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2024年 第54卷 第1期
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2024, 54(1): 1-10.
doi: 10.3724/j.gyjzG23071809
摘要:
随着城市化进程的加速,我国超高层建筑数量急剧增加,然而这些建筑在运营和维护方面存在的问题也逐渐凸显。超高层建筑的服役安全问题引起了学者们的广泛关注。通过对超高层建筑动力特性参数识别的理论方法和实践应用的总结和分析,对以时域、频域、时频域及新型模态识别方法为代表的超高层建筑结构监测技术特点进行了归纳,然后对比了各类监测技术和系统的优势和局限性,并总结了当前超高层监测技术存在的主要问题,探讨了监测技术的发展趋势。最后对动力特性识别方法在超高层监测中的应用进行了梳理,以期为提高超高层建筑的动力特性识别和监测的准确性、有效性和可靠性提供参考依据,为提高我国超高层建筑的安全运营和维护水平提供借鉴。
随着城市化进程的加速,我国超高层建筑数量急剧增加,然而这些建筑在运营和维护方面存在的问题也逐渐凸显。超高层建筑的服役安全问题引起了学者们的广泛关注。通过对超高层建筑动力特性参数识别的理论方法和实践应用的总结和分析,对以时域、频域、时频域及新型模态识别方法为代表的超高层建筑结构监测技术特点进行了归纳,然后对比了各类监测技术和系统的优势和局限性,并总结了当前超高层监测技术存在的主要问题,探讨了监测技术的发展趋势。最后对动力特性识别方法在超高层监测中的应用进行了梳理,以期为提高超高层建筑的动力特性识别和监测的准确性、有效性和可靠性提供参考依据,为提高我国超高层建筑的安全运营和维护水平提供借鉴。
2024, 54(1): 11-19.
doi: 10.3724/j.gyjzG23120501
摘要:
疲劳破坏是引起金属结构破坏的最主要原因之一,若考虑锈蚀,问题更为复杂。国内外学者对锈蚀钢构件疲劳性能进行了系统全面的研究。文章以“锈蚀电化学过程—锈蚀表征方法—锈蚀钢构件疲劳性能”为主线,对相关研究成果进行回顾与分析。结果表明：对钢材锈蚀的电化学过程、锈蚀疲劳破坏一般规律、锈蚀特征的单一表征方法等方面已有了清晰的认识。但是,锈蚀钢结构疲劳性能时变演化规律的精准预测仍然面临重大挑战。未来需要进一步研究钢结构锈坑时空分布规律和形貌特征参数随机模型、自然环境和环境箱人工环境中钢结构锈蚀机理相似性、海洋大气环境下锈蚀钢结构疲劳性能随机演化机理,以及锈蚀钢结构疲劳性能控制与提升。
疲劳破坏是引起金属结构破坏的最主要原因之一,若考虑锈蚀,问题更为复杂。国内外学者对锈蚀钢构件疲劳性能进行了系统全面的研究。文章以“锈蚀电化学过程—锈蚀表征方法—锈蚀钢构件疲劳性能”为主线,对相关研究成果进行回顾与分析。结果表明：对钢材锈蚀的电化学过程、锈蚀疲劳破坏一般规律、锈蚀特征的单一表征方法等方面已有了清晰的认识。但是,锈蚀钢结构疲劳性能时变演化规律的精准预测仍然面临重大挑战。未来需要进一步研究钢结构锈坑时空分布规律和形貌特征参数随机模型、自然环境和环境箱人工环境中钢结构锈蚀机理相似性、海洋大气环境下锈蚀钢结构疲劳性能随机演化机理,以及锈蚀钢结构疲劳性能控制与提升。
2024, 54(1): 20-30.
