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零碳独栋住宅生命周期环境影响及成本分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 544-555页

作者：毕雪皎杨崴李洁李奇芫天津大学建筑学院天津300072

降低建筑行业碳排放是实现碳中和目标的重要举措.为避免环境负担转移、市场推广困难等问题,应从生命周期视角研究零碳建筑,并综合考虑建筑的环境和经济效益.本研究对中国国际太阳能十项全能竞赛作品RCELLS这一针对严寒地区设计的零碳独... 详细信息

降低建筑行业碳排放是实现碳中和目标的重要举措.为避免环境负担转移、市场推广困难等问题,应从生命周期视角研究零碳建筑,并综合考虑建筑的环境和经济效益.本研究对中国国际太阳能十项全能竞赛作品RCELLS这一针对严寒地区设计的零碳独栋住宅实例进行了相对完整的生命周期环境影响和成本评价,并依据评价结果调整建筑配置以提升市场推广潜力.结果表明,通过被动式设计,R-CELLS建筑本体能效达到了近零能耗标准,其光伏发电量为用电量的5倍,并选用环境友好型材料以降低碳排放,建筑预期将在运行7年和15年后分别偿还碳排放和一次能源消耗,最终实现生命周期负碳排放和正能源,环境效益突出.R-CELLS建筑初始成本为2.38万元/m^(2),为了增加市场吸引力,研究分析R-CELLS的环境影响和成本构成,以在建筑生命周期(50年)内实现零碳排放和零一次能耗为前提,提出了两种减配方案:当仅调整可再生能源系统时,建筑初始成本降至2.25万元/m^(2);调整全部构件系统时,建筑初始成本降至1.03万元/m^(2).第2种减配方式对建筑经济效益提升显著.根据计算结果,结合相关研究综述,讨论了我国零碳建筑隐含碳排放限值的设置;对权衡环境和经济效益的零碳建筑决策方法提出建议,为未来零碳建筑性能评估和方案比选等提供了参考.

关键词：零碳建筑生命周期评价生命周期成本中国国际太阳能十项全能竞赛

钢结构工程高强度螺栓微小松动视觉检测方法研究

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中国公路学报 2024年第2期37卷 125-141页

作者：姚志东陈志华刘红波卢佳祁天津大学建筑工程学院天津300072 中冶建筑研究总院(深圳)有限公司广东深圳518055

基于计算机视觉的螺栓松动检测方法中,一类是通过对连接节点图像进行透视矫正并分析螺栓轮廓边缘直线角度的变化以及时发现微小的松动缺陷。然而,目前这类方法在图像矫正和螺栓轮廓边缘检测的可靠性方面还有较大的改进空间。为此,针对... 详细信息

基于计算机视觉的螺栓松动检测方法中,一类是通过对连接节点图像进行透视矫正并分析螺栓轮廓边缘直线角度的变化以及时发现微小的松动缺陷。然而,目前这类方法在图像矫正和螺栓轮廓边缘检测的可靠性方面还有较大的改进空间。为此,针对钢结构螺栓连接节点,提出了基于深度学习的螺栓松动视觉检测方法。首先,基于YOLOv5检测螺栓目标。针对螺栓感兴趣区域(RoI),基于鲁棒性较高的Attention U-Net提取螺栓轮廓边缘直线。为了提高螺栓目标检测精度,目标检测模型应设定较低置信度阈值以保证目标无漏检,再通过螺栓RoI提取的边缘直线数量筛除伪螺栓。使用透视变换法对节点图像进行矫正,变换所需的参考点是根据螺栓检测框之间空间移动后的相交关系自动定位的。最后,根据矫正图像中的螺栓轮廓边缘直线计算螺栓角度,通过检测螺栓和基准螺栓之间的角度差异判断松动情况。研究结果表明:螺栓目标检测的AP值为0.97;螺栓轮廓边缘检测的准确率、召回率和F1的均值分别为0.846、0.807与0.825,且在多种复杂背景干扰下具有较高的鲁棒性;伪螺栓筛除法可过滤掉99.82%的伪螺栓目标;提出的图像矫正法适用于常见的多种螺栓排列形式的连接节点;当松动判别阈值仅为2.8°时,螺栓松动检测的准确率可达99.7%。该方法在大型钢结构螺栓连接节点自动化运维方面具有较好的应用前景。

关键词：桥梁工程螺栓微小松动检测计算机视觉与深度学习连接节点目标检测轮廓边缘直线检测透视矫正

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地下管廊抗震研究现状综述

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第2期57卷 209-222页

作者：梁建文陈慧芳李东桥巴振宁天津大学建筑工程学院天津300350

针对地下管廊工程建设高速发展、抗震减灾需求愈发凸显的现状,综述地下管廊抗震研究现状.首先,通过国内外以往的震害实例,对地下管廊的震害形式、震害影响因素及震害机理进行了系统性总结.其次,从拟静力试验和振动台试验两个方面总结了... 详细信息

