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基于钢结构BIM模型的结构分析数据转换和软件开发

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 161-169页

作者：赵诗华刘栋余香林石永久清华大学土木工程系北京100084

为解决当前在钢结构建筑信息模型(building information modeling,BIM)与结构分析模型之间进行数据转换时存在的关键技术问题,本文在分析工业基础类(industry foundation classes,IFC)标准表达方法的基础上,以ABAQUS为结构分析平台,开... 详细信息

为解决当前在钢结构建筑信息模型(building information modeling,BIM)与结构分析模型之间进行数据转换时存在的关键技术问题,本文在分析工业基础类(industry foundation classes,IFC)标准表达方法的基础上,以ABAQUS为结构分析平台,开发了钢结构BIM模型数据转换算法,运用C#语言和Xbim工具包,实现了结构构件信息提取、构件空间位置调整和分析数据自动添加,并形成了相应的转换软件;通过钢框架结构实例分析验证了该软件的可靠性和准确性,并将其应用于安阳市游客集散中心的BIM模型转换和结构分析。结果表明,所开发的算法和软件解决了生成的结构分析模型节点不连接和人工添加分析数据工作量大等问题,实现了BIM中的钢结构设计模型或深化设计模型向ABAQUS结构分析模型数据的准确转换。与传统的在ABAQUS中直接建立结构分析模型相比,本文提出的方法能大大提高复杂钢结构的结构分析建模速度和效率。

关键词：钢结构建筑信息模型(BIM) IFC标准模型转换结构分析

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树承式自由曲面结构形态创建方法研究

建筑结构学报 2025年第1期 189-203页

作者：汪江红崔昌禹涂桂刚姜宝石新余学院建筑工程学院哈尔滨工业大学土木工程学院吉林大学建设工程学院海南大学土木建筑工程学院

自由曲面和树状结构在大跨度建筑中应用广泛，其承载能力与形状密切相关。树承式自由曲面结构融合了两种结构形式的几何特点，但目前形态创建研究大多围绕单一结构形式展开。为充分考虑不同结构形式在承载过程中的协同作用，建立了树状... 详细信息

自由曲面和树状结构在大跨度建筑中应用广泛，其承载能力与形状密切相关。树承式自由曲面结构融合了两种结构形式的几何特点，但目前形态创建研究大多围绕单一结构形式展开。为充分考虑不同结构形式在承载过程中的协同作用，建立了树状结构与自由曲面壳体结构的联合形态创建方法。采用样条理论和分形技术分别完成两种结构的初始形状生成，利用参数域建立树状结构与自由曲面壳体之间的位置关系，通过调整曲面型值点、曲面与树状支承交点和树状结构非交节点3类设计变量实现以结构整体应变能最小化为目标的形态优化，同时对优化前后结构的受力特征、应变能变化展开分析，并研究不同设计变量调整方案对优化结果的影响。结果表明：初始形状创建方法满足树承式自由曲面结构几何特征表达的需要；优化后的结构主要以薄膜力和轴向力传递荷载，整体刚度得到了明显提高，验证了优化方法的有效性；在满足建筑与结构需求的前提下，不同的设计变量调整方式还可为建筑设计提供多种受力性能良好的方案。

关键词：自由曲面结构树状结构形态创建协同作用

水泥-蔗渣灰-陶瓷粉三元胶凝材料体系早期水化研究

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三峡大学学报（自然科学版） 2025年第1期47卷 73-80页

作者：王晶杨玉柱黄维蓉广西交通职业技术学院南宁530023 广西大学土木建筑工程学院南宁530004 重庆交通大学交通土建工程材料国家地方联合工程实验室重庆400074

为探究工业固废蔗渣灰、陶瓷粉作为辅助胶凝材料在水泥基材料中的适用性,本文通过单纯型重心设计方法对水泥-蔗渣灰-陶瓷粉三元胶凝体系进行混料设计,并通过凝结时间、水化热与氢核磁共振探究其早期水化性能.研究表明:蔗渣灰与陶瓷粉均... 详细信息

