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结合多通道MTF和CNN的框架结构损伤识别方法

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振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 217-224,404,405页

作者：梁韬叶涛萍李守文方佳畅黄天立中南大学土木工程学院长沙410075 中建二局第一建筑工程有限公司北京100023

为提高复杂框架结构损伤识别的准确率,提出了一种基于多通道马尔可夫变迁场(multi-channel Markov transition field,简称MCMTF)和卷积神经网络(convolutional neural network,简称CNN)的框架结构损伤识别方法。首先,采用MCMTF理论将原... 详细信息

为提高复杂框架结构损伤识别的准确率,提出了一种基于多通道马尔可夫变迁场(multi-channel Markov transition field,简称MCMTF)和卷积神经网络(convolutional neural network,简称CNN)的框架结构损伤识别方法。首先,采用MCMTF理论将原始一维振动信号转换为二维图像,实现数据升维和多通道数据融合;其次,以MCMTF转换后的图像数据集作为输入训练CNN模型;最后,经调参优化自动提取损伤敏感特征,并实现损伤识别。将该方法应用于IASC-ASCE Benchmark框架结构数值模型及3层钢框架结构模型试验,对比研究了多通道MTF、单通道MTF和原始数据矩阵3种数据输入方式,CNN、长短时记忆(long short term memory,简称LSTM)神经网络和深度神经网络(deep neural network,简称DNN)3种网络模型,以及噪声对框架结构损伤识别准确率的影响。结果表明:MCMTF与CNN结合方法的损伤识别准确率最优且具有良好的鲁棒性,其对Benchmark框架数值模型模拟损伤的识别准确率可达94.4%,对3层钢框架试验模型实际损伤的识别准确率可达98.4%。

关键词：损伤识别振动响应卷积神经网络多通道马尔可夫变迁场数据升维数据融合

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塔吊与工人空间交互下危险场景自动检测

清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 198-204页

作者：张知田王园园罗柱邦郭子扬郭红领清华大学建设管理系北京100084 中交第三公路工程局有限公司建筑工程分公司北京100020

塔吊作业具有持续时间长、范围大以及与工人空间交互复杂的特点,导致塔吊事故频发且往往损失重大。为了提升塔吊运行相关危险场景检测的及时性和有效性,该文基于信息化手段,提出了塔吊运行过程中危险场景的自动检测方法。该方法基于建... 详细信息

塔吊作业具有持续时间长、范围大以及与工人空间交互复杂的特点,导致塔吊事故频发且往往损失重大。为了提升塔吊运行相关危险场景检测的及时性和有效性,该文基于信息化手段,提出了塔吊运行过程中危险场景的自动检测方法。该方法基于建筑信息模型(BIM)、传感器和计算机视觉等技术,通过获取塔吊运行状态与工人作业状态,分析两者之间的空间交互关系,在判别规则的基础上实现了危险场景自动检测。案例应用表明,该自动检测方法是可行的和有效的。

关键词：施工安全塔吊工人危险场景自动检测

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曲线钢箱梁桥面板力学行为及构造优化研究

铁道工程学报 2024年第5期41卷 19-27页

作者：郑小博蒋昆昆侯炜周勇军沈传东长安大学西安710064 中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055 中建二局第三建筑工程有限公司北京100700

研究目的:小半径曲线钢箱梁桥正交异性钢桥面板构造繁复,弯扭耦合作用下受力特性极为复杂。为了探究该类型桥面板力学特性,并提出合理构造优化建议,本文依托西安市某立交小半径曲线钢箱梁匝道桥,采用数值分析方法研究局部荷载作用下曲... 详细信息

