-更新的步骤,给出了一种提高员工安全知识、坚定员工安全信念、塑造员工安全态度、形成安全行为并最终打造健全安全文化的整体策略。

基于热平衡法生成同时发生设计日的方法研究

提出了基于热平衡法生成同时发生设计日的方法.首先基于热平衡法计算某城市的历年逐时动态冷负荷,以历年平均不保证50 h为依据确定理论设计负荷,采用综合聚类法挑选同时发生设计日.用热平衡法计算同时发生设计日、传统设计日的峰值负荷,确定为同时发生设计负荷和传统设计负荷.分别对比了哈尔滨、北京、长沙和广州样本房间的同时发生设计负荷、传统设计负荷与理论设计负荷的差异率.结果显示,各城市同时发生设计负荷与理论设计负荷的差异率偏差范围都远小于传统设计负荷与理论设计负荷的差异率.说明依据同时发生设计日的气象参数进行空调系统设计负荷计算是更加合理、准确的,基于热平衡法可以准确生成适合工程应用的同时发生设计日.

干湿循环下花岗岩残积土胶结物溶蚀-微结构演化规律与力学行为

花岗岩残积土中的游离氧化铁粒间胶结作用使其具有高结构性和水敏性.因此,在干湿循环过程中,粒间胶结氧化物被溶蚀,残积土表现出结构崩解重组和复杂的剪切变形特性.为进一步研究干湿循环过程中花岗岩残积土中游离氧化铁溶蚀造成的土体组构变化及其对力学性能弱化的影响,进行一系列的宏微观试验以揭示不同干湿循环次数(0、1、2、4)下残积土的复杂力学特性.研究结果表明,随着干湿循环次数的增加,花岗岩残积土的应力-应变关系将由弱应变硬化型逐渐转变为应变软化状态.微观分析表明游离氧化铁会促使黏土颗粒胶结形成团聚体,随着干湿循环的进行其含量逐渐降低最终趋于稳定.此外,原状残积土粒度分布(PSD)曲线呈现明显的双峰,然后在干湿循环或去除氧化铁后转变为单峰曲线.反复干湿循环会削弱残积土的胶结结构特性,进而导致土体出现明显的软化特征.在剪切过程中,残积土首先表现出剪切收缩特性,随后出现明显的扩张趋势.随着干湿循环次数增加,残积土的有效黏聚力逐渐减小,但有效内摩擦角呈现逐渐增加的趋势.干湿循环过程中花岗岩残积土复杂的力学性能特点是不可逆的体积收缩和胶粒含量的变化以及微裂缝发展之间的耦合效应.

近邻浅基础建筑物深基坑变形特征的实测及数值分析

基于某基坑工程现场实测数据和数值模拟方法,对近邻既有浅基础建筑物的深基坑变形特征进行了研究。建立了结构-基础-地基共同作用的数值模型,采用考虑土体加卸载路径的土体塑性硬化本构关系,能够较好地反映基坑开挖诱发的地层变形。通过基坑现场实测数据及既有经验曲线验证了所建立数值模型的正确性,在此基础上分析了既有建筑对基坑变形特征的影响。结果表明,基坑开挖主要影响区域内的地表差异沉降导致浅基础建筑物出现转动倾斜,引起建筑基础下地基附加应力重分布,进而加剧了差异沉降。对于基坑诱发变形的预测计算有必要考虑建筑物与地基的共同作用。忽视共同作用影响则有可能低估基坑开挖引起的建筑物差异沉降而造成潜在安全风险。