为探究工业固废蔗渣灰、陶瓷粉作为辅助胶凝材料在水泥基材料中的适用性,本文通过单纯型重心设计方法对水泥-蔗渣灰-陶瓷粉三元胶凝体系进行混料设计,并通过凝结时间、水化热与氢核磁共振探究其早期水化性能.研究表明:蔗渣灰与陶瓷粉均会延长水泥浆体的凝结时间,陶瓷粉的延缓幅度更大;水泥浆体水化放热峰会随着蔗渣灰掺量的增加而后移,随陶瓷粉掺量的增加而略微向前移,且蔗渣灰与陶瓷粉的掺入都会使浆体水化放热降低,72h水化程度也会降低;蔗渣灰与陶瓷粉的掺入会增加氢核磁共振信号强度,其中水泥-蔗渣灰组合的信号强度更高.水泥-蔗渣灰-陶瓷粉有较好的协同作用,三元体系可以制备凝结时间符合规范要求、水化热较低的胶凝材料,试验成果为工业固废的绿色应用以及低热混凝土的制备提供参考.

关键词：水泥蔗渣灰陶瓷粉早期水化氢核磁共振水化程度

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带肋FRP筋与混凝土的粘结强度预测方法

土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 130-141页

作者：董恒磊李东风蔡庆森王代玉哈尔滨工业大学(深圳)理学院广东深圳518000 深圳市龙岗区建筑工务署广东深圳518100 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

目前有关带肋纤维增强复合材料(FRP)筋粘结性能的研究不足。收集粘结纤维肋FRP筋(简称粘结肋FRP筋)和机械刻槽肋FRP筋(简称刻槽肋FRP筋)的试验数据,探究各参数对粘结性能的影响。结果表明:两种带肋FRP筋的宏观破坏模式都是拔出破坏,在... 详细信息

目前有关带肋纤维增强复合材料(FRP)筋粘结性能的研究不足。收集粘结纤维肋FRP筋(简称粘结肋FRP筋)和机械刻槽肋FRP筋(简称刻槽肋FRP筋)的试验数据,探究各参数对粘结性能的影响。结果表明:两种带肋FRP筋的宏观破坏模式都是拔出破坏,在细观上粘结肋FRP筋主要为FRP筋肋的剪切剥落,而混凝土损伤较轻微,大部分刻槽肋FRP筋表现为混凝土肋剪切破坏,二者的粘结强度随混凝土强度的增加而增大;增加保护层厚度可增强混凝土对FRP筋的约束效果,有助于提高粘结肋FRP筋的粘结强度,但对刻槽肋FRP筋几乎没有影响;增加相对肋高hrd和FRP筋肋宽比FR可提高粘结肋FRP筋的粘结强度;而刻槽肋FRP筋几乎不受hrd的影响,主要受混凝土肋宽比C_(R)的影响,其粘结强度随C_(R)的增加而增大;建立的粘结强度公式计算值与试验结果吻合较好,预测精度高于设计规范,主要原因在于该公式准确考虑了FRP筋肋成型工艺和几何特征对粘结强度的影响。

关键词：带肋FRP筋肋成型工艺肋几何特征粘结破坏模式粘结强度理论计算公式

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MICP纤维加筋优化电渗法加固软黏土的试验研究

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河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 166-175页

作者：胡其志陈禹龙刘一鸣陶高梁湖北工业大学土木建筑与环境学院湖北武汉430068 湖北省桥梁安全监控技术及装备技术工程研究中心湖北武汉430068

目的为缓解传统电渗法加固软黏土过程中土体开裂和不均匀沉降等问题,改善软黏土的工程性质,提出微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术联合玄武岩纤维加筋优化电渗法处理效果。方法通过开展软黏土室内电渗模型试验,分析电渗过程中的排水量、... 详细信息

目的为缓解传统电渗法加固软黏土过程中土体开裂和不均匀沉降等问题,改善软黏土的工程性质,提出微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术联合玄武岩纤维加筋优化电渗法处理效果。方法通过开展软黏土室内电渗模型试验,分析电渗过程中的排水量、电流强度和有效电阻,以及电渗处理后土体表面沉降量、含水率、抗剪强度和pH,结合SEM图像探究不同掺量的玄武岩纤维以及MICP-玄武岩纤维联合作用机制对电渗加固效果的影响机理。结果结果表明:(1)不同掺量的玄武岩纤维对电渗效果影响差异显著,纤维加入软黏土后可抑制电渗过程中的土体裂缝发展与电流衰减,掺量为0.4%的试验组最佳效果;(2)MICP技术与玄武岩纤维加筋的联合使电渗过程变得更加均衡与顺畅,有效改善了电渗固结排水导致的土体表面不均匀沉降;(3)在电渗过程中,MICP反应在土颗粒与纤维表面上生成的碳酸钙沉淀填充加固了土体,提升了土体强度均匀性;(4)MICP技术的加入在提升土体强度的同时减少了土体孔隙液的排出,降低了废液处理的压力,具有更高的环境适应性。结论该研究结果为提升电渗法加固软黏土地基的处理效果提供了新思路,拓展了加固软黏土方法新的可能性。

关键词：电渗法软黏土微生物诱导碳酸钙沉淀玄武岩纤维土体沉降

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天然和饱水红砂岩三轴压缩蠕变变形试验研究

三峡大学学报（自然科学版） 2025年第1期47卷 9-15页

作者：刘桃根胡凯李玲王伟湖南工学院土木与建筑工程学院湖南衡阳421002 河海大学岩土工程科学研究所南京210098 江西职业技术大学建筑工程学院江西九江332007

蠕变特性和长期强度是红砂岩地区岩体工程安全评价的关键要素,饱水软化效应对红砂岩蠕变特性和长期强度具有重要影响.采用全自动岩石三轴压缩伺服流变仪,开展天然与饱水红砂岩的三轴压缩试验和三轴压缩蠕变试验.试验结果表明:峰值强度... 详细信息

蠕变特性和长期强度是红砂岩地区岩体工程安全评价的关键要素,饱水软化效应对红砂岩蠕变特性和长期强度具有重要影响.采用全自动岩石三轴压缩伺服流变仪,开展天然与饱水红砂岩的三轴压缩试验和三轴压缩蠕变试验.试验结果表明:峰值强度、弹性模量和蠕变破坏应力因饱水软化效应而降低,围压对其降幅有削弱作用,蠕变破坏应力与峰值强度的比值在0.75~0.98之间;饱水软化效应能增强蠕变瞬时变形,减弱蠕变变形及蠕变应变速率;环向应变比轴向应变更早进入稳态蠕变阶段和加速蠕变阶段;稳态蠕变速率与偏压的变化关系符合指数函数关系;长期强度因饱水软化作用而降低,却因围压增加而增大,长期强度与峰值强度的比值在0.62~0.92之间;裂纹损伤应力与长期强度相差较大,裂纹损伤应力视为长期强度有待进一步考究.

关键词：红砂岩蠕变特性长期强度饱水软化效应裂纹损伤应力

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预制混凝土构件钢筋浆锚对接连接受拉性能

哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 120-127页

作者：朱张峰郭正兴黄丁丁陈耀钢南京工业大学土木工程学院南京211816 东南大学土木工程学院南京211189 江苏中南建筑产业集团有限责任公司江苏南通226124

为改善预制混凝土构件钢筋连接工艺及性能,提出一种预制混凝土构件钢筋浆锚对接连接技术。针对该新型钢筋连接的传力可靠性问题,开展了考虑钢筋直径、混凝土强度和浆锚长度变化的接头单向拉伸试验。试验结果表明,钢筋浆锚对接连接接头... 详细信息

