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2018年 第48卷 第3期
2018, 48(3): 1-5.
doi: 10.13204/j.gyjz201803001
摘要:
建筑信息模型(BIM)技术的快速发展急需BIM标准指导实践。目前我国国家和地方已经发布的BIM标准几十项,但对BIM应用的推动作用甚微。在归纳总结了国内外BIM标准发展现状基础上,简要介绍了BIM技术标准和BIM实施标准内容,探讨分析了BIM标准理论体系框架,梳理论证了目前BIM标准编制过程中存在的问题,以期对BIM标准的编制工作起到积极作用。
建筑信息模型(BIM)技术的快速发展急需BIM标准指导实践。目前我国国家和地方已经发布的BIM标准几十项,但对BIM应用的推动作用甚微。在归纳总结了国内外BIM标准发展现状基础上,简要介绍了BIM技术标准和BIM实施标准内容,探讨分析了BIM标准理论体系框架,梳理论证了目前BIM标准编制过程中存在的问题,以期对BIM标准的编制工作起到积极作用。
2018, 48(3): 6-10.
doi: 10.13204/j.gyjz201803002
摘要:
通过介绍建筑信息模型(BIM)的相关概念和国内外BIM成熟度模型和发展路线的理论,探讨BIM应用发展的最终目标以及一体化项目交付(IPD)的内涵,并对于我国BIM应用现状和国内外IPD应用现状、阻碍因素和相关案例进行了综述和分析。在此基础上,对我国BIM和IPD应用研究中的不足之处进行探讨并提出改进建议,对如何推广IPD给出了建议。
通过介绍建筑信息模型(BIM)的相关概念和国内外BIM成熟度模型和发展路线的理论,探讨BIM应用发展的最终目标以及一体化项目交付(IPD)的内涵,并对于我国BIM应用现状和国内外IPD应用现状、阻碍因素和相关案例进行了综述和分析。在此基础上,对我国BIM和IPD应用研究中的不足之处进行探讨并提出改进建议,对如何推广IPD给出了建议。
2018, 48(3): 11-16.
doi: 10.13204/j.gyjz201803003
摘要:
由于缺乏对结构物高精细度模型的子模型空间的拓扑特性研究,目前仍难以实现特征模型即时提取与建模质量定量控制。为此以结构工程信息为研究对象,在建筑(结构)信息模型方法研究框架下,通过统计一跨高精细度桥梁箱梁模型的控制性几何信息,获取到子模型间的网络拓扑特征关系,主要讨论了该网络中的两类特征节点。通过推广人工神经场(ANEF)刻画了两类节点以结构BIM子模型为信息载体的演化规律,得到了不考虑环境场影响的网络节点模型。节点模型描述了子模型空间可能的结构特征与高精细度建模的工作模式;节点间连接权赋予参数重要性指标;节点输入矩阵建议了经验规范中LOD指标的数学意义。相关结论为进一步研究高精细度模型的拓扑结构、探索考虑环境场影响的节点模型、构建完备的特征信息提取方案以及模型质量控制方法提供参考。
由于缺乏对结构物高精细度模型的子模型空间的拓扑特性研究,目前仍难以实现特征模型即时提取与建模质量定量控制。为此以结构工程信息为研究对象,在建筑(结构)信息模型方法研究框架下,通过统计一跨高精细度桥梁箱梁模型的控制性几何信息,获取到子模型间的网络拓扑特征关系,主要讨论了该网络中的两类特征节点。通过推广人工神经场(ANEF)刻画了两类节点以结构BIM子模型为信息载体的演化规律,得到了不考虑环境场影响的网络节点模型。节点模型描述了子模型空间可能的结构特征与高精细度建模的工作模式;节点间连接权赋予参数重要性指标;节点输入矩阵建议了经验规范中LOD指标的数学意义。相关结论为进一步研究高精细度模型的拓扑结构、探索考虑环境场影响的节点模型、构建完备的特征信息提取方案以及模型质量控制方法提供参考。
2018, 48(3): 17-20.
doi: 10.13204/j.gyjz201803004
摘要:
由于缺少对于企业级BIM族库(构件库)管理理论的系统性研究,族库的管理仍套用传统工程项目管理的模式。随着族库规模的不断扩大,当企业内多项目多团队并行工作时,传统管理方法易引发入库族的大量信息丢失,难以有效控制如此复杂的信息配置与调用过程。针对企业级BIM族库管理过程中出现的大量问题,通过对BIM技术核心理论和航空工业中构型理论对比后发现,企业级族库系统与基于构型的航空机型管理存在着许多共性,因此尝试将构型管理引入到企业级族库建设管理中。首先介绍了航空构型管理理论与相关的研究思路;其次论述了基于构型的族库建立方法,定义了族库构型项,建立了包含顶部结构层、中部构型层和底部实例层三个层次的族谱构型结构图;最后论述了构型理论在企业级族库管理中的应用过程,详细说明了构型管理策划、构型标志、构型控制、构型纪实和构型审核这5个关键步骤在族库管理中的具体过程。
由于缺少对于企业级BIM族库(构件库)管理理论的系统性研究,族库的管理仍套用传统工程项目管理的模式。随着族库规模的不断扩大,当企业内多项目多团队并行工作时,传统管理方法易引发入库族的大量信息丢失,难以有效控制如此复杂的信息配置与调用过程。针对企业级BIM族库管理过程中出现的大量问题,通过对BIM技术核心理论和航空工业中构型理论对比后发现,企业级族库系统与基于构型的航空机型管理存在着许多共性,因此尝试将构型管理引入到企业级族库建设管理中。首先介绍了航空构型管理理论与相关的研究思路;其次论述了基于构型的族库建立方法,定义了族库构型项,建立了包含顶部结构层、中部构型层和底部实例层三个层次的族谱构型结构图;最后论述了构型理论在企业级族库管理中的应用过程,详细说明了构型管理策划、构型标志、构型控制、构型纪实和构型审核这5个关键步骤在族库管理中的具体过程。
2018, 48(3): 21-25.
