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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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泸定县6.8级地震村镇建筑震害调查与分析

振动与冲击 2024年第6期43卷 121-131,140页

作者：陈云董金爽张奉超海南大学土木建筑工程学院海口570228 中铁一局集团建筑安装工程有限公司西安710054

为分析泸定县6.8级地震中村镇建筑的震害,对震中附近的磨西镇、得妥镇、燕子沟镇的村镇建筑开展了震害调查,总结村镇结构中砖木结构、砖混结构和框架结构的典型震害特征,对震中附近评估烈度为Ⅸ度区域的村镇建筑进行地震破坏等级评估、... 详细信息

为分析泸定县6.8级地震中村镇建筑的震害,对震中附近的磨西镇、得妥镇、燕子沟镇的村镇建筑开展了震害调查,总结村镇结构中砖木结构、砖混结构和框架结构的典型震害特征,对震中附近评估烈度为Ⅸ度区域的村镇建筑进行地震破坏等级评估、统计与分析。调查结果显示:整体上,砖木结构及砖混结构是此次地震中震害现象较为明显和严重的结构形式;框架结构震害整体较轻,基本未破坏数量占调研框架结构的72.5%。砖木结构及砖混结构震害特征主要表现为地基的不均匀沉降、墙体开裂、楼(屋)面破坏、非结构构件破坏及整体倒塌;框架结构震害特征主要表现为梁、柱及节点破坏、非结构构件的破坏。此次地震中,砖木结构、砖混结构严重破坏及倒塌的房屋占该两类房屋整体震害的比例较高,严重破坏砖木及砖混结构约为框架结构的6倍,且框架结构未出现倒塌,基本未破坏的框架结构占比较高。3种结构抗震能力由强到弱依次为:框架结构、砖混结构、砖木结构。针对不同结构形式的震害特征,应通过抗震加固全面提升可修复震害房屋及既有农房抗震防灾能力,以提高村镇建筑整体力学性能,减少地震伤亡及损失。

关键词：泸定地震震害调查村镇建筑砖木结构砖混结构框架结构

集成黏滞阻尼伸臂减震装置超高层建筑结构续建改造设计

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建筑结构学报 2024年第4期45卷 1-11页

作者：胡道航赵昕同济大学建筑工程系上海200092 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司上海200092

为了在超高层建筑结构续建改造设计中减少已建结构的改造工程量,通过附加黏滞阻尼装置有效提高高层建筑在地震作用下的结构耗能,从而降低结构的内力和变形响应。研究了黏滞阻尼伸臂的变形放大原理,介绍了黏滞阻尼伸臂的最优布置方法,并... 详细信息

为了在超高层建筑结构续建改造设计中减少已建结构的改造工程量,通过附加黏滞阻尼装置有效提高高层建筑在地震作用下的结构耗能,从而降低结构的内力和变形响应。研究了黏滞阻尼伸臂的变形放大原理,介绍了黏滞阻尼伸臂的最优布置方法,并提出了续建改造多状态矩阵,分析了续建改造项目典型驱动因素,总结了集成黏滞阻尼伸臂减震装置的超高层建筑结构续建改造设计策略,最后以工程实例验证该方法的有效性及准确性。结果表明:黏滞阻尼伸臂适用于以弯曲变形为主的超高层建筑结构,变形放大系数可近似为区格的跨度与高度之比,理论放大系数一般为2~3;采用基于阻尼耗能排序不变假定的黏滞阻尼伸臂设计方法,仅需对结构进行一次满布阻尼计算分析即可确定耗能排序及各附加阻尼方案;在以弯曲变形为主的框架核心筒结构中,阻尼伸臂布置在中、高区减震效果最好,距离该位置越远,耗能效果越差,相邻两道伸臂式阻尼提供的附加阻尼比相差约15%;在续建改造项目中布置黏滞阻尼减震系统,黏滞阻尼器提供的附加阻尼并非越大越好,存在使结构综合成本最低的集成减震设计方案;黏滞阻尼伸臂减震集成设计方法在提升结构抗震性能的同时有效降低了结构续建改造成本,具有实际工程价值。

关键词：超高层建筑结构续建改造设计敏感性优化方法续建改造多状态矩阵黏滞阻尼伸臂减震集成设计

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北京大兴国际机场航站楼风场和风压特性实测

建筑结构学报 2024年第7期45卷 120-130页

作者：万华平胡鹏华刘玄张文杰秦凯罗尧治浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 北京市建筑设计研究院有限公司北京100045

大跨度空间结构是典型的风敏感结构,其风场和风压具有强随机性和时空分布特性,因此有必要开展全面、系统的结构风场和风压同步实测研究。基于北京大兴国际机场航站楼的风速和风压实测数据,开展航站楼屋面风场和风压特性研究,分析航站楼... 详细信息

大跨度空间结构是典型的风敏感结构,其风场和风压具有强随机性和时空分布特性,因此有必要开展全面、系统的结构风场和风压同步实测研究。基于北京大兴国际机场航站楼的风速和风压实测数据,开展航站楼屋面风场和风压特性研究,分析航站楼屋面不同位置处的风场特性以及不同风场特性之间的关系,结合实测风场特性研究航站楼屋面风压的时空分布规律和非高斯特性,并对比分析脉动风压功率谱密度和脉动风速功率谱密度。结果表明:航站楼屋面不同位置处风场特性存在较大差异,平均风速与湍流强度及阵风因子呈负相关,湍流强度与阵风因子呈正相关;屋面风压在易产生特征湍流的迎风边缘和连廊位置具有复杂的时空分布特性,屋面大部分区域风压为偏度小于0和峰度大于3的非高斯分布,脉动风压功率谱密度和脉动风速功率谱密度受屋面特征湍流影响显著。

关键词：北京大兴国际机场现场实测风场特性风压分布非高斯特性

基于土拱效应和黄土改进应变楔模型的抗滑桩水平承载力计算

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上海交通大学学报 2024年

作者：罗丽娟任翔李晟唐涌贺鹏远长安大学建筑工程学院山东航空学院建筑工程学院

滑坡防治是当前地质灾害研究的热点之一，桩前被动土拱效应是影响抗滑桩水平承载力的重要因素，目前，考虑桩前被动土拱效应对抗滑桩桩身受力影响的研究尚不多见。在当前应变楔模型研究的基础上，对抗滑桩嵌固段的桩前被动土拱效应及土... 详细信息

滑坡防治是当前地质灾害研究的热点之一，桩前被动土拱效应是影响抗滑桩水平承载力的重要因素，目前，考虑桩前被动土拱效应对抗滑桩桩身受力影响的研究尚不多见。在当前应变楔模型研究的基础上，对抗滑桩嵌固段的桩前被动土拱效应及土拱受力特点进行了分析，建立了考虑桩前被动土拱效应的排桩改进应变楔模型，并验证了其有效性。得到的主要成果有：引入桩前被动土拱并分析了被动土拱的受力特点，提出以被动土拱的破坏作为桩前土体破坏的判定条件；将群桩应变楔模型的前置计算宽度修正为1倍桩间距，可使排桩的被动土拱受力分析更加合理；考虑桩前土静止侧向压力对桩前土体和桩-土相互作用的影响，能使桩前被动土拱的土体应力状态求解更加合理，并使桩身内力与变形计算结果更为准确；本文提出的排桩改进应变楔模型能够更准确地反映邻桩相互作用时桩前土抗力的变化规律，研制的排桩内力和变形优化迭代计算程序可作为实际工程计算的新选择。

关键词：抗滑桩被动土拱改进应变楔水平承载力黄土

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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

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风荷载对全潜式浮式风机拖航运动响应的影响

南方能源建设 2024年第1期11卷 176-184页

作者：赵业彬任建宇乐丛欢山东电力工程咨询院有限公司山东济南250013 天津大学建筑工程学院天津300072

[目的]为了解决浮式风机拖航运输的安全问题,对全潜式浮式基础风机的拖航运动特性展开研究。[方法]针对全潜式浮式风机拖航过程,通过Moses软件建立了“全潜式浮式风机-拖缆绳-拖船”一体化拖航系统数值模型,设置了五组不同的海况对拖航... 详细信息

[目的]为了解决浮式风机拖航运输的安全问题,对全潜式浮式基础风机的拖航运动特性展开研究。[方法]针对全潜式浮式风机拖航过程,通过Moses软件建立了“全潜式浮式风机-拖缆绳-拖船”一体化拖航系统数值模型,设置了五组不同的海况对拖航过程进行计算。文章研究风速和风浪方向对全潜式浮式风机拖航运动响应的影响,并根据分析结果,提出有助于全潜式浮式风机拖航安全的建议。[结果]结果表明:相比于横摇运动,全潜式浮式风机的纵摇和垂荡运动受风速影响较为明显,风速越大,运动幅度越大;当风浪方向为90°时,风机的横摇运动受风浪方向影响较大,风浪方向为0°时,风机的纵摇和垂荡运动受风浪方向影响较大。[结论]在保证拖航过程在拖航窗口期的前提下,实际工程中建议对全潜式浮式风机采用逆风拖航的方式,以降低风机振动和共振的风险。同时,应尽量避免风向与拖航方向垂直的情况,两者垂直容易引发较大程度的横摇运动,使拖航过程较为危险。逆风拖航时,在超过平均海况的较大风速30.9 m/s下,全潜式浮式风机的运动响应及拖缆力仍能满足安全拖航的要求。

关键词：全潜式浮式风机拖航稳性 Moses数值模拟风速风向

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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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生物炭对重金属钝化及抗性基因的影响

中国环境科学 2024年第4期44卷 2156-2165页

作者：郭忠云王立鹏周海东杨硕山东城市建设职业学院山东济南250103 山东民丰建设规划设计有限公司山东济南250014 山东建筑大学设计集团有限公司山东济南250014 山东建筑大学市政与环境工程学院山东济南250101

探究了玉米秸秆生物炭(CB)和水稻壳生物炭(HB)对猪粪厌氧消化过程中重金属钝化和抗性基因削减的影响,并解析了影响抗生素抗性基因(ARGs)迁转的主要因素.研究发现,添加CB和HB后,促进了Cr,Cu,Pb和Zn转化为更稳定的金属形态,且投加HB有更... 详细信息

探究了玉米秸秆生物炭(CB)和水稻壳生物炭(HB)对猪粪厌氧消化过程中重金属钝化和抗性基因削减的影响,并解析了影响抗生素抗性基因(ARGs)迁转的主要因素.研究发现,添加CB和HB后,促进了Cr,Cu,Pb和Zn转化为更稳定的金属形态,且投加HB有更优的重金属钝化效果.添加CB和HB均能降低ARGs的丰度,胞外抗性基因(eARGs)的去除率较高,约为55.6~98.3%,具有更大比表面积的HB能吸附更多eARGs.胞内抗性基因(iARGs)的变化受生物炭影响较小,iARGs的削减主要与宿主菌的去除相关.微生物群落结构(λ=0.83,P0.05),投加生物炭可减轻消化系统中的重金属选择性压力,从而间接促进ARGs的去除.

关键词：生物炭厌氧消化抗生素抗性基因重金属猪粪