为探究钢锭铣削型钢纤维对普通混凝土受弯开裂行为和弯曲韧性的影响,对掺入不同钢纤维体积分数（0%、0.6%、1%、1.4%）的强度等级为C50的混凝土进行四点弯曲试验,分析钢锭铣削型钢纤维增强混凝土的弯曲行为、开裂形式及破坏机理,探究国内外规范中现有纤维混凝土弯曲韧性评价方法的适用性。研究结果表明,钢锭铣削型钢纤维增强混凝土的最大等效抗弯强度为普通混凝土的1.8倍;纤维体积掺量超过临界值1%后,材料表现出多缝开裂特性,增至1.4%后出现挠度硬化行为;JG/T 472—2015《钢纤维混凝土》规范中的方法适用于表征钢锭铣削型钢纤维增强混凝土弯曲韧性,纤维体积掺量的增加可以提高混凝土的弯曲变形能力,改善小挠度区间裂后弯曲韧性。

为明确轻质防火高延性纤维增强水泥基复合材料（FR-ECC）保护钢梁在地震和火灾耦合作用下的耐火性能,进行了防火保护钢梁的低周往复加载试验和恒载升温火灾试验。采用有限元方法分析了防火保护钢梁在恒载升温条件下的温度场分布及位移变化的响应,通过与试验结果对比分析验证了有限元模型的准确性,并对FR-ECC防火保护钢梁进行扩展参数分析。研究结果表明：建立的ABAQUS有限元分析模型可以有效模拟防火保护钢梁的传热过程和恒载升温过程中的位移响应;通过扩展参数分析可知,荷载比越大,耐火极限温度越低,耐火极限时间越短;随着FR-ECC导热系数的减小,钢梁的升温过程减缓,耐火极限时间变长;导热系数的变化对未受损状态的钢梁影响最大。

为实现国家双碳战略目标,开发低碳绿色混凝土成为建筑领域的重要方向。再生玻璃骨料可替代天然骨料,有效降低碳排放并缓解环境压力。然而,传统混凝土设计方法难以准确描述掺玻璃后材料性能的非线性变化,设计过程复杂、试验成本高。本文基于331组试验数据,采用五种机器学习模型（ANN、SVR、DT、RF、XGBoost）预测再生玻璃混凝土的28 d抗压强度,以提升设计效率和精度。结果表明,XGBoost和RF在训练与测试集上分别表现最佳（R²为99.3%与88.5%）,而ANN和RF在预测3组新混凝土配比时泛化能力最强（R²分别为92.2%和93.4%）。本文进一步通过SHAP方法分析各特征的重要性,验证了模型预测结果的可解释性。研究表明,机器学习可为绿色混凝土设计提供可靠支持,具有良好的工程应用前景。

提出了一种基于双目视觉空间投影恢复的圆柱形构件裂缝检测方法,该方法以裂缝边缘点在左相机成像平面上的对应像点为投影点,以圆柱形构件的侧表面为投影圆柱面,基于获得的投影点世界坐标及投影圆柱面的方程,通过计算原点和投影点的连线与投影圆柱面的交点获得实际裂缝边缘点的世界坐标,从而实现裂缝空间形态恢复,基于此可进行裂缝特征值的检测。该方法可实现对裂缝图像的倾斜拍摄,真实地还原裂缝原始空间形态和尺寸,提高识别精度;同时仅需一次双目相机标定及对有限个特征标识点的特征匹配即可获得全部所需参数,计算效率高,匹配效果好,检测精度对光照变化不敏感,克服了传统双目视觉三维重建技术较难直接在恢复出的结构面三维点云模型上提取裂缝边界的困难,适用于对圆柱形构件开裂表面的裂缝识别和参数提取。

以地震多发区超高塔楼为工程背景,综合黏滞减振系统的布置位置、多种变形放大连接装置、黏滞阻尼参数等关键参数进行了风振和地震双激励下的黏滞减振系统选型分析,并以一幢396 m高的超高综合塔楼为例对风振和地震双激励下黏滞阻尼减振系统设计进行了研究。研究结果表明,黏滞阻尼减振系统对于不同模态响应均有一定的控制作用,可以有效提升风振和地震情况下结构的舒适度、刚度和强度,合理的阻尼器布置位置、变形放大装置和参数选取可以获得更加高效的减振效率。