doi: 10.13204/j.gyjz201803005
摘要:
为促进建筑运维管理在语义网上的实现,建立了基于BIM和本体技术的智能应用框架;结合Dog Ont本体建立了建筑运维管理本体;提出了BIM数据提取方法及个体、规则的创建方法;采用Revit API、网络本体语言(OWL)API和语义网规则语言(SWRL)API技术实现了框架程序。利用一个实际项目验证了框架、方法和程序的有效性。对推进BIM、本体和语义网技术的发展以及建筑运维的网络化、智能化管理具有重要意义。
为促进建筑运维管理在语义网上的实现,建立了基于BIM和本体技术的智能应用框架;结合Dog Ont本体建立了建筑运维管理本体;提出了BIM数据提取方法及个体、规则的创建方法;采用Revit API、网络本体语言(OWL)API和语义网规则语言(SWRL)API技术实现了框架程序。利用一个实际项目验证了框架、方法和程序的有效性。对推进BIM、本体和语义网技术的发展以及建筑运维的网络化、智能化管理具有重要意义。
2018, 48(3): 26-30.
doi: 10.13204/j.gyjz201803006
摘要:
介绍参数化设计的概念和Dynamo参数化设计软件工具,并以运城文化艺术活动中心为例,通过Revit和Dynamo平台详细阐述了运用可视化程序对项目中所涉及空间曲面的建模,得出了Dynamo具有的功能如下:强大计算和曲面造型设计能力;快速、准确定位空间曲面;充分利用自适应族的自适应能力,快速创建幕墙网格等功能。
介绍参数化设计的概念和Dynamo参数化设计软件工具,并以运城文化艺术活动中心为例,通过Revit和Dynamo平台详细阐述了运用可视化程序对项目中所涉及空间曲面的建模,得出了Dynamo具有的功能如下:强大计算和曲面造型设计能力;快速、准确定位空间曲面;充分利用自适应族的自适应能力,快速创建幕墙网格等功能。
2018, 48(3): 31-36.
doi: 10.13204/j.gyjz201803007
摘要:
医院建筑是功能复杂且社会影响性较大的一类公共建筑,在其设计阶段应用建筑信息模型(BIM)技术,能够优化建筑功能、提高设计成果质量。在上海市胸科医院科教综合楼的设计阶段深度应用了BIM技术:方案设计阶段主要进行了交通组织流线模拟分析、设计方案比选、地下室机械停车模拟分析、特殊场所消防疏散模拟分析、场地风环境模拟分析、室内自然采光模拟分析等建筑性能模拟;初步设计阶段主要进行了建筑与结构的冲突检查、面积明细表统计应用分析和建筑设备选型;施工图设计阶段主要进行了多专业冲突检测和竖向净空优化。
医院建筑是功能复杂且社会影响性较大的一类公共建筑,在其设计阶段应用建筑信息模型(BIM)技术,能够优化建筑功能、提高设计成果质量。在上海市胸科医院科教综合楼的设计阶段深度应用了BIM技术:方案设计阶段主要进行了交通组织流线模拟分析、设计方案比选、地下室机械停车模拟分析、特殊场所消防疏散模拟分析、场地风环境模拟分析、室内自然采光模拟分析等建筑性能模拟;初步设计阶段主要进行了建筑与结构的冲突检查、面积明细表统计应用分析和建筑设备选型;施工图设计阶段主要进行了多专业冲突检测和竖向净空优化。
2018, 48(3): 37-40.
doi: 10.13204/j.gyjz201803008
摘要:
施工阶段是实现建筑信息模型(BIM)技术应用价值的关键阶段,直接影响工程建设的进度、造价、质量与安全等项目管理目标。上海市胸科医院科教综合楼的施工难点包括施工场地狭小、深基坑施工、施工环境复杂、紧邻地铁、施工工期紧、施工精度要求高等诸多问题。引入BIM技术,采用Revit、Navisworks、Lumion等软件,进行施工场地规划模拟、地下工程施工方法模拟、桩基施工方案模拟、智能化停车库的施工模拟、钢结构连廊的施工模拟,并且应用TTek-PM云工程管控平台,解决了这些在闹市区工程施工中所可能遇到的难题,获得了良好的BIM应用效果,成为上海市BIM应用的标杆之一。
施工阶段是实现建筑信息模型(BIM)技术应用价值的关键阶段,直接影响工程建设的进度、造价、质量与安全等项目管理目标。上海市胸科医院科教综合楼的施工难点包括施工场地狭小、深基坑施工、施工环境复杂、紧邻地铁、施工工期紧、施工精度要求高等诸多问题。引入BIM技术,采用Revit、Navisworks、Lumion等软件,进行施工场地规划模拟、地下工程施工方法模拟、桩基施工方案模拟、智能化停车库的施工模拟、钢结构连廊的施工模拟,并且应用TTek-PM云工程管控平台,解决了这些在闹市区工程施工中所可能遇到的难题,获得了良好的BIM应用效果,成为上海市BIM应用的标杆之一。
2018, 48(3): 41-45.
doi: 10.13204/j.gyjz201803009
摘要:
民族工业兴起到东北老工业基地的百余年建设,为严寒地区留有数量众多的工业遗存。随着城市扩张,部分工业遗产逐渐被城区包围,由于区位价值提升而备受关注。成功的工业区更新,除了重视工业遗存的文化认同与空间利用,更应通过规划调整与单体改造,促进地区生态环境的改善和人居环境品质的提升。结合严寒地区工业遗存的条件和特点,从整体规划、组团更新、单体改造三个层面,以风环境、清洁能源、材料与构造为视角,归纳适合严寒气候的适应性改造策略与技术。
民族工业兴起到东北老工业基地的百余年建设,为严寒地区留有数量众多的工业遗存。随着城市扩张,部分工业遗产逐渐被城区包围,由于区位价值提升而备受关注。成功的工业区更新,除了重视工业遗存的文化认同与空间利用,更应通过规划调整与单体改造,促进地区生态环境的改善和人居环境品质的提升。结合严寒地区工业遗存的条件和特点,从整体规划、组团更新、单体改造三个层面,以风环境、清洁能源、材料与构造为视角,归纳适合严寒气候的适应性改造策略与技术。
2018, 48(3): 46-51.
