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2021年 第51卷 第5期
2021, 51(5): 1-9,123.
doi: 10.13204/j.gyjzG20110502
摘要:
针对拉索张拉过程中索力预测精度和智能化程度低的问题，提出了数字孪生驱动的预应力拉索索力智能预测方法。根据对拉索张拉的研究现状，分析了影响拉索索力的主要因素，总结了当前预应力拉索索力预测的方法。在智能预测闭环控制的理论框架下，探索了数字孪生驱动的预测维护方法。在此基础上，搭建了基于数字孪生的融合型预测方法框架，并探索了融合型预测维护方法的实施流程，通过数据的融合由工况参数预测出拉索的索力。针对轮辐式索桁架进行案例分析，验证了该方法的有效性。由数字孪生驱动的预应力拉索索力智能预测方法可以由工况参数直接预测索力的状态，提高了预应力钢结构安全评估的精确性和智能化。
针对拉索张拉过程中索力预测精度和智能化程度低的问题，提出了数字孪生驱动的预应力拉索索力智能预测方法。根据对拉索张拉的研究现状，分析了影响拉索索力的主要因素，总结了当前预应力拉索索力预测的方法。在智能预测闭环控制的理论框架下，探索了数字孪生驱动的预测维护方法。在此基础上，搭建了基于数字孪生的融合型预测方法框架，并探索了融合型预测维护方法的实施流程，通过数据的融合由工况参数预测出拉索的索力。针对轮辐式索桁架进行案例分析，验证了该方法的有效性。由数字孪生驱动的预应力拉索索力智能预测方法可以由工况参数直接预测索力的状态，提高了预应力钢结构安全评估的精确性和智能化。
2021, 51(5): 10-15.
doi: 10.13204/j.gyjzG20111112
摘要:
近年来我国工程建设的总体规模、建设速度以及工程的复杂性和难度前所未有，大型复杂结构在复杂程度、结构形式和体系等方面超出结构设计规范，已有的工程验证方法存在局限性和技术瓶颈，单独运用理论方法、数值模拟和实验室试验不能解决复杂结构的工程验证问题，这对把握真实施工和服役环境中大型复杂结构性能提出了技术挑战。针对高层建筑和大跨度桥梁等复杂工程结构，提出了基于分布式同步采集和移动传感的响应数据获取方法，通过自动随机子空间方法在线识别结构模态参数，为解读运营状态下工程结构行为的力学机理奠定基础。
近年来我国工程建设的总体规模、建设速度以及工程的复杂性和难度前所未有，大型复杂结构在复杂程度、结构形式和体系等方面超出结构设计规范，已有的工程验证方法存在局限性和技术瓶颈，单独运用理论方法、数值模拟和实验室试验不能解决复杂结构的工程验证问题，这对把握真实施工和服役环境中大型复杂结构性能提出了技术挑战。针对高层建筑和大跨度桥梁等复杂工程结构，提出了基于分布式同步采集和移动传感的响应数据获取方法，通过自动随机子空间方法在线识别结构模态参数，为解读运营状态下工程结构行为的力学机理奠定基础。
2021, 51(5): 16-21,36.
doi: 10.13204/j.gyjzG20102908
摘要:
空间网格结构是城市公共建筑的主要结构形式之一，在市民公共生活或交通生命线中发挥着至关重要的作用，其安全保障具有重要的社会与工程意义。综述了在役空间网格结构安全保障的研究现状与工程技术，对现行标准规范GB/T 50621—2010《钢结构现场检测技术标准》等内容中针对既有空间网格结构检测监测的12项检查指标进行总结归纳；深入讨论频发的杆件弯曲变形缺损及其对结构安全产生的明显影响；通过介绍三维激光扫描、数字图像法多视角几何三维重建以及逆向工程技术在弯曲变形杆件的检出与定量测量中的应用，为杆件弯曲变形损伤的单次检测与长期监测提供新的思路。
空间网格结构是城市公共建筑的主要结构形式之一，在市民公共生活或交通生命线中发挥着至关重要的作用，其安全保障具有重要的社会与工程意义。综述了在役空间网格结构安全保障的研究现状与工程技术，对现行标准规范GB/T 50621—2010《钢结构现场检测技术标准》等内容中针对既有空间网格结构检测监测的12项检查指标进行总结归纳；深入讨论频发的杆件弯曲变形缺损及其对结构安全产生的明显影响；通过介绍三维激光扫描、数字图像法多视角几何三维重建以及逆向工程技术在弯曲变形杆件的检出与定量测量中的应用，为杆件弯曲变形损伤的单次检测与长期监测提供新的思路。
2021, 51(5): 22-29.
doi: 10.13204/j.gyjzG20110602
摘要:
钢结构初始几何缺陷是影响构件性能、施工安装的重要因素，传统测量手段存在效率不高、数据不全、精度不足等问题。采用三维激光扫描技术可以高效、精准地扫描构件外形，然而获得的点云数据需要进行复杂的处理，一定程度上限制了该技术的应用。发展了一种构件数字化模型，分为构件、截面、几何元素三个层次；提出了基于三维激光点云的数字化模型建立方法，包括校准固有坐标系、构件点云切片和标注、截面点云分割和标注三个主要步骤；提出了基于数字化模型的全局和局部初始几何缺陷的计算方法。数字化模型及其建立方法在精确保留扫描细节的同时抽象出了几何特征。采用手持式三维激光扫描仪和自编软件BCModeler，采集并处理得到了钢构件的整体和局部初始几何缺陷，验证了方法的有效性。
钢结构初始几何缺陷是影响构件性能、施工安装的重要因素，传统测量手段存在效率不高、数据不全、精度不足等问题。采用三维激光扫描技术可以高效、精准地扫描构件外形，然而获得的点云数据需要进行复杂的处理，一定程度上限制了该技术的应用。发展了一种构件数字化模型，分为构件、截面、几何元素三个层次；提出了基于三维激光点云的数字化模型建立方法，包括校准固有坐标系、构件点云切片和标注、截面点云分割和标注三个主要步骤；提出了基于数字化模型的全局和局部初始几何缺陷的计算方法。数字化模型及其建立方法在精确保留扫描细节的同时抽象出了几何特征。采用手持式三维激光扫描仪和自编软件BCModeler，采集并处理得到了钢构件的整体和局部初始几何缺陷，验证了方法的有效性。
2021, 51(5): 30-36.