为改善预制混凝土构件钢筋连接工艺及性能,提出一种预制混凝土构件钢筋浆锚对接连接技术。针对该新型钢筋连接的传力可靠性问题,开展了考虑钢筋直径、混凝土强度和浆锚长度变化的接头单向拉伸试验。试验结果表明,钢筋浆锚对接连接接头受拉性能由钢筋浆锚长度与帮条钢筋承载力共同控制,与混凝土强度无明显关系,表现为帮条钢筋配置相同的条件下,12 mm、14 mm直径连接钢筋试件分别在0.5l a(受拉钢筋基本锚固长度)、0.6l a钢筋浆锚长度条件下实现钢筋拉断,16 mm直径连接钢筋试件在0.6l a钢筋浆锚长度条件下发生帮条钢筋拉断。结合数据分析,建议12~16 mm直径连接钢筋浆锚长度按0.6l a控制,帮条钢筋与连接钢筋牌号相同的前提下,12~14 mm直径连接钢筋的帮条钢筋按4 C 8设计,16 mm直径连接钢筋的帮条钢筋应按6 C 8设计。同时,试验中钢筋镦头构造可保证钢筋充分锚固,其具体尺寸可用于指导钢筋加工;螺旋筋对接头受拉性能影响不明显,可参照本次试验参数进行设计。

关键词：预制混凝土钢筋连接浆锚对接帮条钢筋受拉性能

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预切缝辅助TBM滚刀破岩贯入荷载演化规律

土木与环境工程学报（中英文） 2025年第1期47卷 63-70页

作者：蒋亚龙徐彭楚璇曾建军徐长节熊扶阳华东交通大学土木建筑学院南昌330013 江西省交通科学研究院有限公司南昌330200

基于全断面隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)滚刀贯入室内模型试验,研究了3种不同破岩模式(完整岩样破岩、同轨迹破岩和异轨迹破岩)在不同围压条件下高强度花岗岩样贯入荷载演化特征,重点揭示贯入荷载-贯入度特征曲线、峰值荷载... 详细信息

基于全断面隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)滚刀贯入室内模型试验,研究了3种不同破岩模式(完整岩样破岩、同轨迹破岩和异轨迹破岩)在不同围压条件下高强度花岗岩样贯入荷载演化特征,重点揭示贯入荷载-贯入度特征曲线、峰值荷载、最大跌落幅值变化规律,获取不同破岩模式在不同围压条件下TBM滚刀受力特性。结果表明:1)高围压组贯入荷载-贯入度特征曲线较低围压组先跌落,跌落幅度较小,但其对应的贯入荷载并非峰值荷载,而低围压组初次跌落荷载为峰值荷载,且跌落幅值较大;2)在中高围压10~15 MPa时,峰值荷载及贯入荷载最大跌落幅值均最小,表明此围压范围较利于TBM的掘进;3)低围压条件下选用异轨迹破岩模式较同轨迹破岩模式能更有效地降低TBM滚刀贯入荷载,但同轨迹破岩模式的岩样发生楔裂破坏,其最大跌落幅值最小,更能减少刀具所受冲击荷载,减少刀具磨损。

关键词：高强度超硬岩全断面隧道掘进机预切缝破岩模式贯入荷载

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PVA纤维增强地质聚合物复合材料的研究进展

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吉林水利 2025年第1期 71-78页

作者：陈涛章文姣陈秀敏辽宁工业大学土木建筑工程学院

近年来，地质聚合物作为可持续性胶凝材料备受关注，被认为是减少水泥行业持续对环境气候负面影响的解决方案之一。与传统波特兰水泥类似，在地质聚合物中添加纤维可以改善其各项性能。本文综述了PVA纤维增强地质聚合物复合材料各项性... 详细信息

近年来，地质聚合物作为可持续性胶凝材料备受关注，被认为是减少水泥行业持续对环境气候负面影响的解决方案之一。与传统波特兰水泥类似，在地质聚合物中添加纤维可以改善其各项性能。本文综述了PVA纤维增强地质聚合物复合材料各项性能的研究进展，包括纤维掺量对工作性能、力学性能和耐久性能的影响，解释了PVA纤维对地质聚合物的强化机理，梳理了存在的问题，并给出建议。

关键词： PVA纤维地质聚合物工作性能力学性能耐久性强化机理