低净空环境旋喷静压复合桩的试验研究

在既有建筑的加固改造过程中,桩基础是既有建筑地基基础加固改造或托换的重要手段,但是常规的设备和工艺往往无法满足在既有建筑内部低净空条件下大桩径、大桩长、高承载力桩基础的施工要求。针对此类需求,将锚杆静压桩技术和水泥土复合桩技术相结合,提出低净空下旋喷静压复合桩技术,并研发了旋喷静压一体化成套设备。通过现场足尺试验,验证了该项技术施工工艺的可行性,并通过现场试验对旋喷静压复合桩、旋喷桩及静压桩的施工工艺、单桩承载力、桩身内力等进行了对比分析,试验证明:与传统的静压桩、旋喷桩相比,旋喷静压复合桩的承载力大幅提高。

我国村镇建筑防灾研究概述

通过对我国村镇既有建筑现状的调查和地震、洪水、台风中受灾房屋的灾害调查,掌握了我国村镇房屋的建筑材料、结构型式、建造方式、传统习惯及其震害特点和存在的主要问题。在村镇建筑抗震防灾规程和导则的编制过程中,对村镇建筑在抗震、抗洪和抗风方面存在的主要问题,采取了相应的抗御措施,提高了村镇建筑抵抗地震、洪水、风暴灾害的能力。相关研究单位和技术人员在村镇防灾建设方面做出了大量深入细致的研究工作,取得了丰硕的研究成果。限于篇幅,仅就中国建筑科学研究院负责课题的研究内容进行了概述。

螺杆灌注桩抗拔承载机理的试验研究

通过室内模型试验和现场试验对螺杆灌注桩抗拔承载机理进行了研究,研究表明螺杆灌注桩作为抗拔桩优势较为明显。通过室内模型试验,采用图像处理技术直观地得到上拔荷载作用下螺杆桩和直杆桩的桩周土体位移场和上拔破坏模式,进而对其抗拔承载机理进行探讨,并采用现场试验进行验证。模型试验和现场试验表明,螺杆桩的单桩抗拔承载力高于同直径的等截面桩,螺纹段的抗拔侧阻力与等截面桩的侧阻力相比明显提高。对于螺纹段,极限抗拔侧阻力表现为周边土体的抗剪强度,破坏面为连续的拱形;对于直杆段,极限抗拔侧阻力表现为桩体与桩周土体的摩擦阻力,破坏面为桩周圆柱面。根据试验结果从工程实用的角度,引入抗拔折减系数给出螺杆灌注桩单桩抗拔极限承载力的表达式,并给出相关参数的取值建议。

多灾种下特大城市安全韧性影响评估研究与实践

针对灾害发生发展全过程中对城市的功能影响缺乏有效的评价方法和体系,以及对于城市综合灾害防御和防灾韧性城市建设的指导存在不足,研究运用层次分析法,提出了基于模糊评价的数学模型,建立了多层级指标的权重向量和判断矩阵,实现了多层次、多因素的评估需求。研究根据城市安全韧性影响的评估指标体系,实现了评估指标的层级架构并计算其权重。运用相关研究成果针对某特大城市开展案例研究,并针对其薄弱环节提出提升措施和优化建议。

既有砌体结构安全性评估的分项系数研究

既有结构安全性评估是基于已知的结构信息,对结构是否能够承受预期荷载做出判断的过程;基于既有砌体结构抗力的材料性能、几何特征以及永久作用为确定量的基本假设,给出了适用于既有砌体结构安全性评估的极限状态表达式及其分项系数和安全性分级原则。结果表明,A类、B类和C类既有砌体结构安全性评估的分项系数可取值为:抗力分项系数γR取1.6(对应的材料分项系数γf为1.2);永久作用分项系数γG取1.0;对于可变作用分项系数γQ,A类构件取1.3,B类构件取1.4,C类构件取1.5。对于重要性系数γ0,可与《工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50153—2008)保持一致;对于安全性分级标准,可与《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB 50292—2015)保持一致。

水泥砂浆面层加固砌体墙抗震可靠指标研究

采用水泥砂浆面层加固方法加固砌体房屋是一种简单有效的方法。对比分析了《砌体结构加固设计规范》(GB 50702-2011)[3]和《建筑抗震加固技术规程》(JGJ 116-2009)[4]中钢筋网水泥砂浆面层加固砌体墙的可靠性;对10片未加固低强度砖墙和20片单面钢筋网水泥砂浆面层加固低强度砖墙进行拟静力试验,分析了未加固和加固墙体的破坏模式和机理,并提出了适用于钢筋网水泥砂浆面层加固砌体墙的抗震验算公式。研究表明:两标准的可靠水平差别较大,实际应用时,易产生矛盾;未加固墙主要发生沿阶梯形斜裂缝受剪破坏,加固墙主要发生沿通缝受剪破坏和沿阶梯形斜裂缝受剪破坏;建议公式的计算值与试验值吻合良好,未加固墙抗震可靠指标为2.2,加固墙抗震可靠指标为2.5~3.1;砂浆面层加固砌体结构可以显著提高结构的抗震性能。