doi: 10.13204/j.gyjzG20112504
摘要:
基于深度学习的卷积神经网络方法是目前图像裂缝识别鲁棒性较高的方法，主要分为滑动窗口法和图像分割法。滑动窗口法存在后期阈值分割裂缝精度不高的问题；全局图像分割法存在裂缝区域数据和背景区域数据严重不均衡问题，会对裂缝分割精度产生影响。采用了基于递进式级联卷积神经网络的方法对混凝土表面裂缝进行识别：首先采用全卷积神经网络一次性判断图像中所有密集重叠窗口区域内是否含有裂缝，然后将含有裂缝的窗口区块提取出来作为感兴趣区域，再基于轻量化的U-Net图像分割网络作用于感兴趣区域，将裂缝区域精确地提取出来。试验结果表明，所提出的基于递进式级联卷积神经网路的裂缝识别方法优于直接使用滑动窗口法和全局图像分割法，有着可靠的应用前景。
基于深度学习的卷积神经网络方法是目前图像裂缝识别鲁棒性较高的方法，主要分为滑动窗口法和图像分割法。滑动窗口法存在后期阈值分割裂缝精度不高的问题；全局图像分割法存在裂缝区域数据和背景区域数据严重不均衡问题，会对裂缝分割精度产生影响。采用了基于递进式级联卷积神经网络的方法对混凝土表面裂缝进行识别：首先采用全卷积神经网络一次性判断图像中所有密集重叠窗口区域内是否含有裂缝，然后将含有裂缝的窗口区块提取出来作为感兴趣区域，再基于轻量化的U-Net图像分割网络作用于感兴趣区域，将裂缝区域精确地提取出来。试验结果表明，所提出的基于递进式级联卷积神经网路的裂缝识别方法优于直接使用滑动窗口法和全局图像分割法，有着可靠的应用前景。
2021, 51(5): 37-43.
doi: 10.13204.j/gyjzG20112202
摘要:
初祖庵作为登封"天地之中"历史建筑群的代表性建筑之一，有着重要的历史价值。初祖庵大殿作为初祖庵主殿，是庵内现存时代最早的一座木构建筑，迄今已有800多年历史，虽然经过屡次修葺，但目前依然存在大量问题。为了更好地了解初祖庵大殿现有阑额的残损情况，测量了初祖庵大殿不同位置的6条阑额，并得到其外观尺寸、含水率、挠度等参数，评价了阑额的安全状态；通过超声波无损探伤仪对初祖庵大殿4条阑额进行检测并初步分析，介绍了利用箱线图和计算公式选取异常点的分析方法，得出不同的残损点，计算了4条阑额的动弹性模量与残余弹性模量，将阑额的力学性能和声学性能结合判断，为后续古建勘察与修复提供依据。
初祖庵作为登封"天地之中"历史建筑群的代表性建筑之一，有着重要的历史价值。初祖庵大殿作为初祖庵主殿，是庵内现存时代最早的一座木构建筑，迄今已有800多年历史，虽然经过屡次修葺，但目前依然存在大量问题。为了更好地了解初祖庵大殿现有阑额的残损情况，测量了初祖庵大殿不同位置的6条阑额，并得到其外观尺寸、含水率、挠度等参数，评价了阑额的安全状态；通过超声波无损探伤仪对初祖庵大殿4条阑额进行检测并初步分析，介绍了利用箱线图和计算公式选取异常点的分析方法，得出不同的残损点，计算了4条阑额的动弹性模量与残余弹性模量，将阑额的力学性能和声学性能结合判断，为后续古建勘察与修复提供依据。
2021, 51(5): 44-50,43.
doi: 10.13204/j.gyjzG20110321
摘要:
主要研究了FRP网格加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能。研究中设计单根对照梁进行了四点弯曲试验，基于试验数据，利用ABAQUS建立并验证用于分析FRP网格加固效果的有限元模型。以FRP网格间距和FRP-混凝土界面处理为变量，通过有限元参数化分析，得到了加固参数对其加固效果的影响规律。研究结果表明：FRP网格非常有效地提升了损伤梁的承载力，梁的极限荷载提升了27.4%~43.4%。加固后梁的整体刚度提升比较大，屈服时的挠度略微减小，破坏时的挠度几乎没有变化。对于锚固情况不同的梁，无锚固梁的极限荷载高于锚固梁约10%。
主要研究了FRP网格加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能。研究中设计单根对照梁进行了四点弯曲试验，基于试验数据，利用ABAQUS建立并验证用于分析FRP网格加固效果的有限元模型。以FRP网格间距和FRP-混凝土界面处理为变量，通过有限元参数化分析，得到了加固参数对其加固效果的影响规律。研究结果表明：FRP网格非常有效地提升了损伤梁的承载力，梁的极限荷载提升了27.4%~43.4%。加固后梁的整体刚度提升比较大，屈服时的挠度略微减小，破坏时的挠度几乎没有变化。对于锚固情况不同的梁，无锚固梁的极限荷载高于锚固梁约10%。
2021, 51(5): 51-55,62.
doi: 10.13204/j.gyjzG20102907
摘要:
聚合物水泥砂浆（PCM）因与混凝土良好的黏结性被广泛应用于钢筋混凝土结构加固，但高温下PCM与钢筋的黏结性能退化规律尚不明确。对不同高温和冷却方式的钢筋与PCM黏结性能进行了试验研究。结果表明：1）自然冷却下破坏模式为劈裂和劈裂拔出的试件，对应泡水冷却试件的破坏模式为劈裂拔出和拔出；2）冷却方式对黏结强度的影响随温度上升而增大；3）冷却方式不同会导致试件不同的破坏形式，影响试件的滑移量；4）随着温度的升高，试件的黏结强度随之下降，滑移量随之上升。并根据试验结果建立了钢筋-PCM黏结强度高温退化模型，为实际工程提供参考。
聚合物水泥砂浆（PCM）因与混凝土良好的黏结性被广泛应用于钢筋混凝土结构加固，但高温下PCM与钢筋的黏结性能退化规律尚不明确。对不同高温和冷却方式的钢筋与PCM黏结性能进行了试验研究。结果表明：1）自然冷却下破坏模式为劈裂和劈裂拔出的试件，对应泡水冷却试件的破坏模式为劈裂拔出和拔出；2）冷却方式对黏结强度的影响随温度上升而增大；3）冷却方式不同会导致试件不同的破坏形式，影响试件的滑移量；4）随着温度的升高，试件的黏结强度随之下降，滑移量随之上升。并根据试验结果建立了钢筋-PCM黏结强度高温退化模型，为实际工程提供参考。
2021, 51(5): 56-62.