针对地下管廊工程建设高速发展、抗震减灾需求愈发凸显的现状,综述地下管廊抗震研究现状.首先,通过国内外以往的震害实例,对地下管廊的震害形式、震害影响因素及震害机理进行了系统性总结.其次,从拟静力试验和振动台试验两个方面总结了地下管廊抗震性能的试验研究现状.再次,总结了地下管廊抗震分析的简化分析方法、动力时程方法、地震易损性评估及减隔震技术的研究现状.最后,基于文献综述提出了目前地下管廊抗震研究亟待解决的问题并做出展望,以期促进地下管廊抗震研究的发展.研究表明:地下管廊在地震作用下的破坏形式主要有混凝土剥落、裂缝贯通、接缝错位或张开、管廊受剪断裂等;地震作用下地下管廊穿越非均匀场地时动力响应的放大效应显著,地下管廊穿越软硬交互等非均匀场地时的抗震性能研究值得重视;交叉节点是地下管廊的薄弱环节,交叉管廊的抗震设计方法研究值得关注;预制管廊接头易受到地震破坏,不同类型预制管廊接头的抗震性能研究需深入探索;城市大型地下管廊系统抗震性能受到不同交叉节点和不同管廊之间的交互影响,高效的地下管廊系统建模方法和高效的简化分析方法亟待研究;城市大型地下管廊系统地震易损性分析是重要的发展方向;地下管廊的减隔震技术值得发展.

关键词：地下管廊震害拟静力试验振动台试验简化分析方法动力时程方法地震易损性减隔震技术

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

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基于调研数据的河北平原农村温室气体核算

中国环境科学 2024年第4期44卷 1816-1825页

作者：侯越斌徐伟王选郁泽君中国建筑科学研究院有限公司北京100013 天津大学建筑学院天津300072

将农村温室气体排放途径划分为农业生产、畜牧养殖、垃圾污水处理和能源消耗4类,基于《省级温室气体排放清单指南》和IPCC碳排放清单编制方法提出各途径温室气体排放量计算方法,并针对河北省平原地区316个行政村进行核算.借助K均值聚类... 详细信息

将农村温室气体排放途径划分为农业生产、畜牧养殖、垃圾污水处理和能源消耗4类,基于《省级温室气体排放清单指南》和IPCC碳排放清单编制方法提出各途径温室气体排放量计算方法,并针对河北省平原地区316个行政村进行核算.借助K均值聚类算法,根据各途径排放的CO_(2)当量将全部村落划分为3类,并对各类型村落温室气体排放特征进行分析.结果表明:调研农村CO_(2)排放主要来源于能源消耗,占比在70.9%-75.5%;CH4排放主要来源于畜牧养殖和垃圾污水处理,合计占比在73.2%-94.7%;N_(2)O排放主要来源于农业生产,占比在52.3%-84.7%;能源消耗是农村CO_(2)当量排放的主要来源,其次是农业生产和畜牧养殖;节能仍是目前农村地区降低碳排放的有效途径,同时应当注意农田和养殖动物的科学管理,提高垃圾和污水的收集与规范化处理水平.

关键词：平原地区农村温室气体排放聚类分析节能减排

“电絮凝+反渗透膜”在电镀废水项目的设计与应用

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膜科学与技术 2024年第5期44卷 172-177页

作者：赵丽芳董健天津创源碧凯环境工程有限公司天津301800

鞍山市某电镀废水回用处理工程设计规模为14.6 t/d,在综合分析电镀生产各工段水质及处理电镀废水常用工艺方法后,确定采用“电絮凝+反渗透膜”处理工艺路线.详细介绍了其工艺流程、运行参数、运行效果及处理成本等。通过该工艺处理后,... 详细信息

鞍山市某电镀废水回用处理工程设计规模为14.6 t/d,在综合分析电镀生产各工段水质及处理电镀废水常用工艺方法后,确定采用“电絮凝+反渗透膜”处理工艺路线.详细介绍了其工艺流程、运行参数、运行效果及处理成本等。通过该工艺处理后,产水水质高于《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008),处理成本节约了100~150万元/a,节水约5000 t/a,具有良好的经济效益和环境效益.