doi: 10.3724/j.gyjzG23120812
摘要:
我国城市发展已经从增量规划转向存量规划,以高质量发展为目标的既有建筑结构加固改造与性能提升将成为当前甚至相当长时期内建筑领域的主要工作。文章介绍了既有建筑结构从加固改造到性能提升的发展历程,从安全性和抗震性能鉴定、加固改造与性能提升技术、韧性评价三个方面系统阐述了国内外关于既有建筑结构改造的最新研究成果,并指出了既有建筑结构安全性和抗震性能鉴定中存在的技术问题。最后,对未来既有建筑结构加固改造与性能提升未来发展方向做出了展望。
我国城市发展已经从增量规划转向存量规划,以高质量发展为目标的既有建筑结构加固改造与性能提升将成为当前甚至相当长时期内建筑领域的主要工作。文章介绍了既有建筑结构从加固改造到性能提升的发展历程,从安全性和抗震性能鉴定、加固改造与性能提升技术、韧性评价三个方面系统阐述了国内外关于既有建筑结构改造的最新研究成果,并指出了既有建筑结构安全性和抗震性能鉴定中存在的技术问题。最后,对未来既有建筑结构加固改造与性能提升未来发展方向做出了展望。
2024, 54(1): 31-45.
doi: 10.3724/j.gyjzG23073008
摘要:
水泥基灌浆材料以其高流动性、微膨胀和高强度等重要特征,在各类工程中得到广泛应用,并呈现出性能不断分化的发展趋势。针对水泥基灌浆材料的发展和应用,首先总结了其发展阶段及概况；然后系统分析了水泥基灌浆材料按性能特征的分类和按应用领域的分类以及二者之间的相关性,进一步结合应用领域分类介绍了不同用途的水泥基灌浆材料典型应用案例；最后,对水泥基灌浆材料国内标准化发展历程进行了重点梳理,对水泥基灌浆材料的未来发展和应用前景进行了展望,并提出了若干研究和工程应用建议。
水泥基灌浆材料以其高流动性、微膨胀和高强度等重要特征,在各类工程中得到广泛应用,并呈现出性能不断分化的发展趋势。针对水泥基灌浆材料的发展和应用,首先总结了其发展阶段及概况；然后系统分析了水泥基灌浆材料按性能特征的分类和按应用领域的分类以及二者之间的相关性,进一步结合应用领域分类介绍了不同用途的水泥基灌浆材料典型应用案例；最后,对水泥基灌浆材料国内标准化发展历程进行了重点梳理,对水泥基灌浆材料的未来发展和应用前景进行了展望,并提出了若干研究和工程应用建议。
2024, 54(1): 46-55.
doi: 10.3724/j.gyjzG23100822
摘要:
极地油气资源非常丰富,具有很大的开发潜力。重力式混凝土平台具有集成程度高、耐久性能优异等优点,在极地油气资源开采中具有广阔的应用前景。文章以北极某油气开采项目为背景,给出了该类型重力式混凝土平台冰荷载、风荷载、波浪荷载、海流荷载、基底反力以及温度荷载的计算方法。针对重力式混凝土平台的荷载工况组合,介绍了包括中国船级社(CCS)、国际标准化组织(ISO)、挪威船级社(DNV)、美国石油协会(API)以及欧盟(EN)在内的多国组织行业规范对荷载种类选取的要求,明确了本项目应采用的荷载工况组合。针对重力式混凝土平台在拖航、安装和在位服役阶段的全过程受力情况进行了有限元模拟,验证了平台结构在三个阶段的可靠性。
极地油气资源非常丰富,具有很大的开发潜力。重力式混凝土平台具有集成程度高、耐久性能优异等优点,在极地油气资源开采中具有广阔的应用前景。文章以北极某油气开采项目为背景,给出了该类型重力式混凝土平台冰荷载、风荷载、波浪荷载、海流荷载、基底反力以及温度荷载的计算方法。针对重力式混凝土平台的荷载工况组合,介绍了包括中国船级社(CCS)、国际标准化组织(ISO)、挪威船级社(DNV)、美国石油协会(API)以及欧盟(EN)在内的多国组织行业规范对荷载种类选取的要求,明确了本项目应采用的荷载工况组合。针对重力式混凝土平台在拖航、安装和在位服役阶段的全过程受力情况进行了有限元模拟,验证了平台结构在三个阶段的可靠性。
2024, 54(1): 56-60.
