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2018年 第48卷 第4期
2018, 48(4): 1-8.
doi: 10.13204/j.gyjz201804001
摘要:
分析了国际上地质处置技术先进国家的高放废物地质处置方案,总结了国外高放废物地下实验室所开展的相关试验项目,为开展我国高放废物处置工艺研究和地下实验室功能分析、需求研究和试验项目内容提供可靠依据和技术输入。
分析了国际上地质处置技术先进国家的高放废物地质处置方案,总结了国外高放废物地下实验室所开展的相关试验项目,为开展我国高放废物处置工艺研究和地下实验室功能分析、需求研究和试验项目内容提供可靠依据和技术输入。
2018, 48(4): 9-12.
doi: 10.13204/j.gyjz201804002
摘要:
废弃矿井形成的地下空间是可以充分利用的社会资源,利用废弃矿井处置放射性废物,不仅能满足放射性废物的处置需求,还可以实现资源的再利用。国外已利用废弃矿井处置低、中放废物,对于国内放射性废物废矿井处置是十分值得借鉴的经验。
废弃矿井形成的地下空间是可以充分利用的社会资源,利用废弃矿井处置放射性废物,不仅能满足放射性废物的处置需求,还可以实现资源的再利用。国外已利用废弃矿井处置低、中放废物,对于国内放射性废物废矿井处置是十分值得借鉴的经验。
2018, 48(4): 13-17.
doi: 10.13204/j.gyjz201804003
摘要:
放射性废物处置安全全过程系统分析是指导放射性废物处置设施选址、设计、建设、运行、关闭和关闭后等项目各阶段的重要理论、实施方法和步骤,我国正在推进和推广安全全过程系统分析在放射性废物地质处置中的应用。结合国际原子能机构所发布的相关导则,以及国际上放射性废物处置领域技术较先进国家的经验,阐述了安全全过程系统分析的背景、含义及其关键要素,并对各要素之间的逻辑关系进行了详细的解释。
放射性废物处置安全全过程系统分析是指导放射性废物处置设施选址、设计、建设、运行、关闭和关闭后等项目各阶段的重要理论、实施方法和步骤,我国正在推进和推广安全全过程系统分析在放射性废物地质处置中的应用。结合国际原子能机构所发布的相关导则,以及国际上放射性废物处置领域技术较先进国家的经验,阐述了安全全过程系统分析的背景、含义及其关键要素,并对各要素之间的逻辑关系进行了详细的解释。
2018, 48(4): 18-22.
doi: 10.13204/j.gyjz201804004
摘要:
关闭后核素经由处置设施释出并在环境中的迁移计算是放射性废物处置安全评价的核心内容,目前国际常用的评价方法为库室模型方法。我国低中放废物岩洞型处置尚处于选址与初步可行性研究的初期阶段,在此背景下,结合已有的岩洞型处置初步概念设计、工程屏障材料性能与预选场址地下水流动特性,开展核素迁移计算库室模型研究十分必要,研究成果弥补了我国岩洞型处置核素迁移评价的空白,为后续安全评价与工程设计迭代优化的开展奠定了良好基础。
关闭后核素经由处置设施释出并在环境中的迁移计算是放射性废物处置安全评价的核心内容,目前国际常用的评价方法为库室模型方法。我国低中放废物岩洞型处置尚处于选址与初步可行性研究的初期阶段,在此背景下,结合已有的岩洞型处置初步概念设计、工程屏障材料性能与预选场址地下水流动特性,开展核素迁移计算库室模型研究十分必要,研究成果弥补了我国岩洞型处置核素迁移评价的空白,为后续安全评价与工程设计迭代优化的开展奠定了良好基础。
2018, 48(4): 23-27.
doi: 10.13204/j.gyjz201804005
摘要:
高放废物的安全处置是全球核工业领域所面临的一项重大课题,而深地质处置方法被国际社会所普遍接受,其中深钻孔处置目前受到广泛关注。通过对高放废物源项进行分析并结合深钻孔处置的特点,提出了适合深钻孔处置的废物源项特征,认为深钻孔处置方式可以用来接收高放玻璃固化体以及乏燃料废物。其中,高放玻璃固化体由于其处置容器直径较大,对深钻孔的钻探技术提出了巨大挑战;而乏燃料组件由于截面较小,满足深钻孔处置要求,但对于乏燃料后期回取问题,尚需进行大量的研究工作进行论证。
高放废物的安全处置是全球核工业领域所面临的一项重大课题,而深地质处置方法被国际社会所普遍接受,其中深钻孔处置目前受到广泛关注。通过对高放废物源项进行分析并结合深钻孔处置的特点,提出了适合深钻孔处置的废物源项特征,认为深钻孔处置方式可以用来接收高放玻璃固化体以及乏燃料废物。其中,高放玻璃固化体由于其处置容器直径较大,对深钻孔的钻探技术提出了巨大挑战;而乏燃料组件由于截面较小,满足深钻孔处置要求,但对于乏燃料后期回取问题,尚需进行大量的研究工作进行论证。
2018, 48(4): 28-31.
doi: 10.13204/j.gyjz201804006
摘要:
深钻孔处置是深地质处置中更安全、更灵活、场址适应性更强的一种处置方式,通过对高放废物处置对象的研究,参考美国Sandia实验室提出的处置概念及处置工艺,提出我国深钻孔处置的处置概念及处置工艺,并针对深钻孔处置的钻固井技术,给出总体要求。
深钻孔处置是深地质处置中更安全、更灵活、场址适应性更强的一种处置方式,通过对高放废物处置对象的研究,参考美国Sandia实验室提出的处置概念及处置工艺,提出我国深钻孔处置的处置概念及处置工艺,并针对深钻孔处置的钻固井技术,给出总体要求。
2018, 48(4): 32-35.
