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偏转风场下高层建筑设计风速的风向折减因子

同济大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 886-892页

作者：贺斌全涌顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

提出了超高层建筑设计风荷载估算过程中考虑风场偏转影响的强风风速风向折减因子修正方法。在风洞中模拟了一个方形截面超高层建筑刚性模型。在偏转风场和无偏风场工况下,根据提出的修正方法计算了北京地区和南京地区高层建筑设计风速... 详细信息

提出了超高层建筑设计风荷载估算过程中考虑风场偏转影响的强风风速风向折减因子修正方法。在风洞中模拟了一个方形截面超高层建筑刚性模型。在偏转风场和无偏风场工况下,根据提出的修正方法计算了北京地区和南京地区高层建筑设计风速的风向折减因子,分析了风场偏转对高层建筑气动力风向折减效应的影响。结果表明,偏转风场会使建筑风压存在偏移现象,最不利风压出现的风向角与无偏风场下不同,而在考虑风向折减效应的风荷载估算方法中,如果忽略风场偏转的影响就可能导致超高层建筑风荷载的低估,使得结构设计偏于危险,提出的修正方法能够有效解决这一问题。

关键词：超高层建筑风荷载风向折减 Ekman螺线偏转风场风洞试验

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砂土场地桥梁群桩基础延性抗震性能分析

同济大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 893-901页

作者：王靖程叶爱君王晓伟同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

采用严格的增量动力分析(IDA)方法对砂土场地桥梁群桩基础的延性性能开展了系统研究。基于砂土中单墩-群桩基础体系振动台试验验证了数值模拟方法;以实际工程为背景,考虑与结构、土体相关的9个参数,建立了一系列分析模型;将7条实际地震... 详细信息

采用严格的增量动力分析(IDA)方法对砂土场地桥梁群桩基础的延性性能开展了系统研究。基于砂土中单墩-群桩基础体系振动台试验验证了数值模拟方法;以实际工程为背景,考虑与结构、土体相关的9个参数,建立了一系列分析模型;将7条实际地震记录作为输入,进行了系统的增量动力分析。基于计算结果,对地震下桥梁群桩基础的损伤破坏过程进行了验证,提出了表征群桩基础延性性能的位移、转角、强度3个指标,并揭示了各性能指标随结构、土体参数的变化规律。结果表明,群桩基础在易修复状态下的平均位移延性系数为2.52,平均水平承载力为首次屈服状态的1.41倍;极限状态下平均位移延性系数为3.62,平均水平承载力为首次屈服状态的1.47倍,延性性能可观且稳定;承台转动引起的桥墩漂移率最大不超过0.7%,不控制抗震设计。

关键词：群桩基础延性性能增量动力分析位移延性水平承载力承台转角

对抗神经深度网络与信号重构技术对混凝土梁应力波损伤信号的模糊聚类

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工程力学 2024年第8期41卷 47-55页

作者：袁程熊青松秦晓明熊海贝孔庆钊同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

作为嵌入式的多功能压电换能器,球形智能骨料具有频带宽、响应迅速、与混凝土互融的优点。目前,基于该球形智能骨料的损伤识别方法已经被逐渐用于混凝土结构的健康监测,通过将损伤工况下获取的信号与基准信号相比来量化结构损伤。为了... 详细信息

作为嵌入式的多功能压电换能器,球形智能骨料具有频带宽、响应迅速、与混凝土互融的优点。目前,基于该球形智能骨料的损伤识别方法已经被逐渐用于混凝土结构的健康监测,通过将损伤工况下获取的信号与基准信号相比来量化结构损伤。为了表征所监测结构在不同阶段的损伤程度,需要利用小波分解法处理采集到的压电信号,从而间接得到相应的损伤指数。该过程将所有时域信号进行n阶小波分解换算成能量,最后通过计算根均方误差来表征结构的损伤因子。然而,整个换算过程需要消耗较大的算力对近百组的时域信号进行换能计算,加上信号采集频率高,减缓了整个计算过程,使得整个监测流程具有滞后性。针对以上问题,该文提出了一种基于对抗神经网络与监测信号重构的半监督监测方法,可以根据重构信号与初始健康信号在频域的差异提取损伤敏感特征,同时优化模糊聚类的伪标签传播,通过读取监测信号间接评估结构的损伤状态。所建立结构状态评估模型的优势在于通过“致损前训练验证、致损后快速预测”的逻辑,将耗时较长的训练、验证环节前置,保障后期预测评估的高效性。