doi: 10.13204/j.gyjz201803010
摘要:
大型客运站是典型的大空间、高能耗建筑,双层表皮围护结构在解决高能耗的问题上具有极大的潜力,然而其保温效果及影响因素在国内还缺少一定的实证研究来支撑和验证。以太原南站外表皮中的双层组合幕墙为研究对象,对其在冬季运行时的表皮内外温度等进行实测,并基于实测数据,对其进行保温性能分析。研究在寒冷气候特征下,双层表皮作为外墙围护结构的保温性能,验证双层表皮在寒冷地区大空间建筑的保温效果。
大型客运站是典型的大空间、高能耗建筑,双层表皮围护结构在解决高能耗的问题上具有极大的潜力,然而其保温效果及影响因素在国内还缺少一定的实证研究来支撑和验证。以太原南站外表皮中的双层组合幕墙为研究对象,对其在冬季运行时的表皮内外温度等进行实测,并基于实测数据,对其进行保温性能分析。研究在寒冷气候特征下,双层表皮作为外墙围护结构的保温性能,验证双层表皮在寒冷地区大空间建筑的保温效果。
2018, 48(3): 52-56.
doi: 10.13204/j.gyjz201803011
摘要:
为了应对人口高度聚集和土地资源短缺的压力,城市开发强度剧增,导致城市通风环境恶化。从城市尺度和街区尺度挖掘城市通风潜力,探寻城市形态与城市风环境的关联性。在城市尺度,通过地理信息系统(GIS)的量化分析,计算迎风面积密度(FAD),发现改变建筑密度和建筑体积密度可以改善城市通风环境;通过CFD模拟街区尺度的风环境,发现地块的建筑密度决定人行高度的通风潜力,地块迎风面的布局形式也会影响通风。
为了应对人口高度聚集和土地资源短缺的压力,城市开发强度剧增,导致城市通风环境恶化。从城市尺度和街区尺度挖掘城市通风潜力,探寻城市形态与城市风环境的关联性。在城市尺度,通过地理信息系统(GIS)的量化分析,计算迎风面积密度(FAD),发现改变建筑密度和建筑体积密度可以改善城市通风环境;通过CFD模拟街区尺度的风环境,发现地块的建筑密度决定人行高度的通风潜力,地块迎风面的布局形式也会影响通风。
2018, 48(3): 57-62.
doi: 10.13204/j.gyjz201803012
摘要:
城市建筑遗产是一种独特的文化资源,对其进行保护和再利用具有重要意义,它作为一种城市发展的见证物,凝聚着市民对过往时光的回忆。结合创意文化产业的发展,这种建筑遗产特别的利用模式是建筑遗产再利用的重要表现形式之一。建筑遗产与创意文化产业的融合有利于城市建筑遗产的集中保护和管理,有利于文化创意产业集群的形成发展。通过对罍街文创小镇规划的剖析,探讨建筑遗产再利用背景下创意文化产业的发展策略与规划方法等问题,并提出创意文化产业发展相关思考与建议。
城市建筑遗产是一种独特的文化资源,对其进行保护和再利用具有重要意义,它作为一种城市发展的见证物,凝聚着市民对过往时光的回忆。结合创意文化产业的发展,这种建筑遗产特别的利用模式是建筑遗产再利用的重要表现形式之一。建筑遗产与创意文化产业的融合有利于城市建筑遗产的集中保护和管理,有利于文化创意产业集群的形成发展。通过对罍街文创小镇规划的剖析,探讨建筑遗产再利用背景下创意文化产业的发展策略与规划方法等问题,并提出创意文化产业发展相关思考与建议。
2018, 48(3): 63-67.
doi: 10.13204/j.gyjz201803013
摘要:
结合连体建筑实际工程,研究建筑物下采空区注浆治理以消除塌陷的影响;建立考虑楼板面内弹性变形高精度有限元空间质点系结构计算模型,进行静、动力分析,对比空腹桁架、托梁和吊梁三种连体方案。结果表明:托梁和吊梁式连体会导致托梁、吊梁连体部位质量和刚度突变,连接体受力突变,其竖向支承构件在连接部位应力过度集中,难以形成有效破坏机制;空腹桁架连体结构连接层质量和刚度变化较为均匀,在竖向荷载和水平地震作用下,竖向支承构件的内力变化较为均匀。合理设计空腹桁架节点并控制施工工艺,能够大大改善连体结构的受力性能和工作机理。
结合连体建筑实际工程,研究建筑物下采空区注浆治理以消除塌陷的影响;建立考虑楼板面内弹性变形高精度有限元空间质点系结构计算模型,进行静、动力分析,对比空腹桁架、托梁和吊梁三种连体方案。结果表明:托梁和吊梁式连体会导致托梁、吊梁连体部位质量和刚度突变,连接体受力突变,其竖向支承构件在连接部位应力过度集中,难以形成有效破坏机制;空腹桁架连体结构连接层质量和刚度变化较为均匀,在竖向荷载和水平地震作用下,竖向支承构件的内力变化较为均匀。合理设计空腹桁架节点并控制施工工艺,能够大大改善连体结构的受力性能和工作机理。
2018, 48(3): 73-77.
doi: 10.13204/j.gyjz201803015
摘要:
通过改变对冲跨比有直接影响的加载板位置和加载板尺寸,选取集中荷载作用下3块钢筋混凝土双向板进行冲切试验,观察冲切破坏形态,分析加载荷载与中央挠度及钢筋应变的关系,研究加载板尺寸、加载位置对板冲切受力性能的影响。结合前期20块板的冲切破坏荷载,与规范公式计算结果进行对比,对中国、美国、英国和欧盟等规范公式中影响冲切强度的关键参数进行了探讨,尝试推导修正公式。结果表明:钢筋混凝土板冲切强度随着加载板尺寸的增大而增大,偏置荷载作用下试件的冲切强度大于中置荷载作用的冲切强度。相比较其他规范式,试验中所涉及23块板试件的试验值与修正公式计算值最为接近。
通过改变对冲跨比有直接影响的加载板位置和加载板尺寸,选取集中荷载作用下3块钢筋混凝土双向板进行冲切试验,观察冲切破坏形态,分析加载荷载与中央挠度及钢筋应变的关系,研究加载板尺寸、加载位置对板冲切受力性能的影响。结合前期20块板的冲切破坏荷载,与规范公式计算结果进行对比,对中国、美国、英国和欧盟等规范公式中影响冲切强度的关键参数进行了探讨,尝试推导修正公式。结果表明:钢筋混凝土板冲切强度随着加载板尺寸的增大而增大,偏置荷载作用下试件的冲切强度大于中置荷载作用的冲切强度。相比较其他规范式,试验中所涉及23块板试件的试验值与修正公式计算值最为接近。
2018, 48(3): 78-82.