doi: 10.3724/j.gyjzG21091409
摘要:
3D打印建筑技术是将3D打印技术应用于建筑领域的新型数字化建造技术,是以信息集成技术与数字化制造技术深度融合为特征的智能建造模式,这种模式具有智能化、个性化、低排放等一系列优点,是未来建筑的理想建造模式。目前3D打印建筑技术的发展与应用还处于初级阶段,对于各类3D打印建筑构件力学性能的研究较少。本章以课题组先前3D打印混凝土梁试验为原型,建立有限元模型,并进行进一步的参数分析,重点分析打印路径、黏结面(3D打印混凝土外框与核心区混凝土)特性对3D打印混凝土梁承载力的影响。研究表明：所建立的3D打印混凝土梁数值模型具有较高的可靠性,荷载-位移曲线与试验结果基本吻合；采用回转型打印路径的梁具有较高的承载力；现浇核心区与3D打印外框之间的黏结特性对梁承载能力具有显著的影响,提高黏结面的黏结强度可以有效地提高3D打印混凝土梁的极限承载力。
3D打印建筑技术是将3D打印技术应用于建筑领域的新型数字化建造技术,是以信息集成技术与数字化制造技术深度融合为特征的智能建造模式,这种模式具有智能化、个性化、低排放等一系列优点,是未来建筑的理想建造模式。目前3D打印建筑技术的发展与应用还处于初级阶段,对于各类3D打印建筑构件力学性能的研究较少。本章以课题组先前3D打印混凝土梁试验为原型,建立有限元模型,并进行进一步的参数分析,重点分析打印路径、黏结面(3D打印混凝土外框与核心区混凝土)特性对3D打印混凝土梁承载力的影响。研究表明：所建立的3D打印混凝土梁数值模型具有较高的可靠性,荷载-位移曲线与试验结果基本吻合；采用回转型打印路径的梁具有较高的承载力；现浇核心区与3D打印外框之间的黏结特性对梁承载能力具有显著的影响,提高黏结面的黏结强度可以有效地提高3D打印混凝土梁的极限承载力。
2024, 54(1): 61-67.
doi: 10.3724/j.gyjzG23022008
摘要:
微振动控制是精密大科学装置在建设过程中的重点关注对象之一,北京高能同步辐射光源(HEPS)项目采用浇筑1 m厚钢筋混凝土结构底板加3 m厚的素混凝土垫层的方式来实现项目要求的微振动控制目标。报道了主体结构完工后,在北京高能同步辐射光源建设施工现场开展的1~100 Hz激振器扫频激励试验。通过对试验中实测得到的振动信号在时域和频域内进行分析,评估北京高能同步辐射光源主体结构完成后实验大厅底板的微振动水平和微振动控制能力。试验结果表明：在1~100 Hz的振动激励下,实验大厅底板表现出良好的振动控制能力。
微振动控制是精密大科学装置在建设过程中的重点关注对象之一,北京高能同步辐射光源(HEPS)项目采用浇筑1 m厚钢筋混凝土结构底板加3 m厚的素混凝土垫层的方式来实现项目要求的微振动控制目标。报道了主体结构完工后,在北京高能同步辐射光源建设施工现场开展的1~100 Hz激振器扫频激励试验。通过对试验中实测得到的振动信号在时域和频域内进行分析,评估北京高能同步辐射光源主体结构完成后实验大厅底板的微振动水平和微振动控制能力。试验结果表明：在1~100 Hz的振动激励下,实验大厅底板表现出良好的振动控制能力。
2024, 54(1): 68-75.