关键词：钢筋混凝土梁结构健康监测压电陶瓷换能器深度学习模糊聚类

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板状碎片对建筑屋面的冲击破坏概率模型

同济大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 717-725页

作者：黄鹏蓝鑫玥同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092

飞掷物对建筑的冲击破坏是围护结构在强风作用下受损的主要原因之一。为针对不同围护结构建立考虑多因素影响的冲击破坏概率模型,提出了一种基于马格努斯效应的板状碎片三维轨迹方程的板状碎片冲击破坏概率模型。与现有模型相比,额外考... 详细信息

飞掷物对建筑的冲击破坏是围护结构在强风作用下受损的主要原因之一。为针对不同围护结构建立考虑多因素影响的冲击破坏概率模型,提出了一种基于马格努斯效应的板状碎片三维轨迹方程的板状碎片冲击破坏概率模型。与现有模型相比,额外考虑了在不同风速风向下板状碎片来源、起飞初始条件和建筑相对位置对屋面冲击破坏概率的影响。利用风速15 m·s^(-1)~45 m·s^(-1),风向0°~90°和上游建筑高度8.0 m~12.5 m作为模型的输入,实现了可考虑多因素影响的板状碎片对低矮建筑屋面冲击破坏的概率估计,验证了模型的实用性。该模型计算过程简单,可应用于建筑屋面易损性分析。

关键词：飞掷物冲击破坏概率模型板状碎片建筑屋面强风作用

钢筋混凝土剪力墙抗震滞回性能的多元时序深度神经网络预测

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工程力学 2024年第6期41卷 66-76页

作者：袁程熊青松孔庆钊同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能优越且造价合理,广泛用于抗震烈度较高的地区。准确地预测剪力墙的滞回性能与骨架曲线,直接决定了结构设计与分析的准确度与可靠性。该文提出了一种基于深度学习的剪力墙结构滞回性能预测方法,可以根据结... 详细信息

钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能优越且造价合理,广泛用于抗震烈度较高的地区。准确地预测剪力墙的滞回性能与骨架曲线,直接决定了结构设计与分析的准确度与可靠性。该文提出了一种基于深度学习的剪力墙结构滞回性能预测方法,可以根据结构的基本设计参数(如材料属性、几何尺寸、荷载工况等),直接预测出其承载力。通过3组剪力墙的滞回试验预测1组结构的滞回曲线,结果表明:通过比较时域的特征,深度学习方法具有较高的预测精度。通过与有限元仿真结果对比,深度学习仅需输入不同参数就能够快速预测滞回曲线,其优势还在于具有较高的计算效率,而有限元仿真需要几何建模、本构模型选取、材料属性输入和荷载工况定义,整个过程相较于深度学习耗时耗力。

关键词：钢筋混凝土剪力墙多元时序深度神经网络滞回曲线抗震性能骨架曲线

高强钢丝和钢绞线热膨胀和高温力学性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 198-205页

作者：楼国彪侯婧戚洪辉宋战辉李国强同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为获取高强钢丝和钢绞线的热膨胀变形数据以及高温力学性能指标,通过国产1860 MPa钢丝的热膨胀变形试验研究,得到温度20~800℃下高强钢丝的热膨胀应变,并与已有的钢丝、钢绞线和钢丝束试验结果对比,提出了热膨胀应变拟合公式。通过高温... 详细信息

为获取高强钢丝和钢绞线的热膨胀变形数据以及高温力学性能指标,通过国产1860 MPa钢丝的热膨胀变形试验研究,得到温度20~800℃下高强钢丝的热膨胀应变,并与已有的钢丝、钢绞线和钢丝束试验结果对比,提出了热膨胀应变拟合公式。通过高温下稳态拉伸试验研究,得到了国产1860 MPa钢丝和1860 MPa钢绞线的破坏模式、应力-应变关系和高温力学性能指标,并与已有的钢绞线、钢丝束试验结果和欧洲抗火设计规范的建议值进行了对比。研究结果表明:高温下不同强度的钢绞线的弹性模量折减系数、断裂应变折减系数试验结果较离散,屈服强度折减系数、抗拉强度折减系数、极限应变折减系数试验结果较接近;在温度300~500℃时钢绞线的断裂应变远大于钢丝,在颈缩阶段的受力性能优于钢丝。欧洲规范中建议的应力-应变关系模型在颈缩阶段不适用于高强钢丝和钢绞线,为此,针对1860 MPa钢丝和钢绞线提出了高温下热膨胀系数和应力-应变关系模型,与试验结果吻合较好。

关键词：高强钢丝钢绞线高温热膨胀力学性能

非平稳随机激励下高维非线性系统可靠度分析的概率密度全局演化方法

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振动工程学报 2024年第6期37卷 903-914页

作者：律梦泽陈建兵同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海 200092 同济大学土木工程学院上海 200092