doi: 10.13204/j.gyjz201803016
摘要:
进行了2根部分外包组合简支梁和6根预应力部分外包组合简支梁的抗弯性能试验,通过对构件试验数据和现象的分析,发现对构件施加预应力能有效提高其极限承载力并减小其挠度,但预应力水平的提高对其挠度的减小影响较小;增加构件截面宽度也能有效提高其极限承载力,但同样对其挠度影响较小。同时推导出这种新型组合梁在正常使用状态下的挠度计算方法,计算结果与试验结果吻合度良好。
进行了2根部分外包组合简支梁和6根预应力部分外包组合简支梁的抗弯性能试验,通过对构件试验数据和现象的分析,发现对构件施加预应力能有效提高其极限承载力并减小其挠度,但预应力水平的提高对其挠度的减小影响较小;增加构件截面宽度也能有效提高其极限承载力,但同样对其挠度影响较小。同时推导出这种新型组合梁在正常使用状态下的挠度计算方法,计算结果与试验结果吻合度良好。
2018, 48(3): 83-90.
doi: 10.13204/j.gyjz201803017
摘要:
有限元模型修正技术在运营期监控、评估桥梁结构性能、损伤识别等工作中有着广泛的应用。依托桥梁荷载试验数据进行有限元模型修正是常见的做法,然而由于测试水平等客观条件的影响,试验数据不能保证完全可靠。以往的模型修正中,基于加权最小二乘法的目标函数不能体现出其对测试数据的抗差性能。提出了基于权函数的目标函数,对测试数据具有较好的抗差性能;以一个三跨连续梁模型进行验证;最后以阜阳市东环路颍河大桥的试验数据为基础,进行模型修正,验证了其可行性。
有限元模型修正技术在运营期监控、评估桥梁结构性能、损伤识别等工作中有着广泛的应用。依托桥梁荷载试验数据进行有限元模型修正是常见的做法,然而由于测试水平等客观条件的影响,试验数据不能保证完全可靠。以往的模型修正中,基于加权最小二乘法的目标函数不能体现出其对测试数据的抗差性能。提出了基于权函数的目标函数,对测试数据具有较好的抗差性能;以一个三跨连续梁模型进行验证;最后以阜阳市东环路颍河大桥的试验数据为基础,进行模型修正,验证了其可行性。
2018, 48(3): 91-96.
doi: 10.13204/j.gyjz201803018
摘要:
采用基于数字化摄影测量技术的试验方法,对不同长宽比(L/B)矩形基础地基的承载特性、位移场、应变场发展规律及破坏模式进行深入研究。研究结果表明:矩形基础地基极限承载力随着基础长宽比的增大而减小,并逐渐趋于稳定;L/B较小矩形基础地基最大剪应变沿基础长度方向形成贯通的应变泡,基础正下方弹性变形区呈三角形,地基呈整体破坏模式;L/B较大矩形基础地基沿基础长度方向最大剪应变局限于板边附近,未能形成贯通的应变泡,基础正下方弹性变形区呈倒梯形,地基沿基础长度方向呈局部破坏模式;不同长宽比矩形基础下地基沿着基础宽度方向呈整体破坏模式。
采用基于数字化摄影测量技术的试验方法,对不同长宽比(L/B)矩形基础地基的承载特性、位移场、应变场发展规律及破坏模式进行深入研究。研究结果表明:矩形基础地基极限承载力随着基础长宽比的增大而减小,并逐渐趋于稳定;L/B较小矩形基础地基最大剪应变沿基础长度方向形成贯通的应变泡,基础正下方弹性变形区呈三角形,地基呈整体破坏模式;L/B较大矩形基础地基沿基础长度方向最大剪应变局限于板边附近,未能形成贯通的应变泡,基础正下方弹性变形区呈倒梯形,地基沿基础长度方向呈局部破坏模式;不同长宽比矩形基础下地基沿着基础宽度方向呈整体破坏模式。
2018, 48(3): 97-102.
doi: 10.13204/j.gyjz201803019
摘要:
位移是荷载作用下结构的外在响应,依据弹性地基梁的位移反演其内力在工程中具有重要意义。以非插值节点处的位移值作为边界条件对结构的位移数据点进行B样条插值,得到结构的位移样条函数;然后对位移样条函数求导,并根据曲率与弯矩间的物理关系和弯矩与剪力之间的微分关系,反算出荷载作用下结构的内力;最后将该方法运用于一简单算例,并将反算值与理论正算值进行对比,验证了所提方法的可行性。
位移是荷载作用下结构的外在响应,依据弹性地基梁的位移反演其内力在工程中具有重要意义。以非插值节点处的位移值作为边界条件对结构的位移数据点进行B样条插值,得到结构的位移样条函数;然后对位移样条函数求导,并根据曲率与弯矩间的物理关系和弯矩与剪力之间的微分关系,反算出荷载作用下结构的内力;最后将该方法运用于一简单算例,并将反算值与理论正算值进行对比,验证了所提方法的可行性。
2018, 48(3): 103-108.