doi: 10.3724/j.gyjzG23020714
摘要:
为实现单层网壳结构等大跨度空间钢结构的装配式安装,提出了一种由T形板、盖板、耳板、高强螺栓、封板和圆钢管等部件组成的外加盖板的T形板装配式网壳节点,用于实现大跨度钢结构杆件的装配式连接。通过调整各部件设计参数,可控制节点抗弯刚度和抗弯承载力的变化。采用数值模拟的方法研究了节点在网壳平面内、外方向的抗弯性能,分析了T形板翼缘厚度、T形板腹板厚度、盖板厚度、耳板厚度等参数对节点抗弯刚度、承载能力和破坏模式的影响规律。结果表明：外加盖板的T形板装配式网壳节点具有良好的抗弯刚度和承载能力,通过调整T形板翼缘厚度、T形板腹板厚度、盖板厚度和耳板厚度等参数,可以调控节点在网壳平面内、外方向的初始抗弯刚度的差值以及抗弯承载力的差值。
为实现单层网壳结构等大跨度空间钢结构的装配式安装,提出了一种由T形板、盖板、耳板、高强螺栓、封板和圆钢管等部件组成的外加盖板的T形板装配式网壳节点,用于实现大跨度钢结构杆件的装配式连接。通过调整各部件设计参数,可控制节点抗弯刚度和抗弯承载力的变化。采用数值模拟的方法研究了节点在网壳平面内、外方向的抗弯性能,分析了T形板翼缘厚度、T形板腹板厚度、盖板厚度、耳板厚度等参数对节点抗弯刚度、承载能力和破坏模式的影响规律。结果表明：外加盖板的T形板装配式网壳节点具有良好的抗弯刚度和承载能力,通过调整T形板翼缘厚度、T形板腹板厚度、盖板厚度和耳板厚度等参数,可以调控节点在网壳平面内、外方向的初始抗弯刚度的差值以及抗弯承载力的差值。
2024, 54(1): 76-85.
doi: 10.3724/j.gyjzG23072810
摘要:
脚手架结构的传统设计方法是基于线性计算和有效计算长度假定。对于常规脚手架结构而言,只要受压杆件计算长度能够相对准确的评估,传统设计方法的设计精度一般能够满足工程需要。然而,对于受力复杂的超高大脚手架结构,需要采用更加精确的设计方法。提出了一种基于直接分析法的脚手架结构精细化设计方法。首先,对脚手架结构杆件的初始弯曲进行了大量测量、统计和分析,建立了不同类型脚手架杆件的初始弯曲设计值；其次,对盘扣式脚手架节点的半刚性特性进行了试验研究,并基于试验结果建立了盘扣式脚手架结构节点半刚性模型,包括横梁的弯曲及轴向半刚性模型和斜杆半刚性模型；然后,基于初弯曲设计值和半刚性特性模型,利用非线性分析工具NIDA进行脚手架结构的直接分析法设计,并将其应用于具体工程中。
脚手架结构的传统设计方法是基于线性计算和有效计算长度假定。对于常规脚手架结构而言,只要受压杆件计算长度能够相对准确的评估,传统设计方法的设计精度一般能够满足工程需要。然而,对于受力复杂的超高大脚手架结构,需要采用更加精确的设计方法。提出了一种基于直接分析法的脚手架结构精细化设计方法。首先,对脚手架结构杆件的初始弯曲进行了大量测量、统计和分析,建立了不同类型脚手架杆件的初始弯曲设计值；其次,对盘扣式脚手架节点的半刚性特性进行了试验研究,并基于试验结果建立了盘扣式脚手架结构节点半刚性模型,包括横梁的弯曲及轴向半刚性模型和斜杆半刚性模型；然后,基于初弯曲设计值和半刚性特性模型,利用非线性分析工具NIDA进行脚手架结构的直接分析法设计,并将其应用于具体工程中。
2024, 54(1): 86-95.