实际工程结构遭受的灾害性动力作用(如强风、地震等)往往具有显著的随机性和非平稳性.对复杂随机激励下高维非线性系统的动力可靠度进行精细化分析,对于实际工程结构的抗灾设计和优化具有重要意义.基于一般连续随机过程的降维概率密度... 详细信息

实际工程结构遭受的灾害性动力作用(如强风、地震等)往往具有显著的随机性和非平稳性.对复杂随机激励下高维非线性系统的动力可靠度进行精细化分析,对于实际工程结构的抗灾设计和优化具有重要意义.基于一般连续随机过程的降维概率密度演化方程,给出了一类非平稳随机激励下的高维非线性系统动力可靠度分析方法.具体地,若仅针对系统某一感兴趣物理量在给定安全域下的首次超越问题,则可以构造该物理量在安全域内的吸收边界过程,并建立其瞬时概率密度函数满足的二维偏微分方程,即降维概率密度演化方程.方程中的本征漂移系数是驱动概率密度演化的全局性物理驱动力,可以通过对原系统有限次代表性确定性动力分析获取的数据进行数值构造.采用数值方法求解降维概率密度演化方程,即可获得系统的动力可靠度解答.文中通过两个算例验证了该方法的有效性,并讨论了需要进一步研究的问题.

关键词：降维概率密度演化方程高维非线性随机动力系统非平稳随机激励动力可靠度分析物理驱动

来源：博看期刊评论

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考虑轴力与底板约束的埋入式钢柱脚刚度模型

哈尔滨工业大学学报 2024年第2期56卷 18-27页

作者：赵宪忠许晓旭闫伸土木工程防灾国家重点实验室(同济大学) 上海200092 同济大学土木工程学院上海200092

为准确预测埋入式(特别是浅埋)钢柱脚节点的初始转动刚度,将柱脚的埋入段简化为地基梁,基于初参数法完善考虑轴力影响的Winkler地基上的Timoshenko梁理论,提出受锚栓和混凝土约束的柱脚底板转动刚度的计算方法,进而建立可以综合反映柱... 详细信息

为准确预测埋入式(特别是浅埋)钢柱脚节点的初始转动刚度,将柱脚的埋入段简化为地基梁,基于初参数法完善考虑轴力影响的Winkler地基上的Timoshenko梁理论,提出受锚栓和混凝土约束的柱脚底板转动刚度的计算方法,进而建立可以综合反映柱脚埋深、埋入段剪切变形、钢柱轴力、底板约束影响的埋入式钢柱脚转动刚度模型。基于已验证的有限元模型进行参数分析,研究埋深比、轴力和锚栓布置对柱脚转动刚度的影响。与有限元结果的对比表明,提出的刚度模型较过往文献中理论模型具有更高的精度和更好的适用性,尤其是对于埋深比为0.5~1.5的浅埋柱脚节点。理论与有限元结果表明:埋深比较小时,柱脚转动刚度随埋深比的增加快速增大,而埋深比增加到一定程度后,其对转动刚度几乎无影响;柱脚转动刚度随钢柱轴压力增加呈增大的趋势;对于浅埋柱脚节点,底板约束对其转动刚度的影响较大,而随着埋深的增大,其影响逐渐减小;底板转动约束对埋深比小于1.5的节点刚度具有显著影响,当埋深比增大至2.5,其影响可以忽略。

关键词：埋入式柱脚转动刚度埋深轴力底板约束 Timoshenko梁 Winkler地基

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带有拼缝阻尼器的自复位预制双肢剪力墙的耗能能力研究

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振动与冲击 2024年第6期43卷 171-178页

作者：鲁正汪晏严德裕同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092

为提升自复位预制双肢剪力墙的耗能能力,针对预制双肢剪力墙提出了一种拼缝阻尼器,该阻尼器可适应接缝附近的大变形,帮助结构同时实现自复位和耗能的性能。通过拟静力试验,获得了该阻尼器的滞回曲线,验证了所提阻尼器具备良好的耗能性能... 详细信息

为提升自复位预制双肢剪力墙的耗能能力,针对预制双肢剪力墙提出了一种拼缝阻尼器,该阻尼器可适应接缝附近的大变形,帮助结构同时实现自复位和耗能的性能。通过拟静力试验,获得了该阻尼器的滞回曲线,验证了所提阻尼器具备良好的耗能性能;使用Opensees把阻尼器放入预制双肢剪力墙中进行数值分析,发现所提阻尼器在不降低结构原本自复位性能的同时,大大提升了结构的耗能能力。同时,耗能主要由拼缝阻尼器承担,结构自身的耗能和损伤较小,有利于实现结构在震后的快速修复。

关键词：自复位耗能预制双肢剪力墙 Opensees 可恢复功能结构阻尼器