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震源-盆地-结构整体物理模型地震模拟：FK-SE-FE方法

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振动工程学报 2024年

作者：吴孟桃王斌巴振宁戴靠山梁建文四川大学土木工程系天津大学土木工程系

震源特性、传播路径和场地条件是影响地震动的关键因素，相关研究为结构抗震设计提供基础。本文针对考虑震源-路径-场地效应的工程结构地震响应模拟，充分发挥频率-波数域（FK）技术半解析求解深部地壳半无限空间内源格林函数、SEM高效... 详细信息

震源特性、传播路径和场地条件是影响地震动的关键因素，相关研究为结构抗震设计提供基础。本文针对考虑震源-路径-场地效应的工程结构地震响应模拟，充分发挥频率-波数域（FK）技术半解析求解深部地壳半无限空间内源格林函数、SEM高效计算大尺度复杂场地非均匀波场、FEM精细模拟工程结构与构件及其弹塑性特性的优势，建立了FK-SE-FE强耦合三步走方法。通过“震源-场地”和“场地-结构”两方面的算例比较，逐步验证了方法的正确性和精度。进而以美国SAC钢框架结构基准模型为实例，开展位错点源、沉积盆地和上部结构的地震模拟及其作用效应分析，重点探讨了有无沉积盆地和是否考虑土-结构相互作用对钢框架结构地震响应的影响。结果表明：与从模型底部直接输入加速度地震波的方案相比，考虑土-结构相互作用情况的结构顶层峰值响应显著降低；波传播过程中沉积盆地的存在显著增大了结构的整体地震响应和最大形变沿层高的分布，且结构开始振动时间明显延后。

关键词：位错点源盆地效应结构基准模型地震波传播全过程模拟

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旋转开合屋盖体系运动全过程协同分析

建筑结构学报 2024年第1期45卷 58-68页

作者：董淑钦罗尧治喻莹沈雁彬浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058 浙江大学长三角智慧绿洲创新中心未来城市(智慧城市)实验室浙江嘉兴314100 浙江大学浙江省空间结构重点实验室浙江杭州310058 汕头大学土木与环境工程系广东汕头515063

旋转开合屋盖与支承结构之间相互作用明显,需要对两者进行协同分析。为了开展不同开合程度下和运动全过程中旋转开合屋盖与支承结构间的协同分析,提出了基于有限质点法的旋转开合屋盖体系协同分析方法。该方法可以同时考虑旋转开合屋盖... 详细信息

旋转开合屋盖与支承结构之间相互作用明显,需要对两者进行协同分析。为了开展不同开合程度下和运动全过程中旋转开合屋盖与支承结构间的协同分析,提出了基于有限质点法的旋转开合屋盖体系协同分析方法。该方法可以同时考虑旋转开合屋盖与支承结构之间的接触碰撞与摩擦,以及驱动荷载的作用,并采用对称结构分析模型简化以提高求解效率。采用该方法对杭州奥体网球中心旋转开合屋盖体系进行了协同分析,结果表明:该方法可以较好地反映旋转开合屋盖体系不同开合程度下和运动全过程中的结构响应;相较于开启状态,该结构在闭合状态下受力更为不利;在运动全过程中,轮轨间相互作用致使振动,动力效应不可忽视;运动速度越大,结构响应振动越明显,应根据运动速度选取合适的自重荷载增大系数。

关键词：开合屋盖协同分析运动全过程有限质点法动力效应

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 2024年

作者：赵诗华刘栋余香林石永久清华大学土木工程系

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... 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

基于模态阻尼指标的空间杆系结构作动器位置优化

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湖南大学学报(自然科学版) 2024年第7期51卷 1-9页

作者：万华平马强薛宇胡鹏华葛荟斌罗尧治浙江大学建筑工程学院浙江省空间结构重点实验室

针对空间杆系结构作动器的位置优化问题，本文基于线性二次型最优控制理论（LQR），建立了空间杆系结构振动的主动控制系统，提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则.采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文... 详细信息

针对空间杆系结构作动器的位置优化问题，本文基于线性二次型最优控制理论（LQR），建立了空间杆系结构振动的主动控制系统，提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则.采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文方法的有效性，并在控制效果和控制能量输入两方面与常用的模态控制力方法进行了对比分析.结果表明：随着作动器数量的增加，本文方法的控制效果和控制能量输入比模态控制力方法提升更快；在作动器数量相同或控制能量输入相同时，本文方法对外界激励的控制效果优于模态控制力方法.

关键词：空间杆系结构模态阻尼主动振动控制作动器位置优化序列前向选择

电动联合渗透反应屏障修复污染土壤的研究进展

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安全与环境学报 2024年第1期24卷 330-344页

作者：王艳薛逸翔朱鹏宁波大学土木工程系浙江宁波315211

电动治理技术具有治理时间短、成本低、效率高、处理对象广和不破坏土壤结构等优点,是一种前景广阔的土壤原位治理技术,可通过与其他技术相结合的方式来提高土壤中污染物的去除效率。渗透反应屏障(Permeable Reactive Barrier, PRB)技... 详细信息

电动治理技术具有治理时间短、成本低、效率高、处理对象广和不破坏土壤结构等优点,是一种前景广阔的土壤原位治理技术,可通过与其他技术相结合的方式来提高土壤中污染物的去除效率。渗透反应屏障(Permeable Reactive Barrier, PRB)技术可通过吸附、沉淀、氧化还原反应和生物降解等方式针对性地去除土壤和地下水中的污染物。电动联合渗透反应屏障(Electrokinetics Coupled with Permeable Reactive Barrier, EK-PRB)治理技术结合了电动治理技术和渗透反应屏障两种方法的优势,可更高效地治理污染土壤。通过阐述EK-PRB技术的治理原理,探讨治理过程中的各种影响因素,阐明了EK-PRB技术在(类)重金属、无机盐、放射性元素等无机污染土壤和菲、醚、柴油等有机污染土壤中的应用和实践,进而总结了EK-PRB技术的发展现状,并展望了EK-PRB技术治理污染土壤的发展趋势。

关键词：环境工程电动渗透反应屏障污染土治理

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基于一致理论的结构屈曲分析方法研究

空间结构 2024年第2期30卷 32-37页

作者：钱若军袁行飞同济大学土木工程学院上海200092 浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058

在经典的结构理论研究的基础上,讨论了多自由度体系结构屈曲分析的数值方法,并给出了结构弹塑性、开裂和屈曲分析的一致理论,按宏观、微观和传递分析过程根据平衡稳定性判断准则构成了结构系统稳定性分析的完整框架,可用于工程结构的屈... 详细信息

在经典的结构理论研究的基础上,讨论了多自由度体系结构屈曲分析的数值方法,并给出了结构弹塑性、开裂和屈曲分析的一致理论,按宏观、微观和传递分析过程根据平衡稳定性判断准则构成了结构系统稳定性分析的完整框架,可用于工程结构的屈曲分析.

关键词：一致理论屈曲分析强度极限准则平衡稳定性准则多米诺传递

附加不同形式调谐质量惯容系统的高耸烟囱轻量化减震控制

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振动工程学报 2024年第3期37卷 464-475页

作者：张力张瑞甫薛松涛谢丽宇同济大学土木工程学院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结构防灾减灾工程系上海200092 日本东北工业大学建筑系仙台982-8577

附加调谐质量阻尼器是烟囱结构的一种传统减震控制方法,然而其通常需要较大的附加质量及额外的安装空间,这为施工安装带来不便。本文提出附加调谐质量惯容系统(TMIS)控制高耸烟囱的地震响应,以利用惯容元件的表观质量效果实现轻量化减... 详细信息

附加调谐质量阻尼器是烟囱结构的一种传统减震控制方法,然而其通常需要较大的附加质量及额外的安装空间,这为施工安装带来不便。本文提出附加调谐质量惯容系统(TMIS)控制高耸烟囱的地震响应,以利用惯容元件的表观质量效果实现轻量化减震目标。同时,考虑烟囱高阶模态对其地震响应不容忽视的影响,提出沿烟囱高度布置的分布式TMIS以实现多模态控制效果。建立了基于两种不同惯容子系统的TMIS力学模型及相应的附加分布式TMIS烟囱运动方程。以金井清谱为随机地震激励输入,并基于改进的定点理论提出了分布式TMIS的部分设计参数简化假设,提出了基于需求的分布式TMIS烟囱结构多模态优化设计方法。通过实例验证了所建议设计方法的有效性,并对比检验了分布式TMIS的轻量化及多模态控制效果,通过参数分析检验了所采用的改进定点理论简化的合理性。结果表明:所建议的设计方法可以按照预定目标发挥两种分布式TMIS的减震性能,两种分布式TMIS均显示了明显的轻量化减震效果。

