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建筑蓄热原理及其设计参数

科学通报 2024年第11期69卷 1475-1490页

作者：刘衍毕冰藤乔宇豪杨柳刘加平绿色建筑全国重点实验室西安710055 西安建筑科技大学建筑学院西安710055 西安建筑科技大学交叉创新研究院西安710055

建筑蓄热是解决建筑热流作用不稳定的核心,通过建筑设计的方式,将建筑部件的“削峰填谷”效应与其他因素耦合,使建筑对热流的调控作用最大化,实现对室内热环境的优化.本文对建筑蓄热相关概念做了辨析,将“建筑蓄热”与“围护结构蓄热”... 详细信息

建筑蓄热是解决建筑热流作用不稳定的核心,通过建筑设计的方式,将建筑部件的“削峰填谷”效应与其他因素耦合,使建筑对热流的调控作用最大化,实现对室内热环境的优化.本文对建筑蓄热相关概念做了辨析,将“建筑蓄热”与“围护结构蓄热”,“保温”与“隔热”,“热惰性”、“热质量”以及“热惰性指标”等相似概念进行区分,总结了建筑蓄热的作用原理和基础模型,揭示了各向异性太阳辐射多过程传输与转化形成的“双高波谷温度波”效应,和部件蓄热、自然通风与长波辐射降温多种热作用形成的“双低波峰温度波”效应,提出了能够表征建筑系统蓄热能力的指标参数.通过对蓄热问题历史发展背景的挖掘和对相关研究现状的梳理,总结了我国在建筑蓄热研究中存在的问题.建筑蓄热在不同气候条件下的应用潜力差异显著,将相关气候指标应用到建筑热工设计分区之中是当务之急;建筑热工设计过度追求构件高指标,实际则是建筑整体低性能,亟需构建以建筑蓄热为代表的热工设计综合指标体系;亟需加强建筑蓄热基础理论研究,强化建筑蓄热与建筑设计之间的联系.

关键词：建筑节能建筑蓄热建筑热工建筑热流围护结构

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黄河中上游区土地使用结构与布局复合优化

农业工程学报 2024年第9期40卷 252-262,F0003页

作者：童海燕董晓刘加平高伟铭长安大学建筑学院西安710061 西安长安大学工程设计研究院有限公司西安710064 西安建筑科技大学建筑学院西安710000

黄河中上游地区生态环境脆弱,空间发展问题突出,探索该区域土地使用结构和布局优化配置是实现黄河流域生态保护和高质量发展的有效途径。该研究以黄河中上游地区为研究对象,基于该区域土地使用、社会经济等数据,运用多目标规划(multi-ob... 详细信息

黄河中上游地区生态环境脆弱,空间发展问题突出,探索该区域土地使用结构和布局优化配置是实现黄河流域生态保护和高质量发展的有效途径。该研究以黄河中上游地区为研究对象,基于该区域土地使用、社会经济等数据,运用多目标规划(multi-objective programming,MOP)和PLUS模型模拟了惯性发展、生态保护、经济优先和生态-经济均衡4种情景下研究区未来土地格局和变化趋势,并在平衡生态与经济的目标下提出最优土地使用结构和布局方案。结果表明:1)4种情景下,土地使用比例结构存在较大差异;2)均衡情景下的区域土地使用结构和空间布局方案为最优,其综合效益值最高且达到19481.00亿元,与生态保护情景相比其经济效益(12223.88亿元)增长了4.07%,与经济优先情景相比其生态价值(7257.12亿元)增长了2.32%;经济优先情景下综合效益值为20273.96亿元,是4种情景下最高的。研究可为黄河中上游区域未来土地使用规划编制和土地可持续利用规划提供依据。

关键词：土地使用优化空间布局 MOP模型 PLUS模型黄河中上游地区

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换热站并联水泵分布式优化控制

控制理论与应用 2024年第2期41卷 342-354页

作者：赵安军席江涛荆竞赵啸西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学信息与控制工程学院陕西西安710055 中国建筑西北设计研究院有限公司陕西西安710018

