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2015年 第45卷 第10期
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2015, 45(10): 1-6.
doi: 10.13204/j.gyjz201510001
摘要:
装配式钢结构采用工厂化的生产和模块化的安装,具有很高的施工效率,该结构体系不同于传统的钢框架,其地震作用下的动力性能尚待研究。对装配式斜支撑节点钢框架和装配式无支撑节点钢框架进行7度罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,结果表明:斜支撑节点使结构整体刚度大幅提高,在7度罕遇地震作用下结构变形显著减小,在人工波作用下,结构顶点位移最大值减小达56.6%,层间位移角最大值减小达61.3%,塑性铰大部分出现在桁架梁腹杆部位,立柱处于弹性阶段。
装配式钢结构采用工厂化的生产和模块化的安装,具有很高的施工效率,该结构体系不同于传统的钢框架,其地震作用下的动力性能尚待研究。对装配式斜支撑节点钢框架和装配式无支撑节点钢框架进行7度罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,结果表明:斜支撑节点使结构整体刚度大幅提高,在7度罕遇地震作用下结构变形显著减小,在人工波作用下,结构顶点位移最大值减小达56.6%,层间位移角最大值减小达61.3%,塑性铰大部分出现在桁架梁腹杆部位,立柱处于弹性阶段。
2015, 45(10): 7-12.
doi: 10.13204/j.gyjz201510002
摘要:
为研究新型结构装配式斜支撑节点钢框架的抗震性能,采用Pushover分析方法对其进行罕遇地震作用下的弹塑性分析,并与无斜撑钢框架结构进行对比。计算结果表明:7度罕遇地震作用下,装配式斜支撑节点钢框架最大层间位移角为1/223,小于GB 500112010《建筑抗震设计规范》限值1/50,满足大震不倒的抗震设防目标。斜支撑的布置减小了结构在罕遇地震作用下的变形,其中结构顶点位移减小33.4%~38.1%,结构最大层间位移角减小19.3%~40.1%,塑性铰大部分出现在桁架梁腹杆部位,框架柱处于弹性阶段。
为研究新型结构装配式斜支撑节点钢框架的抗震性能,采用Pushover分析方法对其进行罕遇地震作用下的弹塑性分析,并与无斜撑钢框架结构进行对比。计算结果表明:7度罕遇地震作用下,装配式斜支撑节点钢框架最大层间位移角为1/223,小于GB 500112010《建筑抗震设计规范》限值1/50,满足大震不倒的抗震设防目标。斜支撑的布置减小了结构在罕遇地震作用下的变形,其中结构顶点位移减小33.4%~38.1%,结构最大层间位移角减小19.3%~40.1%,塑性铰大部分出现在桁架梁腹杆部位,框架柱处于弹性阶段。
2015, 45(10): 13-17.
doi: 10.13204/j.gyjz201510003
摘要:
结构发生连续倒塌的机理比较复杂,国内外到目前为止没有统一的结构抗连续倒塌能力评价标准。通过3个4跨5层装配式斜支撑节点钢框架结构算例,验证了日本《高冗余度钢结构倒塌控制设计指南》中抗连续倒塌能力评价指标对装配式斜支撑节点钢框架结构的适用性。以国内湘阴远大城9层装配式斜支撑节点钢框架公寓B9为研究对象,采用拆除构件法分别拆除角柱、短边中柱、长边中柱和内中柱,采用经验证的能力评价指标进行抗连续倒塌能力评价。结果表明:9层装配式斜支撑节点钢框架结构在拆除角柱工况下,剩余结构抗连续倒塌能力最好;拆除内中柱下,剩余结构抗连续倒塌能力相对较差,桁架梁在结构抗连续倒塌分析中承载力储备要低于柱构件。
结构发生连续倒塌的机理比较复杂,国内外到目前为止没有统一的结构抗连续倒塌能力评价标准。通过3个4跨5层装配式斜支撑节点钢框架结构算例,验证了日本《高冗余度钢结构倒塌控制设计指南》中抗连续倒塌能力评价指标对装配式斜支撑节点钢框架结构的适用性。以国内湘阴远大城9层装配式斜支撑节点钢框架公寓B9为研究对象,采用拆除构件法分别拆除角柱、短边中柱、长边中柱和内中柱,采用经验证的能力评价指标进行抗连续倒塌能力评价。结果表明:9层装配式斜支撑节点钢框架结构在拆除角柱工况下,剩余结构抗连续倒塌能力最好;拆除内中柱下,剩余结构抗连续倒塌能力相对较差,桁架梁在结构抗连续倒塌分析中承载力储备要低于柱构件。
2015, 45(10): 18-23.
doi: 10.13204/j.gyjz201510004
摘要:
与传统实腹梁相比,模块化装配式钢结构体系中的钢桁架梁腹部空隙大,更便于管线综合穿过,有效地增加了房间的净高,而且更加经济、美观。通过对钢桁架梁静力性能的试验及有限元分析研究,获得装配式钢结构体系中钢桁架梁极限承载力及变形破坏特征。钢桁架梁破坏位置集中于加载点附近上弦杆处,各腹杆应变均未达到屈服应变值,桁架梁弦杆先于腹杆破坏,符合结构强剪弱弯的设计原则;桁架梁极限荷载值与屈服荷载比值较大,说明构件从屈服到破坏有较大的安全储备;桁架梁有限元模拟结果与试验结果互相验证,有较好的吻合度。
与传统实腹梁相比,模块化装配式钢结构体系中的钢桁架梁腹部空隙大,更便于管线综合穿过,有效地增加了房间的净高,而且更加经济、美观。通过对钢桁架梁静力性能的试验及有限元分析研究,获得装配式钢结构体系中钢桁架梁极限承载力及变形破坏特征。钢桁架梁破坏位置集中于加载点附近上弦杆处,各腹杆应变均未达到屈服应变值,桁架梁弦杆先于腹杆破坏,符合结构强剪弱弯的设计原则;桁架梁极限荷载值与屈服荷载比值较大,说明构件从屈服到破坏有较大的安全储备;桁架梁有限元模拟结果与试验结果互相验证,有较好的吻合度。
2015, 45(10): 24-30.