湍流对高层建筑风压幅值特性影响的研究

风荷载是高层建筑设计的控制荷载之一,来流湍流对结构风荷载分布和风致响应有很大的影响,研究来流湍流对高层建筑风荷载的影响有很重要的实际意义。本文主要研究来流湍流强度对高层建筑风压幅值特性的影响。为形成不同的湍流强度,本文采用风洞试验的方法,共模拟了五种风场,对2种不同断面相同高度共2个模型进行了研究。结果表明,当湍流强度比我国D类风场的湍流强度明显增大时,模型的四个侧面的平均风压系数在数值上是增大的,但是在背风面和侧面的平均风压系数绝对值是减小的;在D+风场中,背风面和侧风面出现了小正压。特别是背风面平均风压系数增加量比迎风面前后对应位置增加量更大,从而使整个结构所受的平均风阻力减小。高湍流强度对高层建筑表面风压有明显影响(如小正压),可为高层建筑抗风设计提供参考。

基于热管的光伏冷却技术研究进展

光伏发电技术的发展和推广是实现碳中和的关键途径之一,但传统光伏电池效率会随自身温度升高而下降,故采取冷却措施降低其温度成为光伏领域的热点问题,其中具有结构简单、传热效率高、可塑性强、被动运行等优点的热管近年来受到了重点关注,而相关研究现状尚待分析汇总.本文从不同热管类型的视角对该领域进行了深入探讨,涵盖热管及其与天空辐射制冷、相变储能、热电制冷和纳米技术耦合下的多种冷却方式,并结合基于热管的光伏冷却技术的发展现状讨论其系统性能、经济和环境效益,对该研究方向进行了展望.综合既有研究发现,热管冷却是一种环保、经济且可行的光伏冷却方式,能有效降低光伏温度并提升其均匀性,且在技术耦合下可实现太阳能与其他清洁能源的科学协同利用,提升其发电性能或实现制冷、储能等附加功能,其发展应用对推动节能减排事业有着积极意义.

湿陷性黄土中可回收锚杆锚-土界面抗剪强度随机森林模型

为推进湿陷性黄土地区基坑工程中可回收锚杆的工程应用,以土体含水率(w)、土体干密度(ρ_(d))和锚固体直径(d)作为试验影响因素,开展了湿陷性黄土的湿陷试验以及可回收锚杆微段单元体拉拔试验,获得了黄土湿陷系数(δ_(s))和锚-土界面剪应力-剪切位移曲线随试验影响因素(w、ρ_(d)和d)的变化规律。试验结果表明:湿陷系数随干密度的增大呈减小趋势,随含水率的增大呈减小趋势;锚-土界面峰值剪切强度则随干密度的增大呈增大趋势,随含水率的增大呈减小趋势;单元体试样边界效应与土样软硬程度有关。最后,基于随机森林算法,选取土体含水率、土体干密度、湿陷系数和锚固体直径4个影响因素作为输入变量,建立了湿陷性黄土中可回收锚杆锚-土界面峰值剪切强度预测模型,其训练集和测试集的可决系数(R^(2))分别为0.971、0.915,表明所建立预测模型效果较好。

桩锚支护基坑开挖对邻近浅基础建筑影响分析

为了研究桩锚支护深基坑开挖对邻近浅基础框架建筑结构变形和内力的影响,本文针对某基坑工程进行了现场地表沉降和支护结构位移的实测分析,并采用有限差分程序FLAC3D建立了考虑上部结构—基础—地基相互作用的三维数值模型。采用数值模拟对桩锚支护深基坑开挖影响下地层应力、围护结构变形以及邻近浅基础框架结构的附加内力演化进行了较为详细的分析,通过实测数据验证了数值模型的合理性。分析结果表明:本文采用的桩锚支护方案及施工参数能较好地控制地层变形并保障邻近既有浅基础建筑结构的安全。桩锚支护基坑开挖不仅导致浅基础结构产生差异沉降,还会引起基础水平位移。桩锚支护基坑开挖后结构柱附加弯矩趋向于集中在框架底层,建议类似工程中结构安全监测重点布置在紧临开挖侧的低楼层板柱连接处。