针对现有换热站并联水泵优化算法在集中式架构下控制适应性不足的问题,本文提出了一种改进的分布式并联水泵优化算法.首先,建立了并联水泵的分布式控制系统,并对该优化问题的数学模型进行描述,在目标函数中引入自适应非线性因子;然后,... 详细信息

针对现有换热站并联水泵优化算法在集中式架构下控制适应性不足的问题,本文提出了一种改进的分布式并联水泵优化算法.首先,建立了并联水泵的分布式控制系统,并对该优化问题的数学模型进行描述,在目标函数中引入自适应非线性因子;然后,设计了改进的分布式果蝇优化算法,在该算法中每台水泵的控制器仅通过与邻居控制器交互信息即可完成并联水泵的优化;并且,在嗅觉搜索阶段,使用正弦余弦策略替代赋予个体距离与方向的随机策略;最后,以两个实际换热站中不同并联水泵系统为例对算法进行仿真验证,并基于仿真结果进行性能分析.结果表明,相较于传统算法,改进的分布式果蝇优化算法能得到更优的控制策略,有着收敛速度快、稳定性好和鲁棒性强的特点;并且该算法适用于不同系统的并联水泵优化问题,具有可扩展性.在实际工程验证中相较于集中式算法,该算法在总功率和计算时间上分别平均降低了5.47%和29.90%,因此,能够满足实际换热站中对并联水泵热负荷优化分配的需求.

关键词：换热站并联水泵分布式控制系统果蝇优化算法负荷优化分配

秦岭南麓小流域乡村聚落空间集聚PSR评价研究——以乾佑河流域柞水段为例

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城市规划 2024年第9期48卷 67-77页

作者：吴锋康君颖潘少立西安建筑科技大学建筑学院西安建筑科技大学陕西省村镇研究中心西安市城市规划设计研究院

小流域是山地区域乡村聚落广泛存在的空间载体,随着新型城镇化建设、乡村振兴战略的实施,这里的聚落也开始发生剧烈变动,开始了更为集约的收缩型集聚。为了更好地发现其变化集聚的状态与趋势,对聚落发展提出合理的优化建议与引导,急需... 详细信息

小流域是山地区域乡村聚落广泛存在的空间载体,随着新型城镇化建设、乡村振兴战略的实施,这里的聚落也开始发生剧烈变动,开始了更为集约的收缩型集聚。为了更好地发现其变化集聚的状态与趋势,对聚落发展提出合理的优化建议与引导,急需合适的评价工具与方法。因此,针对秦岭南麓小流域内聚落斑块零散存在的现实情况,借助“压力-状态-响应”评价模型,提出了聚焦小流域乡村聚落社会-生态健康发展的PSR评价方法以及聚焦关键问题的研究思路;进而以乾佑河柞水段的七条典型小流域为对象,借助核密度估算工具,进行内部聚落空间集聚特征的总结,建构起可进行比较的核点集聚区域、点轴集中区概念;并通过评价参数的筛选,明确了小流域、核点集聚区域双层级PSR评价体系,结合实践提出相关优化建议,也为小流域乡村聚落合理建设探索更科学的研究基础。

关键词：小流域空间集聚核点集聚区域点轴集中区 PSR评价

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微波和传统加热下混凝土劈裂抗拉性能分析

工程力学 2024年第5期41卷 134-145页

作者：魏玮张宏亮邵珠山江岩松西安建筑科技大学理学院陕西西安710055 西安建筑科技大学建筑学院博士后研究中心陕西西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

近年来,微波辅助混凝土粗骨料回收技术因其绿色性、高效性及低损伤性引起国内外学者广泛关注。该文采用工业微波多模谐振腔及传统马弗炉对圆柱体混凝土试样进行不同条件下的加热实验,探讨了混凝土在两种加热方式下的加热效率、宏观裂纹... 详细信息