doi: 10.3724/j.gyjzG23092513
摘要:
深圳黄木岗综合交通枢纽地下结构采用大直径型钢混凝土斜柱体系,在满足使用要求的同时显著提升了地铁站的建筑美感及换乘舒适度。该斜柱竖向倾斜布置,竖向夹角最大为13°且斜柱位于横纵梁节点外侧并仅与结构横梁相连。为明确型钢混凝土斜柱力学性能,设计并制作了缩尺比为1:8的型钢混凝土斜柱模型试件,并对其进行了静力试验研究,获得了斜柱在轴力、剪力和弯矩共同作用下的破坏过程及力学响应。采用ABAQUS有限元软件对斜柱力学性能进行了数值分析。试验和数值分析结果表明：横梁及腋梁可在两个方向上有效约束型钢混凝土斜柱侧向变形,斜柱承载力可达设计荷载的1.62倍,结构设计安全可靠；荷载达到试件承载力时,梁柱节点平面内及平面外水平位移分别为斜柱长度的1/3 046和1/3 236；斜柱上柱段中部及底部发生压溃破坏,钢筋压屈,腋梁侧面出现少量斜裂缝。
深圳黄木岗综合交通枢纽地下结构采用大直径型钢混凝土斜柱体系,在满足使用要求的同时显著提升了地铁站的建筑美感及换乘舒适度。该斜柱竖向倾斜布置,竖向夹角最大为13°且斜柱位于横纵梁节点外侧并仅与结构横梁相连。为明确型钢混凝土斜柱力学性能,设计并制作了缩尺比为1:8的型钢混凝土斜柱模型试件,并对其进行了静力试验研究,获得了斜柱在轴力、剪力和弯矩共同作用下的破坏过程及力学响应。采用ABAQUS有限元软件对斜柱力学性能进行了数值分析。试验和数值分析结果表明：横梁及腋梁可在两个方向上有效约束型钢混凝土斜柱侧向变形,斜柱承载力可达设计荷载的1.62倍,结构设计安全可靠；荷载达到试件承载力时,梁柱节点平面内及平面外水平位移分别为斜柱长度的1/3 046和1/3 236；斜柱上柱段中部及底部发生压溃破坏,钢筋压屈,腋梁侧面出现少量斜裂缝。
2024, 54(1): 96-101.
doi: 10.3724/j.gyjzG23082210
摘要:
随着城市轨道交通的发展和地上地下空间一体化概念的深化,轨道交通共构工程已经成为以公共交通为导向的开发模式的新方向。依托东莞市西平站工程,针对大跨楼盖和转换梁区域设计了组合结构方案,降低梁高28%~33%,降低自重49%~66%,节省造价7%~36%。利用盈建科和MIDAS Gen建立型钢混凝土结构和组合结构整体模型,开展了不同地震作用下两种结构的抗震性能分析。二者的自振特性接近,罕遇地震下组合结构的层间位移角更小,抗震性能更优。值得注意的是,转换梁区域弯扭耦合效应显著,扭矩达2 719.4 kN·m；大跨交叉节点钢结构应力水平较高,达207 MPa。
随着城市轨道交通的发展和地上地下空间一体化概念的深化,轨道交通共构工程已经成为以公共交通为导向的开发模式的新方向。依托东莞市西平站工程,针对大跨楼盖和转换梁区域设计了组合结构方案,降低梁高28%~33%,降低自重49%~66%,节省造价7%~36%。利用盈建科和MIDAS Gen建立型钢混凝土结构和组合结构整体模型,开展了不同地震作用下两种结构的抗震性能分析。二者的自振特性接近,罕遇地震下组合结构的层间位移角更小,抗震性能更优。值得注意的是,转换梁区域弯扭耦合效应显著,扭矩达2 719.4 kN·m；大跨交叉节点钢结构应力水平较高,达207 MPa。
2024, 54(1): 102-114.
doi: 10.3724/j.gyjzG23092901
摘要:
火星是太阳系内最接近地球环境的星球,具有非常重要的战略价值与意义。随着“天问一号”一次性完成火星“绕、落、巡”三大任务,火星基地建造便成为推进我国深空探测过程的下一重要目标。通过调研现有文献中火星环境和资源条件,并将其与月球、地球条件进行对比分析,提出了火星建造亟需解决的特有难题。基于调研,适用于火星的建造技术包括挖掘建造、化学气相沉积成型、熔融沉积成型、火壤粘接成型等；提出了一种基于原位资源的火星基地自动化建造方案——中华穹顶,即采用充气气囊、碳纤维骨架、硫磺混凝土外覆层和组合舱门的形式,为火星基地建造提供了一个技术思路。
火星是太阳系内最接近地球环境的星球,具有非常重要的战略价值与意义。随着“天问一号”一次性完成火星“绕、落、巡”三大任务,火星基地建造便成为推进我国深空探测过程的下一重要目标。通过调研现有文献中火星环境和资源条件,并将其与月球、地球条件进行对比分析,提出了火星建造亟需解决的特有难题。基于调研,适用于火星的建造技术包括挖掘建造、化学气相沉积成型、熔融沉积成型、火壤粘接成型等；提出了一种基于原位资源的火星基地自动化建造方案——中华穹顶,即采用充气气囊、碳纤维骨架、硫磺混凝土外覆层和组合舱门的形式,为火星基地建造提供了一个技术思路。
2024, 54(1): 115-122.