doi: 10.13204/j.gyjz201804007
摘要:
我国拟采用水平处置作为传统竖向处置的替代方案,即将一系列容器处置在长水平巷道中,替代在竖直处置孔中处置单个容器的传统方法。与传统竖直钻孔处置方式相比,水平处置可以减少岩石开挖体积,对环境的影响较小,减少建造和运营期间对围岩地下水的影响,减少对回填材料的需求,节省经费。结合我国某高放地下实验室候选场址的地质条件,提出与水平开挖和处置试验相关的建议及试验规划。
我国拟采用水平处置作为传统竖向处置的替代方案,即将一系列容器处置在长水平巷道中,替代在竖直处置孔中处置单个容器的传统方法。与传统竖直钻孔处置方式相比,水平处置可以减少岩石开挖体积,对环境的影响较小,减少建造和运营期间对围岩地下水的影响,减少对回填材料的需求,节省经费。结合我国某高放地下实验室候选场址的地质条件,提出与水平开挖和处置试验相关的建议及试验规划。
2018, 48(4): 36-39.
doi: 10.13204/j.gyjz201804008
摘要:
深部钻探技术的发展使得高放废物深钻孔处置逐渐再次受到国际上的广泛关注。针对我国高放废物深钻孔处置概念设计,采用ANSYS软件建立了深钻孔处置热学计算模型,对处置后高放废物罐及其周边围岩温度场演变规律进行分析。结果表明:1)高放废物罐进行深钻孔处置后,其表面温度在几年内达到峰值;2)废物罐暂存时间对处置区达到峰值温度的时间和峰值温度大小有重要影响,为控制处置区峰值温度,延长废物罐暂存时间是可行的;3)围岩温度升高速度与其距废物罐的距离成负相关关系,距废物罐越远,温度升高速度越慢。
深部钻探技术的发展使得高放废物深钻孔处置逐渐再次受到国际上的广泛关注。针对我国高放废物深钻孔处置概念设计,采用ANSYS软件建立了深钻孔处置热学计算模型,对处置后高放废物罐及其周边围岩温度场演变规律进行分析。结果表明:1)高放废物罐进行深钻孔处置后,其表面温度在几年内达到峰值;2)废物罐暂存时间对处置区达到峰值温度的时间和峰值温度大小有重要影响,为控制处置区峰值温度,延长废物罐暂存时间是可行的;3)围岩温度升高速度与其距废物罐的距离成负相关关系,距废物罐越远,温度升高速度越慢。
2018, 48(4): 40-42.
doi: 10.13204/j.gyjz201804009
摘要:
地质处置是目前国际公认的安全可靠、切实可行的高放射性水平废物处置方式。地质处置通过天然屏障和工程屏障构成的多重屏障系统实现对放射性核素的包容、阻滞。对于处置完废物的巷道进行回填和密封是构成工程屏障的重要组成部分。通过调研并总结国际上地质处置技术先进国家(瑞典、芬兰和法国)的巷道回填密封材料选择和施工工艺,结合我国高放废物地质处置预选场址的围岩条件,提出了我国地质处置巷道回填材料选择、回填和密封方法的初步设想以及未来相关研究的方向。
地质处置是目前国际公认的安全可靠、切实可行的高放射性水平废物处置方式。地质处置通过天然屏障和工程屏障构成的多重屏障系统实现对放射性核素的包容、阻滞。对于处置完废物的巷道进行回填和密封是构成工程屏障的重要组成部分。通过调研并总结国际上地质处置技术先进国家(瑞典、芬兰和法国)的巷道回填密封材料选择和施工工艺,结合我国高放废物地质处置预选场址的围岩条件,提出了我国地质处置巷道回填材料选择、回填和密封方法的初步设想以及未来相关研究的方向。
2018, 48(4): 43-45.
doi: 10.13204/j.gyjz201804010
摘要:
"可回取性"是指在处置库运行、处置单元密封回填后、处置库最终关闭等阶段所具备的将处置容器从处置库中完整回取出来的能力。重点分析了我国可回取政策的背景及原因,参考法国、德国、瑞典、瑞士、美国、芬兰对可回取问题的总体要求,并结合我国国情,有针对性地给出了我国在可回取法律法规、可回取对象、与回取有关的时间因素方面的建议。
"可回取性"是指在处置库运行、处置单元密封回填后、处置库最终关闭等阶段所具备的将处置容器从处置库中完整回取出来的能力。重点分析了我国可回取政策的背景及原因,参考法国、德国、瑞典、瑞士、美国、芬兰对可回取问题的总体要求,并结合我国国情,有针对性地给出了我国在可回取法律法规、可回取对象、与回取有关的时间因素方面的建议。
2018, 48(4): 46-50.
doi: 10.13204/j.gyjz201804011
摘要:
以2010年平顶山市平新产业聚集区总体发展规划为对象,对其整体的产业特点进行归纳分析,试从空间结构、空间网络、绿地系统、道路系统等方面给出基于地域文脉的平新产业聚集区规划建议,使其营造出符合当地自然环境、历史文脉、旅游特色和经济发展的产业聚集区,提升平顶山新兴工业城市整体风貌和内在韵味。
以2010年平顶山市平新产业聚集区总体发展规划为对象,对其整体的产业特点进行归纳分析,试从空间结构、空间网络、绿地系统、道路系统等方面给出基于地域文脉的平新产业聚集区规划建议,使其营造出符合当地自然环境、历史文脉、旅游特色和经济发展的产业聚集区,提升平顶山新兴工业城市整体风貌和内在韵味。
2018, 48(4): 51-56.
doi: 10.13204/j.gyjz201804012
摘要:
运用空间句法的量化分析方法,对郑州市城市中心区的空间形态和结构进行了研究。结果表明:在空间形态方面,郑州市城市中心区呈"双轮毂"的空间形态特征和"线面结合"的空间发展模式,然而新老城区两种空间形态的硬性拼贴,破坏了其空间形态特征和发展模式的延续性;在空间结构方面,老城区是全市最具活力的区域,街区尺度空间结构中心性对于城市尺度空间结构中心性具有基层支持作用;郑州市城市中心区依然呈单中心的空间结构,这与2020年总体规划中实现多中心空间结构体系的目标仍有一定差距。
运用空间句法的量化分析方法,对郑州市城市中心区的空间形态和结构进行了研究。结果表明:在空间形态方面,郑州市城市中心区呈"双轮毂"的空间形态特征和"线面结合"的空间发展模式,然而新老城区两种空间形态的硬性拼贴,破坏了其空间形态特征和发展模式的延续性;在空间结构方面,老城区是全市最具活力的区域,街区尺度空间结构中心性对于城市尺度空间结构中心性具有基层支持作用;郑州市城市中心区依然呈单中心的空间结构,这与2020年总体规划中实现多中心空间结构体系的目标仍有一定差距。
2018, 48(4): 57-60.
