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当期目录

2026年  第56卷  第6期

城市规划和建筑理论
极限基地条件下的福州长乐机场一体化创新设计研究
张韵波, 李浩, 陈梦椰, 张薇
2026, 56(6): 1-8. doi: 10.3724/j.gyjzG24101507
摘要:
现代大型机场航站楼设计普遍面临平面布局与旅客流线高度复杂的挑战,而在场地条件严重受限的情况下,这一矛盾尤为突出。福州长乐机场航站楼设计从极限基地条件出发,基于国际值机区域与地面交通中心(GTC)一体化、酒店办公楼与GTC一体化、平面布局与旅客流程一体化、立体交通组织一体化、造型一体化等创新设计,解决了场地受限的问题,提高了空侧运行效率、旅客出行效率、旅客中转效率以及机场工作人员效率,同时提升了机场的商业价值,传承了福州独有的传统文脉,形成了机场特有的文化艺术价值。
徽州商字门式木构架装饰与结构和空间融合特征研究
王德才, 朱上每, 黄杰, 夏江徽
2026, 56(6): 9-16. doi: 10.3724/j.gyjzG24101703
摘要:
以歙县宗祠商字门构架为例,梳理了商字门组成构件的类型及其历史演变,然后分别从装饰与结构、装饰与空间的融合视角,分析梳理徽州商字门式大木构架上的构件装饰与结构和空间的融合特征。并分别采用力学分析和眼动实验等研究方法,以定性与定量相结合的方式验证了不同构件形制组合下的商字门式大木构架结构、装饰与空间融合表达的规律性特征。研究表明:商字门式木构架装饰构件在形制和落位上都充分体现出力学性能和美学效果,且观赏视角下人对大木构架雕刻装饰的空间兴趣点存在明显的向心性与层级性。
内化的街区:工业巨构空间重构策略及实践探索
徐光耀, 章明
2026, 56(6): 17-24. doi: 10.3724/j.gyjzG25070102
摘要:
针对工业巨构空间在城市更新中面临的肌理割裂与活力缺失问题,研究提出“内化的街区”这一适应性更新理念。研究认为,此类空间的更新应超越建筑本体的单一改造,致力于将城市街区的空间组织逻辑(包括其人性化尺度、功能复合性、公共流线与渗透界面)系统性地“内化”至建筑内部,从而实现从孤立巨构向城市活力节点的根本性转变。系统构建了由“尺度转换-功能复合-流线重构-界面模糊”组成的四维空间重构策略框架,并以上海华谊万创新所8号楼改造为例,详细阐释了“化整为零”“多维流线”与“立体公园”等具体设计手法协同作用,将工业厂房转化为一个功能多元、流线丰富、内外交融的“内化街区”。实践表明,该策略能有效织补城市肌理,提升空间环境品质与公共价值,为工业遗产的适应性再生提供了新的理论视角与实践路径。
情感引力与行为路径:数字媒介语境下呼和浩特市历史城区的空间认知行为模拟
张立恒, 王梓鉴, 陈治宇, 侯新宇, 郭丽霞
2026, 56(6): 25-34. doi: 10.3724/j.gyjzG26012703
摘要:
网络数字信息正逐渐影响人们的空间认知过程,成为感知城市意象的重要媒介。将呼和浩特市历史城区作为研究对象,旨在基于意象感知与认知情绪的要素识别,模拟虚拟空间对认知行为选择的影响,以有效判断实体空间最佳体验路径与方式。基于网络视频、文本信息获取人们对实体空间的感知,识别空间体验热点,分析情感与行为选择权重,并模拟多种选择权重影响下的空间意象要素感知路径。结果显示:网络视频、文本数据特征有效呈现了意象感知空间的集聚分布规律;意象提及频次与情绪特征可为行为选择权重确定提供依据;历史城区内模拟路径呈现出“干道走廊—巷道吸附—节点停留—广场扩散”的行为特征。“意象热点提取—情绪感知分析—认知路径模拟”逻辑架构将为空间更新的区域划定提供依据。
工程结构和结构防灾
柱中抬升自复位摇摆架-钢框架结构抗震性能有限元分析
连鸣, 吴伟豪, 周玉浩
2026, 56(6): 35-45. doi: 10.3724/j.gyjzG24022303
摘要:
柱脚抬升摇摆架结构在提高结构抗震性能的同时,也会增大由二阶效应产生的倾覆力矩,从而增大结构倾覆的风险,不利于结构抗震性能的充分发挥。针对以上不足,提出了柱中抬升自复位摇摆架结构。该结构将底层柱1/2高度处设计成放松约束的可抬升摇摆形式,使底层柱上、下段呈反向曲率受弯,在柱中位置形成反弯点,减小上部结构在地震作用下的摇摆,从而减小结构倾覆的风险。基于有限元软件OpenSEES建立了柱中抬升自复位摇摆架结构的有限元模型,在此基础上对钢框架结构、支撑-钢框架结构、柱底抬升自复位摇摆架-钢框架结构、柱中抬升自复位摇摆架-钢框架结构进行多遇地震、设防地震、罕遇地震、巨震(9度罕遇地震)作用下的时程分析,基于结构最大层间位移角、结构顶层位移响应、结构层间位移集中系数、结构残余层间位移角、结构塑性铰分布,对比了4种结构的抗震性能。结果表明:柱中抬升自复位摇摆架-钢框架结构控制最大层间位移角、结构顶层位移、结构残余层间位移角的能力均优于其他结构,并且优化了结构在地震中的塑性发展模式,具有较高的安全储备来抵御强震作用。
Λ形折板网格结构的设计研究
张翀, 李晨旭, 施明征
2026, 56(6): 46-52. doi: 10.3724/j.gyjzG24051602
摘要:
Λ形折板网格结构是折板结构的一种,其组成单元形式为Λ形。首先对此类结构的结构形式分类及Λ形折板构成单元的形式进行了介绍;其次对Λ形单元为等腰三角形的折板网格结构进行了静力分析,推导了其惯性矩、上下弦杆应力及挠度的计算公式;随后对Λ形折板网格结构的一系列关键问题进行了研究,包括Λ形折板网格结构的抗弯刚度、受压弦杆平面外的稳定性能、积雪不均匀分布的情况以及悬挑Λ形折板网格结构需要采取的一些加强措施;最后对Λ形折板网格结构的经济性进行了分析,以上下弦杆的用钢量为主,得到了其用钢量与Λ形单元形式的关系。
不锈钢耗能板双层方钢防屈曲支撑滞回性能研究
任炜晨, 赵宝成, 徐伟栋, 路冰
2026, 56(6): 53-62. doi: 10.3724/j.gyjzG24052601
摘要:
双层方钢防屈曲支撑是由耗能板和内外方钢焊接组成的新型耗能支撑,可有效避免防屈曲支撑端部薄弱破坏。为探究耗能板采用不锈钢的防屈曲支撑的滞回性能,采用低周往复加载试验结合有限元分析,研究了内置不锈钢耗能板的双层方钢防屈曲支撑的耗能性能。试验结果表明,此类支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,变形能力好。轴向荷载作用下,支撑主要通过耗能板进入塑性耗能,加载过程中内外方钢整体始终保持弹性。对比同尺寸内置碳素钢Q235B耗能板的防屈曲支撑,内置不锈钢耗能板的防屈曲支撑的承载能力更高。为此,设计了四种不同耗能板布置方式的此类支撑算例,采用ABAQUS分析了耗能板布置方式对双层方钢防屈曲支撑滞回性能的影响,得到了此类支撑耗能板的最佳布置方式。在此最佳方式下开展了有限元参数分析,分析了耗能板耗能段中间和两端宽度、耗能板厚度对其滞回性能的影响。有限元分析表明:改变耗能板耗能段中间宽度对支撑承载能力、刚度和耗能能力的影响较大,改变耗能板耗能段两端宽度和耗能板厚度对支撑的影响较小。
循环荷载下不锈钢H形截面分类准则
陈展鹏, 舒赣平, 郑宝锋
2026, 56(6): 63-70. doi: 10.3724/j.gyjzG24091501
摘要:
为了研究循环荷载下不锈钢H形截面分类,针对奥氏体和双相型不锈钢受弯构件和压弯构件,借助ABAQUS软件建立有限元模型,基于已有试验结果验证了有限元模型的合理性。随后开展大量的参数分析,对欧洲不锈钢规范EN 1993-1-4、GB 50017—2017《钢结构设计标准》和CECS 410∶2015《不锈钢结构技术规程》关于H形截面分类限值的适用性进行评估。结果表明,由于没有考虑翼缘和腹板之间的相互约束作用及在循环荷载下材料强化的影响,现行规范的截面分类结果偏于保守。最后,提出了针对循环荷载下不锈钢H形截面分类的建议方法。
多螺旋箍筋钢管混凝土方柱轴压性能有限元分析
赵家祥, 杨坤, 孙珊珊, 王亚昆
2026, 56(6): 71-81. doi: 10.3724/j.gyjzG24101705
摘要:
为解决钢管混凝土方柱的截面周边中部约束力较弱的问题,提出将多螺旋箍筋内置于钢管中,并对该类型方柱的轴压性能进行研究。基于已有试验研究,通过有限元软件ABAQUS进行数值模拟分析,验证了所建立的单螺旋箍筋钢管混凝土方柱有限元模型的合理性。基于此,建立五螺旋箍筋钢管混凝土方柱的有限元模型,进一步研究箍筋间距、直径及强度、钢管厚度、混凝土强度等因素对其轴压性能的影响。研究结果表明:内置五螺旋箍筋弥补了方钢管对横截面周边中部混凝土约束力较弱的问题,提高了钢管混凝土方柱的承载能力和延性性能;相同体积配箍率下,五螺旋箍筋钢管混凝土方柱的承载力和延性系数均明显高于单螺旋箍筋钢管混凝土方柱。此外,探讨了多螺旋箍筋钢管混凝土方柱的约束机理,采用强度叠加原理,推导了多(单)螺旋箍筋钢管混凝土方柱的轴压承载力计算公式。
轻型超高性能混凝土(UHPC)肋板的正截面抗裂性能
胡贤忠, 杨雨舒, 吴凤英, 夏樟华, 陈永康
2026, 56(6): 82-89. doi: 10.3724/j.gyjzG24090502
摘要:
为研究超高性能混凝土(UHPC)轻型肋板的抗裂性能,设计了4个UHPC带肋板模型并进行加载试验,分析了试件的裂缝开展规律与破坏模式。在此基础采用有限元软件对试验进行模拟,分析了配筋率、纵向受拉钢筋屈服强度、肋板尺寸、UHPC抗压强度与UHPC抗拉强度对开裂弯矩的影响。结合现有规范,推导了轻型UHPC肋板的开裂弯矩计算方法。结果表明:开裂荷载受配筋率、肋高尺寸、肋宽尺寸、UHPC抗拉强度的影响较大,其中肋高尺寸的增加对开裂荷载的提升率最高,配筋率次之,而UHPC抗压强度和钢筋屈服强度对抗裂性能几乎没有影响。基于平截面假定,得到轻型UHPC肋板的开裂弯矩,其计算值与试验实测值、有限元计算值吻合度较好,可靠性较高。
角钢单排螺栓连接节点抗拉承载力试验研究
刘任坚, 薛素铎, 周旸, 李雄彦, 薛宇
2026, 56(6): 90-96. doi: 10.3724/j.gyjzG24041102
摘要:
为了得到更准确的角钢螺栓连接承载力计算方法,开展了角钢单排螺栓连接节点抗拉承载力试验研究。首先,进行了150组单轴角钢抗拉试验,分别研究单排一颗、单排两颗、单排三颗角钢螺栓连接构件的破坏模式和抗拉承载力,重点评估了端距、间距对角钢抗拉承载性能的影响。结果表明:角钢发生孔壁承压破坏和净截面撕裂破坏,端距和间距是角钢抗拉承载力的影响因素。将试验结果分别与各国规范对应的计算结果进行对比,发现中国规范考虑的因素较少,不能反映实际的承载力,而欧洲规范考虑的影响因素全面但低估了实际的螺栓承载力,美国规范则放大了内部螺栓强度导致高估了螺栓连接的承载力。最后,通过对试验数据的拟合,得到了螺栓连接角钢节点抗拉承载力的经验公式,提高了计算精度。
矩形钢管腹板开孔耗能支撑滞回性能试验研究
赵宝成, 李烨坤, 刘笠
2026, 56(6): 97-106. doi: 10.3724/j.gyjzG24102802
摘要:
中心支撑钢框架结构房屋在遭遇设防地震或罕遇地震作用时,中心支撑往往会因支撑斜杆受压失稳而丧失承载力。为防止支撑失稳,提出了矩形钢管腹板开孔耗能支撑,该支撑不但保留了中心支撑的优点,且吸收了金属阻尼器的优点。在设防地震作用下,支撑方钢管两端的金属阻尼器率先屈服耗散地震能量,保证支撑方钢管始终处于弹性状态。对矩形钢管腹板开孔耗能支撑进行了低周往复加载试验,研究了开孔耗能板不同布置方式对支撑滞回性能、承载能力、刚度退化及耗能能力的影响。试验结果表明:支撑主要由耗能板的孔间板件屈服耗散能量,试验试件滞回曲线饱满,耗能能力较强;在加载过程中耗能支撑的主体方钢管始终保持弹性,支撑因开孔腹板破坏导致失效;在试件丧失承载能力前,强度、刚度均未发生突然下降,加载过程中支撑未发生失稳;在同级循环荷载作用下,耗能支撑的强度基本没有下降。
分段控制型全钢支撑滞回性能研究
辛力, 李佳珂, 张龙, 连鸣, 程倩倩, 史生志
2026, 56(6): 107-118. doi: 10.3724/j.gyjzG24112103
摘要:
为了充分发挥传统钢支撑刚度大的优势,提升其变形能力和滞回性能,优化传统屈曲约束支撑施工不方便等问题,提出一种新型分段控制型全钢支撑。采用ABAQUS有限元软件建立了数值模型,并通过该新型支撑拟静力试验验证了模型的准确性。与传统钢支撑性能进行对比,深入研究了新型分段控制型全钢支撑的滞回性能。通过参数分析研究了初始缺陷、耗能段长度、耗能段截面尺寸、弹性段截面尺寸对支撑滞回性能的影响规律。分析结果表明:该新型支撑具有良好的变形能力和滞回性能,且对初始缺陷变化不敏感;随着耗能段长度的减小,支撑承载力、刚度、耗能能力均有所提升,但是耗能段长度过小会导致支撑提前破坏,建议两端耗能段占总长度的比例为0.3~0.4;该支撑的滞回性能受耗能段截面尺寸影响最大,截面尺寸的增加将显著提升支撑的承载力、刚度、耗能能力等;弹性段截面尺寸不宜过大,否则会导致支撑提前破坏或出现刚度退化现象,建议耗能段与弹性段的面积比值为0.3~0.4。
基于钢框架耗能减震需求的外置位移放大式自复位耗能机构研究
王正川, 连鸣
2026, 56(6): 119-132. doi: 10.3724/j.gyjzG24120304
摘要:
已有位移型阻尼器的位移放大机构常布置于钢框架的层间,但结构层间位移有限且位移型阻尼器在经历大位移后存在显著的残余变形。为解决上述问题,将位移放大装置和摩擦型自复位阻尼器相结合,提出了位移放大式自复位耗能机构(EDAS),该机构通过跨楼层并外置于结构外立面的形式与钢框架连接。首先介绍了EDAS的基本构造和工作原理,推导了EDAS的位移放大系数γ计算公式。随后建立了安装EDAS钢框架和传统钢框架子结构的有限元模型,对比了两者的滞回性能,并通过安装EDAS钢框架子结构有限元模型的参数分析,验证了所提γ计算公式的准确性。结果表明:EDAS可有效放大摩擦型自复位阻尼器的耗能能力,使EDAS兼具高耗能与自复位能力;安装EDAS可显著提升钢框架的耗能与震后残余变形控制能力;参数分析结果表明所提出的γ计算公式具有较高的准确性。
方形截面高层建筑三维双向流固耦合数值模拟研究
许家陆, 沈炼, 韩艳, 潘小旺, 周品涵, 文天真
2026, 56(6): 133-141. doi: 10.3724/j.gyjzG24102106
摘要:
为研究高层建筑双向流固耦合风致振动问题,对宽高比为110的高层建筑进行计算流体动力学(CFD)数值模拟,建立其三维有限元模型并进行模态分析,通过拟合模态坐标获取振型函数,将振型函数代入基于四阶龙格库塔法与振型叠加法的用户自定义函数(UDF)之中,得到建筑顶部横风向振动位移时程数据,并将结果与风洞试验结果进行对比,验证了计算方法的正确性。在此基础上,对比分析了双向流固耦合和单向流固耦合下建筑周围流场分布、建筑顶部横风向位移响应及建筑与流场之间的能量交互。研究表明:考虑双向流固耦合效应后,建筑尾部的涡旋脱落现象更加剧烈,涡团尺寸增大,在双向流固耦合作用下,高层建筑顶部横风向位移响应相较于刚性模型计算结果减小了约15%且与风洞试验数据更为吻合;涡激共振阶段,双向流固耦合与单向流固耦合下结构横风向振动响应时程与升力系数时程的相位差有较大差异;单向流固耦合与双向流固耦合在作用机理方面有较大差别,单向流固耦合计算结果的规律性要明显强于双向流固耦合,双向流固耦合由于结构与流场的相互作用,计算结果的随机性更强。
基于ABAQUS-FRANC3D联合仿真的吊车桁架疲劳危险位置裂纹扩展研究
赵贺, 李宇翔, 王跃强, 董超, 国忠岩, 张文元
2026, 56(6): 142-151. doi: 10.3724/j.gyjzG24041012
摘要:
对吊车桁架疲劳危险位置在反复荷载作用下的疲劳裂纹扩展情况展开研究,建立了桁架ABAQUS实体单元模型,联合FRANC3D裂纹分析软件对桁架的多个疲劳危险位置进行分析,对裂纹缺陷几何尺寸、裂纹扩展区域、模型网格尺寸、Paris定律系数等一系列关键参数进行了确定,并对4个疲劳危险位置分别展开疲劳裂纹扩展模拟与疲劳寿命预测,分析了裂纹最终形态形成的原因。通过参数分析,探究了裂纹几何尺寸、裂纹形状及初始裂纹角对疲劳寿命的影响。结果表明,随着初始裂纹尺寸的增加,疲劳寿命降低。对于薄板构件,裂纹形状主要为半椭圆形或长直形,两类裂纹形状的差异不会对疲劳寿命产生明显影响;当裂纹角θ<-20°时,疲劳寿命随裂纹角的增大而急剧增加。