doi: 10.13204/j.gyjz201908300010
摘要:
为了减少装配式剪力墙边缘构件现浇的问题，提出了一种带竖向拼缝的新型T形装配式混凝土剪力墙连接方式，即只对上部暗梁连接处进行现浇连接，从而方便施工，提高装配率。为了验证该新型装配式剪力墙的可行性，对装配式和现浇的T形剪力墙进行拟静力试验，重点分析连接处暗梁高度对T形剪力墙的滞回性能、刚度退化、延性以及耗能能力等的影响规律。试验结果表明：带竖缝T形装配式剪力墙的最终整体破坏模式为腹板墙外侧边缘构件底部的混凝土压碎破坏，上部暗梁连接处为局部剪切破坏，构件整体呈现弯曲破坏形态，与现浇构件类似；同时，该T形装配式剪力墙的滞回曲线饱满且呈非对称，表明其具有良好的耗能能力。此外，与相应的现浇剪力墙对比，该T形装配式剪力墙的承载力降低，变形能力和耗能能力差异不大。
为了减少装配式剪力墙边缘构件现浇的问题，提出了一种带竖向拼缝的新型T形装配式混凝土剪力墙连接方式，即只对上部暗梁连接处进行现浇连接，从而方便施工，提高装配率。为了验证该新型装配式剪力墙的可行性，对装配式和现浇的T形剪力墙进行拟静力试验，重点分析连接处暗梁高度对T形剪力墙的滞回性能、刚度退化、延性以及耗能能力等的影响规律。试验结果表明：带竖缝T形装配式剪力墙的最终整体破坏模式为腹板墙外侧边缘构件底部的混凝土压碎破坏，上部暗梁连接处为局部剪切破坏，构件整体呈现弯曲破坏形态，与现浇构件类似；同时，该T形装配式剪力墙的滞回曲线饱满且呈非对称，表明其具有良好的耗能能力。此外，与相应的现浇剪力墙对比，该T形装配式剪力墙的承载力降低，变形能力和耗能能力差异不大。
2021, 51(5): 63-69.
doi: 10.13204/j.gyjzG20011903
摘要:
以5层钢筋混凝土框架结构为例，采用YJK及PERFORM-3D程序进行结构性能对比分析，研究了首层楼板中庭开洞的带跃层柱框架结构的抗震性能。研究结果表明：多遇地震下，首层中庭开洞导致多层框架结构自振周期变长，首层及二层的弹性层间位移角增大10.3%；罕遇地震下，首层中庭开洞引起结构基底剪力减小，楼层位移增大，首层的弹塑性层间位移角增大约16%；开洞造成本层及相邻层的抗侧构件较其他层耗能增多，损伤程度加重，刚度退化加剧。开洞导致跃层柱的钢筋最大塑性拉应变增大15%左右，降低了结构的延性变形能力。根据就近原则加强跃层柱的配筋，可显著降低开洞造成的跃层柱损伤加重的影响。
以5层钢筋混凝土框架结构为例，采用YJK及PERFORM-3D程序进行结构性能对比分析，研究了首层楼板中庭开洞的带跃层柱框架结构的抗震性能。研究结果表明：多遇地震下，首层中庭开洞导致多层框架结构自振周期变长，首层及二层的弹性层间位移角增大10.3%；罕遇地震下，首层中庭开洞引起结构基底剪力减小，楼层位移增大，首层的弹塑性层间位移角增大约16%；开洞造成本层及相邻层的抗侧构件较其他层耗能增多，损伤程度加重，刚度退化加剧。开洞导致跃层柱的钢筋最大塑性拉应变增大15%左右，降低了结构的延性变形能力。根据就近原则加强跃层柱的配筋，可显著降低开洞造成的跃层柱损伤加重的影响。
2021, 51(5): 70-75,107.
doi: 10.13204/j.gyjzG20060810
摘要:
对再生骨料取代率分别为0%、50%、100%，废弃纤维体积掺入量分别为0%、0.08%、0.12%、0.16%的梁构件进行静力加载试验，研究了废弃纤维再生混凝土梁的抗弯性能。采用ABAQUS有限元分析软件，建立了废弃纤维再生混凝土抗弯构件的数值模型，并与试验结果进行对比分析。研究表明：随着再生骨料取代率的增加，钢筋混凝土梁的极限承载力降低；掺入的废弃纤维在细观尺度上体现为纤维的桥接作用限制了裂缝在水泥基体中的发展，在宏观尺度上表现为改善了再生混凝土梁构件的抗弯性能；当废弃纤维体积掺入量为0.12%时，再生骨料取代率为50%的梁构件的极限承载力提高了0.4%；再生混凝土梁的有限元分析模型具有较高的精度，其计算值与试验值基本一致。
对再生骨料取代率分别为0%、50%、100%，废弃纤维体积掺入量分别为0%、0.08%、0.12%、0.16%的梁构件进行静力加载试验，研究了废弃纤维再生混凝土梁的抗弯性能。采用ABAQUS有限元分析软件，建立了废弃纤维再生混凝土抗弯构件的数值模型，并与试验结果进行对比分析。研究表明：随着再生骨料取代率的增加，钢筋混凝土梁的极限承载力降低；掺入的废弃纤维在细观尺度上体现为纤维的桥接作用限制了裂缝在水泥基体中的发展，在宏观尺度上表现为改善了再生混凝土梁构件的抗弯性能；当废弃纤维体积掺入量为0.12%时，再生骨料取代率为50%的梁构件的极限承载力提高了0.4%；再生混凝土梁的有限元分析模型具有较高的精度，其计算值与试验值基本一致。
2021, 51(5): 76-81,163.