doi: 10.13204/j.gyjz201804013
摘要:
近年来我国各种自然灾害和重、特大安全生产事故时有发生,并且呈现出常态化、多样化、复合化的特点,在这一背景下,国家公安部在全国范围内布局建立国家陆地搜寻与救护基地。在介绍大量国内外搜救基地规划建设情况的基础上,结合河北基地工程设计实例,提出基地的选址、规划布局、建筑功能等均应以快速响应、快速集结为出发点,模拟训练设施的设置应充分考虑辖区灾害类型、发生频率及危害性,并为远期扩建预留场地,在保障快速响应与技战术训练的同时,还应兼顾面向公众的防灾减灾教育功能,同时应对训练设施的场景真实性、可持续性、次生灾害模拟以及节能环保等予以关注。
近年来我国各种自然灾害和重、特大安全生产事故时有发生,并且呈现出常态化、多样化、复合化的特点,在这一背景下,国家公安部在全国范围内布局建立国家陆地搜寻与救护基地。在介绍大量国内外搜救基地规划建设情况的基础上,结合河北基地工程设计实例,提出基地的选址、规划布局、建筑功能等均应以快速响应、快速集结为出发点,模拟训练设施的设置应充分考虑辖区灾害类型、发生频率及危害性,并为远期扩建预留场地,在保障快速响应与技战术训练的同时,还应兼顾面向公众的防灾减灾教育功能,同时应对训练设施的场景真实性、可持续性、次生灾害模拟以及节能环保等予以关注。
2018, 48(4): 61-65.
doi: 10.13204/j.gyjz201804014
摘要:
历史悠久的中国传统村落建筑蕴藏着丰富的生态思想和节能技术。以豫南地区传统村落建筑为例,从村落的生态选址规划理念、乡土建筑群体院落空间布局、建筑单体结构与构造工艺技术以及材料与围护结构等方面着手,提出了豫南传统村落建筑的新技术,包括屋面的营造及隔热、墙体的营造及保温、底层地坪防潮措施等一系列具体措施,并对新技术应用和传统建筑进行了节能对比,其对当今城乡的生态宜居建筑设计有一定的启示作用。
历史悠久的中国传统村落建筑蕴藏着丰富的生态思想和节能技术。以豫南地区传统村落建筑为例,从村落的生态选址规划理念、乡土建筑群体院落空间布局、建筑单体结构与构造工艺技术以及材料与围护结构等方面着手,提出了豫南传统村落建筑的新技术,包括屋面的营造及隔热、墙体的营造及保温、底层地坪防潮措施等一系列具体措施,并对新技术应用和传统建筑进行了节能对比,其对当今城乡的生态宜居建筑设计有一定的启示作用。
2018, 48(4): 66-71.
doi: 10.13204/j.gyjz201804015
摘要:
为解决混凝土多孔砖砌体结构由于干燥收缩作用引起的裂缝问题,提出了一种基于干缩变形的抗裂性能的可靠度计算方法。利用弹性力学给出了收缩应力与变形关系,得到了位移和应力的变化规律。通过50片自然环境养护条件下混合砂浆砌筑标准墙体试验结果,明确了干燥收缩值及其影响因素的概率特性,从定量角度考虑了其抗裂效果,并通过统计分析建立了墙体抗裂可靠度计算式。
为解决混凝土多孔砖砌体结构由于干燥收缩作用引起的裂缝问题,提出了一种基于干缩变形的抗裂性能的可靠度计算方法。利用弹性力学给出了收缩应力与变形关系,得到了位移和应力的变化规律。通过50片自然环境养护条件下混合砂浆砌筑标准墙体试验结果,明确了干燥收缩值及其影响因素的概率特性,从定量角度考虑了其抗裂效果,并通过统计分析建立了墙体抗裂可靠度计算式。
2018, 48(4): 72-76.
doi: 10.13204/j.gyjz201804016
摘要:
气体绝缘开关设备荷载是变电站结构设计中必须考虑的主要荷载之一,但相关技术标准中没有给出相应的楼面荷载取值方法,传统方法需要确定系统中每个设备的荷载大小及位置,繁琐的荷载输入严重影响到结构设计的效率。在现行技术规范基础上,结合中化110kV紧凑型配电装置楼结构设计,研究气体绝缘开关设备荷载等效简化计算方法:首先对当下主流设备规格进行统计归纳,给出等效均布荷载取值表格,进而对比分析等效简化方法与传统方法的计算结果,验证等效简化计算方法的科学性和通用性。
气体绝缘开关设备荷载是变电站结构设计中必须考虑的主要荷载之一,但相关技术标准中没有给出相应的楼面荷载取值方法,传统方法需要确定系统中每个设备的荷载大小及位置,繁琐的荷载输入严重影响到结构设计的效率。在现行技术规范基础上,结合中化110kV紧凑型配电装置楼结构设计,研究气体绝缘开关设备荷载等效简化计算方法:首先对当下主流设备规格进行统计归纳,给出等效均布荷载取值表格,进而对比分析等效简化方法与传统方法的计算结果,验证等效简化计算方法的科学性和通用性。
2018, 48(4): 77-83.