研究目的:小半径曲线钢箱梁桥正交异性钢桥面板构造繁复,弯扭耦合作用下受力特性极为复杂。为了探究该类型桥面板力学特性,并提出合理构造优化建议,本文依托西安市某立交小半径曲线钢箱梁匝道桥,采用数值分析方法研究局部荷载作用下曲线钢箱梁桥面板力学行为,并基于正交试验方法,利用IntelliJ IDEA软件开发曲线钢箱梁桥面板构造优化程序,实现桥面板多目标构造参数优化。研究结论:(1)边跨最大正弯矩截面为大多数控制细节的最不利荷载控制截面,其中车轮荷载作用于边跨最大正弯矩位置时控制细节3(横隔板过焊孔圆弧位置)的主应力明显大于最大负弯矩和零弯矩位置,且车轮荷载作用于曲线钢箱梁外侧会增大桥面系应力;(2)车轮荷载作用于纵肋正上方和中间时产生的各控制细节主应力较相近,但作用于横隔板中间与正上方造成的局部应力具有显著差异,进而确定曲线钢箱梁正交异性桥面板各控制细节的最不利荷载作用位置;(3)通过多目标优化构造运算确定的曲线钢箱梁正交异性组合桥面板的合理构造,可显著改善桥面板力学特性;(4)本研究成果可为曲线钢箱梁正交异性桥面系构造设计和养护方法提供优化建议。

关键词：桥梁工程局部应力多目标优化正交异性钢桥面板曲线钢箱梁

纳米二氧化硅对海砂碱矿渣砂浆高温力学性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 652-660页

作者：戎贤刘静杰陈庞李永敢王志勇河北工业大学土木与交通学院天津300401 中建(天津)工业化建筑工程有限公司天津301700

纳米SiO_(2)可明显提升普通混凝土高温力学性能,但其对海水海砂碱矿渣砂浆高温力学性能的影响尚不清晰。因此,研究了掺纳米SiO_(2)海水海砂碱矿渣砂浆25~800℃的力学性能。结果表明:掺加纳米SiO_(2)可以有效减小海水海砂碱矿渣砂浆高温... 详细信息

纳米SiO_(2)可明显提升普通混凝土高温力学性能,但其对海水海砂碱矿渣砂浆高温力学性能的影响尚不清晰。因此,研究了掺纳米SiO_(2)海水海砂碱矿渣砂浆25~800℃的力学性能。结果表明:掺加纳米SiO_(2)可以有效减小海水海砂碱矿渣砂浆高温作用后表面裂缝的数量,3%(质量分数)纳米SiO_(2)可有效抑制海水海砂碱矿渣砂浆高温后膨胀变形;掺纳米SiO_(2)的海水海砂碱矿渣砂浆高温后抗压强度随温度升高先增大后减小,而抗折强度随温度升高持续降低。

关键词：纳米二氧化硅海砂碱矿渣高温作用抗压强度抗折强度

设置结构缝的矩形高层建筑风荷载及风致响应研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第7期55卷 2663-2676页

作者：袁家辉陈水福夏俞超刘奕中冶南方城市建设工程技术有限公司湖北武汉430063 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江理工大学建筑工程学院浙江杭州310018

大长宽比的矩形高层建筑往往需要设置结构缝,设缝后建筑物的风压分布仍由整体建筑外形决定,但各建筑单元的风荷载及风致响应与单一建筑相比会有很大不同。为探究设缝建筑中各单元的风荷载和风振特性,本文以长宽比为3的单一建筑为参照对... 详细信息

大长宽比的矩形高层建筑往往需要设置结构缝,设缝后建筑物的风压分布仍由整体建筑外形决定,但各建筑单元的风荷载及风致响应与单一建筑相比会有很大不同。为探究设缝建筑中各单元的风荷载和风振特性,本文以长宽比为3的单一建筑为参照对象,对长宽比分别为6和9、在长边分别设置1道和2道结构缝的矩形高层建筑进行了同步测压风洞试验;分析正交风向下不同建筑单元的三分力系数、功率谱和整体体型系数特性;对不同建筑单元采用同一结构参数计算其风振响应,探讨不同单元的顶层位移和加速度响应随风向角的变化特点,考察正交风向下这些响应的频谱特性。研究结果表明:不同单元的气动力系数和气动力谱差别明显,且短边迎风时的差异大于长边迎风时的差异;考虑全风向角情况,设置结构缝的建筑两侧单元整体体型系数比同等长宽比的单一建筑的小,中间单元整体体型系数与单一建筑的基本相同;两侧单元的顶层平动风振响应比单一建筑的小,扭转风振响应比单一建筑的略大,中间单元的平动和扭转响应都明显比单一建筑的小。因此,设置结构缝的矩形高层建筑不同单元的抗侧力构件应采取差异化布置。