近邻基坑非对称开挖对既有建筑影响及优化分析

以长沙市区某既有浅基础建筑物近邻非对称基坑工程为依托,通过有限差分法数值程序建立了考虑结构–基础–地基共同作用的数值模型。通过数值模拟方法,分析了建筑物两侧非对称基坑采用不同开挖方案对地层变形和既有建筑变形及受力的影响。数值分析结果表明,既有浅基础建筑物的存在,会影响基坑开挖引起坑外地表沉降曲线的形态。近邻既有建筑的非对称基坑开挖顺序也对地层变形及建筑结构受力有重要影响。综合考虑施工条件、基坑开挖对地层及建筑物变形影响等因素的情况下,应优先施工既有建筑远侧的基坑,后施工近侧基坑。

基于GIS和历史卫星影像的城市建筑大数据识别

在城市建筑群能耗模拟中,建筑类型和建筑年代是典型建筑参考的主要依据,目前较难直接获取相关数据.为识别建筑类型,以长沙市区21538个建筑轮廓(不含城市地图信息点和区域边界轮廓信息)为例,基于建筑轮廓的轮廓面积、近似矩形短边宽度、近似矩形系数等几何特征,运用随机森林方法成功识别出低层住宅、公寓式住宅和其他类型,整体准确率为81.7%.为识别建筑年代,以长沙市中心区域7900个建筑轮廓为例,基于历史卫星影像数据,运用卷积神经网络方法自动提取不同年代的建筑轮廓,平均精确度为80%.然后分别相交分析推断出5077栋建筑建造于2005年之前,1606栋建筑建造于2005—2014年,1217栋建筑建造于2015—2017年.该方法同样适用于其他城市,为后续的建筑群能耗模拟提供了数据支持.

再生骨料透水混凝土力学性能和耐久性研究

从优化水泥基体角度出发,搭配使用不同掺量的再生细骨料,旨在全面提升再生骨料透水混凝土力学性能、渗透性和耐久性.首先,采用单纯形重心设计法对水泥(C)、粉煤灰(FA)和硅灰(SF)组成的三元胶凝体系进行优化设计,获得高性能水泥基体.然后,分析了高性能水泥基体和再生骨料质量分数(0%、30%和50%)对透水混凝土力学性能和耐久性的影响.试验发现,使用高性能胶凝材料,可以显著提升再生骨料透水混凝土的抗压强度和冻融耐久性,且可满足渗透性要求.当再生骨料质量分数为0%、30%和50%时,28 d抗压强度分别提升72.4%、100%和44.2%;50次冻融循环质量损失分别为1.5%、2.2%和2.5%.此外,研究发现再生骨料透水混凝土的破坏模式与胶凝材料性能和再生骨料质量分数相关,可为再生骨料透水混凝土设计和应用提供参考.

超高性能海水海砂混凝土的组成设计与纤维增强增韧

基于单纯形重心设计法对超高性能海水海砂混凝土(ultra-high performance seawater sea-sand concrete,UHPSSC)进行了配合比设计优化,并研究了短切超高分子量聚乙烯纤维(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)和钢纤维对UHPSSC工作性能和力学性能的影响.结果表明:在综合考虑UHPSSC的流动度、抗折强度和抗压强度的情况下,胶凝材料组成的最优配比确定为水泥、硅灰、粉煤灰的质量比为0.75∶0.15∶0.10.随着短切纤维掺量的增加,UHPSSC的流动度逐渐降低,抗折强度、抗压强度和弯曲韧性均逐渐增加.UHMWPE纤维对UHPSSC流动度的影响程度更大,而钢纤维对力学性能的提升效果更明显.随着UHMWPE纤维体积分数的增加,UHPSSC的弯曲破坏模式逐渐由脆性破坏转变为韧性破坏.当UHMWPE纤维掺量为1.0%时,二次峰值荷载会高于初裂荷载.此外,当同时混掺钢纤维和UHMWPE纤维时,UHPSSC的流动度略有下降,抗折强度、抗压强度及弯曲韧性均大幅提高.本研究成果可为UHPSSC的设计和工程应用提供一定的参考.