doi: 10.13204/j.gyjz201804017
摘要:
以我国山区输电线路工程中常采用的岩石地基挖孔基础为研究对象,采用FLAC3D软件对不同埋深的扩底型和坛子型挖孔基础在上拔荷载作用下的变形破坏过程进行数值分析,获得基础的荷载-位移曲线和上拔岩体的滑动面形态曲线;引入荷载位移曲线不同阶段斜率k_1、k_2、k_3分别定量表征基础弹性、弹塑性变形特性和开裂破坏变形特性,引入破坏半径R和上拔角θ定量表征上拔岩体的破坏模式。分析表明:基础各个阶段的变形特性及破坏模式与基础结构形式和埋深有关,坛子型较扩底型弹性变形阶段抗变形能力强,而弹塑性发展阶段和破坏开裂阶段的抗变形能力则正好相反;埋深较小时,两种基础滑动面形态特征相似,呈倒立的"锥台型";埋深较大时,扩底型基础基底上部岩体出现"应力泡",滑动面形态近似"花瓶状";坛子型基础地基岩体的破坏半径R和上拔角θ均大于扩底型基础。
以我国山区输电线路工程中常采用的岩石地基挖孔基础为研究对象,采用FLAC3D软件对不同埋深的扩底型和坛子型挖孔基础在上拔荷载作用下的变形破坏过程进行数值分析,获得基础的荷载-位移曲线和上拔岩体的滑动面形态曲线;引入荷载位移曲线不同阶段斜率k_1、k_2、k_3分别定量表征基础弹性、弹塑性变形特性和开裂破坏变形特性,引入破坏半径R和上拔角θ定量表征上拔岩体的破坏模式。分析表明:基础各个阶段的变形特性及破坏模式与基础结构形式和埋深有关,坛子型较扩底型弹性变形阶段抗变形能力强,而弹塑性发展阶段和破坏开裂阶段的抗变形能力则正好相反;埋深较小时,两种基础滑动面形态特征相似,呈倒立的"锥台型";埋深较大时,扩底型基础基底上部岩体出现"应力泡",滑动面形态近似"花瓶状";坛子型基础地基岩体的破坏半径R和上拔角θ均大于扩底型基础。
2018, 48(4): 84-88.
doi: 10.13204/j.gyjz201804018
摘要:
锚杆间距是山区输电线路岩石群锚基础设计的关键参数,甚至直接决定了山区斜坡地形岩石锚杆基础应用的可行性。通过在4种典型岩石地基中对4种不同材质锚杆群锚和单锚基础抗拔对比试验,得到了不同岩石条件、锚筋材质、锚筋直径和钻孔直径下岩石单锚和群锚基础抗拔荷载-位移曲线。通过引入群锚效应系数,量化分析了锚杆间距对岩石群锚基础抗拔承载性能的影响规律,并给出了设计取值建议。结果表明:岩石群锚基础抗拔承载性能既取决于单锚承载性能,也受岩石地基性质影响。工程设计中岩石群锚基础的锚杆间距宜为3~4倍的钻孔直径,相应的群锚效应系数可根据岩石性质不同取0.8~1.0。
锚杆间距是山区输电线路岩石群锚基础设计的关键参数,甚至直接决定了山区斜坡地形岩石锚杆基础应用的可行性。通过在4种典型岩石地基中对4种不同材质锚杆群锚和单锚基础抗拔对比试验,得到了不同岩石条件、锚筋材质、锚筋直径和钻孔直径下岩石单锚和群锚基础抗拔荷载-位移曲线。通过引入群锚效应系数,量化分析了锚杆间距对岩石群锚基础抗拔承载性能的影响规律,并给出了设计取值建议。结果表明:岩石群锚基础抗拔承载性能既取决于单锚承载性能,也受岩石地基性质影响。工程设计中岩石群锚基础的锚杆间距宜为3~4倍的钻孔直径,相应的群锚效应系数可根据岩石性质不同取0.8~1.0。
2018, 48(4): 89-92.
doi: 10.13204/j.gyjz201804019
摘要:
针对常见桩型的缺点,开发了一种新型的水泥土复合桩,通过预先在场地中进行潜孔冲击高压旋喷,对桩周土体进行预加固,而后在水泥土中植入刚性桩(预应力管桩),形成水泥土复合管桩,实现潜孔冲击旋喷复合管桩桩周土体预加固与预制桩装配式施工相结合的理念,在桩基工程技术和施工工艺方面取得了一定的创新成果。最后,通过在北京通州超厚砂层条件下的现场试验,验证了该桩型与钻孔灌注桩相比在质量、效率等方面具备的综合优势,为类似地层加固提供了一种全新的解决方案。
针对常见桩型的缺点,开发了一种新型的水泥土复合桩,通过预先在场地中进行潜孔冲击高压旋喷,对桩周土体进行预加固,而后在水泥土中植入刚性桩(预应力管桩),形成水泥土复合管桩,实现潜孔冲击旋喷复合管桩桩周土体预加固与预制桩装配式施工相结合的理念,在桩基工程技术和施工工艺方面取得了一定的创新成果。最后,通过在北京通州超厚砂层条件下的现场试验,验证了该桩型与钻孔灌注桩相比在质量、效率等方面具备的综合优势,为类似地层加固提供了一种全新的解决方案。
2018, 48(4): 93-98.
doi: 10.13204/j.gyjz201804020
摘要:
由于使用功能的限制,影剧院建筑具有体系复杂、平面及竖向不规则等特点,震害现象较为严重。通过对影剧院建筑的抗震加固实例进行分析,总结了影剧院结构常用的抗震加固方法,并基于影剧院建筑的结构特点,分析了这些方法应用于影剧院加固时存在的问题,进一步论述了隔震技术应用于影剧院抗震加固时所具有的破坏面小、工期短、造价低、抗震性能较好等优点。该隔震加固技术可以同时满足影剧院建筑抗震性能和使用性能的要求,具有显著的技术经济效益。
由于使用功能的限制,影剧院建筑具有体系复杂、平面及竖向不规则等特点,震害现象较为严重。通过对影剧院建筑的抗震加固实例进行分析,总结了影剧院结构常用的抗震加固方法,并基于影剧院建筑的结构特点,分析了这些方法应用于影剧院加固时存在的问题,进一步论述了隔震技术应用于影剧院抗震加固时所具有的破坏面小、工期短、造价低、抗震性能较好等优点。该隔震加固技术可以同时满足影剧院建筑抗震性能和使用性能的要求,具有显著的技术经济效益。
2018, 48(4): 99-105.
doi: 10.13204/j.gyjz201804021
摘要:
气凝胶具有良好的绝热、透光、防火和隔声性能,是未来建筑节能技术中理想的新型建筑材料。在总结气凝胶性能和对比传统隔热材料的基础上,探究气凝胶材料在建筑侧窗、屋顶、建筑墙体中的构造做法,通过工程实例对比了使用气凝胶材料前后的建筑节能改造效果,分析气凝胶在建筑围护结构中应用的优缺点及亟待解决的问题,并对气凝胶在建筑中的应用前景进行展望。通过借鉴海外学者对气凝胶的最新研究成果,对气凝胶在建筑中的应用进行学习交流,旨在促进气凝胶在我国建筑中的应用。
气凝胶具有良好的绝热、透光、防火和隔声性能,是未来建筑节能技术中理想的新型建筑材料。在总结气凝胶性能和对比传统隔热材料的基础上,探究气凝胶材料在建筑侧窗、屋顶、建筑墙体中的构造做法,通过工程实例对比了使用气凝胶材料前后的建筑节能改造效果,分析气凝胶在建筑围护结构中应用的优缺点及亟待解决的问题,并对气凝胶在建筑中的应用前景进行展望。通过借鉴海外学者对气凝胶的最新研究成果,对气凝胶在建筑中的应用进行学习交流,旨在促进气凝胶在我国建筑中的应用。
2018, 48(4): 106-111.
doi: 10.13204/j.gyjz201804022
摘要:
目前,建筑工程已经发展到一定阶段,结构的安全检测、加固改造已成为研究重点。为了研究结构功能变更后的安全性,结合天津体育馆双层网壳结构功能改造工程,对该在役双层网壳结构进行了现场静力加载试验,测定其关键杆件的应力与关键节点的位移变化情况。采用MIDAS有限元软件对结构进行静力性能分析,通过应力与节点位移变化量与试验值的对比,表明有限元软件模拟的准确性,再分析有限元模拟应力与位移加载后的绝对值。结果表明:功能改造后,结构整体受力与变形均在弹性变化范围之内,结构能够很好地满足变形、受力方面的要求,不需要进行加固处理。
目前,建筑工程已经发展到一定阶段,结构的安全检测、加固改造已成为研究重点。为了研究结构功能变更后的安全性,结合天津体育馆双层网壳结构功能改造工程,对该在役双层网壳结构进行了现场静力加载试验,测定其关键杆件的应力与关键节点的位移变化情况。采用MIDAS有限元软件对结构进行静力性能分析,通过应力与节点位移变化量与试验值的对比,表明有限元软件模拟的准确性,再分析有限元模拟应力与位移加载后的绝对值。结果表明:功能改造后,结构整体受力与变形均在弹性变化范围之内,结构能够很好地满足变形、受力方面的要求,不需要进行加固处理。
2018, 48(4): 112-119.
doi: 10.13204/j.gyjz201804023
摘要:
单层球面网壳属缺陷敏感型结构。为研究杆件初弯曲、节点偏差及二者耦合作用对单层球面网壳整体稳定承载力的影响,首先推导了实现杆件初弯曲的相关算式,并阐述了其有限元实现方法;然后采用3种建模方法,分别研究了随机杆件初弯曲、随机节点偏差及二者耦合作用对网壳稳定承载力的影响程度。计算结果表明:随机杆件初弯曲对网壳的稳定承载力有显著影响,与理想网壳相比,当δ=l/1 000(l为杆件长度)时,极限荷载平均下降了约16.3%,且服从正态分布;随机节点偏差越大,网壳的极限荷载越小,离散性越大;杆件初弯曲与节点偏差耦合作用对网壳稳定承载力影响显著,对于所考虑的最大初弯曲幅值与节点偏差,极限荷载下降了17.8%~27.2%;权衡精度与计算量,研究具有杆件初弯曲网壳的稳定承载力时,宜采用8~10根等代直梁等代每根初弯曲杆件。
单层球面网壳属缺陷敏感型结构。为研究杆件初弯曲、节点偏差及二者耦合作用对单层球面网壳整体稳定承载力的影响,首先推导了实现杆件初弯曲的相关算式,并阐述了其有限元实现方法;然后采用3种建模方法,分别研究了随机杆件初弯曲、随机节点偏差及二者耦合作用对网壳稳定承载力的影响程度。计算结果表明:随机杆件初弯曲对网壳的稳定承载力有显著影响,与理想网壳相比,当δ=l/1 000(l为杆件长度)时,极限荷载平均下降了约16.3%,且服从正态分布;随机节点偏差越大,网壳的极限荷载越小,离散性越大;杆件初弯曲与节点偏差耦合作用对网壳稳定承载力影响显著,对于所考虑的最大初弯曲幅值与节点偏差,极限荷载下降了17.8%~27.2%;权衡精度与计算量,研究具有杆件初弯曲网壳的稳定承载力时,宜采用8~10根等代直梁等代每根初弯曲杆件。
2018, 48(4): 120-125.
doi: 10.13204/j.gyjz201804024
摘要:
提出了一种变弦杆截面的倒三角形空间管桁架及两种管桁架新型节点。通过MIDAS/Gen 800对新型倒三角形管桁架建立计算模型,对用钢量、杆件内力、结构挠度等参数进行对比分析,给出了弦杆截面合理的变化位置及变化幅度,并与普通倒三角形桁架进行对比以验证这一新结构形式的合理性。对于两种新型节点,采用ABAQUS有限元软件建模,对节点初始刚度、极限承载力进行计算分析,并判断节点破坏形式。同时,与传统节点形式对比,给出新型节点的构造取值建议。
提出了一种变弦杆截面的倒三角形空间管桁架及两种管桁架新型节点。通过MIDAS/Gen 800对新型倒三角形管桁架建立计算模型,对用钢量、杆件内力、结构挠度等参数进行对比分析,给出了弦杆截面合理的变化位置及变化幅度,并与普通倒三角形桁架进行对比以验证这一新结构形式的合理性。对于两种新型节点,采用ABAQUS有限元软件建模,对节点初始刚度、极限承载力进行计算分析,并判断节点破坏形式。同时,与传统节点形式对比,给出新型节点的构造取值建议。
2018, 48(4): 126-129.
doi: 10.13204/j.gyjz201804025
摘要:
为提高局部稳定承载力,提出了带腹板加劲肋的高强薄壁钢柱的截面型式,并对于不同截面型式的短柱试件进行了轴压试验。同时建立了有限元模型并与试验结果相验证,基于试验结果和有限元分析研究了试件的局部稳定。分析了现有直接强度法设计公式对于该类型截面柱的适用性。结果表明:直接强度法低估了腹板加颈肋的作用。
为提高局部稳定承载力,提出了带腹板加劲肋的高强薄壁钢柱的截面型式,并对于不同截面型式的短柱试件进行了轴压试验。同时建立了有限元模型并与试验结果相验证,基于试验结果和有限元分析研究了试件的局部稳定。分析了现有直接强度法设计公式对于该类型截面柱的适用性。结果表明:直接强度法低估了腹板加颈肋的作用。
2018, 48(4): 130-136.
doi: 10.13204/j.gyjz201804026
摘要:
介绍了一种新型空间钢网格屋盖,该结构的上、下层为H型钢,中间由方形钢管剪力键连接。以某实际工程为例,采用正交斜放空间钢网格结构,在爆炸冲击波作用下,验算了屋盖的竖向峰值位移。通过参数化分析方法,对屋盖进行了模态分析和动力时程分析,将各参数变化对自振频率和竖向振动的影响进行了分析。结果表明,屋盖的自振特性类似于实心平板,具有良好的抗爆性能,经济性指标优于传统结构。
介绍了一种新型空间钢网格屋盖,该结构的上、下层为H型钢,中间由方形钢管剪力键连接。以某实际工程为例,采用正交斜放空间钢网格结构,在爆炸冲击波作用下,验算了屋盖的竖向峰值位移。通过参数化分析方法,对屋盖进行了模态分析和动力时程分析,将各参数变化对自振频率和竖向振动的影响进行了分析。结果表明,屋盖的自振特性类似于实心平板,具有良好的抗爆性能,经济性指标优于传统结构。
2018, 48(4): 137-143.
doi: 10.13204/j.gyjz201804027
摘要:
转动型摩擦阻尼器通过钢板间转动摩擦消耗地震能量。通过采用ABAQUS有限元软件对转动摩擦阻尼器的力学性能进行数值模拟,分析中考虑了转动摩擦阻尼器螺栓预紧力大小、转动摩擦系数和摩擦面个数3个设计参数;通过考察不同设计参数对该类阻尼器弯矩-转角滞回曲线的影响,确定影响转动摩擦阻尼器力学性能的主要影响参数。在OPENSEES分析软件中对包含了转动摩擦型阻尼器的钢框架结构进行弹塑性动力时程分析,动力时程分析中采用了Tohoku和El Centro两种地震波,分别考察了转动摩擦阻尼器在多遇地震和罕遇地震下对钢框架结构抗震性能的影响情况。研究结果表明:多层钢框架结构中的转动型摩擦阻尼器具有良好的耗能减震效果。
转动型摩擦阻尼器通过钢板间转动摩擦消耗地震能量。通过采用ABAQUS有限元软件对转动摩擦阻尼器的力学性能进行数值模拟,分析中考虑了转动摩擦阻尼器螺栓预紧力大小、转动摩擦系数和摩擦面个数3个设计参数;通过考察不同设计参数对该类阻尼器弯矩-转角滞回曲线的影响,确定影响转动摩擦阻尼器力学性能的主要影响参数。在OPENSEES分析软件中对包含了转动摩擦型阻尼器的钢框架结构进行弹塑性动力时程分析,动力时程分析中采用了Tohoku和El Centro两种地震波,分别考察了转动摩擦阻尼器在多遇地震和罕遇地震下对钢框架结构抗震性能的影响情况。研究结果表明:多层钢框架结构中的转动型摩擦阻尼器具有良好的耗能减震效果。
2018, 48(4): 144-152.
doi: 10.13204/j.gyjz201804028
摘要:
为了研究PBL连接件在长期荷载作用下的受力性能,对6个PBL连接件试件进行了6个月的长期加载试验及极限承载力破坏试验,考虑的影响参数为钢板开孔直径、厚度和孔洞个数。试验考察了试件变形发展过程及破坏形态,得到了试件荷载-滑移曲线以及荷载-横向贯通钢筋应变曲线,并建立了钢梁与混凝土板相对滑移、横向贯通钢筋和孔洞周边应力与加载时间关系曲线;最后,在试验的基础上,对比总结了长期荷载和短期荷载作用对PBL连接件力学性能的影响。研究结果表明:增加开孔钢板直径、厚度和孔洞个数可以有效提高PBL连接件抗剪刚度,减小其相对滑移;与短期荷载作用下的试验结果相比,长期荷载作用下PBL连接件试件的抗剪刚度下降了16%~30%,但其破坏形态、荷载-横向贯通钢筋应变曲线、荷载-滑移曲线变化特点基本相同,且其极限抗剪承载力无显著差异。
为了研究PBL连接件在长期荷载作用下的受力性能,对6个PBL连接件试件进行了6个月的长期加载试验及极限承载力破坏试验,考虑的影响参数为钢板开孔直径、厚度和孔洞个数。试验考察了试件变形发展过程及破坏形态,得到了试件荷载-滑移曲线以及荷载-横向贯通钢筋应变曲线,并建立了钢梁与混凝土板相对滑移、横向贯通钢筋和孔洞周边应力与加载时间关系曲线;最后,在试验的基础上,对比总结了长期荷载和短期荷载作用对PBL连接件力学性能的影响。研究结果表明:增加开孔钢板直径、厚度和孔洞个数可以有效提高PBL连接件抗剪刚度,减小其相对滑移;与短期荷载作用下的试验结果相比,长期荷载作用下PBL连接件试件的抗剪刚度下降了16%~30%,但其破坏形态、荷载-横向贯通钢筋应变曲线、荷载-滑移曲线变化特点基本相同,且其极限抗剪承载力无显著差异。
2018, 48(4): 153-159.