关键词：高层建筑风洞试验结构缝气动力系数整体体型系数风振响应

藏式古建筑木梁-石墙节点弯矩-转角力学模型

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建筑结构学报 2024年第9期45卷 240-252页

作者：崔玥杨娜郭婷北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中冶检测认证有限公司北京100088

藏式古建筑中木梁与石墙洞口呈简单搭接关系,该类木梁-石墙节点连接薄弱,震坏风险高。以藏式古建筑中的木梁-石墙节点为研究对象,分析其建造过程,剖析其受力机制,给出正反向转动过程中的受力状态判定条件,建立了木梁-石墙节点的弯矩-转... 详细信息

藏式古建筑中木梁与石墙洞口呈简单搭接关系,该类木梁-石墙节点连接薄弱,震坏风险高。以藏式古建筑中的木梁-石墙节点为研究对象,分析其建造过程,剖析其受力机制,给出正反向转动过程中的受力状态判定条件,建立了木梁-石墙节点的弯矩-转角力学模型;通过与有限元模型的对比分析,验证该力学模型的准确性。研究结果表明:建造过程中木梁头顶面与墙洞口之间存在缝隙;木梁-石墙节点的转动过程分为自由转动状态(木梁头在洞口内小幅度自由转动),临界状态(木梁头顶面、底面均与墙洞口接触),挤压状态(木梁顶面、底面弹性变形,木梁头顶面木材嵌压屈服,木梁头底面木材嵌压屈服)等3部分;根据所提木梁-石墙节点力学模型实现算法可快速完成实际节点的弯矩-转角关系计算;理论计算的木梁-石墙节点弯矩-转角曲线与有限元模拟曲线吻合较好,初始刚度误差小于30%,峰值荷载误差小于10%。

关键词：藏式古建筑木梁-石墙节点力学模型数值模拟弯矩-转角关系

灌浆插筋式模块钢结构连接节点力学性能试验研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第3期57卷 311-320页

作者：陈志华孟凡贵刘红波尚静媛崔萌闫翔宇天津大学建筑工程学院天津300072 河北工程大学土木工程学院邯郸056038 天津津贝尔建筑工程试验检测技术有限公司天津300130 天津建工科技有限公司天津300403

针对模块钢结构建筑间的连接问题,提出了一种新型的由钢筋与CGM灌浆料组成的灌浆插筋式模块钢结构连接节点形式,并采用试验和理论分析的方法,对节点柱的轴压性能、轴拉性能和抗弯性能进行了深入研究,提出了相应的承载力计算方法.研究结... 详细信息

针对模块钢结构建筑间的连接问题,提出了一种新型的由钢筋与CGM灌浆料组成的灌浆插筋式模块钢结构连接节点形式,并采用试验和理论分析的方法,对节点柱的轴压性能、轴拉性能和抗弯性能进行了深入研究,提出了相应的承载力计算方法.研究结果表明:①在轴向压力作用下,此节点上下两侧空钢管发生屈曲破坏,轴压承载力约为钢管截面屈服承载力的97%,表明此节点具有较好的抗压承载能力;不同钢筋直径试件的荷载-位移曲线基本一致,表明节点的抗压承载力与钢筋直径无关;②在轴向拉力作用下,试件在节点的连接缝隙处发生分离,灌浆料表面呈现了斜向裂缝;在钢筋直径为14~18 mm的范围内,构件的极限抗拉承载力为钢管极限承载力的28%~32%,并且随着钢筋直径的增大,试件的极限抗拉承载力增大、延性减小;③在弯矩作用下,试件一侧受拉、另一侧受压,在节点的连接缝隙处钢管发生分离,受拉区灌浆料形成斜向裂缝;在钢筋直径为14~18 mm的范围内,构件的抗弯承载力为钢管承载力的37%~47%,并且随着钢筋直径的增大,试件的极限抗拉承载力增大、延性减小,试件的屈服位移和极限位移均增大.