腹板厚度和偏心荷载对钢吊车梁上翼缘与腹板焊缝疲劳强度影响研究
毕登山, 幸坤涛, 马君明, 贾占坤, 王玲, 郭小华
2026, 56(6): 152-161. doi: 10.3724/j.gyjzG24120901
摘要:
针对钢吊车梁中上翼缘与腹板连接焊缝疲劳开裂的破坏现象,统计实际工程中出现上翼缘与腹板连接焊缝疲劳开裂的案例。选取某炼钢厂房吊车梁为研究对象,采用雨流计数法实测吊车梁的欠载效应的等效系数,获得吊车梁应变时程和应力循环次数统计结果。进一步,从不同偏心荷载作用的有限元模型出发,对比分析吊车梁在不同偏心距的疲劳荷载作用下的应力,并进行不同腹板厚度条件下吊车梁疲劳强度验算。结果表明:偏心荷载会影响钢吊车梁腹板疲劳性能,增大腹板厚度可明显降低腹板剪应力水平,提高吊车梁的疲劳强度。在以后的钢吊车梁疲劳设计中,应对偏心荷载因素予以考虑,建议适度增大腹板厚度。
Y型钢箱肋拱桥缆索吊装施工中超宽塔架体系的力学分析
黄骞
2026, 56(6): 162-169. doi: 10.3724/j.gyjzG24102504
摘要:
以Y型钢箱肋拱桥缆索吊装施工中最重要的临时结构塔架体系为背景,在常规塔架基础上,通过调整万能杆件的设置增加塔架横向宽度至47.6 m,形成超宽塔架。运用解析法及有限元分析法,建立SAP 2000数值模型,对缆、扣塔一体化体系整体及内部构件进行刚度、强度及稳定性精细化分析,验证超宽塔架的力学性能。分析给出了起吊索对塔架作用力的解析法计算式,并用此式计算了起吊索对塔架的作用力。将风缆看成能够承受拉压的弹簧单元,并给出了换算弹簧刚度及风缆初张力对应应变值计算式。针对风缆及塔架杆件设置,提出了设计建议:风缆设置一定的初始张力后,可有效减小风缆垂度的非线性影响,增大其对塔架的约束作用,并且可通过风缆初张力作用对塔架进行预偏移,以达到让塔架向前和向后最大位移趋于接近的目的。万能杆件腹杆由于其弱轴方向惯性半径小,长细比较大,因而考虑稳定后的应力增加较大,设计时应给予重视。
盘扣式钢管脚手架圆盘的优化设计及力学性能研究
王笑非, 曾凡奎, 刘百来, 杜广辉, 牛彦平
2026, 56(6): 170-177. doi: 10.3724/j.gyjzG24080105
摘要:
圆盘作为盘扣式钢管脚手架节点构件中传递荷载的关键构件,对整体的稳定性起到决定性作用,但有多根受弯横杆同时连接时,圆盘会出现应力重叠现象导致节点刚度值降低。为了提高圆盘的刚度值和抗弯承载力,通过拓扑优化的方式探究圆盘能保持刚度值的材料分布情况,进而对圆盘进行优化设计,应用三线性模型和三次B样条数理统计方法进行数值拟合,验证了优化方案的可行性,并提出了不同数量横杆连接时脚手架节点进入弹塑性阶段的弯矩值。研究结果表明:圆盘与锁头接触截面的惯性矩对节点刚度值影响较大;优化设计的圆盘1在三线性模型的三个阶段中刚度值分别提升了2%~3%,19%~23%,13%~19%,弯矩值提升7.5%;优化设计的圆盘2在三线性模型的三个阶段中刚度值分别提升了4%~6%,29%~37%,20%~26%,极限承载力提升显著;随连接横杆数量的增加,节点进入弹塑性阶段的弯矩值变小;单根连接、两根呈直角连接、四根连接时盘扣式脚手架节点进入弹塑性阶段的弯矩值分别是0.6,0.5,0.4 kN·m,因此建议支架施工中要避免多根横杆连接的节点。
一种反向旋转锁定套筒连接方式的力学性能研究
唐雪梅, 谷任国, 梁振升, 刘雷, 房营光
2026, 56(6): 178-186. doi: 10.3724/j.gyjzG24071805
摘要:
近年来,装配式建筑呈现出良好的发展态势。套筒灌浆法作为连接装配式预制构件最常见的方法,易出现节点灌浆不饱满、灌浆料强度低、埋置钢筋截断等问题,影响结构安全性。针对这些现象,采用一种新的预制构件连接方法,并通过压弯、剪切试验验证了该方法的力学性能,最终得到以下结论:1)抗弯方面,相较于整浇梁,套筒连接预制梁的抗弯极限荷载降低了8.8%,套筒连接加强筋预制梁的极限荷载提高了23%;抗剪方面,套筒连接加强筋预制梁最大,三者相差都在5%之内。2)梁不同位置处纵筋应变值差别不大,且随荷载增加依次呈现出非线性、线性、非线性的关系。3)荷载作用下,套筒连接预制梁的挠度增加得最快,整浇梁次之,套筒连接加强筋预制梁最慢。基于上述结论可知,反向旋转锁定套筒连接作为预制梁节点的连接方式,在抗弯和抗剪性能上可以满足工程要求;同时极大简化了施工过程,提高了作业效率,具有重要的实际工程价值。
Revit-ANSYS模型转换接口开发与应用
王智强
2026, 56(6): 187-194. doi: 10.3724/j.gyjzG26011404
摘要:
随着建筑信息模型(BIM)在工程建设全生命周期中的深入应用,实现BIM与有限元分析软件之间的高效、高保真数据交互成为提升结构设计智能化水平的关键环节。然而,现有通用数据交换方式在几何信息传递、材料属性映射、荷载边界条件继承及构件连接关系表达等方面普遍存在信息丢失与自动化程度不足的问题。针对上述瓶颈,提出并实现了一种基于Revit API与ANSYS APDL命令流的结构模型自动化转换。该方法基于C#语言,在Revit软件中通过二次开发来提取结构构件的空间信息、材料参数、荷载工况及约束条件等关键信息,并生成可由ANSYS批处理执行的APDL脚本,实现从建模、求解到结果提取的全流程自动化。通过某高层框剪结构工程案例的多施工阶段模拟验证,结果表明:该接口能有效保持BIM模型与有限元模型间的信息一致性,显著提升建模效率与分析精度,计算结果与MIDAS/Gen软件对比具有良好的一致性,最大应力相对误差控制在10%以内。
岩土和地下工程
核电工程叠合板结构管廊关键构件受力性能试验研究
黄志明, 周崇旭, 林玉莺, 王杰, 左开元, 李成斌, 杨再春, 巨万明, 杨勇
2026, 56(6): 195-203. doi: 10.3724/j.gyjzG24102108
摘要:
结合核电工程管廊埋深大、荷载大的特点和装配化、模块化发展需求,优化设计核电工程钢筋混凝土叠合板管廊结构形式、部件加工技术、现场装配施工技术系列关键技术,形成新型的核电工程钢筋混凝土叠合板管廊结构。针对所研发叠合板管廊结构体系关键受力构件,首先完成了1个足尺预制板试件的试验研究,对预制板全过程加载中裂缝出现及发展、变形发展、破坏形态和极限承载能力进行了研究。试验结果表明:预制板的破坏形态为弯曲破坏,其抗裂性能和极限承载能力均可完全满足施工阶段和使用阶段要求。基于此,进一步开展了4个足尺牛腿试件的试验研究,对试验过程中牛腿试件裂缝发展过程及开展形式、牛腿破坏形态、钢筋应力、极限承载能力进行了深入研究。着重研究了不同受拉钢筋锚固形式、水平箍筋设置对牛腿开裂荷载、裂缝宽度、极限荷载的影响规律及影响机理。试验研究结果表明,相同锚固长度时弯折锚固性能优于水平锚固,弯折锚固可提高开裂荷载、抑制裂缝发展,水平箍筋设置对极限荷载有显著提高作用。
锚杆预紧力装置研发及锚固参数控制效果研究
孙茂如, 王洪涛, 潘锐, 张旬, 凡元丰, 孙洪金, 施宗申
2026, 56(6): 204-210. doi: 10.3724/j.gyjzG25011301
摘要:
为解决巷道锚杆预紧力定量施加难题,以及明确不同锚杆锚固长度与预紧力组合作用下巷道围岩控制效果,研发了可自动退锚的预紧力定量施加装置,设计并开展了4种锚杆锚固长度与预紧力组合现场对比试验。研究结果表明:研发的预紧力定量施加装置的室内测试设计值和实际值之间差异率不超过4%,现场测试不超过10%,满足使用要求;锚杆受力主要分为快速增长阶段、缓慢增长阶段和稳定变化阶段,与围岩变形规律基本一致;锚固剂安装实测平均值均小于设计值,锚固长度损失率随着围岩变形速率增加而增加,随着变形趋于稳定,锚固长度损失也基本消失;当锚固长度不变,预紧力提高1倍,围岩变形量减少40%和35%时,控制效果显著;预紧力为60 kN,锚固长度缩短了0.4 m,围岩变形差异率维持在16%以内,证实了增大预紧力对围岩稳定性具有显著提升作用。试验结果显示,在特定工况下适度减小锚固段长度,对围岩支护效果的影响并不显著,这一发现与既有研究结论相吻合。