城市防灾安全韧性评价及其标准化探讨

韧性理念的提出,为城市防灾提供了新思路,构建城市防灾安全韧性标准体系,对减少城市灾害风险,提高城市安全韧性,促进城市高质量发展具有重要意义。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标的建议》中明确提出了建设“韧性城市”的目标。建立城市防灾安全韧性评价技术体系和标准体系是韧性城市相关研究技术成果转化落地的基础支撑、重要途径,本文系统总结了国内外城市防灾安全韧性评价标准的发展历程,比对分析了国内外在标准化工作发展中存在的问题,并为我国城市防灾安全韧性评价标准化的工作提出了建议。

城市社区应急避难场所区位配置模型研究

为提高城市社区应急避难场所的应急疏散和避难能力,用数学建模方法确定应急避难场所在社区中的最优选址。依据运筹学中设施区位配置(L-A)模型理论和城市应急避难场所的布局原则,构建城市社区应急避难场所选址模型。借助交互式的线性和通用优化求解器(LINGO)对其求解。利用构建的选址模型及求解方法,评价北京市某社区现状应急避难场所位置的合理性。结果表明,该社区现有应急避难场所位置不合理,理论最优位置应在4号居民楼与下沉广场之间。全面合理的选址模型条件能使最优选址更接近现实需求。

竖向荷载作用下螺杆灌注桩受压承载机理的试验研究

螺杆灌注桩是一种上部为圆柱形、下部为螺丝形的组合式灌注桩,由于具有承载力高、节约材料、文明施工程度高等特点,在工程中得到广泛应用。螺杆灌注桩由于其特有的施工工艺及截面形式,使得其承载机理不同于等截面灌注桩。通过室内模型试验,采用图像处理技术直观地得到螺杆桩和直杆桩的破坏形态,进而对其承载机理和承载力计算进行探讨,并采用现场试验进行验证。模型试验和现场试验表明,螺杆桩的单桩承载力高于同直径的等截面桩,螺纹段的侧阻力与等截面桩的侧阻力相比明显提高。螺纹段和直杆段的极限侧阻力产生机理有所不同。对于螺纹段,在极限状态下,由于螺牙的机械咬合作用使得螺牙以及螺牙之间的土体作为整体与周边土体产生剪切位移,螺纹段的极限侧阻力表现为周边土体的抗剪强度,破坏面为连续的拱形,拱形截面的平均直径大于螺牙的外径;对于直杆桩,在极限状态下,侧阻力表现为桩体与桩周土体的摩擦阻力,破坏面为桩周的圆柱面。根据试验结果,给出螺杆灌注桩单桩极限承载力的表达式,并给出相关参数的取值建议。

基于聚类分析的我国火灾空间分布研究

为了解我国火灾事故的空间分布情况,使用系统聚类分析了我国1996-2010年的火灾统计数据,并结合地理信息系统把分类的结果呈现在相应的区域上进行火灾的空间分布特征研究。聚类分析结果将我国31个省市自治区的火灾事故分为5类,对聚类的结果使用方差分析,类与类之间存在显著差异,说明通过系统聚类得到的分类结果是科学的。进一步分析显示我国火灾事故在空间分布上存在一定的规律性。分析结果可以对了解我国火灾分布特点以及为相关部门提供决策支持。

村镇单层实心砖墙房屋加固方法模型振动台对比试验研究

通过对比试验,对我国村镇量大面广的单层实心砖墙房屋的抗震加固方法进行研究。制作了1/4缩尺的未设防模型和抗震加固模型,分别进行了模拟地震振动台试验,对模型在地震作用下的地震反应和震害现象进行对比分析。试验结果表明,对既有单层实心砖墙房屋采取抗震加固措施,可以有效提高房屋的综合抗震能力,减轻地震破坏。

钢结构震损建筑抗震加固修复技术研究

由于种种原因,我国对钢结构震害分析以及震损加固的研究不够深入,本文从钢结构的震害分析入手,总结了钢结构震损加固的原则和方法,强调除了提高结构强度和刚度外,还要从增大钢结构在往复荷载作用下的塑性变形能力和耗能能力以及减小地震作用方面全面考虑。