纤维网格增强超高韧性水泥基复合材料（TR-UHDCC）是一种高强度、高延性、抗裂能力与耐久性能好的复合材料。与传统砌体结构加固用材相比,TR-UHDCC的性能更优。基于已有的试验研究结果,通过引入可考虑纤维网格损伤行为的Hashin损伤准则,建立了TR-UHDCC的三维有限元模型。该模型能够准确模拟TR-UHDCC的应力-应变曲线及其相应的特征点（开裂应力和开裂应变、峰值应力和峰值应变、极限应力和极限应变）。在此基础上,研究了纤维网格配网率和UHDCC抗拉强度对TR-UHDCC特征点的影响规律。最后,建立了基于截面力平衡关系的TR-UHDCC的抗拉承载力理论计算模型,该模型计算值与试验和参数化分析结果吻合较好,平均误差仅为3.63%。

超高性能混凝土（UHPC）是一种具有高强度、高延性、高耐久性的水泥基复合材料,目前被广泛用于预制结构钢筋搭接连接湿接头,早龄期UHPC中钢筋的有效粘结锚固是快速拼装建造的重要保障。本文对处于3天龄期的UHPC中的钢筋进行了拉拔试验,考虑了钢筋锚固长度对粘结锚固行为的影响。结果表明：①试验出现两种破坏模式,分别是钢筋拔出破坏但钢筋未屈服和钢筋拔出破坏且屈服;②对于3天早龄期后浇UHPC接头中的钢筋锚固设计,建议保护层厚度大于2.5倍钢筋直径;③对于3天龄期UHPC中的HRB400钢筋,临界屈服锚固长度为6倍钢筋直径,相比于普通混凝土有效减小了锚固长度;④《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）中的锚固长度计算公式对于早龄期UHPC中钢筋锚固长度的计算可靠且相对安全,但对于UHPC材料建议放宽规范对抗拉强度的条件限值。

含纤维水泥基材料广泛应用于工程结构中,为了研究钢纤维与水泥基体间的粘结特性,本研究对普通强度水泥胶砂和高强灌浆料中的钢纤维进行纤维拉拔试验,通过最大纤维应力、拉拔耗能,平均粘结强度等指标来评估其粘结性能。试验结果表明,高强灌浆料中的拉拔荷载-位移曲线形状与普通水泥砂浆类似;形状弯曲的纤维与基体间存在机械锚固效应,其拉拔力峰值和耗能相比平直型纤维明显增加,普通水泥砂浆基体中端钩型纤维较平直型纤维粘结强度和耗能分别提高了180.8%和126.8%,在高强灌浆料中分别提高363.3%和474.7%。埋置的钢纤维有倾角时,拉拔过程角度被拉正的过程中往往伴随着钢纤维的塑性变形和普通水泥砂浆基体的剥落。埋深增加会提高纤维拉拔过程的力和耗能,但对于弯曲型钢纤维可能会造成纤维的拉断。

传统木结构建筑是我国优秀传统文化的结晶,其以榫卯节点为代表的建造技艺具有重要的历史文化价值。近年来,基于BIM技术的结构参数化设计正在被逐步推广和应用。通过数字驱动模型实现项目全生命周期中的数据资源共享,在传统木结构保护领域具有良好的应用前景。总结了传统木结构建筑中典型榫卯节点的形制特点,完成了各类榫卯节点的参数化表征,并基于Revit平台搭建了相关榫卯节点的动态族库,提高了传统木结构建模效率及准确性。

随着上海横沙新洲园区的开发,码头建设需求日益增加,其复杂的工程地质条件给桩基设计和施工带来了挑战。本文首先分析了横沙新洲海域地基土层分布特性与典型土体的力学性质参数,结合地质勘探资料开展了桩基工程地质条件分析,勘探资料表明该场地中的软土层和液化土层可能对桩基的安全稳定造成不利影响;并基于土体抗冲刷简易测试装置对该海域典型地层的土体开展抗冲刷试验,测试结果表明该场地的砂质粉土和黏质粉土的抗冲刷性较差,需采取必要的冲刷防护措施,相关研究结论可为该园区开发和区域经济发展提供重要的技术参考。