测量机器人在复杂隧道施工环境变形监测中的应用
郝传才, 王建波, 彭丕洪, 王旌, 张吉哲
2026, 56(6): 211-216. doi: 10.3724/j.gyjzG25012402
摘要:
测量机器人监测施工变形时,由于气象因素导致测量信号漂移,产生较大的测量误差。如果直接导出作为最终的监测结果,将导致变形量拟合区间范围较大,监测精度较差。对此,提出测量机器人在复杂隧道施工环境变形监测中的应用。利用测量机器人进行高精度测量,并通过差分改正技术有效消除了测量过程中因气象因素带来的误差。以差分改正后的测量值作为卡尔曼滤波算法的观测输入,对隧道变形状态进行动态估计和预测。以包含隧道变形预测量的数据作为特征向量,结合长短期记忆网络(LSTM)对动态预警风险值进行计算。测试结果表明,采用提出的方法对隧道施工环境进行变形监测时,变形量拟合区间明显更窄,具备较为理想的监测精度。
自重湿陷性黄土中螺旋锚上拔承载特性试验与理论研究
鄂天龙, 张毅明, 冯杨州, 张权, 屈讼昭, 黄林柯, 张毅军, 杨健, 郭咏华
2026, 56(6): 217-228. doi: 10.3724/j.gyjzG24112901
摘要:
为了研究自重湿陷性黄土中螺旋锚的上拔承载性能,基于某特高压工程对湿陷性黄土中的螺旋锚开展原位试验研究和耦合的欧拉-拉格朗日方法(CEL)数值仿真,揭示了湿陷性黄土中螺旋锚在上拔荷载作用下的力-位移关系,阐明了锚盘周围土体应力、应变分布模式及随锚盘间距改变的发生规律,明确了湿陷性黄土中螺旋锚的失效模式,建立了针对不同位移控制条件下的承载力计算式。结果表明:当螺旋锚极限状态受位移控制时,建议忽略土体内摩擦角对承载力的贡献;螺旋锚上拔荷载作用下,底锚率先出现最大应变,然后是中间锚盘,最后向上延伸逐步扩大到整个区域;锚盘间距为1DD为锚盘直径)时,螺旋锚发生盘间土整体剪切失效;螺旋锚间距为3D时,螺旋锚发生单盘独立失效;螺旋锚间距为2D时,螺旋锚失效模式介于两者之间;盘间土整体剪切法计算承载力与10%D法确定的试验承载力吻合较好;采用盘间土整体剪切破坏和盘周土局部失效两种破坏模式对应计算承载力最小值与50 mm确定的试验承载力吻合较好。
风电塔筒装配式梁板基础结构形式和受力性能影响因素综述
刘慧芬, 曲晓玮, 彭益成, 葛云飞, 何敏娟
2026, 56(6): 229-236. doi: 10.3724/j.gyjzG25110607
摘要:
陆上风电塔筒基础目前采用的现场浇筑施工方式,存在工期长、现场湿作业多和污染多等问题,一定程度上制约了风电行业的绿色发展。装配式梁板基础采用工厂预制、现场快速装配的方式,可显著缩短现场施工周期、简化施工流程、减少现场污染,是陆上风电塔筒基础高效绿色施工的一种解决方案。为此,梳理了风电塔筒部分预制装配和全预制装配等装配式梁板基础的结构形式和研究现状,分析了装配式梁板基础在荷载、连接、失效模式等方面的受力特点,探究了该类装配式基础中复杂荷载特点、地基条件、装配构造等对其受力性能的影响,并对风电塔筒装配式梁板基础的下一步研究方向提出了建议。
高性能建筑材料
页岩陶粒混凝土梁黏结应力分布试验研究
曾智兵, 刘辉, 曹国辉, 周柏顺, 周超
2026, 56(6): 237-246. doi: 10.3724/j.gyjzG26010902
摘要:
为揭示全轻页岩陶粒混凝土与钢筋的黏结性能、破坏模式及黏结应力分布规律,采用30个梁式试件开展试验研究,分析混凝土强度、保护层厚度、钢筋直径、表面形状及锚固长度等因素的影响。结果表明:光圆钢筋试件以同步滑移型拔出破坏为主,低强混凝土或薄保护层试件易发生非同步滑移型拔出-劈裂混合破坏,而中高强混凝土试件则呈劈裂型脆性破坏,荷载-滑移曲线仅表现为上升段;光圆钢筋较同直径带肋钢筋的极限黏结强度明显偏小,对拔出破坏试件随保护层增厚而减小,对劈裂破坏试件则随之增大,且随钢筋直径增大而降低;黏结应力沿锚固长度分布明显不均匀,增大保护层厚度与混凝土强度有利于改善应力分布均匀性,而钢筋直径与锚固长度共同影响黏结应力峰值及其分布形态。