近年来,微波辅助混凝土粗骨料回收技术因其绿色性、高效性及低损伤性引起国内外学者广泛关注。该文采用工业微波多模谐振腔及传统马弗炉对圆柱体混凝土试样进行不同条件下的加热实验,探讨了混凝土在两种加热方式下的加热效率、宏观裂纹扩展与破坏模式、劈裂抗拉强度弱化规律以及加热参数对能耗和能效的影响规律。此外,借助扫描电镜分析了微波照射下混凝土的抗拉强度弱化机理。实验结果表明:微波加热技术具有更高的加热效率,能够有效地促使裂纹沿砂浆-骨料界面扩展,从而削弱混凝土强度;并且高微波功率下混凝土加热效率更高,强度损失更大,能量消耗更少。反之,传统加热下砂浆-骨料界面结构紧凑,未出现可见裂纹,加热过程能量利用率仅1%左右。

关键词：混凝土微波加热传统加热巴西劈裂实验强度弱化能量消耗

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钢桥疲劳裂纹扩展行为研究及可靠度更新分析

土木工程学报 2024年第7期57卷 1-9,70页

作者：苏三庆李俊廷王威刘馨为左付亮邓瑞泽西安建筑科技大学陕西西安710055

疲劳断裂失效一直是导致钢结构桥梁发生破坏的重要原因之一。为了更好地利用断裂力学对此失效行为进行研究,开展桥梁钢板件标准疲劳裂纹扩展试验。利用金属磁记忆无损检测技术监测疲劳裂纹扩展行为,分析疲劳裂纹扩展过程中磁信号的变化... 详细信息

疲劳断裂失效一直是导致钢结构桥梁发生破坏的重要原因之一。为了更好地利用断裂力学对此失效行为进行研究,开展桥梁钢板件标准疲劳裂纹扩展试验。利用金属磁记忆无损检测技术监测疲劳裂纹扩展行为,分析疲劳裂纹扩展过程中磁信号的变化情况。从理论及试验两方面探讨疲劳裂纹扩展长度磁信号量化方法,确定磁特征参数与裂纹扩展长度之间定量关系式。随后将所提关系应用于疲劳裂纹扩展剩余寿命预测确定性研究,并通过试验结果对其进行验证。最后考虑疲劳裂纹扩展的随机性及损伤信息更新的必要性,进一步开展疲劳可靠度评估研究。研究结果表明:磁信号梯度最大值可以较好地对裂纹扩展长度进行量化表征,剩余寿命预测结果与试验结果误差均在20%以内,基于磁信号的可靠性评估方法可以配合我们更好地制定桥梁维修及养护策略。

关键词：疲劳裂纹扩展金属磁记忆断裂力学疲劳寿命评估可靠度分析

基于多策略改进麻雀搜索算法的并联冷机系统节能优化

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控制与决策 2024年第6期39卷 1810-1818页

作者：于军琪薛志璐赵安军杨思远宗悦西安建筑科技大学信息与控制工程学院西安710300 西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院西安710000

针对并联冷机系统负荷分配优化问题,提出一种基于多策略的改进麻雀搜索算法,以系统功耗最小为优化目标,以各冷机的部分负荷率为优化变量进行求解.在改进算法中,首先,针对基本麻雀搜索算法初始解的质量差且不均匀问题,引入混沌序列机制... 详细信息

针对并联冷机系统负荷分配优化问题,提出一种基于多策略的改进麻雀搜索算法,以系统功耗最小为优化目标,以各冷机的部分负荷率为优化变量进行求解.在改进算法中,首先,针对基本麻雀搜索算法初始解的质量差且不均匀问题,引入混沌序列机制对位置初始化;然后,针对算法初期易早熟导致搜索精度低的问题,提出将粒子群算法中的速度概念引入发现者的位置更新公式中,提高算法的寻优精度.为了避免算法长期陷入局部最优,结合狼群算法猛狼的跟随策略优化跟随者的位置,自适应调整个体权重提高算法的收敛速度;接着,选取两个测试案例对所提出算法的性能进行详细测试,并与其他常用算法对比,改进的麻雀搜索算法在案例中最高分别可节能17.8%和23.97%;最后,运用实际系统仿真平台验证所提出改进算法收敛快、运行时间短、鲁棒性好的优点.