doi: 10.3724/j.gyjzG23111502
摘要:
考虑大直径钢筋横截面材料不均匀问题及钢筋螺纹根部应力集中,对930 MPa级的75 mm直径高强冷滚压螺纹预应力钢筋横截面不同位置材料开展了单轴拉伸及疲劳性能试验研究,并对全尺寸钢筋进行单轴拉伸有限元数值模拟,以分析螺纹根部应力集中,基于计算结果及疲劳试验数据,修正得到了适用于930 MPa级75 mm直径高强冷滚压螺纹预应力钢筋的S-N曲线。结果表明：大直径高强冷滚压螺纹预应力钢筋单轴拉伸应力-应变曲线无屈服平台,930 MPa级的75 mm直径钢筋横截面材性存在显著差异；螺纹根部存在明显的应力集中,应力集中系数约为1.74；平均应力为700 MPa时,其疲劳性能与GB 50017—2017《钢结构设计标准》中考虑尺寸效应的Z11曲线接近。
考虑大直径钢筋横截面材料不均匀问题及钢筋螺纹根部应力集中,对930 MPa级的75 mm直径高强冷滚压螺纹预应力钢筋横截面不同位置材料开展了单轴拉伸及疲劳性能试验研究,并对全尺寸钢筋进行单轴拉伸有限元数值模拟,以分析螺纹根部应力集中,基于计算结果及疲劳试验数据,修正得到了适用于930 MPa级75 mm直径高强冷滚压螺纹预应力钢筋的S-N曲线。结果表明：大直径高强冷滚压螺纹预应力钢筋单轴拉伸应力-应变曲线无屈服平台,930 MPa级的75 mm直径钢筋横截面材性存在显著差异；螺纹根部存在明显的应力集中,应力集中系数约为1.74；平均应力为700 MPa时,其疲劳性能与GB 50017—2017《钢结构设计标准》中考虑尺寸效应的Z11曲线接近。
2024, 54(1): 123-129.
doi: 10.3724/j.gyjzG23072612
摘要:
在结构损伤识别领域中,交叉模型交叉模态方法(CMCM)在求解含噪声的损伤识别问题时,受到系数矩阵不稳定的影响,往往导致损伤识别结果的精度下降。为了解决这一问题,提出了一种两阶段的损伤识别方法,旨在减少CMCM方法系数矩阵的冗余方程,提高CMCM方法的计算性能和噪声鲁棒性。首先,在第一阶段,通过卷积神经网络(CNN)进行结构损伤定位,以消除CMCM方法系数矩阵的冗余方程。其次,在第二阶段,求解已缩减的CMCM系数矩阵方程,得到更准确的损伤识别结果。通过数值和试验研究,验证了所提出的两阶段损伤识别方法的有效性,与传统的CMCM方法相比,所提方法在求解含噪声的损伤识别问题时,显著提高了损伤识别精度。
在结构损伤识别领域中,交叉模型交叉模态方法(CMCM)在求解含噪声的损伤识别问题时,受到系数矩阵不稳定的影响,往往导致损伤识别结果的精度下降。为了解决这一问题,提出了一种两阶段的损伤识别方法,旨在减少CMCM方法系数矩阵的冗余方程,提高CMCM方法的计算性能和噪声鲁棒性。首先,在第一阶段,通过卷积神经网络(CNN)进行结构损伤定位,以消除CMCM方法系数矩阵的冗余方程。其次,在第二阶段,求解已缩减的CMCM系数矩阵方程,得到更准确的损伤识别结果。通过数值和试验研究,验证了所提出的两阶段损伤识别方法的有效性,与传统的CMCM方法相比,所提方法在求解含噪声的损伤识别问题时,显著提高了损伤识别精度。
2024, 54(1): 130-139.