具有快凝特性的超高性能混凝土研发及其性能研究
宋尚霖, 杨小森, 王海鹏, 郭为强
2026, 56(6): 247-255. doi: 10.3724/j.gyjzG24111906
摘要:
针对超高性能混凝土(UHPC)水化速度慢、凝结时间长导致的施工周期延长增加养护成本以及早期强度不足等问题,研究了单掺速凝剂(AC)、单掺硫铝酸盐水泥(SAC)、单掺烧结铝矾土(CB)骨料 3种材料两两双掺以及三掺对UHPC流动性、凝结时间及力学性能等的影响。结果表明:双掺5% SAC及400 kg/m3 CB骨料可获得凝结时间可控、工作性能良好、力学性能优异的UHPC,初/终凝时间降低为59 min/80 min,扩展度降低39.3%,1,7,28 d抗压强度显著增长,最大增长率达20%,抗折强度增长不明显;但过多的SAC掺量(≥5%)会显著增大UHPC自收缩及开裂风险,并降低UHPC 28 d的抗冲击性能。该快凝UHPC适用于对凝结时间有严格要求的施工场景,如快速修复与加固、提高预制构件生产效率、灾害下紧急工程修复等。
高温作用下高强地聚物混凝土力学性能研究
梁冬瑶, 李福昆, 杨青梅, 李春华, 李明晖, 杨海峰
2026, 56(6): 256-264. doi: 10.3724/j.gyjzG24082707
摘要:
地聚物作为低碳环保胶凝材料,具备优异的力学性能,是高强混凝土的理想水泥替代品。然而,高温作用会导致混凝土性能退化,影响结构安全。以温度(20,200,400,600 ℃)和混凝土强度(C70、C80)为变量,研究高强地聚物混凝土(HGPC)在单轴受压下的力学性能。结果表明,温度升高,HGPC的破坏模式由贯穿骨料转变为地聚物基体与骨料的界面过渡区破坏,质量和抗压强度显著下降,600 ℃时,质量损失率达 6.8%,fcuT/fcu20降至常温值的 0.39。此外,HGPC 的fcT/fcuT 低于普通混凝土和普通高强混凝土,并随温度升高进一步降低。结合高温后HGPC受压力学演化特征,构建考虑损伤参数的应力-应变本构模型,经验证模型计算结果与试验实测数据一致性较好,可为高温环境下地聚物混凝土结构设计提供理论依据。
基于介电常数的水泥基复合材料水化过程含水量测试与计算
徐文浩, 杨丽萍, 侯东伟
2026, 56(6): 265-272. doi: 10.3724/j.gyjzG24070701
摘要:
为了描述水泥基材料水化过程中的含水量变化,基于平板电容理论搭建了水泥基材料介电常数监测体系,研究了介电常数与含水量的关系,并比较了不同水灰比和粉煤灰、硅灰、矿渣等矿物掺合料对水化耗水量的影响。结果表明:基于介电常数的含水量测量方法合理、准确;随着水化进行,含水量先快速降低,后趋于平缓;水灰比越大,早期水化速率越快,水化持续时间越长,耗水率越大;当水泥体系掺入粉煤灰后,耗水率随着掺量增加而减小,而硅灰相反;掺入矿渣会增大耗水量,但掺量增加时耗水量会减少。
建筑智能和信息技术
密集异形截面建材智能计数:专用模型及大模型对比研究
刘思媛, 陈宇韬, 黄茜, 李洋, 陈隽
2026, 56(6): 273-281. doi: 10.3724/j.gyjzG24071003
摘要:
通过建立专用模型和基于大模型二次开发两种方式,对比研究了异形截面建材智能计数问题。首先,实地拍摄并标注了大量的角钢与轮扣图片,结合图片增强构建了基础数据集。进而,通过对经典YOLOv8框架引入挤压与激励网络(SE)注意力机制、WIoU损失函数、动态蛇形卷积以及轻量化网络架构改进等措施,实现了对密集异形截面建材的高精度计数,在现场环境下模型对角钢与轮扣的检测平均精度分别能达到91.8%与99.4%,具有很好的实际应用效果。随后,采用相同的数据集在大模型平台EasyDL上进行了异形截面检测模型的二次开发。对比结果表明,目前基于大模型平台二次开发模型的检测精度、训练效率与展示效果清晰度均低于专用模型,但由于其开发技术门槛低、建模便捷且通用性强,在未来通用类计数任务的开发中仍是一种非常有前景的方式。