大型商业综合体中庭步行街消防设计研究

基于典型商业中庭步行街消防设计中遇到的难题,结合新近实行的GB 50016-2014《建筑设计防火规范》,从防火分区/分隔、疏散安全区认定、烟控系统、疏散及消防系统设计等几个方面进行分析。在充分考虑并利用建筑自身设计特点的基础上,提出合理可行的消防安全策略,并进行烟气流动及人员安全疏散数值模拟研究。结果可以为同类工程的建筑防火设计提供借鉴。

双洞单线高铁隧道列车中部火灾人员最优疏散模式研究

分析了双洞单线隧道疏散设计概况,针对隧道疏散最不利的列车中部火灾场景,建立了人员疏散路径选择网络模型。基于合理的假设,确定了双洞单线隧道列车中部火灾的5种疏散路径,并运用图解法求解出了最优疏散时间与列车位置关系的数学方程式,确定了最优疏散路径选择模式。通过pathfinder数值模拟对比分析可知,最优疏散路径选择模式的理论模型与模拟结果高度吻合,可以准确计算出人员安全疏散所需时间,对改善隧道疏散设计,减少人员伤亡具有重要意义。

改造机房IG541气体灭火系统灭火效能研究

总结了IG541气体灭火系统的优点,以某改造机房为研究对象,分析确定了防护区电气火灾规模及其发展趋势。运用FDS数值模型,对防护区IG541气体灭火系统的灭火效能进行了模拟分析。结果表明,火灾发生137 s后,感温探测器动作并联动触发气体喷放;系统启动97 s后,防护区内火灾熄灭。模拟过程中,防护区内火灾最大热释放速率为320 k W,最高温度可达47℃,氧气浓度最低为12. 2×10-2mol/mol。

钢筋混凝土框架结构振动台试验研究

本文通过三个首层层高不同的钢筋混凝土框架结构模型振动台试验，研究了楼层刚度突变对钢筋混凝土框架结构的破坏过程和破坏形态的影响，结果表明：软弱层直接影响建筑结构的破坏过程和倒塌模式；控制楼层侧向刚度不小于相邻上一层的70％或不小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80％；采用楼层剪力与层间位移比的方法来计算楼层侧向刚度比，并以此方法判定结构的软弱楼层是合理的。

地下铁路站房工程关键技术问题及消防安全对策研究

在分析了铁路地下站房建筑布局、功能特点、人员及火灾特性的基础上，论文阐述了地下站房工程面临的主要消防安全问题。针对关键性技术问题从商业设施布置、防火分区／分隔、烟气控制、人员疏散和消防系统设计等几个方面提出了消防安全设计应对策略。论文提出的消防安全对策对于地下铁路站房的消防安全设计具有一定的借鉴意义。

大型铁路旅客车站危险性分析及消防策略研究

伴随着我国铁路客运专线的建设，一些大型铁路旅客车站相继进入了建设实施阶段。作为交通类公共建筑，大型旅客车站建筑无论在设计、建造和运营方面都极为复杂。对于此类建筑，安全、便利、美观是对其的基本需求，其中防火安全至关重要。通过适当的防火设计和管理措施，防止大型旅客车站火灾发生，控制火灾规模和保护人员疏散安全是建筑防火设计、管理的重要目标。本文对大型铁路旅客车站的危险性进行了分析，并结合工程案例对其消防策略进行了研究。

室外风下建筑外立面火溢流阻隔技术研究

以全尺寸双层建筑为火灾试验模型,采用数值模拟的方法,模拟低速及高速侧吹风两种室外风条件下,不同的窗口、窗槛墙及阳台尺寸对建筑外立面开口火溢流蔓延的阻隔情况。运用数值拟合找出不同室外风条件下建筑外立面开口火溢流扩散程度与窗口宽度、窗槛墙高度及阳台伸长之间的相关性。结果表明:低速侧吹风状况下,火溢流顺风斜向上蔓延,阳台宽度起主导阻隔作用;高速侧吹风状况下,火溢流顺风横向蔓延,阳台伸长起主导阻隔作用。

基于模糊综合评价的建筑综合防灾能力评估体系

建筑是城市综合防灾减灾的重点研究对象,建筑的综合防灾能力直接影响着人、城市乃至整个社会的安全。依据民用建筑可靠性鉴定标准和危险房屋鉴定标准,提出建立包括结构、设施和人员三个主要方面的建筑综合防灾能力评估指标体系,克服了以往单灾种评估的片面性和重复性,同时提出采用模糊综合评价法解决评价对象的复杂性及评价指标难以直接量化的问题。该项评估研究成果有助于业主和社会政府管理者全面掌握建筑的使用情况,并进行针对性防灾措施的制定和管理,同时为建筑的维修、改造和加固提供了参考依据。