doi: 10.3724/j.gyjzG23081112
摘要:
针对超高层建筑施工期静动态变形实测研究不足的问题,在一座335 m的超高层建筑主体结构上搭建了施工期结构健康监测系统,进行主体结构施工期竖向变形、温度变形和动态位移的实测分析。探明了施工期主体结构的温度不均匀分布规律,分析了温度影响下的结构应变特点,结果表明：季节性温差引起的应变大于同时段内上部结构自重和混凝土收缩徐变引起的应变。阐释了主体结构施工期竖向变形与层间竖向变形差发展规律,层间不均匀竖向变形程度随高度和时间逐渐增大,同一层不同测点间的竖向变形差最大为5.3 mm。主梁轴向应力与其两端竖向构件的竖向应变差成正相关,外框-核心筒竖向变形差可能使主梁存在受拉开裂风险。提出一种基于卡尔曼滤波的结构动态位移估计方法,通过融合加速度数据与应变数据提高动态位移估计精度,能够准确估计超高层建筑在施工动荷载下的动态位移。
针对超高层建筑施工期静动态变形实测研究不足的问题,在一座335 m的超高层建筑主体结构上搭建了施工期结构健康监测系统,进行主体结构施工期竖向变形、温度变形和动态位移的实测分析。探明了施工期主体结构的温度不均匀分布规律,分析了温度影响下的结构应变特点,结果表明：季节性温差引起的应变大于同时段内上部结构自重和混凝土收缩徐变引起的应变。阐释了主体结构施工期竖向变形与层间竖向变形差发展规律,层间不均匀竖向变形程度随高度和时间逐渐增大,同一层不同测点间的竖向变形差最大为5.3 mm。主梁轴向应力与其两端竖向构件的竖向应变差成正相关,外框-核心筒竖向变形差可能使主梁存在受拉开裂风险。提出一种基于卡尔曼滤波的结构动态位移估计方法,通过融合加速度数据与应变数据提高动态位移估计精度,能够准确估计超高层建筑在施工动荷载下的动态位移。
2024, 54(1): 140-146.
doi: 10.3724/j.gyjzG23092009
摘要:
大型储罐罐顶的罐壁薄、跨度大,在外压作用下容易出现失稳问题。以某大型2万t复材储罐典型工程为例,针对其罐顶稳定性提升的需求,提出复材拱加固、复材拱-工字钢-槽钢组合加固、工字钢-槽钢组合加固、三角钢桁架加固罐顶等四种加固方案,并建立有限元模型对加固前后的储罐进行特征值屈曲分析。结果表明,加固前罐顶稳定系数为1.29,远小于GB 150—1998《钢制压力容器》的要求(稳定系数为15)。除复材拱加固外,其余应用钢结构与复材进行组合的加固方案均有较好的效果,加固后罐顶稳定系数均满足GB 150—1998的要求。在此基础上,综合分析了各加固方案的造价及施工工艺,结果表明小截面三角钢桁架加固复材罐顶为最优方案,为大型复材储罐罐顶的加固和优化设计提供技术参考。
大型储罐罐顶的罐壁薄、跨度大,在外压作用下容易出现失稳问题。以某大型2万t复材储罐典型工程为例,针对其罐顶稳定性提升的需求,提出复材拱加固、复材拱-工字钢-槽钢组合加固、工字钢-槽钢组合加固、三角钢桁架加固罐顶等四种加固方案,并建立有限元模型对加固前后的储罐进行特征值屈曲分析。结果表明,加固前罐顶稳定系数为1.29,远小于GB 150—1998《钢制压力容器》的要求(稳定系数为15)。除复材拱加固外,其余应用钢结构与复材进行组合的加固方案均有较好的效果,加固后罐顶稳定系数均满足GB 150—1998的要求。在此基础上,综合分析了各加固方案的造价及施工工艺,结果表明小截面三角钢桁架加固复材罐顶为最优方案,为大型复材储罐罐顶的加固和优化设计提供技术参考。
2024, 54(1): 147-155.