关键词：负荷分配节能麻雀搜索算法混沌序列粒子群算法狼群算法

往复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土黏结性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第2期45卷 237-248页

作者：张艺博郑山锁董立国杨松郑跃高翔西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室陕西西安710055 太原市建筑设计研究院山西太原030000

钢筋锈蚀和往复加载均会导致钢筋与混凝土界面间黏结性能退化,进而影响长期服役钢筋混凝土结构的承载能力。设计16个钢筋混凝土偏心拔出试件,对其进行加速锈蚀试验和往复加载试验,分析钢筋锈蚀形态、保护层锈胀开裂和加载劈裂等试验现象... 详细信息

钢筋锈蚀和往复加载均会导致钢筋与混凝土界面间黏结性能退化,进而影响长期服役钢筋混凝土结构的承载能力。设计16个钢筋混凝土偏心拔出试件,对其进行加速锈蚀试验和往复加载试验,分析钢筋锈蚀形态、保护层锈胀开裂和加载劈裂等试验现象,研究纵筋和箍筋的锈蚀程度、保护层厚度和箍筋间距对钢筋与混凝土界面滞回性能的影响。试验结果表明:加速锈蚀试验中,钢筋的非均匀锈蚀和混凝土保护层的复杂开裂为主要表现;往复加载试验中,峰值黏结应力所在的控制滑移量下各滞回特征参数发生明显退化;纵筋和箍筋的轻微锈蚀(锈蚀率小于2.44%)在一定程度上可以改善界面间黏结性能,提高峰值黏结应力,而随锈蚀加重,各黏结特征参数均显著降低;随着箍筋间距减小和保护层厚度增大,峰值黏结应力分别提高约34.76%和11.60%。基于已有研究与试验数据,通过回归分析建立了黏结应力-滑移滞回模型,可以较好地预测试验结果。

关键词：钢筋混凝土锈蚀往复加载试验黏结性能滞回模型

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椰壳纤维加筋土遗址生态注浆材料的性能

建筑材料学报 2024年第1期27卷 90-98页

作者：芦苇骆望李东波刘秦龙刘加平西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室陕西西安710055 西安建筑科技大学理学院陕西西安710055 西安建筑科技大学建筑学院陕西西安710055

为提升土遗址注浆料的力学性能,以椰壳纤维掺和糯米浆、烧料礓石以及黄土改性注浆料为研究对象,研究了椰壳纤维长度和掺量(质量分数)对土遗址注浆料流动性、收缩性、抗压强度和抗折强度的影响.结果表明:椰壳纤维的掺量和长度越大,浆体... 详细信息

为提升土遗址注浆料的力学性能,以椰壳纤维掺和糯米浆、烧料礓石以及黄土改性注浆料为研究对象,研究了椰壳纤维长度和掺量(质量分数)对土遗址注浆料流动性、收缩性、抗压强度和抗折强度的影响.结果表明:椰壳纤维的掺量和长度越大,浆体的流动性越低,而椰壳纤维的长度与浆体的收缩率无明显相关性;椰壳纤维良好的桥接能力可以有效提高浆体固化后的抗压强度、抗折强度和延性;椰壳纤维的长度和掺量均存在最优值,建议最优配比为纤维长度6 mm、掺量0.5%~0.6%,此时浆体固化后的抗压强度、抗折强度分别提升49.09%和32.08%;过多、过长的椰壳纤维易发生弯折、团聚,导致浆体的流动性和强度大幅降低.

关键词：椰壳纤维土遗址生态注浆材料力学性能增强机理