关键词：模块钢结构节点水泥基灌浆料轴压性能轴拉性能抗弯性能

考虑土-结构相互作用的超高层结构地震非线性分析

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 25-38页

作者：潘玉华王翠坤时继瑞陈才华邱盛源马明崔明哲董皓中建研科技股份有限公司北京100013 国家建筑工程技术研究中心北京100013

目前,对于超高层结构进行动力弹塑性分析时,大多采用刚性地基假定,并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响,建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型,并对一栋高度366 m超高层塔楼进行... 详细信息

目前,对于超高层结构进行动力弹塑性分析时,大多采用刚性地基假定,并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响,建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型,并对一栋高度366 m超高层塔楼进行了罕遇地震动力弹塑性分析。首先根据工程场地条件进行了一维等效线性化分析,以获取土层的地震反应。然后,利用波动法解决了在三维土层地震波动输入的问题,并验证了所采用方法的准确性。计算结果表明:与刚性地基假定相比,考虑土-结构相互作用会增加塔楼的自振周期;在预估的罕遇地震作用下,考虑土-结构相互作用后,塔楼的整体地震反应减小;塔楼层间位移角在低区增大,在高区减小,高区最大层间位移角减小,呈现变形向底部转移的趋势;塔楼高区墙体损伤减轻,结构整体刚度退化程度减小,同时基底剪力和倾覆弯矩降低;塔楼巨柱个别位置的内力增大,忽略土-结构相互作用的影响可能会导致设计结果偏于不安全;所提出的方法能够全面考虑场地土的影响,较为真实地模拟超高层结构的地震响应。

关键词：超高层结构土-结构相互作用一维场地分析黏弹性边界弹塑性分析

泰康金融中心项目复杂连体结构设计关键问题研究

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 39-49页

作者：熊羽豪肖从真储德文陈才华程卫红潘玉华陆宜倩陈家丰中建研科技股份有限公司北京100013 国家建筑工程技术研究中心北京100013

泰康金融中心超高层结构高度为237.3 m,为三塔连体结构。各单塔高宽比均超过规范限值,存在较大平面偏心,需将3个单塔在适当楼层相连形成相互支撑的连体结构,因此在第18层、29层、40层设置三处连桥,结构抗侧刚度和抗扭刚度有明显的提升,... 详细信息

泰康金融中心超高层结构高度为237.3 m,为三塔连体结构。各单塔高宽比均超过规范限值,存在较大平面偏心,需将3个单塔在适当楼层相连形成相互支撑的连体结构,因此在第18层、29层、40层设置三处连桥,结构抗侧刚度和抗扭刚度有明显的提升,在竖向荷载作用下,竖向构件受力更加均匀,在水平荷载作用下,水平位移大幅度减小。针对刚度突变、扭转效应、施工影响和节点设计等复杂连体结构的关键问题进行研究,结果表明:连体结构存在较大的刚度突变,连桥上部楼层在罕遇地震作用下容易形成薄弱层,在设计中应适当加强;三塔连体结构的整体性和抗扭刚度较强,扭转效应不明显;施工方案对连体结构的受力模式影响较大,经过比选后采用连桥层以上单塔结构施工先于连桥施工,但是领先楼层数不超过5层的施工方案;对连桥连接关键节点的有限元分析结果表明,节点可满足预设的抗震性能目标要求。

关键词：超高层建筑三塔连体结构刚度突变扭转效应施工模拟节点设计