doi: 10.13204/j.gyjz201803020
摘要:
初期支护极限位移值是隧道开挖支护过程中围岩应力状态变化的重要的反馈信息,是判断隧道围岩稳定性状况的直接依据。为了计算极限位移值,采用Hoek-Brown屈服准则,运用尖点突变特征值作为极限状态的判据,依据JTG/T D71—2004《公路隧道交通工程设计规范》和工程经验选取断面形式、支护方式以及材料参数,运用FLAC3D分别确定正台阶法、环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等4种开挖方式在不同埋深、围岩级别和支护参数影响下,拱顶、拱腰和拱脚的极限位移值。通过对计算结果的统计分析,可知环形开挖预留核心土法可有效控制拱脚的变形,而双侧壁导坑法则能很好地限制拱顶沉降值与拱腰的收敛值,并确定了掌子面变形的主要区域。同时提出应明确洞周变形控制点,细化埋深范围,依据不同的开挖方式划定不同的位移允许范围。
初期支护极限位移值是隧道开挖支护过程中围岩应力状态变化的重要的反馈信息,是判断隧道围岩稳定性状况的直接依据。为了计算极限位移值,采用Hoek-Brown屈服准则,运用尖点突变特征值作为极限状态的判据,依据JTG/T D71—2004《公路隧道交通工程设计规范》和工程经验选取断面形式、支护方式以及材料参数,运用FLAC3D分别确定正台阶法、环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等4种开挖方式在不同埋深、围岩级别和支护参数影响下,拱顶、拱腰和拱脚的极限位移值。通过对计算结果的统计分析,可知环形开挖预留核心土法可有效控制拱脚的变形,而双侧壁导坑法则能很好地限制拱顶沉降值与拱腰的收敛值,并确定了掌子面变形的主要区域。同时提出应明确洞周变形控制点,细化埋深范围,依据不同的开挖方式划定不同的位移允许范围。
2018, 48(3): 109-116.
doi: 10.13204/j.gyjz201803021
摘要:
针对超高性能钢纤维混凝土(UHPSFRC)隧道衬砌的抗爆性能,运用有限元软件LS-DYNA建立了超高性能钢纤维混凝土隧道衬砌在内爆荷载作用下的三维有限元模型,比较了UHPSFRC隧道衬砌与普通混凝土隧道衬砌抗爆性能的异同,研究了爆源位置、隧道埋深、钢纤维掺量等参数对UHPSFRC隧道衬砌抗爆性能的影响。结果表明:与普通混凝土隧道衬砌相比,UHPSFRC隧道衬砌抗爆性能更为优异;偏心爆炸情况下隧道衬砌主要表现为局部破坏,并且局部破坏程度要明显大于中心爆炸情况;与深埋工况相比,浅埋隧道衬砌在爆炸荷载作用下的损伤破坏更为严重;在一定范围内钢纤维掺量越大,隧道衬砌抗爆性能越好。
针对超高性能钢纤维混凝土(UHPSFRC)隧道衬砌的抗爆性能,运用有限元软件LS-DYNA建立了超高性能钢纤维混凝土隧道衬砌在内爆荷载作用下的三维有限元模型,比较了UHPSFRC隧道衬砌与普通混凝土隧道衬砌抗爆性能的异同,研究了爆源位置、隧道埋深、钢纤维掺量等参数对UHPSFRC隧道衬砌抗爆性能的影响。结果表明:与普通混凝土隧道衬砌相比,UHPSFRC隧道衬砌抗爆性能更为优异;偏心爆炸情况下隧道衬砌主要表现为局部破坏,并且局部破坏程度要明显大于中心爆炸情况;与深埋工况相比,浅埋隧道衬砌在爆炸荷载作用下的损伤破坏更为严重;在一定范围内钢纤维掺量越大,隧道衬砌抗爆性能越好。
2018, 48(3): 117-121.
doi: 10.13204/j.gyjz201803022
摘要:
以某岩溶地区的基坑边坡为工程背景,选取在设计及施工中具有代表性的含双溶洞坡段剖面,采用相似材料模型试验和数值模拟计算相结合的方法,对含有双溶洞建筑边坡在不同建筑物荷载作用下的边坡变形进行机理分析研究,以揭示围岩应力应变的演变规律。研究表明,含双溶洞建筑边坡在分层次开挖和分级加载过程中,溶洞边坡破坏时发生剪切破坏,从溶洞顶板破坏失稳至溶洞附近坡面岩体,邻近溶洞的坡面位置变形很大,且上溶洞比下溶洞明显;当接近超载时,首先失稳的是溶洞围岩位置,最后导致边坡整体坍塌破坏。
以某岩溶地区的基坑边坡为工程背景,选取在设计及施工中具有代表性的含双溶洞坡段剖面,采用相似材料模型试验和数值模拟计算相结合的方法,对含有双溶洞建筑边坡在不同建筑物荷载作用下的边坡变形进行机理分析研究,以揭示围岩应力应变的演变规律。研究表明,含双溶洞建筑边坡在分层次开挖和分级加载过程中,溶洞边坡破坏时发生剪切破坏,从溶洞顶板破坏失稳至溶洞附近坡面岩体,邻近溶洞的坡面位置变形很大,且上溶洞比下溶洞明显;当接近超载时,首先失稳的是溶洞围岩位置,最后导致边坡整体坍塌破坏。
2018, 48(3): 122-126.
doi: 10.13204/j.gyjz201803023
摘要:
对普通管桩(PHC)和混合配筋的管桩(PRC)进行低周往复试验,并使用弹簧来模拟桩周土作用。通过试验分析构件的破坏形态和受力性能,结果表明:PRC管桩裂缝分布更均匀,增加非预应力钢筋能改善PHC管桩脆性断裂的不足,而非预应力钢筋配筋率过大也会造成混凝土过早压碎,非预应力钢筋和预应力钢筋的配筋强度比在0.4~0.8之间最合适。
对普通管桩(PHC)和混合配筋的管桩(PRC)进行低周往复试验,并使用弹簧来模拟桩周土作用。通过试验分析构件的破坏形态和受力性能,结果表明:PRC管桩裂缝分布更均匀,增加非预应力钢筋能改善PHC管桩脆性断裂的不足,而非预应力钢筋配筋率过大也会造成混凝土过早压碎,非预应力钢筋和预应力钢筋的配筋强度比在0.4~0.8之间最合适。
2018, 48(3): 127-131.