doi: 10.3724/j.gyjzG23112905
摘要:
基于装配式钢结构工程施工过程特点,提出基于工序的施工碳排放计算方法,以某多层钢结构数据中心项目为例验证方法的可行性,获得钢结构楼板楼承板、剪力钉、钢筋和混凝土工程共10项工序施工碳排放基础参数。以单位平方米楼板面积碳排放为计量单位,所得钢结构楼板施工总碳排放为0.759 5 kgCO2/m2,该值相当于楼板建材隐含碳排放的1.64%。碳排放贡献由大到小依次为混凝土工程(0.477 8 kgCO2/m2)、钢筋工程(0.181 5 kgCO2/m2)、剪力钉工程(0.067 1 kgCO2/m2)、楼承板工程(0.033 1 kgCO2/m2)。施工过程能源/物料消耗产生碳排放分别占比72.6%、27.4%,产生的直接、间接、隐含碳排放分别占比62.9%、9.7%和27.4%。基于研究提出的计算方法,所得结果可呈现主要碳排放源,有助于追溯钢结构工程施工碳排放热点并制定减排措施。对于文中案例,单项碳排放占比超过5%的施工工序有混凝土预拌、钢筋绑扎、混凝土泵送和剪力钉焊接,这4项共产生了楼板施工总碳排放的88.9%。
基于装配式钢结构工程施工过程特点,提出基于工序的施工碳排放计算方法,以某多层钢结构数据中心项目为例验证方法的可行性,获得钢结构楼板楼承板、剪力钉、钢筋和混凝土工程共10项工序施工碳排放基础参数。以单位平方米楼板面积碳排放为计量单位,所得钢结构楼板施工总碳排放为0.759 5 kgCO2/m2,该值相当于楼板建材隐含碳排放的1.64%。碳排放贡献由大到小依次为混凝土工程(0.477 8 kgCO2/m2)、钢筋工程(0.181 5 kgCO2/m2)、剪力钉工程(0.067 1 kgCO2/m2)、楼承板工程(0.033 1 kgCO2/m2)。施工过程能源/物料消耗产生碳排放分别占比72.6%、27.4%,产生的直接、间接、隐含碳排放分别占比62.9%、9.7%和27.4%。基于研究提出的计算方法,所得结果可呈现主要碳排放源,有助于追溯钢结构工程施工碳排放热点并制定减排措施。对于文中案例,单项碳排放占比超过5%的施工工序有混凝土预拌、钢筋绑扎、混凝土泵送和剪力钉焊接,这4项共产生了楼板施工总碳排放的88.9%。
2024, 54(1): 156-164.
doi: 10.3724/j.gyjzG23072112
摘要:
应县木塔是世界上现存最古老最高的楼阁式木塔,代表了中国木构建筑营造技术的最高水平。由于木塔历经千年的风霜和灾害战乱,近年损伤变形逐年加剧,其保护修缮已迫在眉睫。价值分析是遗产保护的首要工作。对此,基于历史、科学、艺术及社会文化等多价值视角,分析了应县木塔价值的构成和来源,如形制风格、结构损伤、构件形态、佛像秘藏等方面的历史价值；结构体系、比例尺度方面的科学价值；形体比例、斗栱构造、佛像、壁画、匾额、风铃和书法等方面的艺术价值；社会凝聚、文化多样性、景观资源等方面的社会文化价值等,以期为未来保护修缮提供参考借鉴。
应县木塔是世界上现存最古老最高的楼阁式木塔,代表了中国木构建筑营造技术的最高水平。由于木塔历经千年的风霜和灾害战乱,近年损伤变形逐年加剧,其保护修缮已迫在眉睫。价值分析是遗产保护的首要工作。对此,基于历史、科学、艺术及社会文化等多价值视角,分析了应县木塔价值的构成和来源,如形制风格、结构损伤、构件形态、佛像秘藏等方面的历史价值；结构体系、比例尺度方面的科学价值；形体比例、斗栱构造、佛像、壁画、匾额、风铃和书法等方面的艺术价值；社会凝聚、文化多样性、景观资源等方面的社会文化价值等,以期为未来保护修缮提供参考借鉴。