doi: 10.13204/j.gyjz201510005
摘要:
针对装配式斜支撑节点钢框架结构桁架梁杆件数量多、难于结构计算的问题,提出一种简化计算方法,将钢桁架梁根据等刚度、等高度、等翼缘的原则等代为实腹型工字钢梁。分别考虑简支梁施加均布线荷载、简支梁施加跨中集中荷载、悬臂梁施加均布线荷载和悬臂梁施加自由端集中荷载四种边界条件,反算得到5组等代梁截面。采用SAP 2000建立起一栋20层的装配式斜支撑节点钢框架建筑的实际结构计算模型和等代模型进行结构分析,对模态周期、层位移、层间位移角、剪重比、刚重比等关键指标进行对比。结果表明:采用简支梁施加均布线荷载边界条件反算得到的等代模型计算结果与实际模型最为吻合,可用于装配式斜支撑节点钢框架结构及类似结构的整体分析和设计。
针对装配式斜支撑节点钢框架结构桁架梁杆件数量多、难于结构计算的问题,提出一种简化计算方法,将钢桁架梁根据等刚度、等高度、等翼缘的原则等代为实腹型工字钢梁。分别考虑简支梁施加均布线荷载、简支梁施加跨中集中荷载、悬臂梁施加均布线荷载和悬臂梁施加自由端集中荷载四种边界条件,反算得到5组等代梁截面。采用SAP 2000建立起一栋20层的装配式斜支撑节点钢框架建筑的实际结构计算模型和等代模型进行结构分析,对模态周期、层位移、层间位移角、剪重比、刚重比等关键指标进行对比。结果表明:采用简支梁施加均布线荷载边界条件反算得到的等代模型计算结果与实际模型最为吻合,可用于装配式斜支撑节点钢框架结构及类似结构的整体分析和设计。
2015, 45(10): 31-35.
doi: 10.13204/j.gyjz201510006
摘要:
以57层的小天城高层钢结构工程实例为背景,采用谐波叠加法,通过MATLAB语言编程模拟在B类地貌下的脉动风速曲线和脉动风压曲线,利用有限元软件MIDAS Gen建立结构计算模型,分析脉动风压作用下结构的顺风向风振响应。分析结果表明:有限元软件计算的结构顶点峰值加速度与加拿大规范、我国JGJ 9998《高层民用建筑钢结构技术规程》建议的顺风向顶点峰值加速度公式的计算结果基本吻合。按我国GB 500092012《建筑结构荷载规范》规定,取钢结构房屋的结构阻尼比为0.02时,小天城结构顶点峰值加速度能够满足我国规范限值的要求。
以57层的小天城高层钢结构工程实例为背景,采用谐波叠加法,通过MATLAB语言编程模拟在B类地貌下的脉动风速曲线和脉动风压曲线,利用有限元软件MIDAS Gen建立结构计算模型,分析脉动风压作用下结构的顺风向风振响应。分析结果表明:有限元软件计算的结构顶点峰值加速度与加拿大规范、我国JGJ 9998《高层民用建筑钢结构技术规程》建议的顺风向顶点峰值加速度公式的计算结果基本吻合。按我国GB 500092012《建筑结构荷载规范》规定,取钢结构房屋的结构阻尼比为0.02时,小天城结构顶点峰值加速度能够满足我国规范限值的要求。
2015, 45(10): 36-41.
doi: 10.13204/j.gyjz201510007
摘要:
对远大小天城中的新型预制装配式集成楼盖进行人致振动舒适度现场实测及计算分析,测得楼盖在单人步行、5人步行、单人跑步、5人跑步、单人跳跃、5人跳跃下的竖向振动峰值加速度。采用行走路线法和定点激励法两种加载方式,计算分析行进路线、荷载频率等对楼盖竖向振动的影响,将计算结果与实测结果进行对比,吻合较好。研究表明:跳跃是楼盖竖向振动最不利的激励类型;人群作用较单人作用不利;人行荷载的高阶谐波分量能引起楼盖共振;该新型楼盖满足舒适度要求。
对远大小天城中的新型预制装配式集成楼盖进行人致振动舒适度现场实测及计算分析,测得楼盖在单人步行、5人步行、单人跑步、5人跑步、单人跳跃、5人跳跃下的竖向振动峰值加速度。采用行走路线法和定点激励法两种加载方式,计算分析行进路线、荷载频率等对楼盖竖向振动的影响,将计算结果与实测结果进行对比,吻合较好。研究表明:跳跃是楼盖竖向振动最不利的激励类型;人群作用较单人作用不利;人行荷载的高阶谐波分量能引起楼盖共振;该新型楼盖满足舒适度要求。
2015, 45(10): 42-47.
doi: 10.13204/j.gyjz201510008
摘要:
以某30层装配式斜支撑节点钢框架高层结构为工程背景,对其进行施工模拟分析,得到了装配式斜支撑节点钢框架结构施工模拟竖向变形的规律。同时研究斜支撑对该30层装配式斜支撑节点钢框架结构施工模拟竖向变形的影响。研究表明:斜支撑对角柱和中柱的施工模拟竖向变形有较大影响,但是对边柱的影响却有限。
以某30层装配式斜支撑节点钢框架高层结构为工程背景,对其进行施工模拟分析,得到了装配式斜支撑节点钢框架结构施工模拟竖向变形的规律。同时研究斜支撑对该30层装配式斜支撑节点钢框架结构施工模拟竖向变形的影响。研究表明:斜支撑对角柱和中柱的施工模拟竖向变形有较大影响,但是对边柱的影响却有限。
2015, 45(10): 48-52.
doi: 10.13204/j.gyjz201510009
摘要:
施工过程中建筑物的主体结构一般直接曝露于自然环境下,环境温度的变化会对结构的内力及变形产生影响。以装配式斜支撑节点钢框架结构为背景进行施工模拟,采用有限元软件MIDAS Gen的单元激活与钝化功能,将施工阶段结构所受的荷载按不同施工步分阶段加载于结构上,其中温度荷载采用正晒面与背晒面的极值温差来模拟。对考虑温差和不考虑温差的工况进行分析对比,结果表明:两种情况下结构构件的内力和变形均存在明显差异,说明需要按实际情况考虑温度作用对施工过程的影响。
施工过程中建筑物的主体结构一般直接曝露于自然环境下,环境温度的变化会对结构的内力及变形产生影响。以装配式斜支撑节点钢框架结构为背景进行施工模拟,采用有限元软件MIDAS Gen的单元激活与钝化功能,将施工阶段结构所受的荷载按不同施工步分阶段加载于结构上,其中温度荷载采用正晒面与背晒面的极值温差来模拟。对考虑温差和不考虑温差的工况进行分析对比,结果表明:两种情况下结构构件的内力和变形均存在明显差异,说明需要按实际情况考虑温度作用对施工过程的影响。
2015, 45(10): 53-60.