doi: 10.13204/j.gyjz201803024
摘要:
微型钢管桩具有承载力高、抗弯刚度大、施工速度快、地层适应性强等优点,广泛应用于基坑支护中。基于青岛某重点工程的基坑项目,采用水泥土桩内置微型钢管桩并结合预应力锚杆支护形式,通过对3根注浆微型钢管桩的现场桩身应力测试和室内抗弯试验,探讨基坑开挖过程中微型钢管桩的内力变化规律和承载机理。研究结果表明:微型钢管桩的最大弯矩发生在桩顶,桩身弯矩随着基坑开挖逐渐增大,沿深度呈上大下小的趋势,桩身弯矩的分布形态表明采用桩锚支护模式对微型钢管桩设计计算是合理的。通过对基坑位移的监测,得出了基坑位移随开挖深度的变化规律,说明注浆后的微型钢管桩植入到水泥土桩中,能够显著提高水泥土桩的抗弯刚度,达到限制基坑变形的目的。
微型钢管桩具有承载力高、抗弯刚度大、施工速度快、地层适应性强等优点,广泛应用于基坑支护中。基于青岛某重点工程的基坑项目,采用水泥土桩内置微型钢管桩并结合预应力锚杆支护形式,通过对3根注浆微型钢管桩的现场桩身应力测试和室内抗弯试验,探讨基坑开挖过程中微型钢管桩的内力变化规律和承载机理。研究结果表明:微型钢管桩的最大弯矩发生在桩顶,桩身弯矩随着基坑开挖逐渐增大,沿深度呈上大下小的趋势,桩身弯矩的分布形态表明采用桩锚支护模式对微型钢管桩设计计算是合理的。通过对基坑位移的监测,得出了基坑位移随开挖深度的变化规律,说明注浆后的微型钢管桩植入到水泥土桩中,能够显著提高水泥土桩的抗弯刚度,达到限制基坑变形的目的。
2018, 48(3): 132-139.
doi: 10.13204/j.gyjz201803025
摘要:
考虑聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)纤维含量、水胶比、砂胶比、尺寸效应、形状效应等参数的影响,对10组工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)试件进行单轴抗压试验,探究了各参数对ECC单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、应力-应变关系及抗压韧性的影响规律。结果表明:PVA纤维的掺量对ECC单轴抗压强度和弹性模量影响较小,但ECC较水泥砂浆基体的泊松比有所增加,试验得到的ECC泊松比平均值为0.26;且随着PVA掺量的提高,ECC的抗压韧性明显提高。ECC的单轴抗压强度随水胶比的减小而线性增加,但水胶比过小时会降低ECC的抗压韧性。ECC抗压试验得出合理的砂胶比为0.17;增大试件的尺寸对ECC单轴抗压强度影响较小,但可能降低其韧性;ECC棱柱体单轴抗压强度和韧性均明显低于其立方体单轴抗压强度。
考虑聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)纤维含量、水胶比、砂胶比、尺寸效应、形状效应等参数的影响,对10组工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)试件进行单轴抗压试验,探究了各参数对ECC单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、应力-应变关系及抗压韧性的影响规律。结果表明:PVA纤维的掺量对ECC单轴抗压强度和弹性模量影响较小,但ECC较水泥砂浆基体的泊松比有所增加,试验得到的ECC泊松比平均值为0.26;且随着PVA掺量的提高,ECC的抗压韧性明显提高。ECC的单轴抗压强度随水胶比的减小而线性增加,但水胶比过小时会降低ECC的抗压韧性。ECC抗压试验得出合理的砂胶比为0.17;增大试件的尺寸对ECC单轴抗压强度影响较小,但可能降低其韧性;ECC棱柱体单轴抗压强度和韧性均明显低于其立方体单轴抗压强度。
2018, 48(3): 140-150.
doi: 10.13204/j.gyjz201803026
摘要:
为了探讨全轻页岩陶粒混凝土高温后的劣化性能,以LC30为例,对400℃范围以内的抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和单轴压应力-应变曲线变化规律进行了研究。结果表明,随着温度升高,混凝土的色泽和表观变化规律与普通混凝土相似,但在450℃时发生爆裂,较普通混凝土低得多(一般为800℃);其抗压强度在200℃以内略有升高,但随后一直下降;而轴心抗压强度、劈拉强度和弹性模量则一直呈下降趋势,与普通混凝土近似;其应力-应变曲线也与常温时近似,但没有下降段,且其峰值应力下降,但峰值应变则增大。根据对混凝土的爆裂机理和轻集料的物理性质进行分析发现,蒸汽压原理和热应力原理的共同作用,更加符合全轻混凝土的爆裂机理解释。
为了探讨全轻页岩陶粒混凝土高温后的劣化性能,以LC30为例,对400℃范围以内的抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和单轴压应力-应变曲线变化规律进行了研究。结果表明,随着温度升高,混凝土的色泽和表观变化规律与普通混凝土相似,但在450℃时发生爆裂,较普通混凝土低得多(一般为800℃);其抗压强度在200℃以内略有升高,但随后一直下降;而轴心抗压强度、劈拉强度和弹性模量则一直呈下降趋势,与普通混凝土近似;其应力-应变曲线也与常温时近似,但没有下降段,且其峰值应力下降,但峰值应变则增大。根据对混凝土的爆裂机理和轻集料的物理性质进行分析发现,蒸汽压原理和热应力原理的共同作用,更加符合全轻混凝土的爆裂机理解释。
2018, 48(3): 151-155.
doi: 10.13204/j.gyjz201803027
摘要:
采用BROOKFIELD R/S流变仪研究了掺橡胶颗粒砂浆浆体的流变性能,分析了在不同体积替代率的橡胶颗粒掺量下,砂浆浆体的流动度、屈服应力和塑性黏度变化情况。研究结果表明:掺橡胶颗粒砂浆浆体的流变性能符合Bingham流体模型;随着橡胶颗粒替代率的提高,砂浆浆体流动度不断降低;砂浆浆体的屈服应力和塑性黏度随着橡胶颗粒替代率的提高均增大,其中屈服应力的增大幅度明显大于塑性黏度;掺橡胶颗粒的砂浆浆体屈服应力和塑性黏度均与流动度表现出良好的线性相关性,且随着砂浆浆体流动性的增大,屈服应力和塑性黏度均降低;随着剪切速率的增大,掺橡胶颗粒砂浆浆体发生显著的剪切稀化现象,塑性黏度呈现先降低后逐步稳定的特点。
采用BROOKFIELD R/S流变仪研究了掺橡胶颗粒砂浆浆体的流变性能,分析了在不同体积替代率的橡胶颗粒掺量下,砂浆浆体的流动度、屈服应力和塑性黏度变化情况。研究结果表明:掺橡胶颗粒砂浆浆体的流变性能符合Bingham流体模型;随着橡胶颗粒替代率的提高,砂浆浆体流动度不断降低;砂浆浆体的屈服应力和塑性黏度随着橡胶颗粒替代率的提高均增大,其中屈服应力的增大幅度明显大于塑性黏度;掺橡胶颗粒的砂浆浆体屈服应力和塑性黏度均与流动度表现出良好的线性相关性,且随着砂浆浆体流动性的增大,屈服应力和塑性黏度均降低;随着剪切速率的增大,掺橡胶颗粒砂浆浆体发生显著的剪切稀化现象,塑性黏度呈现先降低后逐步稳定的特点。
2018, 48(3): 156-164.