doi: 10.13204/j.gyjz201804029
摘要:
在分析以往研究成果的基础上,提出一种更为量化的直角扣件及旋转扣件节点半刚性模型。在考虑初始缺陷及扣件半刚性性质条件下,对几种构造形式的扣件式钢管模板支架进行有限元分析,比较相关文献中的原型试验结果与采用提出的节点半刚性模型的有限元分析结果,探究计算长度系数法下的允许承载力能否进行非线性二阶分析。分析结果表明:所提出的扣件节点半刚性模型合理可靠,可以推广应用到扣件式钢管模板支架的设计和计算中。
在分析以往研究成果的基础上,提出一种更为量化的直角扣件及旋转扣件节点半刚性模型。在考虑初始缺陷及扣件半刚性性质条件下,对几种构造形式的扣件式钢管模板支架进行有限元分析,比较相关文献中的原型试验结果与采用提出的节点半刚性模型的有限元分析结果,探究计算长度系数法下的允许承载力能否进行非线性二阶分析。分析结果表明:所提出的扣件节点半刚性模型合理可靠,可以推广应用到扣件式钢管模板支架的设计和计算中。
2018, 48(4): 160-165.
doi: 10.13204/j.gyjz201804030
摘要:
为研究喷射FRP与混凝土界面的黏结力学性能,对7个试件进行了双面剪切试验,分析其界面的破坏形态、极限承载力、剪力与剪切变形关系及应力、应变等力学性能指标,并对喷射FRP材料的纤维体积率、黏结长度、厚度等界面性能影响因素展开了研究。试验结果表明:喷射FRP厚度和黏结长度对界面黏结力学性能影响较大,而纤维体积率对界面黏结力学性能影响较小。增加喷射FRP厚度可有效提高界面的极限承载力和初始黏结刚度,但厚度超过6 mm后,初始黏结刚度增大不明显;黏结长度越长,界面极限承载力越大、延性越好;界面的剥离始自喷射FRP加载端;达到极限承载力时,传力区域长度为120~140 mm。
为研究喷射FRP与混凝土界面的黏结力学性能,对7个试件进行了双面剪切试验,分析其界面的破坏形态、极限承载力、剪力与剪切变形关系及应力、应变等力学性能指标,并对喷射FRP材料的纤维体积率、黏结长度、厚度等界面性能影响因素展开了研究。试验结果表明:喷射FRP厚度和黏结长度对界面黏结力学性能影响较大,而纤维体积率对界面黏结力学性能影响较小。增加喷射FRP厚度可有效提高界面的极限承载力和初始黏结刚度,但厚度超过6 mm后,初始黏结刚度增大不明显;黏结长度越长,界面极限承载力越大、延性越好;界面的剥离始自喷射FRP加载端;达到极限承载力时,传力区域长度为120~140 mm。
2018, 48(4): 166-170.
doi: 10.13204/j.gyjz201804031
摘要:
对4根预应力钢带加固的钢筋混凝土梁以及1根未加固钢筋混凝土梁进行了静力加载试验,研究初始持荷水平及钢带间距对预应力钢带加固钢筋混凝土梁抗剪性能的影响作用。试验结果表明:采用预应力钢带加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力高于未加固试件,加固后梁的变形能力有所提高。加固前梁的初始持荷水平对抗剪承载力的提升有明显影响,初始持荷水平越低,承载力提高作用越显著。钢带间距越小,抗剪加固修复效果越显著。通过分析初始持荷水平、钢带间距以及预应力水平等因素对梁试件抗剪承载力的影响机理,在考虑初始持荷水平的情况下,提出了预应力钢带加固钢筋混凝土梁抗剪承载力的计算式,计算值与试验结果基本相符。
对4根预应力钢带加固的钢筋混凝土梁以及1根未加固钢筋混凝土梁进行了静力加载试验,研究初始持荷水平及钢带间距对预应力钢带加固钢筋混凝土梁抗剪性能的影响作用。试验结果表明:采用预应力钢带加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力高于未加固试件,加固后梁的变形能力有所提高。加固前梁的初始持荷水平对抗剪承载力的提升有明显影响,初始持荷水平越低,承载力提高作用越显著。钢带间距越小,抗剪加固修复效果越显著。通过分析初始持荷水平、钢带间距以及预应力水平等因素对梁试件抗剪承载力的影响机理,在考虑初始持荷水平的情况下,提出了预应力钢带加固钢筋混凝土梁抗剪承载力的计算式,计算值与试验结果基本相符。
2018, 48(4): 171-176.
doi: 10.13204/j.gyjz201804032
摘要:
针对船景煤矿7号"三软"不稳定煤层,通过室内试验结合现场监控监测得出该煤层1173综采面巷道围岩为典型的高应力"三软"煤层回采巷道。由于高应力条件下软弱围岩松动破坏范围扩展迅速,且流变作用使巷道围岩破碎且变形量持续增大,致使锚网索联合支护结构失效,进而导致围岩-支护承载结构丧失承载力的支护失效,鉴于此,提出新型全长黏结锚固、全封闭护面、顶板多拱有序承载和围岩协同加固技术的支护优化方案。现场实测表明支护效果得到了有效改善。
针对船景煤矿7号"三软"不稳定煤层,通过室内试验结合现场监控监测得出该煤层1173综采面巷道围岩为典型的高应力"三软"煤层回采巷道。由于高应力条件下软弱围岩松动破坏范围扩展迅速,且流变作用使巷道围岩破碎且变形量持续增大,致使锚网索联合支护结构失效,进而导致围岩-支护承载结构丧失承载力的支护失效,鉴于此,提出新型全长黏结锚固、全封闭护面、顶板多拱有序承载和围岩协同加固技术的支护优化方案。现场实测表明支护效果得到了有效改善。
2018, 48(4): 177-181.