关键词：电镀废水废水回用反渗透膜电絮凝

基于DBN的风电机组变桨系统可靠性动态评估

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可再生能源 2024年第4期42卷 486-492页

作者：冯红岩朱海娜邱美艳冯玉龙天津中德应用技术大学天津300350 天津瑞源电气有限公司天津300308

为了对风电机组变桨系统的潜在风险进行可靠的动态预测,针对变桨系统部件种类多、系统复杂、故障特征提取困难的问题,文章首先对变桨系统故障点和故障传递过程进行归纳分析,建立故障树;然后将其转化为融合Leaky Noisy-Or节点的动态贝叶... 详细信息

为了对风电机组变桨系统的潜在风险进行可靠的动态预测,针对变桨系统部件种类多、系统复杂、故障特征提取困难的问题,文章首先对变桨系统故障点和故障传递过程进行归纳分析,建立故障树;然后将其转化为融合Leaky Noisy-Or节点的动态贝叶斯网络(DBN),保证了模型精度并具备了动态预测能力;最后采用5折交叉验证的方式对模型进行寻优并验证。测试结果表明,该方法在对变桨系统进行风险预测、故障致因分析、风险动态演化过程分析方面准确率较高,可指导变桨系统进行预防性维护,在保证风电机组整体安全方面具有工程应用价值。

关键词：变桨系统动态贝叶斯网络交叉验证可靠性评估

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基坑开挖引起地铁结构隆起的堆载控制研究

铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2417-2429页

作者：邓旭甄洁林森斌裴鸿斌黄军华李晨恺高深程雪松天津城建大学建筑设计研究院有限公司天津300192 天津大学建筑工程学院天津300072 中国铁路设计集团有限公司天津300308 中国建筑第八工程局有限公司上海200135

基坑开挖引起邻近的地铁车站及区间隧道产生附加变形。为有效控制地铁结构的隆起,以天津地区已运营地铁结构两侧贴建的某基坑项目为依托,通过对基坑开挖过程中的实测数据进行整理,分析地铁站体及区间隧道的竖向变形规律,在此基础上利用... 详细信息

基坑开挖引起邻近的地铁车站及区间隧道产生附加变形。为有效控制地铁结构的隆起,以天津地区已运营地铁结构两侧贴建的某基坑项目为依托,通过对基坑开挖过程中的实测数据进行整理,分析地铁站体及区间隧道的竖向变形规律,在此基础上利用数值模拟方法对工程实测进行拟合,进而评估地铁结构上方不同堆载强度、不均匀堆载、不同堆载时机以及不同堆载分级等方案对于地铁结构的隆起控制效果及规律。研究结果表明:两侧基坑开挖引起地铁结构的最大隆起变形发生在车站与隧道连接位置附近;随着堆载强度增加,地铁结构的隆起量随之减小,当超过一定强度后区间隧道部分区段将产生沉降;堆载对区间隧道的控制效果比地铁站体更好,但需要提前评估堆载引起隧道变形的安全性;基坑深度增加对相邻隧道变形的限制能力减弱,导致相同堆载强度下隧道的变形幅度更大;不均匀堆载方案可以更精确控制地铁结构变形,有效减缓地铁结构之间的差异变形,但与均匀堆载相比需适当提高加载曲线的最大强度值;在总堆载强度不变情况下,提前进行堆载反压,并且采用分级加载的方式,可以更有效地控制地铁结构的隆起变形。在此基础上提出一些施工建议,使研究成果为今后类似工程的地铁结构隆起变形控制措施提供参考与借鉴。

关键词：地铁结构基坑开挖隆起变形堆载控制措施

基于基坑支护工程的区段复式配筋预应力管桩抗弯试验及数值模拟

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岩土工程学报 2024年第2期46卷 406-414页

作者：刘永超刘岩李兵兵张国平胡智鑫刘建志天津城建大学天津300384 天津大学建筑工程学院天津300072 中铁建设集团有限公司北京100040 天津建城基业集团有限公司天津300301

复式配筋预应力混凝土管桩(PRC管桩)作为基坑支护桩使用时,为提高非预应力钢筋的利用效率,提出将区段配置非预应力钢筋的管桩作为基坑支护桩。通过对天津地区80个基坑工程中的支护桩弯矩分布情况统计分析,并对区段复式配筋预应力混凝土... 详细信息

复式配筋预应力混凝土管桩(PRC管桩)作为基坑支护桩使用时,为提高非预应力钢筋的利用效率,提出将区段配置非预应力钢筋的管桩作为基坑支护桩。通过对天津地区80个基坑工程中的支护桩弯矩分布情况统计分析,并对区段复式配筋预应力混凝土管桩(PR-PHC管桩)进行足尺抗弯试验及有限元分析,研究区段配筋的可行性和PR-PHC管桩的抗弯性能。研究表明,单支撑排桩、倾斜桩及悬臂桩的桩身弯矩区间分布具有规律性。PR-PHC管桩区段配置的非预应力筋,可以提高其抗弯极限承载力及其抗弯刚度,并有效改善桩身裂缝的展开情况,构建的数值模型可以较好地反映试验的实际情况。并对PR-PHC管桩在实际应用中可能遇到的不利工况做了影响分析。研究结果表明可以在基坑工程中使用PR-PHC管桩替代PRC管桩,减少钢筋使用量,促进碳减排。

关键词：有限元模拟预应力混凝土抗弯试验区段配筋基坑支护