doi: 10.13204/j.gyjz201803028
摘要:
现有研究表明,提高堆积密实度有利于提高混凝土的各项性能。为了实现再生骨料在混凝土中的更好利用,有必要对再生骨料的堆积密度进行系统研究。本研究首先采用"干测法"对再生粗骨料进行堆积密实度测定,然后采用"干测法"和"湿测法"对粗细混合骨料的堆积密实度进行测定,并基于测定结果分析了不同因素对再生骨料堆积密实度的影响。试验结果表明:较大、较小粒径粗骨料的体积比为3∶2时,双混再生粗骨料的干堆积密实度最大,且骨料的粒径差异越大,堆积密实度越高;粗细混合骨料的湿堆积密实度明显高于干堆积密实度,且在水的润滑作用下,砂的填充效应能更好地发挥;再生粗骨料中的较大、较小粒径骨料体积比在3∶2时,粗细混合骨料的湿堆积密实度最优。
现有研究表明,提高堆积密实度有利于提高混凝土的各项性能。为了实现再生骨料在混凝土中的更好利用,有必要对再生骨料的堆积密度进行系统研究。本研究首先采用"干测法"对再生粗骨料进行堆积密实度测定,然后采用"干测法"和"湿测法"对粗细混合骨料的堆积密实度进行测定,并基于测定结果分析了不同因素对再生骨料堆积密实度的影响。试验结果表明:较大、较小粒径粗骨料的体积比为3∶2时,双混再生粗骨料的干堆积密实度最大,且骨料的粒径差异越大,堆积密实度越高;粗细混合骨料的湿堆积密实度明显高于干堆积密实度,且在水的润滑作用下,砂的填充效应能更好地发挥;再生粗骨料中的较大、较小粒径骨料体积比在3∶2时,粗细混合骨料的湿堆积密实度最优。
2018, 48(3): 165-169.
doi: 10.13204/j.gyjz201803029
摘要:
对铝合金球面网壳结构弹塑性稳定性能进行有限元研究,分析了网壳的失稳模态、变形、应力分布和极限承载力。通过参数分析,了解跨厚比、矢跨比、杆件长度、材料非线性、荷载分布模式、支承条件和初始缺陷对铝合金球面网壳整体稳定承载力的影响。最后,提出了铝合金球面网壳稳定承载力的安全系数设计方法。结果表明:对于铝合金球面网壳,JGJ 7—2010《空间网格结构技术规程》给出的安全系数K=4.2偏大。
对铝合金球面网壳结构弹塑性稳定性能进行有限元研究,分析了网壳的失稳模态、变形、应力分布和极限承载力。通过参数分析,了解跨厚比、矢跨比、杆件长度、材料非线性、荷载分布模式、支承条件和初始缺陷对铝合金球面网壳整体稳定承载力的影响。最后,提出了铝合金球面网壳稳定承载力的安全系数设计方法。结果表明:对于铝合金球面网壳,JGJ 7—2010《空间网格结构技术规程》给出的安全系数K=4.2偏大。
2018, 48(3): 170-175.
doi: 10.13204/j.gyjz201803030
摘要:
混合高强钢框架是一种钢梁采用低强钢材、钢柱采用高强钢材的新型抗弯钢框架结构体系。为研究这一新型框架体系梁柱刚性节点的抗震性能,对两个钢框架节点进行了低周循环加载试验。研究结果表明:混合高强钢框架节点的滞回曲线饱满,其破坏形态、承载性能、耗能能力与普通钢框架相近,并没有因柱截面尺寸的减小导致抗震性能变差。但由于柱截面尺寸变小,节点整体刚度降低导致初始刚度有所下降。
混合高强钢框架是一种钢梁采用低强钢材、钢柱采用高强钢材的新型抗弯钢框架结构体系。为研究这一新型框架体系梁柱刚性节点的抗震性能,对两个钢框架节点进行了低周循环加载试验。研究结果表明:混合高强钢框架节点的滞回曲线饱满,其破坏形态、承载性能、耗能能力与普通钢框架相近,并没有因柱截面尺寸的减小导致抗震性能变差。但由于柱截面尺寸变小,节点整体刚度降低导致初始刚度有所下降。
2018, 48(3): 176-183.
doi: 10.13204/j.gyjz201803031
摘要:
为研究内配十字钢骨的方钢管再生混凝土柱的轴压力学性能,以长细比为设计参数对该柱进行轴心受压试验,并在合理选取材料本构关系模型的基础上,利用ABAQUS有限元软件对内配十字钢骨的方钢管再生混凝土轴压柱进行非线性分析,获取其变形特征、应力云图及轴向荷载-应变曲线,验证计算结果的合理性;在此基础上,分析方钢管强度、钢骨强度、再生混凝土强度、方钢管宽厚比及钢骨配钢率等参数对该短柱轴压性能的影响。结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好;随着长细比的增大,轴压柱的极限荷载和延性逐渐降低;短柱极限荷载随着方钢管强度、再生混凝土强度以及钢骨配钢率等参数的提高而逐渐增大,其中再生混凝土强度的提高对该短柱的变形能力是不利的;随着钢骨强度的增大,短柱极限荷载增大,但增幅不大;减少方钢管宽厚比对短柱的轴压性能是有利的,极限荷载增幅可达到18.5%。总体上,内配十字钢骨的方钢管再生混凝土柱具有承载力高和良好的变形能力。
为研究内配十字钢骨的方钢管再生混凝土柱的轴压力学性能,以长细比为设计参数对该柱进行轴心受压试验,并在合理选取材料本构关系模型的基础上,利用ABAQUS有限元软件对内配十字钢骨的方钢管再生混凝土轴压柱进行非线性分析,获取其变形特征、应力云图及轴向荷载-应变曲线,验证计算结果的合理性;在此基础上,分析方钢管强度、钢骨强度、再生混凝土强度、方钢管宽厚比及钢骨配钢率等参数对该短柱轴压性能的影响。结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好;随着长细比的增大,轴压柱的极限荷载和延性逐渐降低;短柱极限荷载随着方钢管强度、再生混凝土强度以及钢骨配钢率等参数的提高而逐渐增大,其中再生混凝土强度的提高对该短柱的变形能力是不利的;随着钢骨强度的增大,短柱极限荷载增大,但增幅不大;减少方钢管宽厚比对短柱的轴压性能是有利的,极限荷载增幅可达到18.5%。总体上,内配十字钢骨的方钢管再生混凝土柱具有承载力高和良好的变形能力。
2018, 48(3): 184-189.