doi: 10.13204/j.gyjz201510010
摘要:
基础设施发展及人居环境改善是当前传统村落建设的重要任务。然而,由于缺乏科学引导,基础设施的建设在满足功能需求的同时,却与当地的社会经济、历史风貌、生态环境相冲突。采用改进的层次分析法构建传统村落基础设施协调发展评价体系,建立协调度模型,同时引入协调发展度、协调发展趋势模型,分析传统村落基础设施建设发展同社会、经济、历史、生态之间的内在联系,得到相应的协调发展程度等级,找出传统村落基础设施建设的问题和解决问题的方向,从而为传统村落基础设施协调发展的规划与管理提供依据。
基础设施发展及人居环境改善是当前传统村落建设的重要任务。然而,由于缺乏科学引导,基础设施的建设在满足功能需求的同时,却与当地的社会经济、历史风貌、生态环境相冲突。采用改进的层次分析法构建传统村落基础设施协调发展评价体系,建立协调度模型,同时引入协调发展度、协调发展趋势模型,分析传统村落基础设施建设发展同社会、经济、历史、生态之间的内在联系,得到相应的协调发展程度等级,找出传统村落基础设施建设的问题和解决问题的方向,从而为传统村落基础设施协调发展的规划与管理提供依据。
2015, 45(10): 61-64.
doi: 10.13204/j.gyjz201510011
摘要:
城市矿业景观公园,是矿业棕地更新的一类方式,其位于城市内部、传承矿区文化、融合城市功能、服务于城市社区。针对晋城古书院矿业棕地长期绝缘于城市的特征,将矿-城协同理念植入古书院矿业景观公园的规划设计中,从城市、场地、建筑的层面,实现矿业棕地从封闭到融合的功能置换及空间重构。
城市矿业景观公园,是矿业棕地更新的一类方式,其位于城市内部、传承矿区文化、融合城市功能、服务于城市社区。针对晋城古书院矿业棕地长期绝缘于城市的特征,将矿-城协同理念植入古书院矿业景观公园的规划设计中,从城市、场地、建筑的层面,实现矿业棕地从封闭到融合的功能置换及空间重构。
2015, 45(10): 65-68.
doi: 10.13204/j.gyjz201510012
摘要:
废弃铁路与城市的成长密切相关,是城市记忆的重要载体和城市发展的见证。首先对废弃铁路现状、特征及景观化的可能性进行阐述,然后详细介绍韩国光州绿道公园(Greenway Park)的发展历程、公园设计理念、分区及公园开发经验,最后提出从融入城市文化战略、工业遗产再利用、与城市绿道理念相融合、注重协同规划理念四个方面给予借鉴启发。
废弃铁路与城市的成长密切相关,是城市记忆的重要载体和城市发展的见证。首先对废弃铁路现状、特征及景观化的可能性进行阐述,然后详细介绍韩国光州绿道公园(Greenway Park)的发展历程、公园设计理念、分区及公园开发经验,最后提出从融入城市文化战略、工业遗产再利用、与城市绿道理念相融合、注重协同规划理念四个方面给予借鉴启发。
2015, 45(10): 69-73.
doi: 10.13204/j.gyjz201510013
摘要:
鉴于GB 500682001《建筑结构可靠度设计统一标准》给出的混凝土梁抗力概率模型和设计分项系数值主要是针对普通混凝土梁构件,对预应力因素的影响考虑不够充分。针对此不足,采用Monte Carlo抽样方法并结合已有的承载力计算式和各种抗力因素的概率模型,得到不同预应力筋、钢筋配置量下混凝土梁的精细抗力概率模型。在此基础上,分析预应力混凝土梁设计可靠度随多个参数变化的规律。结果表明:预应力混凝土梁结构的设计可靠度均随预应力筋配置量的增加而有较大幅度增长,因此在抗震和非抗震两种组合情形下仅用普通混凝土梁的可靠指标来代表预应力混凝土梁的可靠性,均会低估其与设计目标的偏差。
鉴于GB 500682001《建筑结构可靠度设计统一标准》给出的混凝土梁抗力概率模型和设计分项系数值主要是针对普通混凝土梁构件,对预应力因素的影响考虑不够充分。针对此不足,采用Monte Carlo抽样方法并结合已有的承载力计算式和各种抗力因素的概率模型,得到不同预应力筋、钢筋配置量下混凝土梁的精细抗力概率模型。在此基础上,分析预应力混凝土梁设计可靠度随多个参数变化的规律。结果表明:预应力混凝土梁结构的设计可靠度均随预应力筋配置量的增加而有较大幅度增长,因此在抗震和非抗震两种组合情形下仅用普通混凝土梁的可靠指标来代表预应力混凝土梁的可靠性,均会低估其与设计目标的偏差。
2015, 45(10): 74-78.
doi: 10.13204/j.gyjz201510014
摘要:
建立1.6105m3大型液化天然气(LNG)储液罐有限元模型来数值模拟该结构响应,通过理论推导得到附加质量计算公式,利用附加质量法来表征在动态响应中的液固耦合作用,在此基础上对LNG储液罐进行地震响应分析,得到其在地震响应作用下的应力时程。鉴于大型LNG储液罐非线性程度高的特点,引入随机响应面法来模拟结构随机参数与响应量之间的关系,并利用Hermite混沌多项式将结构响应应力表示为标准随机变量的函数,进而建立了与结构失效准则相对应的功能函数,进行可靠度求解。
建立1.6105m3大型液化天然气(LNG)储液罐有限元模型来数值模拟该结构响应,通过理论推导得到附加质量计算公式,利用附加质量法来表征在动态响应中的液固耦合作用,在此基础上对LNG储液罐进行地震响应分析,得到其在地震响应作用下的应力时程。鉴于大型LNG储液罐非线性程度高的特点,引入随机响应面法来模拟结构随机参数与响应量之间的关系,并利用Hermite混沌多项式将结构响应应力表示为标准随机变量的函数,进而建立了与结构失效准则相对应的功能函数,进行可靠度求解。
2015, 45(10): 79-83.
doi: 10.13204/j.gyjz201510015
摘要:
通过对3个小跨高比超高韧性水泥基复合材料连梁和1个钢筋混凝土连梁试件的低周反复加载试验,分析连梁试件的破坏形态、滞回性能和钢筋应变等性能,研究连梁跨高比变化对连梁抗震性能的影响。研究结果表明:小跨高比超高韧性水泥基复合材料连梁试件由于较好的韧性,有从脆性向延性转变的趋势,超高韧性水泥基复合材料连梁试件的滞回曲线呈反S形,比钢筋混凝土连梁试件的滞回曲线更为饱满,试件中各种钢筋能够达到屈服状态,超高韧性水泥基复合材料能改善连梁抗震性能,满足工程设计要求。
通过对3个小跨高比超高韧性水泥基复合材料连梁和1个钢筋混凝土连梁试件的低周反复加载试验,分析连梁试件的破坏形态、滞回性能和钢筋应变等性能,研究连梁跨高比变化对连梁抗震性能的影响。研究结果表明:小跨高比超高韧性水泥基复合材料连梁试件由于较好的韧性,有从脆性向延性转变的趋势,超高韧性水泥基复合材料连梁试件的滞回曲线呈反S形,比钢筋混凝土连梁试件的滞回曲线更为饱满,试件中各种钢筋能够达到屈服状态,超高韧性水泥基复合材料能改善连梁抗震性能,满足工程设计要求。
2015, 45(10): 84-89.
doi: 10.13204/j.gyjz201510016
摘要:
为研究织物增强混凝土(TRC)约束混凝土柱的轴压性能和TRC的约束机理,以配网率、截面尺寸和混凝土强度为主要变化参数设计了24个圆形截面TRC约束混凝土柱和8个素混凝土对比柱的轴心抗压试验,分析试件的受力过程和破坏形态,研究试件的应力-应变曲线,以及配网率、截面尺寸和混凝土强度对其承载性能的影响。试验结果表明:由于TRC的约束作用,提高了构件的强度和变形能力;TRC约束混凝土柱的破坏形态呈腰鼓状剪压破坏;TRC约束混凝土柱承载力随着配网率的增大而增大;增大构件截面面积会减弱TRC的约束效果;TRC对低强度混凝土的约束能力较强。最后提出了TRC约束混凝土强度计算式,计算结果与试验结果吻合较好。
为研究织物增强混凝土(TRC)约束混凝土柱的轴压性能和TRC的约束机理,以配网率、截面尺寸和混凝土强度为主要变化参数设计了24个圆形截面TRC约束混凝土柱和8个素混凝土对比柱的轴心抗压试验,分析试件的受力过程和破坏形态,研究试件的应力-应变曲线,以及配网率、截面尺寸和混凝土强度对其承载性能的影响。试验结果表明:由于TRC的约束作用,提高了构件的强度和变形能力;TRC约束混凝土柱的破坏形态呈腰鼓状剪压破坏;TRC约束混凝土柱承载力随着配网率的增大而增大;增大构件截面面积会减弱TRC的约束效果;TRC对低强度混凝土的约束能力较强。最后提出了TRC约束混凝土强度计算式,计算结果与试验结果吻合较好。
2015, 45(10): 90-95.
doi: 10.13204/j.gyjz201510017
摘要:
中高层生态复合墙混合结构体系是一种生态环保、节能节地、耗能减震、能够快速建造的新型建筑结构体系,主要由预制的生态复合墙板、混凝土竖向约束构件、暗梁及楼板装配现浇而成。以带边框墙体的抗震性能试验研究为基础,分析得出墙体具有多道抗震防线即砌块框格竖向约束构件;并利用数值软件ABAQUS对各道防线影响因素进行扩展分析,分别研究:第1道防线不同内填砌块对其的影响;第2道抗震防线中肋梁尺寸、肋柱尺寸、肋梁配筋、肋柱配筋对其的影响;第3道防线中竖向约束构件配筋对其的影响。研究表明:砌块、框格结构及竖向约束构件三道不同防线之间相对强度、相对刚度的匹配是三道抗震设防实现的有效保证;中高层生态复合墙混合结构三道防线的具体形式可以根据结构不同性能水准的高低,或者具体设计要求因地制宜地选择,满足使用者的个性化要求。
中高层生态复合墙混合结构体系是一种生态环保、节能节地、耗能减震、能够快速建造的新型建筑结构体系,主要由预制的生态复合墙板、混凝土竖向约束构件、暗梁及楼板装配现浇而成。以带边框墙体的抗震性能试验研究为基础,分析得出墙体具有多道抗震防线即砌块框格竖向约束构件;并利用数值软件ABAQUS对各道防线影响因素进行扩展分析,分别研究:第1道防线不同内填砌块对其的影响;第2道抗震防线中肋梁尺寸、肋柱尺寸、肋梁配筋、肋柱配筋对其的影响;第3道防线中竖向约束构件配筋对其的影响。研究表明:砌块、框格结构及竖向约束构件三道不同防线之间相对强度、相对刚度的匹配是三道抗震设防实现的有效保证;中高层生态复合墙混合结构三道防线的具体形式可以根据结构不同性能水准的高低,或者具体设计要求因地制宜地选择,满足使用者的个性化要求。
2015, 45(10): 96-100.
doi: 10.13204/j.gyjz201510018
摘要:
通过对三片新型EVG-3D墙板在侧向力(受弯)和侧向力竖向力(压弯)共同作用下的试验研究,分析EVG-3D墙片的受力性能、两片混凝土层的共同作用机理以及钢丝与混凝土的相互作用,根据EVG-3D单元墙板的破坏形态,研究EVG-3D墙板单元抗弯、抗剪承载力等计算式,为编制这种新型复合墙体材料的设计、施工标准提供参考。
通过对三片新型EVG-3D墙板在侧向力(受弯)和侧向力竖向力(压弯)共同作用下的试验研究,分析EVG-3D墙片的受力性能、两片混凝土层的共同作用机理以及钢丝与混凝土的相互作用,根据EVG-3D单元墙板的破坏形态,研究EVG-3D墙板单元抗弯、抗剪承载力等计算式,为编制这种新型复合墙体材料的设计、施工标准提供参考。
2015, 45(10): 101-105.
doi: 10.13204/j.gyjz201510019
摘要:
基于双剪统一强度理论,考虑中间主应力和基质吸力等因素的影响,建立了非饱和土库仑被动土压力的统一解。将计算结果与非饱和土朗肯被动土压力统一解的计算结果进行比较,验证了该公式的正确性,并得到了中间主应力、基质吸力和有效内摩擦角等参数对非饱和土库仑被动土压力统一解的影响特性。研究结果表明:非饱和土库仑被动土压力统一解具有广泛的适用性,饱和土库仑被动土压力和非饱和土朗肯被动土压力均为其特例。中间主应力、基质吸力和有效内摩擦角对非饱和土库仑被动土压力的影响十分显著,并且非饱和土库仑被动土压力随双剪统一强度理论参数、基质吸力和有效内摩擦角的增大而增大。
基于双剪统一强度理论,考虑中间主应力和基质吸力等因素的影响,建立了非饱和土库仑被动土压力的统一解。将计算结果与非饱和土朗肯被动土压力统一解的计算结果进行比较,验证了该公式的正确性,并得到了中间主应力、基质吸力和有效内摩擦角等参数对非饱和土库仑被动土压力统一解的影响特性。研究结果表明:非饱和土库仑被动土压力统一解具有广泛的适用性,饱和土库仑被动土压力和非饱和土朗肯被动土压力均为其特例。中间主应力、基质吸力和有效内摩擦角对非饱和土库仑被动土压力的影响十分显著,并且非饱和土库仑被动土压力随双剪统一强度理论参数、基质吸力和有效内摩擦角的增大而增大。
2015, 45(10): 106-110.
doi: 10.13204/j.gyjz201510020
摘要:
利用真三轴仪,对重塑黄土进行了竖向加载条件下的平面应变试验,研究其在平面应变条件下的应力-应变关系、中主应力的变化特性和强度特性。试验结果表明:竖向主应力加载过程中,重塑黄土的应力-应变曲线均为硬化型或强硬化型。同一压实系数和固结围压条件下,含水率愈小,重塑黄土的强度就越高;同一含水率和固结围压条件下,压实系数越大,重塑黄土的强度就越高;同一含水率和压实系数条件下,固结围压越大,重塑黄土的强度就越高;重塑黄土的中主应力随轴向应变的增大而增大,固结围压越大,含水率越小,相应的中主应力越大;随着含水率的增大,黏聚力衰减明显,内摩擦角略有减小;随着压实系数的增大,黏聚力显著增大,内摩擦角几乎不变。
利用真三轴仪,对重塑黄土进行了竖向加载条件下的平面应变试验,研究其在平面应变条件下的应力-应变关系、中主应力的变化特性和强度特性。试验结果表明:竖向主应力加载过程中,重塑黄土的应力-应变曲线均为硬化型或强硬化型。同一压实系数和固结围压条件下,含水率愈小,重塑黄土的强度就越高;同一含水率和固结围压条件下,压实系数越大,重塑黄土的强度就越高;同一含水率和压实系数条件下,固结围压越大,重塑黄土的强度就越高;重塑黄土的中主应力随轴向应变的增大而增大,固结围压越大,含水率越小,相应的中主应力越大;随着含水率的增大,黏聚力衰减明显,内摩擦角略有减小;随着压实系数的增大,黏聚力显著增大,内摩擦角几乎不变。
2015, 45(10): 111-115.
doi: 10.13204/j.gyjz201510021
摘要:
通过对某上覆欠固结吹填粉细砂土深厚软土地基真空预压中真空压力传递和衰减、超静孔隙水压增长和消散、地基表面沉降、土体分层沉降变形特性和规律的分析,研究上覆欠固结吹填粉细砂土层对真空预压软基固结变形的影响。欠固结吹填粉细砂土层有利于下卧深厚软基的排水消压,地基沉降前期快、波动大,中后期收敛稳定快。膜下真空压力表面传递的差异性和波动性较大,向地基深处传递的滞后性和衰减幅度较大。欠固结吹填粉细砂土压缩量较大,吸收了大部分的真空能量,不利于下卧深厚软基的压缩变形。处理后欠固结吹填土的加固效果明显好于下卧软基土体。
通过对某上覆欠固结吹填粉细砂土深厚软土地基真空预压中真空压力传递和衰减、超静孔隙水压增长和消散、地基表面沉降、土体分层沉降变形特性和规律的分析,研究上覆欠固结吹填粉细砂土层对真空预压软基固结变形的影响。欠固结吹填粉细砂土层有利于下卧深厚软基的排水消压,地基沉降前期快、波动大,中后期收敛稳定快。膜下真空压力表面传递的差异性和波动性较大,向地基深处传递的滞后性和衰减幅度较大。欠固结吹填粉细砂土压缩量较大,吸收了大部分的真空能量,不利于下卧深厚软基的压缩变形。处理后欠固结吹填土的加固效果明显好于下卧软基土体。
2015, 45(10): 116-120.
doi: 10.13204/j.gyjz201510022
摘要:
利用矿渣与水泥混合固化剂对广州南沙软土进行固化处理。通过直剪试验、无侧限抗压试验对固化土样进行了力学性能研究,得出固化土体的内摩擦角、黏聚力、无侧限抗压强度随固化剂中矿渣掺入比及龄期的变化关系。通过电子显微镜观测和X射线衍射技术研究不同配比下固化土样的矿物组成及微观结构特征。研究结果表明:固化土的内摩擦角、黏聚力和无侧限抗压强度均随矿渣占固化剂比例的增大而增大,其中黏聚力增长最明显;混合固化剂的最优配比为矿渣占固化剂比例为60%;矿渣占固化剂比例越高,固化土的后期强度增长越快。这与加固土体的微观结构和矿物组成成分中的水化产物有关。
利用矿渣与水泥混合固化剂对广州南沙软土进行固化处理。通过直剪试验、无侧限抗压试验对固化土样进行了力学性能研究,得出固化土体的内摩擦角、黏聚力、无侧限抗压强度随固化剂中矿渣掺入比及龄期的变化关系。通过电子显微镜观测和X射线衍射技术研究不同配比下固化土样的矿物组成及微观结构特征。研究结果表明:固化土的内摩擦角、黏聚力和无侧限抗压强度均随矿渣占固化剂比例的增大而增大,其中黏聚力增长最明显;混合固化剂的最优配比为矿渣占固化剂比例为60%;矿渣占固化剂比例越高,固化土的后期强度增长越快。这与加固土体的微观结构和矿物组成成分中的水化产物有关。
2015, 45(10): 121-125.
doi: 10.13204/j.gyjz201510023
摘要:
对有无氯离子时混凝土孔溶液中带热轧皮未锈和生锈钢筋的电化学极化行为进行模拟研究。结果表明:在强碱无氯溶液中,带热轧皮未锈和生锈钢筋均具有可钝化性,不过,后者的维钝电流密度通常高于前者。当p H值为10~12.5时,致密的热轧皮对钢筋基底有一定保护作用,当p H值不小于13.5时,热轧皮的化学稳定性下降,保护性能降低。在强碱含氯溶液中,带致密热轧皮的未锈钢筋仍显示出可钝化性,而带热轧皮生锈钢筋则一直处于活化腐蚀状态。
对有无氯离子时混凝土孔溶液中带热轧皮未锈和生锈钢筋的电化学极化行为进行模拟研究。结果表明:在强碱无氯溶液中,带热轧皮未锈和生锈钢筋均具有可钝化性,不过,后者的维钝电流密度通常高于前者。当p H值为10~12.5时,致密的热轧皮对钢筋基底有一定保护作用,当p H值不小于13.5时,热轧皮的化学稳定性下降,保护性能降低。在强碱含氯溶液中,带致密热轧皮的未锈钢筋仍显示出可钝化性,而带热轧皮生锈钢筋则一直处于活化腐蚀状态。
2015, 45(10): 126-131.
doi: 10.13204/j.gyjz201510024
摘要:
以废弃玻璃作为细骨料制备自密实混凝土,研究了不同废弃玻璃取代率作用下,自密实混凝土的工作性能、力学性能和体积稳定性能。结果表明:利用废弃玻璃作为细骨料能够显著提升自密实混凝土坍落扩展度并改善经时损失,自密实混凝土间隙通过能力和稳定性能均满足要求;混凝土力学性能随废弃玻璃掺量增加而降低,混凝土强度等级越高,废弃玻璃对力学性能的削弱效果越强;粉煤灰能够有效抑制废弃玻璃引起的体积膨胀。废弃玻璃能够作为合格细骨料制备性能良好的自密实混凝土。
以废弃玻璃作为细骨料制备自密实混凝土,研究了不同废弃玻璃取代率作用下,自密实混凝土的工作性能、力学性能和体积稳定性能。结果表明:利用废弃玻璃作为细骨料能够显著提升自密实混凝土坍落扩展度并改善经时损失,自密实混凝土间隙通过能力和稳定性能均满足要求;混凝土力学性能随废弃玻璃掺量增加而降低,混凝土强度等级越高,废弃玻璃对力学性能的削弱效果越强;粉煤灰能够有效抑制废弃玻璃引起的体积膨胀。废弃玻璃能够作为合格细骨料制备性能良好的自密实混凝土。
2015, 45(10): 132-137.
doi: 10.13204/j.gyjz201510025
摘要:
温度监测是大体积混凝土温控防裂的重要技术手段之一,然而大量的工程实践表明:现有监测手段仍然存在诸多不足,突出表现为温度测点可靠性与耐久性差、导线布设工作量繁重;温控参量需要人工读数并计算,无法实时捕捉混凝土内部温度信息。这给工程带来了安全隐患,无法满足现代化施工需要。为进一步完善大体积混凝土温度监测手段,开发一套包含无线温度传感器、传感器网络、智能监测软件为一体的大体积混凝土温度监测系统,并将其应用于某悬索桥承台大体积混凝土施工温控过程中。工程实践表明:该系统具有布设方便快捷、容纳温度测点数量大、智能化程度高等优点,实现了对混凝土温度信息的自动采集与存储、实时显示与预警、便捷管理与分析等应用需求,适合在工程中推广应用。
温度监测是大体积混凝土温控防裂的重要技术手段之一,然而大量的工程实践表明:现有监测手段仍然存在诸多不足,突出表现为温度测点可靠性与耐久性差、导线布设工作量繁重;温控参量需要人工读数并计算,无法实时捕捉混凝土内部温度信息。这给工程带来了安全隐患,无法满足现代化施工需要。为进一步完善大体积混凝土温度监测手段,开发一套包含无线温度传感器、传感器网络、智能监测软件为一体的大体积混凝土温度监测系统,并将其应用于某悬索桥承台大体积混凝土施工温控过程中。工程实践表明:该系统具有布设方便快捷、容纳温度测点数量大、智能化程度高等优点,实现了对混凝土温度信息的自动采集与存储、实时显示与预警、便捷管理与分析等应用需求,适合在工程中推广应用。
2015, 45(10): 138-141.
doi: 10.13204/j.gyjz201510026
摘要:
阳江核电厂采用改进型压水堆CPR1000堆型,为确保安全壳截锥体超大环形预应力混凝土浇筑质量,经一系列配比试验和现场模拟试验研究,4号机组成功应用了自密实混凝土施工技术,并取得良好效果。作为核电行业同类结构应用自密实混凝土的首例,阳江核电4号机组安全壳截锥体自密实混凝土施工方法可为相关工程提供借鉴。
阳江核电厂采用改进型压水堆CPR1000堆型,为确保安全壳截锥体超大环形预应力混凝土浇筑质量,经一系列配比试验和现场模拟试验研究,4号机组成功应用了自密实混凝土施工技术,并取得良好效果。作为核电行业同类结构应用自密实混凝土的首例,阳江核电4号机组安全壳截锥体自密实混凝土施工方法可为相关工程提供借鉴。
2015, 45(10): 142-149.
doi: 10.13204/j.gyjz201510027
摘要:
土工离心模型试验能够真实模拟重力场的存在,再现工程实际应力状态,被广大学者公认是目前进行岩土工程技术研究中最先进、最有效的试验方法,基坑工程离心模型试验是土工离心模型试验的重要组成部分。通过总结土工离心模型试验概念原理及优势,展现近年离心模型试验在岩土工程各个领域的研究应用情况,介绍离心模型试验研究基坑工程的现状,分析比较基坑工程离心模型试验中地基土制备、复杂工况及开挖方式模拟、支护结构模型制作与安装、试验测量技术选择与布置等关键技术,最后指出基坑工程离心模拟技术尚存在的不足,并展望了未来的发展方向。
土工离心模型试验能够真实模拟重力场的存在,再现工程实际应力状态,被广大学者公认是目前进行岩土工程技术研究中最先进、最有效的试验方法,基坑工程离心模型试验是土工离心模型试验的重要组成部分。通过总结土工离心模型试验概念原理及优势,展现近年离心模型试验在岩土工程各个领域的研究应用情况,介绍离心模型试验研究基坑工程的现状,分析比较基坑工程离心模型试验中地基土制备、复杂工况及开挖方式模拟、支护结构模型制作与安装、试验测量技术选择与布置等关键技术,最后指出基坑工程离心模拟技术尚存在的不足,并展望了未来的发展方向。
2015, 45(10): 150-154.
doi: 10.13204/j.gyjz201510028
摘要:
摒弃传统的梁端对称加载方式,采用更符合实际受力特点的柱端加载,对剖分T形钢连接的中框架节点进行低周反复试验研究。试验结果表明:加载过程中T形件翼缘与腹板交界处的应力最大,最先形成塑性铰;柱翼缘和梁翼缘在加载过程中均处于弹性阶段,而节点域的剪切应变达到了屈服应变。并且由滞回曲线和骨架曲线可知该节点具有较好的延性和耗能特性。
摒弃传统的梁端对称加载方式,采用更符合实际受力特点的柱端加载,对剖分T形钢连接的中框架节点进行低周反复试验研究。试验结果表明:加载过程中T形件翼缘与腹板交界处的应力最大,最先形成塑性铰;柱翼缘和梁翼缘在加载过程中均处于弹性阶段,而节点域的剪切应变达到了屈服应变。并且由滞回曲线和骨架曲线可知该节点具有较好的延性和耗能特性。
2015, 45(10): 155-160.
doi: 10.13204/j.gyjz201510029
摘要:
为了准确分析剪切变形对开口薄壁杆件力学特性的影响,正确计算考虑剪切变形而产生的剪应力不均匀系数。以一阶薄壁梁理论为基础,根据能量原理得到几种常见开口截面剪应力不均匀系数的精确计算公式,分析讨论截面形状和尺寸参数对剪应力不均匀系数产生影响的基本规律。结果表明:槽形截面剪应力不均匀系数随着高宽比的增大先减小后增大,随宽厚比的增大而增大,随高厚比的增大先增大后减小;Z形截面剪应力不均匀系数随着高宽比的增大而增大,随宽厚比的增大而减小,随高厚比的增大而增大。双轴对称的工字形截面的剪应力不均匀系数是定值。
为了准确分析剪切变形对开口薄壁杆件力学特性的影响,正确计算考虑剪切变形而产生的剪应力不均匀系数。以一阶薄壁梁理论为基础,根据能量原理得到几种常见开口截面剪应力不均匀系数的精确计算公式,分析讨论截面形状和尺寸参数对剪应力不均匀系数产生影响的基本规律。结果表明:槽形截面剪应力不均匀系数随着高宽比的增大先减小后增大,随宽厚比的增大而增大,随高厚比的增大先增大后减小;Z形截面剪应力不均匀系数随着高宽比的增大而增大,随宽厚比的增大而减小,随高厚比的增大而增大。双轴对称的工字形截面的剪应力不均匀系数是定值。
2015, 45(10): 161-165.
doi: 10.13204/j.gyjz201510030
摘要:
通过建立正交异性钢桥面板有限元模型,研究钢桥面板焊缝位置的热点应力历程。分析车轮荷载在不同纵向和横向位置的热点应力变化过程和应力幅,对比不同车轴类型的影响及最不利荷载作用位置。研究表明:车轮荷载纵向移动下,纵向焊缝不同位置的应力幅相同;多轴荷载损伤度计算结果与单轴荷载结果呈倍数关系,多轴荷载可等效为多倍的单轴荷载进行分析;双轮荷载中心线作用在焊缝正上方为横桥向最不利位置。
通过建立正交异性钢桥面板有限元模型,研究钢桥面板焊缝位置的热点应力历程。分析车轮荷载在不同纵向和横向位置的热点应力变化过程和应力幅,对比不同车轴类型的影响及最不利荷载作用位置。研究表明:车轮荷载纵向移动下,纵向焊缝不同位置的应力幅相同;多轴荷载损伤度计算结果与单轴荷载结果呈倍数关系,多轴荷载可等效为多倍的单轴荷载进行分析;双轮荷载中心线作用在焊缝正上方为横桥向最不利位置。
2015, 45(10): 166-170.
doi: 10.13204/j.gyjz201510031
摘要:
在弹性体变形理论基础上,利用力的平衡原理及变形协调条件,建立负弯矩作用下同时考虑水平滑移和竖向掀起的钢-混凝土组合梁力学模型,通过推导对应的微分方程,编制计算程序求解,得到负弯矩作用下组合梁栓钉掀起力的计算表达式。计算结果表明:在同一荷载作用下,单个栓钉掀起力随着栓钉间距的增大而增大。计算与试验结果的对比表明:二者吻合较好,该计算方法准确、可靠,可为考虑竖向掀起作用的连续组合梁负弯矩区界面交互作用研究提供理论参考。
在弹性体变形理论基础上,利用力的平衡原理及变形协调条件,建立负弯矩作用下同时考虑水平滑移和竖向掀起的钢-混凝土组合梁力学模型,通过推导对应的微分方程,编制计算程序求解,得到负弯矩作用下组合梁栓钉掀起力的计算表达式。计算结果表明:在同一荷载作用下,单个栓钉掀起力随着栓钉间距的增大而增大。计算与试验结果的对比表明:二者吻合较好,该计算方法准确、可靠,可为考虑竖向掀起作用的连续组合梁负弯矩区界面交互作用研究提供理论参考。
2015, 45(10): 171-175.
doi: 10.13204/j.gyjz201510032
摘要:
利用ABAQUS对钢管混凝土约束型屈曲约束支撑的传热性能进行分析。分析结果表明:约束型屈曲约束支撑约束屈服段芯板温度分布均匀,且在混凝土包裹作用下,温度仅为套筒温度的25%。根据CECS 200∶2006《建筑钢结构防火技术规范》得出不同受火时间条件下屈曲约束支撑的承载力变化趋势。基于分析结果,给出了钢管约束型屈曲约束支撑防火涂料的建议喷涂范围。
利用ABAQUS对钢管混凝土约束型屈曲约束支撑的传热性能进行分析。分析结果表明:约束型屈曲约束支撑约束屈服段芯板温度分布均匀,且在混凝土包裹作用下,温度仅为套筒温度的25%。根据CECS 200∶2006《建筑钢结构防火技术规范》得出不同受火时间条件下屈曲约束支撑的承载力变化趋势。基于分析结果,给出了钢管约束型屈曲约束支撑防火涂料的建议喷涂范围。
2015, 45(10): 176-182.
doi: 10.13204/j.gyjz201510033
摘要:
基于一榀钢结构植筋加层框架和一榀碳纤维布节点加固的植筋加层框架的1/3缩尺模型进行低周反复荷载试验,对采用无机锚固材料植筋加层后框架的破坏形态、滞回曲线、刚度退化、位移延性和耗能能力等抗震特性进行研究。试验结果表明:高强早强水泥基无机锚固材料在植筋结构上可以很好地满足工程对其力学性能的要求;使用无机锚固材料植筋技术,对既有混凝土框架结构进行钢结构加层后,结构整体抗震性能较好;使用碳纤维布材料对植筋节点进行加固后,加层框架的破坏机制由混合铰破坏转为梁铰破坏,结构的延性、耗能能力等抗震性能的提高较为明显。
基于一榀钢结构植筋加层框架和一榀碳纤维布节点加固的植筋加层框架的1/3缩尺模型进行低周反复荷载试验,对采用无机锚固材料植筋加层后框架的破坏形态、滞回曲线、刚度退化、位移延性和耗能能力等抗震特性进行研究。试验结果表明:高强早强水泥基无机锚固材料在植筋结构上可以很好地满足工程对其力学性能的要求;使用无机锚固材料植筋技术,对既有混凝土框架结构进行钢结构加层后,结构整体抗震性能较好;使用碳纤维布材料对植筋节点进行加固后,加层框架的破坏机制由混合铰破坏转为梁铰破坏,结构的延性、耗能能力等抗震性能的提高较为明显。
2015, 45(10): 183-190.
doi: 10.13204/j.gyjz201510034
摘要:
针对既有建筑结构改造工程实践中大量运用的钢筋混凝土梁柱后锚固结构,进行抗震性能试验研究。试件设计按照1∶2的比例综合考虑了框架顶层中节点接柱、边节点接柱接梁、中间层边节点接梁和中节点一次整浇几种工况;同时还考虑了直接植入主筋、增设附加筋加强和箍板焊接主筋加强几种后锚固方法。通过对不同节点处梁柱的裂缝情况、破坏形态、延性、耗能能力和刚度退化等规律的研究,得出一些结论。在接柱改造时,只要符合强柱弱梁、强节点弱构件和植筋深度的要求,节点承载力就不会因接柱而降低,若接柱时加固了节点,反而会提高结构整体的延性。在接梁时应注重结构的整体性,做到两边新旧梁加固的统一。
针对既有建筑结构改造工程实践中大量运用的钢筋混凝土梁柱后锚固结构,进行抗震性能试验研究。试件设计按照1∶2的比例综合考虑了框架顶层中节点接柱、边节点接柱接梁、中间层边节点接梁和中节点一次整浇几种工况;同时还考虑了直接植入主筋、增设附加筋加强和箍板焊接主筋加强几种后锚固方法。通过对不同节点处梁柱的裂缝情况、破坏形态、延性、耗能能力和刚度退化等规律的研究,得出一些结论。在接柱改造时,只要符合强柱弱梁、强节点弱构件和植筋深度的要求,节点承载力就不会因接柱而降低,若接柱时加固了节点,反而会提高结构整体的延性。在接梁时应注重结构的整体性,做到两边新旧梁加固的统一。
2015, 45(10): 191-195.
doi: 10.13204/j.gyjz201510035
摘要:
预应力管桩在软土地层施工由于施工速度快、施工效率高,应用较为广泛,但软土层具有含水量高、强度低、稳定性差等特点,预应力管桩施工会出现管桩上浮、偏位、损伤、断裂等质量事故。带地下室的高层建筑由于需要进行基坑土方开挖,挖土机械扰动土层、碰撞管桩,更易造成质量事故的发生。针对典型软土地区湖州地区管桩施工出现的质量事故,进行事故原因分析并介绍了事故处理方法。经加固处理后,检测及沉降观测显示:处理后的管桩均符合设计要求,并且建筑物沉降较小、沉降均匀,均符合设计要求。
预应力管桩在软土地层施工由于施工速度快、施工效率高,应用较为广泛,但软土层具有含水量高、强度低、稳定性差等特点,预应力管桩施工会出现管桩上浮、偏位、损伤、断裂等质量事故。带地下室的高层建筑由于需要进行基坑土方开挖,挖土机械扰动土层、碰撞管桩,更易造成质量事故的发生。针对典型软土地区湖州地区管桩施工出现的质量事故,进行事故原因分析并介绍了事故处理方法。经加固处理后,检测及沉降观测显示:处理后的管桩均符合设计要求,并且建筑物沉降较小、沉降均匀,均符合设计要求。
2015, 45(10): 196-201.
doi: 10.13204/j.gyjz201510036
摘要:
将建筑信息模型(BIM)用于地铁工程可大大提高地铁建设的项目管理水平。而BIM技术应用的首要任务是创建建筑信息模型。在分析现有建模技术不足及存在问题的基础上,以地铁工程为对象,应用BIM相关原理,并结合典型工程案例,研究运用BIM技术进行建模的过程,提出BIM模型需求分析的方法,给出了提高BIM模型准确度、提高BIM建模效率、提升BIM模型管理效率的关键建模技术,以及基于BIM的地铁工程建模流程及相关的实际应用要点,从而有效地解决了目前BIM建模工作中存在的模型准确度低、建模效率低等问题。
将建筑信息模型(BIM)用于地铁工程可大大提高地铁建设的项目管理水平。而BIM技术应用的首要任务是创建建筑信息模型。在分析现有建模技术不足及存在问题的基础上,以地铁工程为对象,应用BIM相关原理,并结合典型工程案例,研究运用BIM技术进行建模的过程,提出BIM模型需求分析的方法,给出了提高BIM模型准确度、提高BIM建模效率、提升BIM模型管理效率的关键建模技术,以及基于BIM的地铁工程建模流程及相关的实际应用要点,从而有效地解决了目前BIM建模工作中存在的模型准确度低、建模效率低等问题。