考虑地层三维空间分布的盾构掘进模拟

为研究复杂地层条件下盾构掘进引起的地层扰动规律,提出了一种考虑地层三维空间分布的盾构掘进模拟方法.该方法利用Kriging算法构建三维地质模型,通过条件判断算法将地层空间分布信息嵌入到有限元模型中,进而实现考虑地层三维空间分布的盾构掘进模拟.此外,采用C#语言编写了复杂地层盾构掘进模拟前处理程序.以长沙地铁四号线为例,根据掘进断面内极软岩、软岩、坚硬岩的占比,选取具有3种不同地层条件的区段,利用该前处理程序构建了土压平衡盾构机掘进过程模型,并开展模拟.模拟结果显示盾构掘进断面内极软岩占比增大会导致地表最终沉降量显著增加.相比于极软岩占比为50%的掘进断面,全断面极软岩处的地表最终沉降量增加了11.67 mm.模拟结果与实测数据规律一致,验证了所提方法的有效性.

基于无人机航拍的近地风场类别确定方法

应用无人机航拍城市地区地面的照片,通过对照片进行识别可快速获取地面建筑物信息,进而有效地获得测区内地貌状况并且实现参数化.通过建立地面粗糙度Z0与地面粗糙度指数α的对应关系可以确定该地区近地风场类别,同时应用无人机搭载风速仪对该地区的风场和风剖面进行实测并通过分析获得了该地区的近地风场类别,进而对采用两种方法获得的近地风场类别识别结果进行了比较.结果表明,通过这两种方法判定的场地类别一致,且相对误差在5%以内.该研究实现了依据实际地貌判定同目标建筑相关的风场类别,所用方法具有广泛的适用性,研究结果可为城市地区的建筑抗风设计提供新思路.

玄武岩纤维复材筋海水海砂混凝土短柱轴压性能

为解决沿海地区或岛礁建设中钢筋混凝土结构耐久性不足的问题,同时推动海水海砂资源的有效利用,开展了玄武岩纤维复合材料筋增强海水海砂混凝土(BFRP-SSC)短柱轴压性能研究.研究了纵筋配筋率和箍筋间距对试件轴压性能的影响.结果表明:BFRP-SSC短柱在加载过程中随着混凝土被压碎、箍筋发生断裂而破坏,表现为较脆性的破坏形式.增加纵筋配筋率可以增加试件的极限承载力,而配箍率对极限承载力影响不明显,同时减小箍筋间距可以增加其延性.对比了国内外纤维增强复合材料(FRP)筋混凝土柱承载力计算方法,BFRP-SSC短柱承载力的计算应当考虑BFRP纵筋的贡献.本文结果可以为BFRP-SSC短柱的设计和应用提供数据支撑和理论依据.

房间辐射时间序列决策树分类方法研究

采用辐射时间序列方法,现有可用的辐射时间序列涉及的房间结构和特征参数数量太少,导致其计算的空调设计负荷偏差较大.考虑国内建筑常用的围护结构及其特征参数,采用简单随机抽样方法抽取结构和特征参数组合的房间样本,应用热平衡方法计算大量的结构与特征组合房间样本的辐射时间序列,用CART决策树算法提取影响房间辐射时间序列的主要特征参数,对房间结构类型和特征参数进行分类,用K-Medoids中心算法确定各类房间代表性辐射时间序列.用提出的决策树分类方法将结构及其特性参数组合房间的非太阳辐射时间序列和太阳辐射时间序列分别分为12类和8类.适用性检验表明,分类后每类房间辐射时间序列很好地代表了该类的所有房间,可显著提高空调设计负荷的准确性.