目前的结构抗火研究中针对局部真实火灾场景的研究相对较少,试验结果相对匮乏。本文搭建了局部火灾试验平台,并采用射流火与池火两种火源形式对H型钢柱进行加热,记录其温度结果。在数值模拟方面,有别于应用绝热表面温度概念的迭代耦合方法,本文通过将火灾分析模块与热分析模块统一采用CFD方法开展来实现流固传热的双向直接耦合。在火灾模块中探究了空间速度场与温度场的分布规律,在热模块中探究了钢柱在不同火源环境下的受热特点,并通过试验数据与模拟结果的比对验证了直接耦合方法的正确性。此外,还分别应用理论公式与经验公式对钢柱壁面对流换热系数分布规律进行了探讨。

目前对学校建筑采用黏滞阻尼器进行减震设计的研究常关注教学楼、宿舍楼等主体结构,而忽略了对校园整体空间组织起着重要作用的廊空间。为了研究黏滞阻尼器在学校廊空间的应用,以上海某小学教学楼间的连廊为例进行减震设计。首先,对结构进行多遇地震分析,结果满足规范要求。其次,在设防地震下进行弹性时程分析,对比是否包含基础层、阻尼器布置在内框架或外框架、阻尼器布置数量变化和阻尼器布置楼层变化时的减震效果,并确定减震方案。最后,在罕遇地震下进行弹塑性时程分析,计算结构损伤、耗能和位移角。研究结果表明,黏滞阻尼器可以在地震作用下提供一定的耗能,是学校廊空间的一种有效减震手段。

本文针对高层建筑所使用黏弹性阻尼器材料性能的不足,研发了一种以苯乙烯烃类共聚型热塑弹性体为核心耗能材料的新型黏弹性阻尼器,并对两个新型阻尼器试件进行了反复加载试验。试验结果表明,使用该材料的阻尼器具有变形大、温度敏感性低及耗能能力强等优点,在不同温度下均能提供饱满稳定的滞回曲线。在此基础上,提出了针对该新型阻尼器的结构设计方法,并以某实际超高层建筑为案例,完成了阻尼器的布置,通过时程分析验证了所提方法的有效性,为该新型黏弹性阻尼器在高层建筑抗震、抗风设计中的工程应用提供了参考。

孔隙尺寸分布（PSD）显著影响非饱和土的持水和渗流特性。假设土体PSD服从分形定律,采用分形维数定量表征土体体积变形对PSD的影响,通过结合孔隙比和分形维数之间的内在约束,提出了可描述体积变形过程中PSD演变的分形方程,推导了考虑PSD演变的非饱和土持水曲线模型（SWRC）和相对渗透系数模型（RHCC）。模型参数可通过两个不同初始孔隙比下土体的持水曲线数据进行校准,然后用于预测任意初始孔隙比下的SWRC和RHCC。最后,采用7组试验数据对提出的模型进行了验证,结果表明提出的基于分形理论的水力模型可较好地描述体积变形对非饱和土持水和渗流特性的影响。

本研究针对地下风机房多道分岔全断面一次性开挖施工的重点难题,以苏州国际快速物流通道二期工程——长江路南延工程为背景,针对风机房地下洞群结构的复杂性,选取包含风机房主体洞室的结构单元,建立三维数值模型,分析地下洞群、交叉连接段、大跨地下风机房的空间结构受力特征、变形特征、围岩的变化规律,验证了该工法的可行性,可为类似条件下的地下工程设计和施工提供可借鉴的经验和参考。

对既有墙体洞口堵砌加固后承载力进行了研究,考虑应力滞后效应、原有应力水平、开洞率、堵砌材料性能对堵砌后砌体墙承载力的影响,给出了相应的计算方法。研究结果表明,使用原有的砌筑砂浆和块材不能满足墙体的承载力要求;提高堵砌砂浆和块材强度仅能满足部分墙体的承载力需求;使用高延性混凝土加固墙体是有效的修复手段,但也有无法满足承载力需求的可能性。