doi: 10.13204/j.gyjzG20052403
摘要:
设计一种竖向刚度可精确调节的新型支座。以某地铁上盖高层建筑为原型建立1∶10缩尺模型，输入地铁和道路交通环境振动激励，分析基于新型支座的基础竖向隔振实际效果。试验结果表明：1）调整砂颗粒和橡胶颗粒的填充配合比，可实现新型支座的竖向刚度精确调节，最大误差不超过3%；2）地铁激励下高层建筑的室内振动沿楼层向上呈不规则波动变化趋势；3）应用基础竖向隔振措施后，各层楼面的竖向振级差值变小，不规则波动的变化趋势变平缓；4）基础竖向隔振措施可显著提升高层建筑的室内舒适度，楼盖的1/3倍频程分频振级最大降低15 dB，且所有楼层均满足规范舒适度要求；5）新型支座由于颗粒材料自带的摩擦耗能特性，使得基础隔振结构对道路交通引起的低频环境振动也具有较好的抗干扰性，可抑制共振现象。
设计一种竖向刚度可精确调节的新型支座。以某地铁上盖高层建筑为原型建立1∶10缩尺模型，输入地铁和道路交通环境振动激励，分析基于新型支座的基础竖向隔振实际效果。试验结果表明：1）调整砂颗粒和橡胶颗粒的填充配合比，可实现新型支座的竖向刚度精确调节，最大误差不超过3%；2）地铁激励下高层建筑的室内振动沿楼层向上呈不规则波动变化趋势；3）应用基础竖向隔振措施后，各层楼面的竖向振级差值变小，不规则波动的变化趋势变平缓；4）基础竖向隔振措施可显著提升高层建筑的室内舒适度，楼盖的1/3倍频程分频振级最大降低15 dB，且所有楼层均满足规范舒适度要求；5）新型支座由于颗粒材料自带的摩擦耗能特性，使得基础隔振结构对道路交通引起的低频环境振动也具有较好的抗干扰性，可抑制共振现象。
2021, 51(5): 82-92.
doi: 10.13204/j.gyjzG20031809
摘要:
传统钢框筒结构（SFTSs）的裙梁跨深比较小，梁端往往先于柱端形成塑性铰，使得结构的延性和耗能能力较差。针对这一问题，提出在裙梁跨中设置易于更换的剪切型耗能梁段，即含可更换耗能梁段的钢框筒结构（SFTS-RSLs）。设计了30层的SFTS和SFTS-RSL算例结构，从中选取子结构进行精细化有限元分析，研究结构的滞回性能，并对整体算例结构进行非线性静力和动力分析，研究结构的整体抗震性能。分析结果表明：SFTS和SFTS-RSL具有相同的初始弹性刚度；相较于SFTS，SFTS-RSL具有较低的屈服荷载和极限荷载，较高的延性和耗能能力；设置耗能梁段可以减小结构的层间侧移，且不会加剧结构的剪力滞后效应；SFTS-RSL的损伤主要集中于耗能梁段，其余构件始终保持弹性状态。研究结果表明SFTS-RSLs是一种性能优良的双重抗侧力结构体系，可以通过更换耗能梁段实现震后结构功能的可快速恢复。
传统钢框筒结构（SFTSs）的裙梁跨深比较小，梁端往往先于柱端形成塑性铰，使得结构的延性和耗能能力较差。针对这一问题，提出在裙梁跨中设置易于更换的剪切型耗能梁段，即含可更换耗能梁段的钢框筒结构（SFTS-RSLs）。设计了30层的SFTS和SFTS-RSL算例结构，从中选取子结构进行精细化有限元分析，研究结构的滞回性能，并对整体算例结构进行非线性静力和动力分析，研究结构的整体抗震性能。分析结果表明：SFTS和SFTS-RSL具有相同的初始弹性刚度；相较于SFTS，SFTS-RSL具有较低的屈服荷载和极限荷载，较高的延性和耗能能力；设置耗能梁段可以减小结构的层间侧移，且不会加剧结构的剪力滞后效应；SFTS-RSL的损伤主要集中于耗能梁段，其余构件始终保持弹性状态。研究结果表明SFTS-RSLs是一种性能优良的双重抗侧力结构体系，可以通过更换耗能梁段实现震后结构功能的可快速恢复。
2021, 51(5): 93-98,195.
doi: 10.13204/j.gyjzG20032402
摘要:
以浦江某体育场悬挑式张弦梁结构为研究对象，探讨了基于风洞试验数据的结构风振响应及等效静力风荷载。建立了考虑拉索几何非线性的有限元模型，采用插值方法将试验测点的风速时程按控制面积等效为有限元节点的荷载时程，并进行结构的风振响应提取。分析表明：若实际工程中采用荷载时程与其他效应组合进行设计，其过程将过于繁琐；采用荷载风振系数建立结构动态响应与等效静力风荷载间的联系，是可靠有效的设计方式。同时基于等效静力风荷载，对罩棚结构进行了几何非线性分析，表明：罩棚不同位置的风振系数存在明显的差异，在进行结构设计时宜采取0°~180°风向角下多分区的风振系数，确保安全性和经济性。
以浦江某体育场悬挑式张弦梁结构为研究对象，探讨了基于风洞试验数据的结构风振响应及等效静力风荷载。建立了考虑拉索几何非线性的有限元模型，采用插值方法将试验测点的风速时程按控制面积等效为有限元节点的荷载时程，并进行结构的风振响应提取。分析表明：若实际工程中采用荷载时程与其他效应组合进行设计，其过程将过于繁琐；采用荷载风振系数建立结构动态响应与等效静力风荷载间的联系，是可靠有效的设计方式。同时基于等效静力风荷载，对罩棚结构进行了几何非线性分析，表明：罩棚不同位置的风振系数存在明显的差异，在进行结构设计时宜采取0°~180°风向角下多分区的风振系数，确保安全性和经济性。
2021, 51(5): 99-107.
doi: 10.13204/j.gyjzG20030706
摘要:
为了研究冷成型钢轴压构件的高温后力学行为，对45根开口截面短柱加热至预定温度，冷却后再进行轴压测试。试验设定7种加热温度和两种保温时间，探究温度场参数与构件承载力之间的关系。考察不同加劲模式下，三种开口截面构件的抗火性能和局部稳定性。试验结果表明：1）加热温度和保温时间均可显著影响构件承载力；2）不可把构件承载力的下降简单等同于材性的衰减；3）纵向加劲可以改善开口截面构件的局部稳定性，且腹板加劲的作用更明显。同时利用试验结果评估直接强度法的适用性，可以发现：承载力计算时，对经历温度在700℃以上的试件必须考虑温度引起的构件质量损失；考虑高温效应的修正直接强度法能够提供比较精确和可靠的开口截面高温后承载力计算值。
为了研究冷成型钢轴压构件的高温后力学行为，对45根开口截面短柱加热至预定温度，冷却后再进行轴压测试。试验设定7种加热温度和两种保温时间，探究温度场参数与构件承载力之间的关系。考察不同加劲模式下，三种开口截面构件的抗火性能和局部稳定性。试验结果表明：1）加热温度和保温时间均可显著影响构件承载力；2）不可把构件承载力的下降简单等同于材性的衰减；3）纵向加劲可以改善开口截面构件的局部稳定性，且腹板加劲的作用更明显。同时利用试验结果评估直接强度法的适用性，可以发现：承载力计算时，对经历温度在700℃以上的试件必须考虑温度引起的构件质量损失；考虑高温效应的修正直接强度法能够提供比较精确和可靠的开口截面高温后承载力计算值。
2021, 51(5): 108-115,15.
doi: 10.13204/j.gyjzG20081506
摘要:
在钢管混凝土结构中引入机制砂以及再生粗骨料对解决资源短缺以及建筑垃圾污染问题具有重要的意义，但目前针对钢管机制砂再生混凝土构件的研究较少，且还没有研究给出适用于有限元分析的核心机制砂再生混凝土本构模型。通过ABAQUS软件建模的方式，结合相关文献中试验数据，对比了几种常用的再生混凝土本构模型，根据荷载-位移曲线以及极限承载力的对比结果，确定了最优的再生混凝土本构模型；并在此基础上，以文献中数据为依据，对本构模型的计算公式进行了修正，引入了机制砂的影响。最终给出了适用于有限元分析的钢管机制砂再生混凝土核心混凝土本构模型。
在钢管混凝土结构中引入机制砂以及再生粗骨料对解决资源短缺以及建筑垃圾污染问题具有重要的意义，但目前针对钢管机制砂再生混凝土构件的研究较少，且还没有研究给出适用于有限元分析的核心机制砂再生混凝土本构模型。通过ABAQUS软件建模的方式，结合相关文献中试验数据，对比了几种常用的再生混凝土本构模型，根据荷载-位移曲线以及极限承载力的对比结果，确定了最优的再生混凝土本构模型；并在此基础上，以文献中数据为依据，对本构模型的计算公式进行了修正，引入了机制砂的影响。最终给出了适用于有限元分析的钢管机制砂再生混凝土核心混凝土本构模型。
2021, 51(5): 116-123.
doi: 10.13204/j.gyjzG20031020
摘要:
提出一种外包陶粒混凝土T形钢柱。以保温隔热、抗渗性良好的钢筋陶粒混凝土作为包裹材料，采用试验和有限元分析方法，对高1.72 m的T形柱在轴向压力下的力学性能进行研究。对比分析包裹层箍筋端部是否与型钢腹板焊接连接对柱子承载力的影响。研究表明：陶粒混凝土在极限荷载后才发生明显开裂和脱落，混凝土包裹层和型钢黏结效果较好；混凝土包裹层使型钢柱强度充分利用，型钢可达到屈服强度；混凝土的包裹对型钢产生有效约束，破坏前型钢未发生明显局部和整体失稳，提高了试件延性和承载力。箍筋端部与型钢腹板焊接与否，对试件承载力影响不大，焊接加强了箍筋端与型钢的连接从而约束纵筋变形，减轻对混凝土的破坏。
提出一种外包陶粒混凝土T形钢柱。以保温隔热、抗渗性良好的钢筋陶粒混凝土作为包裹材料，采用试验和有限元分析方法，对高1.72 m的T形柱在轴向压力下的力学性能进行研究。对比分析包裹层箍筋端部是否与型钢腹板焊接连接对柱子承载力的影响。研究表明：陶粒混凝土在极限荷载后才发生明显开裂和脱落，混凝土包裹层和型钢黏结效果较好；混凝土包裹层使型钢柱强度充分利用，型钢可达到屈服强度；混凝土的包裹对型钢产生有效约束，破坏前型钢未发生明显局部和整体失稳，提高了试件延性和承载力。箍筋端部与型钢腹板焊接与否，对试件承载力影响不大，焊接加强了箍筋端与型钢的连接从而约束纵筋变形，减轻对混凝土的破坏。
2021, 51(5): 124-130,138.
doi: 10.13204/j.gyjzG201906170007
摘要:
凤阳体育馆屋盖是由钢桁架、内环网架及钢拉索组成的大跨度复杂组合钢结构，结构高度24 m，跨度82.2 m，投影面积约11 851 m2。针对该工程的特点，借助大型分析软件建立了钢屋盖三维结构计算模型。首先，阐述该工程整体提升施工方案，确定提升点选择和主要施工步骤。其次，通过施工各阶段力学分析、施工阶段成形与一次成形对比、温度变化及提升点标高偏差对结构影响等方面的分析，验证施工过程的安全性、结构成形的合理性，并对辅助结构中提升吊耳细部结构、提升支架进行设计和力学分析。最后，通过安全监控手段，验证了力学分析的可靠性，为钢屋盖结构的安全施工提供了基本保障。
凤阳体育馆屋盖是由钢桁架、内环网架及钢拉索组成的大跨度复杂组合钢结构，结构高度24 m，跨度82.2 m，投影面积约11 851 m2。针对该工程的特点，借助大型分析软件建立了钢屋盖三维结构计算模型。首先，阐述该工程整体提升施工方案，确定提升点选择和主要施工步骤。其次，通过施工各阶段力学分析、施工阶段成形与一次成形对比、温度变化及提升点标高偏差对结构影响等方面的分析，验证施工过程的安全性、结构成形的合理性，并对辅助结构中提升吊耳细部结构、提升支架进行设计和力学分析。最后，通过安全监控手段，验证了力学分析的可靠性，为钢屋盖结构的安全施工提供了基本保障。
2021, 51(5): 131-138.
doi: 10.13204/j.gyjzG20031405
摘要:
地震作用下，穿斗式木结构中榫卯节点由于自身构造特性，榫头和卯口产生相对转动，相互挤压以至节点松动，导致承载能力减弱。采用橡胶块对透榫节点区域进行加固，通过结构矩阵推导得到其刚度矩阵方程，从理论上近似得到加固效果，并对比分析数值模拟结果和往复荷载试验结果，得到橡胶加固节点的滞回性能。结果表明：该加固方法可以有效地利用橡胶良好的弹塑性性能，阻碍柱枋相对转动和滑移，延长榫卯节点的工作状态；橡胶变形提高了节点耗能能力和滞回性能。
地震作用下，穿斗式木结构中榫卯节点由于自身构造特性，榫头和卯口产生相对转动，相互挤压以至节点松动，导致承载能力减弱。采用橡胶块对透榫节点区域进行加固，通过结构矩阵推导得到其刚度矩阵方程，从理论上近似得到加固效果，并对比分析数值模拟结果和往复荷载试验结果，得到橡胶加固节点的滞回性能。结果表明：该加固方法可以有效地利用橡胶良好的弹塑性性能，阻碍柱枋相对转动和滑移，延长榫卯节点的工作状态；橡胶变形提高了节点耗能能力和滞回性能。
2021, 51(5): 139-144.