doi: 10.13204/j.gyjz201803032
摘要:
完成了3个截面形式分别为一字形、L形和工字形的1∶3缩尺两层单跨预制钢管混凝土剪力墙的拟静力加载试验,研究了箍筋插销连接的竖向接缝的抗剪性能,并与国内外学者及有关设计规范中提出的抗剪承载力公式计算值进行了对比。结果表明:混凝土齿槽的作用对竖向接缝总抗剪承载力的贡献远远小于抗剪钢筋的销栓作用;剪力墙底部截面的抗剪承载力对竖向接缝的变形破坏也有显著影响,墙底部截面抗剪承载力较高时,竖向接缝不易发生破坏。对预制装配式剪力墙结构,要想保证竖向接缝的可靠性,必须首先保证水平接缝的抗剪能力。
完成了3个截面形式分别为一字形、L形和工字形的1∶3缩尺两层单跨预制钢管混凝土剪力墙的拟静力加载试验,研究了箍筋插销连接的竖向接缝的抗剪性能,并与国内外学者及有关设计规范中提出的抗剪承载力公式计算值进行了对比。结果表明:混凝土齿槽的作用对竖向接缝总抗剪承载力的贡献远远小于抗剪钢筋的销栓作用;剪力墙底部截面的抗剪承载力对竖向接缝的变形破坏也有显著影响,墙底部截面抗剪承载力较高时,竖向接缝不易发生破坏。对预制装配式剪力墙结构,要想保证竖向接缝的可靠性,必须首先保证水平接缝的抗剪能力。
2018, 48(3): 190-195.
doi: 10.13204/j.gyjz201803033
摘要:
对15根不同类型的玄武岩纤维复材(BFRP)布加固素混凝土方柱进行轴压试验研究,按照FRP层数、种类、包裹类型等参数分为5组,观察其破坏过程和破坏特点,评价BFRP对混凝土方柱承载力和延性的提高效果并基于试验数据进行ABAQUS有限元分析,验证关于FRP约束混凝土柱承载力和极限应变的现有计算模型的准确性。研究表明:BFRP加固方柱的抗压强度和延性随包裹层数的增加而提高,但提高幅度衰减,其中2层BFRP加固方柱的抗压强度和极限压应变较未约束柱分别提高约41%和144%;有限元分析的峰值压应力与试验值接近,受压本构曲线走势大致接近;引用的计算模型与试验值吻合较好且偏于安全。
对15根不同类型的玄武岩纤维复材(BFRP)布加固素混凝土方柱进行轴压试验研究,按照FRP层数、种类、包裹类型等参数分为5组,观察其破坏过程和破坏特点,评价BFRP对混凝土方柱承载力和延性的提高效果并基于试验数据进行ABAQUS有限元分析,验证关于FRP约束混凝土柱承载力和极限应变的现有计算模型的准确性。研究表明:BFRP加固方柱的抗压强度和延性随包裹层数的增加而提高,但提高幅度衰减,其中2层BFRP加固方柱的抗压强度和极限压应变较未约束柱分别提高约41%和144%;有限元分析的峰值压应力与试验值接近,受压本构曲线走势大致接近;引用的计算模型与试验值吻合较好且偏于安全。
2018, 48(3): 196-202.
doi: 10.13204/j.gyjz201803034
摘要:
从烟囱的基本作用和分类及其对工业遗产布局的影响入手阐述了烟囱处理手法对工业遗产改造的直接意义。借鉴国外与国内典型实例归纳出不同场地条件下烟囱处理的常规手法。以株洲钢厂改造为契机,运用烟囱处理方法,探讨其在改造项目中的可行性和效果。
从烟囱的基本作用和分类及其对工业遗产布局的影响入手阐述了烟囱处理手法对工业遗产改造的直接意义。借鉴国外与国内典型实例归纳出不同场地条件下烟囱处理的常规手法。以株洲钢厂改造为契机,运用烟囱处理方法,探讨其在改造项目中的可行性和效果。
2018, 48(3): 203-207.
doi: 10.13204/j.gyjz201803035
摘要:
研究梳理总结了作为保护与再利用研究背景的立筒仓发展概况;进而,按功能、高度与内径比、结构材料、平面形式等对立筒仓进行了类型划分,并选取应用最广泛且遗存数量最多的高立筒仓作为"典型立筒仓"进行形体构成特征解析;进而,分析了立筒仓结构特征与改造难点;在此基础上,结合立筒仓再利用具体案例分析,从"功能演替"、"空间更新"和"表皮再生"三个层面,分别探讨了立筒仓保护与再利用的6种功能演替模式、4类空间更新模式和8种表皮再生方法。最后,提出深入开展立筒仓保护与再利用研究的框架。
研究梳理总结了作为保护与再利用研究背景的立筒仓发展概况;进而,按功能、高度与内径比、结构材料、平面形式等对立筒仓进行了类型划分,并选取应用最广泛且遗存数量最多的高立筒仓作为"典型立筒仓"进行形体构成特征解析;进而,分析了立筒仓结构特征与改造难点;在此基础上,结合立筒仓再利用具体案例分析,从"功能演替"、"空间更新"和"表皮再生"三个层面,分别探讨了立筒仓保护与再利用的6种功能演替模式、4类空间更新模式和8种表皮再生方法。最后,提出深入开展立筒仓保护与再利用研究的框架。
2018, 48(3): 214-218.
doi: 10.13204/j.gyjz201803037
摘要:
