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两阶段受力可调控的屈曲约束支撑牺牲连接组件试验研究

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工程力学 2024年

作者：蔡亮杨金栋林楷奇卓卫东陆新征可持续与创新桥梁福建省高校工程研究中心福州大学土木工程学院清华大学土木工程安全与耐久教育部重点试验室福建省交通规划设计院有限公司

传统屈曲约束支撑(BRB)已被广泛应用在结构中以提升其抗震性能，然而，BRB的应用往往伴随着对构件强度和刚度的增加，从而在大震情况下限制了其耗能效果。为此，提出了一种具有两阶段受力可调控的新型牺牲-耗能型BRB(Capacity-Adjustabl... 详细信息

传统屈曲约束支撑(BRB)已被广泛应用在结构中以提升其抗震性能，然而，BRB的应用往往伴随着对构件强度和刚度的增加，从而在大震情况下限制了其耗能效果。为此，提出了一种具有两阶段受力可调控的新型牺牲-耗能型BRB(Capacity-Adjustable BRB， CABRB)。首先，介绍了CABRB的概念和力学性能；在此基础上，以CABRB的关键牺牲连接组件为研究对象，开展了三种不同牺牲连接组件的拟静力试验，建立了相应的精细化数值模型以讨论影响组件受力性能的关键参数；最后，通过数值模拟验证牺牲连接组件应用于CABRB的受力性能。结果表明，端部圆弧形挖孔形状的牺牲连接组件具备较好的受力可调控特性，厚度t、高度h1和曲率半径R是影响其受力特性的关键参数；CABRB具有良好的设计自由度和受力可调控特性，有望满足多水准下地震响应性态控制和耗能需求。

关键词：屈曲约束支撑受力可调控拟静力试验数值模拟受力性能

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支持复杂规范条文解译的基元函数提取与分析

工程力学 2024年

作者：逯静洲曹心瑜郑哲陆新征林佳瑞清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点试验室烟台大学土木工程学院

规则条文解译(Rule interpretation)是智能审图(Automated rule checking， ARC)面临的关键挑战之一，目前依赖领域专家完成规则解译，耗时耗力。其根本原因是规范条文包含大量复杂逻辑与领域隐含知识，计算机缺乏相应的基本常识与逻辑... 详细信息

规则条文解译(Rule interpretation)是智能审图(Automated rule checking， ARC)面临的关键挑战之一，目前依赖领域专家完成规则解译，耗时耗力。其根本原因是规范条文包含大量复杂逻辑与领域隐含知识，计算机缺乏相应的基本常识与逻辑规则，因此难以有效理解和解译复杂设计规范条文。因此，本研究以《建筑设计防火规范》关键内容为例，通过系统整理、分析与拆解有关规范条文，首次提出了基元函数概念，以表征不同规范条文规则推理与逻辑计算过程共用的基础算法单元；并面向复杂规范条文解析，建立了有关基元函数的识别与提取方法，识别、定义了存在性检查、数量检查、几何检查、距离检查、面积检查、空间位置检查、窗墙比检查、属性检查共8类66个基元函数，构建了首个针对我国建筑结构设计审查的基元函数库。同时，研究从审查对象以及基元函数复杂度、使用频次、共现特征与复杂条文表示能力等方面进行了详细分析，结果表明：基元函数使用频率呈长尾分布；属性类函数与其他各类函数都有较高的共现次数；所建立的基元函数具有强大的复杂逻辑表示能力，可大幅提升复杂条文解译范围与推理能力。

关键词：建筑规范基元函数文本分析规则解译自动合规性审图智能设计智能建造

6.4级漾濞地震某RC框架及其非结构部件震害分析

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工程力学 2024年第1期41卷 138-148页

作者：陈子峰林旭川陆新征陈辉杨凝周中一中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080 清华大学土木工程系北京100084

2021年云南漾濞6.4级地震造成了较大范围的建筑破坏,在漾濞县城记录到的地震加速峰值(PGA)高达720.2 gal。在强震作用下,大量土木结构的民居发生了破坏,而约束砌体和钢筋混凝土(RC)结构的震害则相对较轻。现场震害调查发现,部分框架结... 详细信息

2021年云南漾濞6.4级地震造成了较大范围的建筑破坏,在漾濞县城记录到的地震加速峰值(PGA)高达720.2 gal。在强震作用下,大量土木结构的民居发生了破坏,而约束砌体和钢筋混凝土(RC)结构的震害则相对较轻。现场震害调查发现,部分框架结构的震害明显重于同一区域的其他同类型结构,呈现明显、多样的非结构部件破坏特征。因此,该文对某震害较重的框架进行详细调查,分类分析结构及其非结构部件地震破坏细节;依据图纸及现场考察信息建立精细有限元分析模型,对此次地震的地震动破坏力特征以及该框架结构及其非结构部件的地震破坏机理进行了量化分析。分析结果表明:带填充墙框架仿真模型的分析结果与实际震害现象更接近;框架结构局部大空间、框架底部的约束形式和填充墙的布置形式的综合作用导致结构产生局部过大变形与各类非结构部件的严重破坏。在考虑填充墙对框架结构的作用效应后,结构的不规则性大幅增加,导致结构薄弱层的最大层间位移角相较纯框架模型增加127%,并且明显加剧非结构部件的震害。该文对该建筑震害现象的详细调查与仿真分析,可为结构抗震设计与应急救援决策提供参考。

关键词：地震钢筋混凝土框架非结构部件数值仿真现场调查震害机理

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基于协同过滤的建筑群非线性地震响应高效预测方法

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工程力学 2024年

作者：陈隽陈楠许泽坤项梦洁程庆乐陆新征同济大学土木工程学院土木工程防灾全国重点实验室上海市建筑科学研究院有限公司上海市工程结构安全重点实验室北京建筑大学土木与交通工程学院清华大学土木工程系

伴随全球城市化进程的加速，城市建筑群震害评估的重要性愈加凸显。当建筑数量超过一定量级，传统的震害统计和震害模拟方法很难实现计算效率和计算精细度的平衡。机器学习技术持续进步为解决上述矛盾提供了新思路。其中，协同过滤（CF... 详细信息

伴随全球城市化进程的加速，城市建筑群震害评估的重要性愈加凸显。当建筑数量超过一定量级，传统的震害统计和震害模拟方法很难实现计算效率和计算精细度的平衡。机器学习技术持续进步为解决上述矛盾提供了新思路。其中，协同过滤（CF）作为一种最成熟的推荐系统算法，已成功应用于海量数据处理。通过类比转化，本文提出了一种基于CF的建筑群非线性地震响应预测框架，可实现批量地震动作用下大规模建筑群非线性响应的高效计算。结合某实际城市区域中10000栋建筑在3052条地震动作用下的分析任务，详述了CF预测模型的建立过程。结果表明，用极少量建筑的计算结果作为样本训练的模型，即能够完成群体响应的预测，并达到平均绝对百分误差5%以内的预测精度，预测耗时较传统动力时程分析方法相比下降了数千小时。

关键词：结构工程协同过滤地震响应预测非线性分析区域地震风险评估

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489米超高层建筑抗倒塌分析案例研究

工程力学 2024年第4期41卷 106-115页

作者：顾栋炼吴小宾张庆林彭志桢刘宜丰田源陆新征北京科技大学土木与资源工程学院城镇化与城市安全研究院北京100083 中国建筑西南设计研究院有限公司成都610042 中海发展成都超塔公司成都610000 清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点试验室北京100084

超高层建筑的抗倒塌设计是其安全设计中的重要一环,保障超高层建筑的抗倒塌性能对于保护人民生命财产安全具有重要意义。现阶段系统考虑超高层建筑抗地震倒塌和抗连续倒塌研究的工程案例还比较有限。该文对一489 m超高层结构的抗地震倒... 详细信息

超高层建筑的抗倒塌设计是其安全设计中的重要一环,保障超高层建筑的抗倒塌性能对于保护人民生命财产安全具有重要意义。现阶段系统考虑超高层建筑抗地震倒塌和抗连续倒塌研究的工程案例还比较有限。该文对一489 m超高层结构的抗地震倒塌能力、抗爆能力和关键竖向构件拆除后的抗连续倒塌能力进行了分析,结果表明:该超高层结构在所选取的8组地震动记录下的抗倒塌安全储备系数为3.59,抗地震倒塌性能良好;在爆炸距离为5 m的情况下箱包炸弹的TNT当量达到约3.2 t时可以造成结构倒塌,在爆炸距离为10 m的情况下,面包车炸弹的TNT当量达到约10.0 t时可以造成结构倒塌;在巨柱、塔冠钢柱、次级钢框架吊柱和承重柱等关键竖向构件中的一根构件被拆除后,结构备用传递路径能够发挥作用,整体结构抗连续倒塌性能良好;在拆除两根底部巨柱的情况下结构未发生倒塌,而在拆除三根底部巨柱的情况下,若拆除的巨柱不是建筑相邻角四根巨柱的三根,则结构依然可以不发生倒塌,反之则发生倒塌。该文分析方法和结果可以为类似超高层建筑的防倒塌设计提供参考和借鉴。

关键词：超高层建筑倒塌地震爆炸连续倒塌

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大语言模型驱动的交互式建筑设计新范式——基于Rhino7的概念验证

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图学学报 2024年第3期45卷 594-600页

作者：蒋灿郑哲梁雄林佳瑞马智亮陆新征广联达科技股份有限公司北京100193 清华大学土木工程系北京100084 住房城乡建设部数字建造与孪生重点实验室北京100084

随着社会对建筑设计质量要求越来越高,建筑设计软件也变得越来越专业和复杂。现在的设计软件不仅学习成本高,而且交互模式复杂。大语言模型(LLM)的最新突破使计算机清晰地理解人类自然语言指令,并准确生成代码语言具有可行性,有望为人... 详细信息

随着社会对建筑设计质量要求越来越高,建筑设计软件也变得越来越专业和复杂。现在的设计软件不仅学习成本高,而且交互模式复杂。大语言模型(LLM)的最新突破使计算机清晰地理解人类自然语言指令,并准确生成代码语言具有可行性,有望为人与软件的交互范式提供新思路。因此,本文提出了LLM驱动的交互式建筑设计新范式--将设计师通过多次键鼠操作与设计软件交互转变为LLM根据设计师自然语言指令生成并执行API调用脚本的方式;提出了技术路线并验证了其在建筑设计场景落地的可能性。该技术路线包括:①LLM根据用户指令从API库中搜索与任务相关的API;②LLM基于指令和候选API摘要信息编写程序脚本并运行;③LLM根据来自软件环境、用户等反馈改进优化所编写的程序脚本。通过Rhino7设计软件、GPT-4和CodeLlaMa完成多个设计任务,测试当前LLM是否具备执行该技术路线各关键环节的能力。测试结果不仅证明了LLM驱动的交互式设计范式在建筑设计场景已初具落地前景,也为技术落地提供经验和建议。该设计范式的落地可以降低软件的使用门槛和学习成本,提高设计师工作效率;有望在未来的建筑设计软件中发挥重要作用。

关键词：建筑设计软件软件交互大语言模型应用程序接口 GPT-4 Rhino7 Ladybug

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剪力墙结构智能化生成式设计方法:从数据驱动到物理增强

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土木与环境工程学报（中英文） 2024年第1期46卷 82-92页

作者：廖文杰陆新征黄羽立赵鹏举费一凡郑哲清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室土木工程系北京100084

建筑结构的智能化方案设计是智能建造的重要内容。既有研究提出了基于深度神经网络的剪力墙结构生成式设计方法框架、智能设计算法、设计性能评价方法等,完成了从数据驱动到物理增强的智能化设计方法的发展,但目前尚未有研究针对不同设... 详细信息

建筑结构的智能化方案设计是智能建造的重要内容。既有研究提出了基于深度神经网络的剪力墙结构生成式设计方法框架、智能设计算法、设计性能评价方法等,完成了从数据驱动到物理增强的智能化设计方法的发展,但目前尚未有研究针对不同设计条件下数据驱动和物理增强方法的设计能力进行详细对比,且基于计算机视觉与基于力学性能的评价方法尚未有明确的关系,难以有效保证计算机视觉评价方法的合理性。基于深度生成式算法对比和算例分析,开展数据驱动和物理增强数据驱动方法的详细对比,并进一步验证基于计算机视觉评价与基于力学分析评价方法的正相关性。结果表明:数据驱动的方法易受到数据质量与数量的约束,而物理增强数据驱动的方法设计性能更加稳定,基本摆脱数据质量和数量的约束;基于计算机视觉综合评价指标SCV的合理性阈值为0.5,对应力学性能差异约为10%。

关键词：智能化结构设计生成对抗网络数据驱动物理增强设计评价

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城市密集建筑区新型地震次生灾害研究进展

工业建筑 2024年第2期54卷 25-34页

作者：陆新征岳清瑞许镇王一星顾栋炼田源清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 北京科技大学土木与资源工程学院城镇化与城市安全研究院北京100083 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080

随着经济和城镇化的发展,我国出现了大量的城市密集建筑群,包含了大量的密级高层建筑、人口和财物,是城市防震减灾工作的重要对象和新挑战。随着地震工程研究和应用的迅速发展,建筑倒塌等传统震害逐渐减少,而坠物、地震次生火灾等新型... 详细信息

随着经济和城镇化的发展,我国出现了大量的城市密集建筑群,包含了大量的密级高层建筑、人口和财物,是城市防震减灾工作的重要对象和新挑战。随着地震工程研究和应用的迅速发展,建筑倒塌等传统震害逐渐减少,而坠物、地震次生火灾等新型地震灾害愈发突出。这些新型灾害破坏性大,缺少有效的减灾对策。基于此,面向地震次生坠物、地震次生火灾、震后电梯人员受困、地震场地-城市效应问题等四类典型新型地震次生灾害,总结了当前关于新型地震次生灾害的初步研究成果并展望未来研究方向,以期为地震新型灾害研究提供参考。

关键词：地震坠物次生火灾电梯人员受困场地-城市效应城市抗震弹塑性分析

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建筑结构抗连续性倒塌研究进展与发展趋势

建筑结构学报 2022年第1期43卷 1-28页

作者：姜健吕大刚陆新征李国强叶继红中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 清华大学土木工程系北京100084 同济大学土木工程学院上海200092

偶然荷载作用下结构可能会发生局部破坏而引起大范围或整体结构的连续性倒塌,建筑结构的连续性倒塌已经成为严重威胁公共安全的重要问题和土木工程学科的前沿课题。2001年美国"9·11"世贸大楼倒塌事件后,国内外学者聚焦结构抗连续性倒... 详细信息

偶然荷载作用下结构可能会发生局部破坏而引起大范围或整体结构的连续性倒塌,建筑结构的连续性倒塌已经成为严重威胁公共安全的重要问题和土木工程学科的前沿课题。2001年美国"9·11"世贸大楼倒塌事件后,国内外学者聚焦结构抗连续性倒塌研究,对不同类型结构的倒塌机理、鲁棒性评价及设计方法等进行了深入研究,取得了诸多代表性的成果。简要回顾了"9·11"事件,阐述了国内外近二十年建筑结构抗连续性倒塌研究在试验研究、数值模拟、理论分析及设计方法等方面的主要进展,指出了尚存在的局限于针对单一灾害作用、框架结构形式开展研究;对结构抗连续性倒塌的数值模拟、简化分析方法、改进设计方法等方面的趋势进行了展望,并提出了有待研究的关键科学与技术问题,为完善我国结构抗连续性倒塌设计理论提供参考。

关键词：建筑结构连续性倒塌 9·11事件试验研究数值模拟理论分析发展趋势