基于气象日序数的同时发生设计日挑选方法

传统空调设计气象参数设计日对气象参数间的同时发生性考虑不足,导致空调系统的设计冷负荷与实际峰值冷负荷相差甚远.为挑选出计算空调系统设计负荷的更合理的同时发生设计日,提出了一种基于气象日序数的空调设计同时发生设计日挑选方法.该方法首先定义气象日序数的概念,用历史实测气象数据和动态负荷计算模型计算房间动态负荷,基于室内热环境风险水平挑选通用气象日序数集,提出多维多参数聚类分析方法,从通用气象日序数集中选取代表性的同时发生设计日.运用该方法从中国香港和长沙的长年实测气象数据中挑选出两个地区的同时发生设计日.实例研究表明,该方法挑选出的同时发生设计日数量少,适合于工程设计应用.与传统设计日对比表明,气象日序数方法给出的同时发生设计日计算设计冷负荷准确性更高,能满足工程设计准确性要求.

化学-高温-机械复合活化金尾矿及机理分析

尾矿制备辅助胶凝材料是实现尾矿产业化资源利用和减少建筑业碳排放的重要途径.主要探究了不同活化方法下金尾矿的活性机理和水化特性.采用高温活化、机械活化和化学-高温-机械复合活化等方法激发金尾矿的活性,探究不同活化方式对金尾矿活性的影响.测定标准稠度用水量和凝结时间,分析不同金尾矿掺量对复合胶凝材料物理性能的影响.通过XRD分析、SEM分析和火山灰试验研究了金尾矿的活化机理和水化特性.结果表明:化学-高温-机械复合活化效果>高温-机械复合活化>机械活化>高温活化.在化学-高温-机械复合活化下,较原金尾矿28 d抗压强度比(58.25%),治化后的金尾矿强度提高到74.98%.高温活化和机械活化会使得金尾矿的主要矿物相结晶度降低,但火山灰活性较低.CaO的存在有助于进一步降低结晶度,并在水化反应过程中,其提供的碱性环境,会产生活性SiO_(2)和Al_(2)O_(3),加速Ca(OH)_(2)与活性SiO_(2)和Al_(2)O_(3)反应,C—S—H凝胶和铝酸盐水合物含量增多,结构更加致密,抗压强度得到提升.

中国传统火炕非均质设计与性能优化

针对中国传统火炕(Heated Kang)设计不合理导致的炕面温度不均、热舒适性差、热效率低等问题,提出了一种传统火炕的非均质设计方法.为更好地揭示新型火炕设计原理与分析火炕热均衡性、热舒适性等性能,通过CFD模拟平台建模,研究火炕的竖洞率(竖洞区域占火炕整体区域的比例)、炕板蓄热层厚度以及入口烟气温度、出入口相对位置等关键参数对炕板表面温度均衡度的影响.结果表明,竖洞率为83%,炕板蓄热层厚度为80-50-20 mm(Ⅰ区80 mm,Ⅱ区50 mm,Ⅲ区20 mm),入口烟气温度为275℃,出入口形式为倒卷帘时炕面温度最为均匀,此时炕面温度标准差为5.6℃,而且具有较高的平均温度,为36.4℃.通过采用内部结构非均质设计方法,火炕的表面热均衡性显著提高50%.倒卷帘形式的出入口相对位置在优化炕面温度均匀性的同时,显著提高炕面最低温度9.1℃.该研究结果为传统火炕节能、提高热效率提供新思路,对传统火炕的创新改进具有重要指导意义.

施工场地无人机精细化三维模型构建及土方测量

利用无人机倾斜摄影测量技术,获取工程施工场地多视图影像序列,利用基于运动恢复结构算法(Structure from Motion,SfM)和多视图立体匹配算法(Multi View Stereo,MVS)的多视影像密集匹配形成超高密度点云,采用布料模拟滤波(Cloth Simulation Filter,CSF)算法剔除植被及废弃建筑物点云,获取真实地面点云,基于基底设计模型计算出两期点云之间土方量,实现复杂土方工程智能化测量.采用上述无人机方法,对长沙岳麓山脚两块建设用地进行土方快速测量及精度评估,得到5.3846亿点/公顷的点云密度,土方计算结果相对于RTKGNSS测量结果误差为2.8%,满足土方测量误差小于5%的要求,具有较好的应用前景及工程实用价值.