doi: 10.13204/j.gyjzG20070215
摘要:
在桥梁工程中，桩不仅要承担较大的竖向荷载，还需要承担波浪、风、地震、车船撞击力等水平荷载。基于对2根大直径钻孔灌注桩水平静载试验，分析深厚软土地基中钻孔灌注桩水平受荷的承载特性，通过分析可知：m法计算结果与实测值偏差较大，p-y曲线法与实测值较为接近且计算结果偏于安全。
在桥梁工程中，桩不仅要承担较大的竖向荷载，还需要承担波浪、风、地震、车船撞击力等水平荷载。基于对2根大直径钻孔灌注桩水平静载试验，分析深厚软土地基中钻孔灌注桩水平受荷的承载特性，通过分析可知：m法计算结果与实测值偏差较大，p-y曲线法与实测值较为接近且计算结果偏于安全。
2021, 51(5): 145-150.
doi: 10.13204/j.gyjzG20022605
摘要:
简单转换法是自平衡静载试验Q-s曲线转化为传统静载试验曲线的常用方法，上推桩桩身压缩量的计算精度决定了简单转换法及自平衡静载试验结果的准确性。针对现行简单转换法的不足，对上推桩桩身压缩量的计算方法展开研究，通过对上推桩受力机理的分析和有限元计算，得出桩侧摩阻力分布系数C直接影响上推桩桩身压缩量的计算精度，上推桩在上推力的作用下，桩侧负摩阻力沿桩身向上急剧减小，呈下凹双曲线型分布，且分布系数C随基桩长径比的增大而增大，由此给出了桩身压缩量更为精确的计算式，改进了现行的简单转换法。工程实践证明，改进的简单转换法更为准确、实用。
简单转换法是自平衡静载试验Q-s曲线转化为传统静载试验曲线的常用方法，上推桩桩身压缩量的计算精度决定了简单转换法及自平衡静载试验结果的准确性。针对现行简单转换法的不足，对上推桩桩身压缩量的计算方法展开研究，通过对上推桩受力机理的分析和有限元计算，得出桩侧摩阻力分布系数C直接影响上推桩桩身压缩量的计算精度，上推桩在上推力的作用下，桩侧负摩阻力沿桩身向上急剧减小，呈下凹双曲线型分布，且分布系数C随基桩长径比的增大而增大，由此给出了桩身压缩量更为精确的计算式，改进了现行的简单转换法。工程实践证明，改进的简单转换法更为准确、实用。
2021, 51(5): 151-157,144.
doi: 10.13204/j.gyjzG20062403
摘要:
针对黄土地区因湿陷而产生的桩侧负摩阻力问题，设计了油毡包裹和套钢管隔离两种主动减小桩侧负摩阻力的方法，并对其进行室内模型验证试验，对比分析基桩在土体浸水前及土体浸水条件下的荷载传递规律及侧摩阻力发挥情况。试验结果表明：在浸水条件下，采用套管桩可有效隔离湿陷引起的桩侧负摩阻力；裹油毡形式桩可一定程度降低基桩负摩阻力。
针对黄土地区因湿陷而产生的桩侧负摩阻力问题，设计了油毡包裹和套钢管隔离两种主动减小桩侧负摩阻力的方法，并对其进行室内模型验证试验，对比分析基桩在土体浸水前及土体浸水条件下的荷载传递规律及侧摩阻力发挥情况。试验结果表明：在浸水条件下，采用套管桩可有效隔离湿陷引起的桩侧负摩阻力；裹油毡形式桩可一定程度降低基桩负摩阻力。
2021, 51(5): 158-163.
doi: 10.13204/j.gyjzG20072406
摘要:
为探究水泥固化土在冻融循环作用下的疲劳损伤发展规律，基于对比不同水泥掺量改良土的应力-应变关系曲线，定义了水泥土强度损伤破坏方式；结合冻融损伤试验结果，分析了冻融损伤内部缺陷产生和发展的过程；以弹性模量作为损伤变量，得到了以弹性模量表征的水泥固化土冻融损伤模型；通过对试验数据的拟合，得到了各试验参数。采用其他地区不同试验条件下的试验结果对所建立的模型进行验证，结果表明，损伤模型可以很好地反映水泥固化土在冻融循环作用下的疲劳损伤扩展规律。
为探究水泥固化土在冻融循环作用下的疲劳损伤发展规律，基于对比不同水泥掺量改良土的应力-应变关系曲线，定义了水泥土强度损伤破坏方式；结合冻融损伤试验结果，分析了冻融损伤内部缺陷产生和发展的过程；以弹性模量作为损伤变量，得到了以弹性模量表征的水泥固化土冻融损伤模型；通过对试验数据的拟合，得到了各试验参数。采用其他地区不同试验条件下的试验结果对所建立的模型进行验证，结果表明，损伤模型可以很好地反映水泥固化土在冻融循环作用下的疲劳损伤扩展规律。
2021, 51(5): 164-167,187.
doi: 10.13204/j.gyjzG20061201
摘要:
Casagrande法为土体先期固结压力计算的作图法，其关键步骤之一在于压缩曲线后半段的拟合。鉴于传统作图法的复杂、作图比例不易把握等问题，基于MATLAB编写了先期固结压力的数值计算程序。在分析该模型在压缩曲线处理上不足的基础上，考虑土样扰动因素引入一个新的试验点，提出改进的先期固结压力数值计算方法。研究表明：土样室内固结试验应做中高压固结试验，压力一般应到1 600~3 200 kPa；对中高压固结的试验数据，新的计算方法能获得更加接近实际的先期固结压力，获得更好的结果。
Casagrande法为土体先期固结压力计算的作图法，其关键步骤之一在于压缩曲线后半段的拟合。鉴于传统作图法的复杂、作图比例不易把握等问题，基于MATLAB编写了先期固结压力的数值计算程序。在分析该模型在压缩曲线处理上不足的基础上，考虑土样扰动因素引入一个新的试验点，提出改进的先期固结压力数值计算方法。研究表明：土样室内固结试验应做中高压固结试验，压力一般应到1 600~3 200 kPa；对中高压固结的试验数据，新的计算方法能获得更加接近实际的先期固结压力，获得更好的结果。
2021, 51(5): 168-172.
doi: 10.13204/j.gyjzG20041302
摘要:
为验证海砂淡化的有效性和海砂氯离子测试方法的准确性，分别将海底砂、淡化砂和滩砂按照1∶5固液质量比加入去离子水、饱和氢氧化钙（Ca （OH）2）溶液和水泥净浆滤液中，在3 h、1 d、7 d和28 d抽取上部澄清液测试氯离子（Cl-）、硫酸根离子（SO42-）、钾离子（K+）、镁离子（Mg2+）和钠离子（Na+）浓度，结果表明：各种离子的释出量与浸泡介质类型有关；浸泡1 d后Cl-的释出量比3 h时增加14%~25%，此后趋于稳定，未发现海砂中Cl-长期不断释出的规律；将海砂磨成粉末（<75 μm）会降低海砂Cl-释出量；SO42-在饱和Ca （OH）2溶液和水泥净浆滤液中的释出量随浸泡时间延长而降低，在水泥混凝土内可不考虑海砂中SO42-溶出的风险；K+、Mg2+和Na+在去离子水中的释出量随浸泡时间延长而趋于稳定。
为验证海砂淡化的有效性和海砂氯离子测试方法的准确性，分别将海底砂、淡化砂和滩砂按照1∶5固液质量比加入去离子水、饱和氢氧化钙（Ca （OH）2）溶液和水泥净浆滤液中，在3 h、1 d、7 d和28 d抽取上部澄清液测试氯离子（Cl-）、硫酸根离子（SO42-）、钾离子（K+）、镁离子（Mg2+）和钠离子（Na+）浓度，结果表明：各种离子的释出量与浸泡介质类型有关；浸泡1 d后Cl-的释出量比3 h时增加14%~25%，此后趋于稳定，未发现海砂中Cl-长期不断释出的规律；将海砂磨成粉末（<75 μm）会降低海砂Cl-释出量；SO42-在饱和Ca （OH）2溶液和水泥净浆滤液中的释出量随浸泡时间延长而降低，在水泥混凝土内可不考虑海砂中SO42-溶出的风险；K+、Mg2+和Na+在去离子水中的释出量随浸泡时间延长而趋于稳定。
2021, 51(5): 173-180.
doi: 10.13204/j.gyjzG20010806
摘要:
在构建建筑业与区域经济耦合协调评价指标体系的基础上，以我国各省份为研究单元，运用熵值法、耦合协调度模型定量测算我国各省建筑业与区域经济间的耦合协调度，并结合ArcGIS 10.5对我国各省建筑业与区域经济间的耦合协调发展水平及时空分布规律进行分析。研究表明：2011—2017年间，我国建筑业与区域经济耦合协调总体上可划分为3大类型，区域间差异显著，区域经济发展滞后型省份数量较多。建筑业综合发展水平和区域经济发展水平省间发展不均衡，区域极化效应明显，总体上呈现出沿海省份高于内陆省份的空间格局特征；建筑业与区域经济耦合度省间存在一定差异，处于"多极"向"面状"发展阶段，辐射带动作用明显。整体上，建筑业与区域经济间的耦合协调度处于中级协调水平，总体协同发展效应有增强趋势，空间分布未发生明显变化。
在构建建筑业与区域经济耦合协调评价指标体系的基础上，以我国各省份为研究单元，运用熵值法、耦合协调度模型定量测算我国各省建筑业与区域经济间的耦合协调度，并结合ArcGIS 10.5对我国各省建筑业与区域经济间的耦合协调发展水平及时空分布规律进行分析。研究表明：2011—2017年间，我国建筑业与区域经济耦合协调总体上可划分为3大类型，区域间差异显著，区域经济发展滞后型省份数量较多。建筑业综合发展水平和区域经济发展水平省间发展不均衡，区域极化效应明显，总体上呈现出沿海省份高于内陆省份的空间格局特征；建筑业与区域经济耦合度省间存在一定差异，处于"多极"向"面状"发展阶段，辐射带动作用明显。整体上，建筑业与区域经济间的耦合协调度处于中级协调水平，总体协同发展效应有增强趋势，空间分布未发生明显变化。
2021, 51(5): 181-187.
doi: 10.13204/j.gyjzG20011305
摘要:
疲劳破坏是焊接钢桥在循环荷载下失效的常见形式，为了延长其寿命，需要对开裂结构进行加固修复。碳纤维复材（CFRP）由于优良的性能，广泛应用于混凝土结构加固中，而很少用于焊接钢结构。通过试验和有限元方法研究循环荷载作用下不同初始裂纹深度、CFRP布厚度和弹性模量对疲劳性能的影响。采用有限元软件ABAQUS分析加固和未加固焊接十字接头应力强度因子的变化规律，并与解析结果相比较。分析发现：未加固试件数值模拟解和理论解得到的应力强度因子误差很小，验证了数值模拟的准确性。当胶层分别采用CPE8和黏结单元（cohesive element）来模拟时，最大偏差为-3.4%。CFRP能够有效降低裂纹尖端处强度因子，延长其疲劳寿命，最大增幅达到67%。当CFRP布弹性模量和厚度越大，对裂纹尖端处应力强度因子的降低幅度越明显。基于Paris公式估算十字接头的剩余疲劳寿命，并将预测寿命与试验结果进行对比，发现吻合较好。
疲劳破坏是焊接钢桥在循环荷载下失效的常见形式，为了延长其寿命，需要对开裂结构进行加固修复。碳纤维复材（CFRP）由于优良的性能，广泛应用于混凝土结构加固中，而很少用于焊接钢结构。通过试验和有限元方法研究循环荷载作用下不同初始裂纹深度、CFRP布厚度和弹性模量对疲劳性能的影响。采用有限元软件ABAQUS分析加固和未加固焊接十字接头应力强度因子的变化规律，并与解析结果相比较。分析发现：未加固试件数值模拟解和理论解得到的应力强度因子误差很小，验证了数值模拟的准确性。当胶层分别采用CPE8和黏结单元（cohesive element）来模拟时，最大偏差为-3.4%。CFRP能够有效降低裂纹尖端处强度因子，延长其疲劳寿命，最大增幅达到67%。当CFRP布弹性模量和厚度越大，对裂纹尖端处应力强度因子的降低幅度越明显。基于Paris公式估算十字接头的剩余疲劳寿命，并将预测寿命与试验结果进行对比，发现吻合较好。
2021, 51(5): 188-195.