工程中现浇混凝土空心楼盖常开设洞口,目前的经验系数法没有考虑洞口的影响。本文以典型3×3跨的箱体内模空心楼盖为研究对象,利用ABAQUS软件完成了270个算例分析。研究了洞口位置、洞口面积比、板跨度比和梁板相对抗弯刚度比对空心楼盖弯矩分配系数的影响,得到了计算板带各控制截面的弯矩分配系数以及柱上板带的弯矩分配系数,并与规程中的建议值进行了对比。结果表明：空心楼盖开洞削弱洞口所在截面的截面刚度,洞口所在截面弯矩分配系数减小,相应地其他截面的弯矩分配系数增大。在开洞情况下,规程建议的内跨和端跨控制截面弯矩分配系数总体偏安全,而柱上板带弯矩分配系数偏于不安全,建议采用本文提出的考虑开洞的柱上板带弯矩分配系数。

在一般非预应力筋混凝土结构构件设计中,承载力极限状态计算和裂缝宽度验算是规范的两项主要计算内容。受裂缝宽度控制验算的影响,部分构件中的筋材往往不能达到承载力极限状态计算时所采用的材料抗拉强度设计值,因此筋材的选择和数量配置需要综合考虑两者的影响。本文针对不同强度等级的钢筋及不同类型的纤维增强复合筋,根据相应设计规范的承载力极限状态计算公式和裂缝宽度控制验算公式,推导了恒载、活载、水浮力等荷载作用下矩形截面非预应力受弯构件和轴拉构件裂缝宽度控制的筋材强度利用率计算公式,并给出了相应的数值求解方法,为从宏观角度把握裂缝控制对材料强度的利用情况创造了条件。最后,编制程序,将计算结果绘制成图,对计算结果的规律和设计中的注意事项进行总结,为结构设计优化和材料选用提供依据。

钢结构全户内变电站是城市绿色变电站优选方案,具有节约土地、运行稳定等优点。然而,全户内变电站一旦遭受地震将会导致巨大的经济损失,此外,传统的抗震设计忽略了结构与设备的相互作用,从而导致抗震设计偏于不安全。本文分别建立了某110 kV钢结构全户内变电站耦合模型和主结构模型,其中耦合模型考虑结构与设备的相互作用,主结构模型将设备视为楼面荷载。随后对两类模型开展动力特性分析（获取自振频率、振型等关键参数）与时程分析;最后采用增量动力分析（IDA）方法,通过调整地震波峰值加速度（PGA）,量化不同地震强度下主结构与设备的响应指标,进而综合评估二者的地震易损性。结果表明：① 二层GIS设备套管加速度放大效应显著（均值为4.2、最大值为5.1）,远大于二层楼面,地震下易因加速度过大损坏;② 结构-设备相互作用影响明显,耦合模型与主结构模型的放大系数最大差值为20%、层间位移角最大差值为15%;③ 耦合模型在部分地震波作用下扭转位移比大于1.2,需采取减扭措施;④ 相同地震强度下,电气设备失效概率远高于主结构,如PGA=1.0g时,设备破坏概率达60%,而主结构几乎不倒塌。

框架-阻尼框筒结构是一种以“框架-钢板阻尼墙”来近似代替核心筒、框架承担全部竖向荷载的新型结构体系。本文针对框架-阻尼框筒结构在地铁上盖开发中应用的可行性进行研究。多遇地震分析和罕遇地震弹塑性时程分析结果表明,经过良好设计的地铁上盖框架-阻尼框筒结构体系弹性层间位移角和弹塑性层间位移角均能满足地铁上盖结构和框架-剪力墙结构限值要求;罕遇地震作用下阻尼墙充分屈服耗能,地铁上盖整体结构的附加阻尼比可达1.82%,盖上结构的附加阻尼比可达3.45%,具有良好的消能减震效果;与常规框架-核心筒结构相比,框架-阻尼框筒结构取消了核心筒,减少了盖上结构恒载,改善了转换层和盖下结构受力,有利于盖下结构及转换层设计,是一种适用于地铁上盖开发的性能优良的新型结构体系。本文还讨论了盖下结构对框架-阻尼框筒结构性能的影响。相比于嵌固地面时,地铁上盖框架-阻尼框筒受鞭梢效应的影响,高楼层地震响应被放大,在结构设计时应适当提升高楼层的阻尼墙刚度及承载力,以充分发挥阻尼墙的耗能能力。