doi: 10.13204/j.gyjz201804033
摘要:
针对目前有机植筋胶易老化、凝结时间长等问题,开发出一种新型碱矿渣无机植筋胶,并分析其植筋机理。通过无机胶凝材料试块的凝结时间和抗压强度试验,确定无机植筋胶的最优配合比。通过采用此无机植筋胶在混凝土基材上进行植筋拉拔试验,观察植筋试件破坏模式,研究其黏结锚固性能,并与环氧树脂有机植筋胶的黏结锚固性能进行对比。试验结果表明:该碱矿渣无机植筋胶高强快凝、黏结锚固性能及耐久性良好。
针对目前有机植筋胶易老化、凝结时间长等问题,开发出一种新型碱矿渣无机植筋胶,并分析其植筋机理。通过无机胶凝材料试块的凝结时间和抗压强度试验,确定无机植筋胶的最优配合比。通过采用此无机植筋胶在混凝土基材上进行植筋拉拔试验,观察植筋试件破坏模式,研究其黏结锚固性能,并与环氧树脂有机植筋胶的黏结锚固性能进行对比。试验结果表明:该碱矿渣无机植筋胶高强快凝、黏结锚固性能及耐久性良好。
2018, 48(4): 182-184.
doi: 10.13204/j.gyjz201804034
摘要:
通过对铁马产业园项目整体规划设计的分析,研究现代工业建筑发展趋势,以满足工艺流程为基础,以整体规划设计、建筑设计为引领,关注整体园区的开放性,与城市产生良好对话,关注人性化空间的塑造,关注园区生态系统的形成,探索新型工业建筑形式,将园区打造成开放、先进的新型工业产业园。
通过对铁马产业园项目整体规划设计的分析,研究现代工业建筑发展趋势,以满足工艺流程为基础,以整体规划设计、建筑设计为引领,关注整体园区的开放性,与城市产生良好对话,关注人性化空间的塑造,关注园区生态系统的形成,探索新型工业建筑形式,将园区打造成开放、先进的新型工业产业园。
2018, 48(4): 185-188.
doi: 10.13204/j.gyjz201804035
摘要:
基于国内资源枯竭型工业城镇面临转型和复活再利用的困境,从国内外工业遗产理论及实践的研究角度,另辟蹊径,以叙事理论为出发点,结合濮阳市文留镇中原油田一厂与文留镇区的关系,挖掘各种叙事资源要素,提出城镇特色定位为石油特色和田园风貌,同时提出一轴、一环、四区的文化主题线路,对4个文化主题区分别进行相应的叙事资源构建和再利用建议,以期对资源型城镇工业的资源进行充分再利用,构建具有极强文化地域特色的风情小镇。
基于国内资源枯竭型工业城镇面临转型和复活再利用的困境,从国内外工业遗产理论及实践的研究角度,另辟蹊径,以叙事理论为出发点,结合濮阳市文留镇中原油田一厂与文留镇区的关系,挖掘各种叙事资源要素,提出城镇特色定位为石油特色和田园风貌,同时提出一轴、一环、四区的文化主题线路,对4个文化主题区分别进行相应的叙事资源构建和再利用建议,以期对资源型城镇工业的资源进行充分再利用,构建具有极强文化地域特色的风情小镇。
2018, 48(4): 189-192.
doi: 10.13204/j.gyjz201804036
摘要:
哈尔滨工程大学实验楼是一栋单层砌体结构房屋,根据使用功能要求,需拆除局部承重墙体并进行加固设计。通过对正常使用荷载下按原图纸设计材质进行加固改造可行性分析,综合考虑不改变屋架及顶棚梁原有的受力状况,同时又能满足房屋改造功能的要求,提出了2套托梁换墙加固改造方案。为不破坏原实验室墙体下部管道,建议采用方案2进行托梁拆墙,提出用钢梁承托一层顶楼板及屋架传递荷载,将钢梁支承于两端承重墙上,同时加固承重墙、增设圈梁和钢拉杆,使加固改造后的结构满足设计建筑标准要求。
哈尔滨工程大学实验楼是一栋单层砌体结构房屋,根据使用功能要求,需拆除局部承重墙体并进行加固设计。通过对正常使用荷载下按原图纸设计材质进行加固改造可行性分析,综合考虑不改变屋架及顶棚梁原有的受力状况,同时又能满足房屋改造功能的要求,提出了2套托梁换墙加固改造方案。为不破坏原实验室墙体下部管道,建议采用方案2进行托梁拆墙,提出用钢梁承托一层顶楼板及屋架传递荷载,将钢梁支承于两端承重墙上,同时加固承重墙、增设圈梁和钢拉杆,使加固改造后的结构满足设计建筑标准要求。
2018, 48(4): 193-200.
doi: 10.13204/j.gyjz201804037
摘要:
随着我国工程勘察设计行业推行信息化的力度不断加大,BIM在结构工程领域的应用面狭窄问题也越发突出,建立系统的定量化方法体系是解决该问题的关键。而在结构物全寿命周期下针对上述问题所开展的讨论较少,主要工作集中在软件或模型协同应用层面,忽略了对BIM模型本身的研究,没有为结构工程专业内研究与应用BIM建立起一套系统性的方法。针对该现状,以结构BIM模型为中心,采用信息分析方法、文献追溯法及逆向分析法,从BIM的应用价值开始,基于结构物全寿命周期进行文献分析,按照数据元的描述、数据集的划分、信息交互方法、过程控制原理、软件工程方法学、建筑信息化的顺序进行论述。通过上述论述展现了以已有研究成果为基础,建立结构BIM方法构型的文献研究基础和思想来源。
随着我国工程勘察设计行业推行信息化的力度不断加大,BIM在结构工程领域的应用面狭窄问题也越发突出,建立系统的定量化方法体系是解决该问题的关键。而在结构物全寿命周期下针对上述问题所开展的讨论较少,主要工作集中在软件或模型协同应用层面,忽略了对BIM模型本身的研究,没有为结构工程专业内研究与应用BIM建立起一套系统性的方法。针对该现状,以结构BIM模型为中心,采用信息分析方法、文献追溯法及逆向分析法,从BIM的应用价值开始,基于结构物全寿命周期进行文献分析,按照数据元的描述、数据集的划分、信息交互方法、过程控制原理、软件工程方法学、建筑信息化的顺序进行论述。通过上述论述展现了以已有研究成果为基础,建立结构BIM方法构型的文献研究基础和思想来源。