doi: 10.13204/j.gyjzG20050301
摘要:
配制出了一种常温养护下流动度大于255 mm的高性能、高强度的自密实微膨胀活性粉末混凝土（RPC），并填充至玻璃纤维增强复材（GFRP）管。对GFRP自密实微膨胀RPC短柱进行轴压性能试验，考虑GFRP管材成型工艺、混凝土膨胀剂和构件受力方式等设计参数，重点分析试件破坏过程及形态、应力-应变曲线及构件承载力。结果表明：GFRP纤维丝±45°缠绕的GFRP管RPC短柱力学性能优越，该组合柱应力-应变曲线呈二次线性增长，组合柱破坏时，GFRP纤维丝被拉断，管内约束混凝土被压碎，其极限承载能力是无约束RPC短柱的1.6倍左右。混凝土膨胀剂改善了组合短柱的变形性，其极限应变约为无膨胀剂柱的1.4倍。Teng的理论计算模型能较好地适用全截面受压的GFRP管自密实微膨胀RPC短柱。
配制出了一种常温养护下流动度大于255 mm的高性能、高强度的自密实微膨胀活性粉末混凝土（RPC），并填充至玻璃纤维增强复材（GFRP）管。对GFRP自密实微膨胀RPC短柱进行轴压性能试验，考虑GFRP管材成型工艺、混凝土膨胀剂和构件受力方式等设计参数，重点分析试件破坏过程及形态、应力-应变曲线及构件承载力。结果表明：GFRP纤维丝±45°缠绕的GFRP管RPC短柱力学性能优越，该组合柱应力-应变曲线呈二次线性增长，组合柱破坏时，GFRP纤维丝被拉断，管内约束混凝土被压碎，其极限承载能力是无约束RPC短柱的1.6倍左右。混凝土膨胀剂改善了组合短柱的变形性，其极限应变约为无膨胀剂柱的1.4倍。Teng的理论计算模型能较好地适用全截面受压的GFRP管自密实微膨胀RPC短柱。
2021, 51(5): 196-203.
doi: 10.13204/j.gyjzG20050606
摘要:
为能够实时监测约束混凝土构件的损伤过程和建立能够预测破坏的预警指标，开展了4个玄武岩纤维增强聚合物（Basalt Fiber Reinforced Polymer，简称BFRP）管约束混凝土圆柱轴心受压下的声发射信号测试试验，并进行了声发射参数的特性研究、关联分析和损伤计算。通过试验，研究不同直径（壁厚相同）、是否配筋等参数对BFRP管约束混凝土圆柱在受力过程中的声发射特征参数变化规律的影响。研究表明：BFRP管约束混凝土圆柱在不同的受力阶段会表现出不同的声发射信号变化特征；在壁厚相等时，直径小的BFRP管约束圆柱，在加载前期的损伤发展相对较慢，而在中后期则会损伤加快并较早破坏；由RA-AF关联分析可知，混凝土内部的张拉裂纹主要出现在弹性阶段，而剪切裂纹主要出现在弹塑性阶段；内部有、无配筋的约束构件均会发生脆性破坏，但是内部配置钢筋会改变约束构件在加载过程中的声发射信号变化规律，从而可以选择某个参数曲线的典型变化特征作为该类构件发生破坏前的预警提示。
为能够实时监测约束混凝土构件的损伤过程和建立能够预测破坏的预警指标，开展了4个玄武岩纤维增强聚合物（Basalt Fiber Reinforced Polymer，简称BFRP）管约束混凝土圆柱轴心受压下的声发射信号测试试验，并进行了声发射参数的特性研究、关联分析和损伤计算。通过试验，研究不同直径（壁厚相同）、是否配筋等参数对BFRP管约束混凝土圆柱在受力过程中的声发射特征参数变化规律的影响。研究表明：BFRP管约束混凝土圆柱在不同的受力阶段会表现出不同的声发射信号变化特征；在壁厚相等时，直径小的BFRP管约束圆柱，在加载前期的损伤发展相对较慢，而在中后期则会损伤加快并较早破坏；由RA-AF关联分析可知，混凝土内部的张拉裂纹主要出现在弹性阶段，而剪切裂纹主要出现在弹塑性阶段；内部有、无配筋的约束构件均会发生脆性破坏，但是内部配置钢筋会改变约束构件在加载过程中的声发射信号变化规律，从而可以选择某个参数曲线的典型变化特征作为该类构件发生破坏前的预警提示。
2021, 51(5): 204-211,203.
doi: 10.13204/j.gyjzG20052404
摘要:
土作一般指我国古建筑地基施工中与土相关的技艺。为更好地保护古建筑，以紫禁城古建筑地基为对象，基于现场调查与文献分析相结合的方法，研究了紫禁城古建筑的土作技术，探讨了紫禁城古建筑地基的做法、地下水处理及胶凝材料的运用。结果表明：紫禁城古建筑地基多采用碎砖、灰土交替分层或分层灰土做法，其工序复杂，工艺要求苛刻；对有地下水的位置，主要采用竖向木桩来穿透含水层，且重要宫殿建筑采用了卵石层；紫禁城古建筑地基层中掺入了生石灰、糯米、桐油、白矾等胶凝材料，有利于提高地基土的强度、黏性和防水性能。此外，宋《营造法式》和清工部《工程做法则例》对紫禁城古建筑地基的土作技术起到了重要的影响作用。
土作一般指我国古建筑地基施工中与土相关的技艺。为更好地保护古建筑，以紫禁城古建筑地基为对象，基于现场调查与文献分析相结合的方法，研究了紫禁城古建筑的土作技术，探讨了紫禁城古建筑地基的做法、地下水处理及胶凝材料的运用。结果表明：紫禁城古建筑地基多采用碎砖、灰土交替分层或分层灰土做法，其工序复杂，工艺要求苛刻；对有地下水的位置，主要采用竖向木桩来穿透含水层，且重要宫殿建筑采用了卵石层；紫禁城古建筑地基层中掺入了生石灰、糯米、桐油、白矾等胶凝材料，有利于提高地基土的强度、黏性和防水性能。此外，宋《营造法式》和清工部《工程做法则例》对紫禁城古建筑地基的土作技术起到了重要的影响作用。