本文针对方钢管加装电梯结构后评估过程发现的问题,对比不同体系的优缺点,研究采用H型钢加梯结构的技术可行性。通过对不同入户形式、楼层、地面粗糙度类别等多因素、多水平的模型整体指标分析,得到不同条件下H型钢结构的最优构件截面。经承载力计算及有限元分析,验证连接节点的安全性。对罕遇地震下加梯结构的受力性能、半层入户底层刚度计算方法等重点问题进行专项分析。以某实施工程为例评估H型钢加梯结构的经济性。分析结果表明：H型钢加装电梯结构具有构件连接方式简单、易于检查和维护、装配化程度高、现场施工便捷等优势;合理设计的H型钢加装电梯结构可满足现行规范的设计要求,构件变形及应力水平较低;半层入户加梯结构底层采用考虑层间梁刚度的剪弯刚度统计刚度比更为合理;构造合理的栓焊或全螺栓形式的柱连接、梁柱连接节点可满足受力要求;H型钢加装电梯结构比方钢管结构略具经济性优势。本文的研究成果可作为《既有多层住宅加装电梯结构H型钢应用分析与设计指南》编制的技术储备。

由于钢管混凝土具有较高的承载力、良好的延性和施工便利性,其在高层、大跨结构中得到了广泛的应用。但国内外现行规范中圆钢管混凝土（CFCST）短柱轴压承载力的计算规定有所不同,有必要深入剖析各国规范CFCST短柱轴压承载力公式的计算精度。为此,首先回顾了CFCST的两种研究方法：套箍理论、统一理论,对比两种理论下轴压承载力的差异。然后,详细总结了中外规范CFCST短柱轴压承载力的计算规定,简要分析了各规范公式的异同。最后,根据搜集到的大量混凝土材性试验数据和378个CFCST短柱轴压试验结果,提出了合理的混凝土材性指标换算关系,以统一轴压试验结果,进一步分析了各规范公式的计算精度。结果表明：基于套箍理论与统一理论的轴压承载力比值随套箍指标的增大先增大后减小,且该比值与核心混凝土抗压强度约束提高系数相关;《钢管混凝土结构技术规范》（GB 50936—2014）中套箍理论和统一理论公式的计算精度基本相当,计算值与试验均值较为接近,安全裕度最低;Recommendations for design and construction of concrete filled steel tubular structures（AIJ‒2008）的计算精度次之,Design of composite steel and concrete structures-Part 1.1： General rules and rules for buildings（EN 1994-1-1）：2004的计算精度低于AIJ—2008,但高于Specification for structural steel buildings （ANSI/AISC 360‒22）。

伊春西站是中国目前在建纬度最高、首个在严寒地区多年冻土层施工的高铁站房,采用装配式雨棚,土体冻胀对装配式雨棚整体结构性能影响很大。本文通过有限元软件建立雨棚结构模型,进行冻胀作用对桩基影响的模拟,并对冻融时长、变形数量以及冻融位置等参数进行了分析,得到冻胀对装配式雨棚结构性能影响的规律,为严寒地区装配式雨棚安全使用提供依据。

受水体浑浊度、水下光线、水流速度等复杂因素的影响,传统的人工检测方法难以对水下混凝土结构的表观缺陷实施精确的检测与识别。本文提出基于深度学习算法的水下结构表观缺陷智能化识别技术,通过模拟复杂水域环境建立水下结构典型表观缺陷的数据库,再由图像增强算法进行小样本数据扩充和预处理,最后通过YOLOv5 （You Only Look Once）目标识别算法实现不同类别缺陷的自动化识别与定位。结果表明,该技术能够取得良好的效果,平均精度均值mAP值、查准率（Precision）都达到了83%以上,在一定程度上能解决因水下场景复杂、采集样本量少而导致的模型识别精度不高的问题。

随着建筑跨度的增加,传统预制混凝土底板已不能适用,为此,提出一种大跨度钢管桁架预应力混凝土预制底板。首先对3块不同宽度的跨度为8 400 mm的大跨度钢管桁架预应力混凝土预制底板开展静力试验,得到预制底板的开裂和变形特征、荷载-挠度曲线、混凝土应变、钢管及腹杆应变。在试验基础上,采用数值模拟,研究不同参数对预制底板力学性能的影响。试验结果表明：裂缝首先出现在板顶支撑上方处,然后各跨板底跨中开裂;不同宽度预制底板破坏形态形似,增加板宽则预制底板开裂荷载降低,4 200 mm板宽试件相较于2 100 mm板宽试件开裂荷载降低了20.61%;支撑设置会改变预制底板的力学性能,有效限制试件的整体变形;支撑数量、钢管直径、桁架间距对预制底板承载力影响较大,桁架高度对预制底板承载力影响较小。

对LY100、LY160和LY225三种牌号的低屈服强度钢分别进行了疲劳性能试验研究,分析应变速率对低屈服强度钢疲劳寿命、裂纹萌生和扩展周次的影响,并对断裂机理进行分析。结合现行金属消能器的相关规范,对低屈服强度钢进行循环加载试验。研究结果表明：低屈服强度钢疲劳性能优越;随着钢材牌号等级的增大,疲劳寿命略有增大;应变速率变化对材料的疲劳寿命无明显影响;低屈服强度钢疲劳断裂是韧性断裂,试件的断裂过程为众多微裂纹不断扩展至宏观裂缝,继而发生瞬时断裂;低屈服强度钢能满足金属消能器的要求,具有良好的疲劳性能。

基于隔震支座和附加阻尼器的组合隔震系统可有效隔离地震作用,并一定程度控制隔震层变形响应。然而,在多水准地震作用下,基于传统黏滞阻尼器的组合隔震系统易呈现过高的阻尼控制力而削弱隔震效果。鉴于此,本文提出具有过载防护功能的黏滞阻尼器（VD-OP）及其组合隔震系统,开展了设计加工及试验测试工作,建立了基于试验数据校正的VD-OP非线性阻尼和过载防护特性的力学模型,明确了VD-OP组合隔震系统的隔震有效性和多水准振动控制优势。研究结果表明,本文所提出的VD-OP系统具有速度依赖的非线性阻尼机制和力限制功能,能够有效避免高水准地震作用引起的过大阻尼力,提高隔震效率,并控制隔震结构的加速度响应。本文提出的基于性能的设计方法可为VD-OP系统的实施提供实用指导,为高烈度区的结构减隔震设计提供参考。

采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法,分析了纵向间距对光伏阵列的流场结构和光伏板表面风荷载的影响。通过数值模拟结果与风洞试验结果的对比,验证了数值模拟方法的准确性。结果表明,纵向间距对第一排光伏板尾流区的流场结构有着较为明显的影响,这导致第二排光伏板的风荷载对纵向间距最为敏感。当纵向间距较小时,第二排光伏板有可能会承受较大的扭矩。第三排至第八排光伏板的风荷载受纵向间距的影响相对较小,总体上随纵向间距的减小而减小。

为了提高老旧土质堤坝稳定性和防洪性能,选用聚乳酸（PLA）粘合剂、水和砂制备涂层材料,铺置于土质堤坝边坡及坝顶,通过建造模拟堤坝开展试验,利用拍摄器材结合图像测量分析系统,对比分析土质堤坝与铺置涂层材料的模拟堤坝在漫溢决口期间的阻滞效应。试验结果表明,铺置PLA涂层可改变决口模式,延迟决口进程,铺置5 cm厚涂层可完全阻滞决口。本研究可为老旧堤坝生态加固提供参考。

设计了四类新型避雷针法兰节点,开展避雷针节点在水平反复荷载作用下的滞回性能试验,研究法兰节点的破坏模态、应力发展及分布规律,对比四类法兰节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力和延性系数。研究结果表明,刚性法兰节点S1、S2、S3在试件底部发生受压侧的局部屈曲以及受拉侧的钢管撕裂破坏,柔性法兰节点S4为上部钢管与法兰盘焊缝断裂;带环板或带芯管刚性法兰节点的延性优于传统刚性法兰节点;减少法兰节点加劲肋以及螺栓的S2、S4试件,其初始刚度、耗能能力下降;而增加芯管,可有效提升其滞回性能。

随着超高层建筑结构的发展,经济性成为了设计中业主较为关注的重点,其中核心筒是重要的抗侧力及竖向传力组成部分,对结构成本有较大的影响。结合智能优化算法对典型超高层建筑的核心筒结构设计进行了研究,首先,搜集了多个高度为300 m左右的超高层建筑工程案例,总结出常见的超高层结构参数,并以此为基础建立典型超高层建筑结构模型,简要分析了各个优化算法的优劣性,并进行了计算效率对比。接着,提出了结合智能优化算法的核心筒设计流程,建立了约束优化的数学模型,并利用罚函数法将规范和构造相关的约束条件引入优化过程。最后,利用该方法对不同外框刚度下和不同连梁高度下的核心筒墙厚布置进行优化,给出了不同情况下优化后墙肢厚度的分布规律。

为探究再生混凝土与普通混凝土界面协同作用机制,推动其在复合结构中的工程应用,本文通过直剪试验与数值模拟研究再生混凝土-普通混凝土界面抗剪性能及破坏机理。本研究设计制作再生混凝土-普通混凝土界面粘结试件,开展直剪试验,分析界面抗剪承载力与破坏模式,使用ABAQUS有限元软件建立数值模型,并与试验结果对比验证。结果表明：随着再生粗骨料替代率提升,界面抗剪承载力下降明显,再生粗骨料替代率为25%、50%、75%、100%时,界面抗剪承载力相较于普通混凝土分别下降9.9%、15.0%、20.8%、26.4%。有限元模型对直剪破坏峰值荷载模拟效果较好,模拟值和试验结果的误差在10%以内。研究揭示了再生混凝土-普通混凝土界面剪切性能的关键影响因素,为再生混凝土叠合结构设计及加固工程应用提供了理论依据。

合理地应用减震技术有助于使结构满足地震工况下的刚度要求,对高烈度地区的高层建筑有较强的适用性。采用铅芯橡胶支座的弱连接方案,不仅能够在小震及风荷载作用下满足建筑的正常使用要求,还能够在大震作用下将结构变形缝宽度控制在建筑构造允许范围内,同时避免刚性连接方案的不利影响。本文以两座高层连体建筑为例,针对减震和高位连体进行设计研究。首先,针对核心筒尺寸偏小的情况,通过合理布置黏滞阻尼墙使整体结构满足刚度要求,通过计算分析找到黏滞阻尼墙效率最高的布置楼层。其次,针对高位连体特点,综合比选后选择弱连接方案,弱连接处采用铅芯橡胶支座。最后,设计出可靠的防撞防坠落措施,并给出结构的抗震性能目标,为类似工程提供参考。

针对一种适用于单柱双跨地下车站的叠合混凝土结构方案,开展了其关键受力部位——外侧墙底部节点大尺度模型的低周反复荷载试验,结果表明：叠合试件和现浇对比试件的破坏形态接近,均为侧壁底部、腋角上缘截面发生压弯破坏,单面叠合和双面叠合试件均具有良好的整体性;叠合试件与现浇对比试件的荷载-位移角滞回曲线总体都比较饱满,表现出较好的滞回性能,其承载力均能满足设计要求;2个叠合试件的延性系数均为3.1,比相应的现浇对比试件高约3.3%;叠合试件的耗能能力和刚度退化规律总体上与现浇对比试件相近。在此基础上,通过有限元分析,进一步研究了叠合侧壁底部连接构造对节点抗震性能的影响,结果表明：根据拼缝截面承载力等效原则设计叠合侧壁底部连接钢筋时,试件的正、反向承载力均与相应的现浇对比试件接近。

基于脉动法测试了某钢制无柱梁式螺旋楼梯的动力特性,试验得到了该钢梯的固有频率和阻尼比,并在试验基础上建立了数值模型,研究了钢制无柱梁式螺旋楼梯舒适性及影响因素。研究结果表明：该钢梯设计舒适度满足现行规范要求,改变钢梯端部约束方式和内外弧梁刚度均会对钢制无柱梁式螺旋楼梯的舒适性产生较为显著的影响。此外,为便于设计,在以上分析基础上,进一步提出一种无柱梁式螺旋钢楼梯自振频率近似计算公式,可用于初步设计阶段估算无柱梁式螺旋楼梯自振频率,预判结构舒适度,为今后类似楼梯的设计及舒适度判断提供参考。

基于单钢管避雷针刚性和柔性法兰节点承载特性及避雷针倒塌事故调研分析,提出了芯管增强法兰节点四类新型法兰节点构造,并采用ABAQUS有限元软件对新型法兰节点及传统刚性法兰节点的静力承载性能和应力分布规律开展对比分析。结果表明,新型法兰节点的承载力和抗弯刚度与传统加劲肋式刚性法兰节点接近,但应力集中现象有明显改善,有利于提高避雷针法兰节点的疲劳性能。

抱杆腰环拉线的布置方案对特高压输电铁塔组立施工的效率和安全性具有重要影响。为研究得到经济合理、安全可靠的抱杆腰环拉线布置方案,根据GGTY2×7 t/16-1000型落地电动旋转双平臂抱杆的真实尺寸,运用有限元分析方法,建立了特高压输电铁塔组立工况下的抱杆-腰环-拉线耦合力学分析模型,计算得到了不同工况、不同典型腰环拉线布置方案时抱杆和拉线的力学特性,通过对抱杆位移和拉线张力的分析,得到了最优的抱杆腰环拉线布置方案。研究得到的抱杆-腰环-拉线耦合计算方法和分析结论可为特高压输电铁塔组立提供技术支撑,提升施工组立的效率与安全性。

目前方钢管之间主要的连接方式有焊接、法兰连接、套筒连接、拼接件连接等,本文基于各种连接节点已有的研究成果,提出了一种使用角钢作为拼接件的新型全螺栓柱柱拼接节点。首先,完成了2个拼接长度和螺栓排列形式不同的柱柱节点试件在压-弯-剪组合工况下的单调加载试验,分析了连接件长度和螺栓排列形式对节点极限承载力和刚度的影响。然后,采用有限元分析软件对单调加载试验进行数值模拟,将数值模拟结果与试验结果进行比较,验证了数值模型的准确性,得到单调加载下两种节点的力学性能。研究结果表明,采用方钢管全螺栓柱柱拼接节点的试件破坏过程可分为三个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段;节点拼接件越长,则试件极限承载力越高、节点刚度越大,但使用连接节点的试件的刚度小于没有节点的一般柱构件。

利用ABAQUS有限元分析软件,通过数值模拟方法对高强耐火钢单轴受弯构件的抗火性能进行了研究。利用已有试验结果,对采用热力耦合方法建立的有限元模型进行了验证,并基于该模型进一步分析了应力比、长细比、钢材强度等级对高强耐火钢单轴受弯构件火灾下力学性能的影响。结果表明,应力比对构件的抗火性能影响较大,而长细比与钢材强度等级对构件的临界温度影响较小。随着应力比增加,构件抗火性能逐渐降低。最后,对现有规范进行了修正,提出了适用于高强耐火钢单轴受弯构件的高温下稳定验算参数,其准确性通过已有试验和有限元结果得到验证。

预制管廊装配式拼接节点的渗漏问题严重影响管廊的安全性和稳定性,因此,高效准确地检测渗漏位置成为迫切需求。本文提出了基于循环频率特征的预制管廊装配式拼接节点渗漏位置检测方法。首先,采用超声波技术采集节点脉冲反射信号,并确定节点位置;其次,建立节点脉冲反射信号的循环谱密度,提取信号的循环频率特征,并引入主成分分析方法对特征展开降维处理,提高特征精度;最后,采用量子旗鱼算法优化LSTM网络,将降维后的信号循环频率特征输入优化后的网络中,完成预制管廊装配式拼接节点渗漏位置检测。实验结果表明,所提方法的特征提取精度高,渗漏检测精度高,节点定位准确。