关键词：减震惯容烟囱多模态控制调谐

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大跨斜腿钢管桁架结构日照非均匀温度场研究

工程力学 2024年第1期41卷 208-218页

作者：王锦涛刘宇飞樊健生周勐聂建国强安鹏周照飞中南大学土木工程学院湖南长沙410075 清华大学土木工程系北京100084 中交第四公路工程局有限公司北京100102

大跨空间结构在施工过程中由于长期暴露在太阳辐射中,结构中存在明显的温度效应。又因为结构独特的空间网架特性以及太阳辐射角度的实时变化,杆件之间存在明显的遮挡作用,因此结构的温度场不仅是随时间变化的,还具有不均匀的特征。该文... 详细信息

大跨空间结构在施工过程中由于长期暴露在太阳辐射中,结构中存在明显的温度效应。又因为结构独特的空间网架特性以及太阳辐射角度的实时变化,杆件之间存在明显的遮挡作用,因此结构的温度场不仅是随时间变化的,还具有不均匀的特征。该文基于地理气象信息和杆件遮挡作用的结构温度场分析算法,以某个大跨斜腿钢管桁架结构为研究背景,模拟分析了结构的瞬态温度场,并结合结构的温度和微应变长期监测,对结构的不均匀温度场以及施工阶段受力进行了讨论。计算与实测结果表明,遮挡作用使得杆件之间的瞬态温差最大可达21%,时变性与不均匀性非常显著;结构施工阶段的受力主要来源于温度效应,结构在施工阶段的温度效应不可忽略。

关键词：大跨空间结构太阳辐射日照阴影温度效应长期监测

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路基湿度测量方法、演化规律及调控技术研究进展

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中国公路学报 2024年第6期37卷 1-33页

作者：崔新壮张小宁王艺霖曾浩高上曹天才吕伟韩柏林重庆大学土木工程学院重庆400045 香港城市大学建筑与土木工程系中国香港999077 山东大学土建与水利学院山东济南250061

路基湿度状态是影响道路工程全寿命周期服役性能的关键因素之一。准确测量路基湿度、揭示路基湿度演化规律、提出合理的路基湿度调控技术一直是道路工程的重点问题。近年来,随着科学技术的不断发展,在路基湿度调控的相关研究中涌现出了... 详细信息

路基湿度状态是影响道路工程全寿命周期服役性能的关键因素之一。准确测量路基湿度、揭示路基湿度演化规律、提出合理的路基湿度调控技术一直是道路工程的重点问题。近年来,随着科学技术的不断发展,在路基湿度调控的相关研究中涌现出了大量新理论、新方法和新技术。聚焦路基湿度测量方法、演化规律以及调控技术3个方面,系统阐述了国内外有关路基湿度的研究现状。综合分析表明,在路基湿度测量方法上,传统破坏性路基湿度测量方法逐渐被低扰动和非扰动测量方法替代,时域反射技术(TDR)、频域反射技术(FDR)和探地雷达技术(GPR)等新技术为路基湿度测量提供了新方法,但在原位、无损、精准和快速测量方面仍有提升空间。在路基湿度演化规律研究上,理论计算、数值分析和缩尺模型试验是揭示路基湿度演化规律的主要研究手段,并从水-力-热多因素耦合下的非饱和土渗流、多孔介质的流动传热、缩尺模型的搭建等方面对路基湿度演化规律进行了研究与分析。然而路基湿度演化受复杂环境的直接影响,具有明显的时空效应,目前的研究成果尚不足以全面、精确地反映路基湿度演化规律。在路基湿度调控技术上,传统的路基内外部排水系统和以粒料隔离层为代表的路基结构在路基湿度调控方面具有显著效果,但由于无法阻隔路基内部的水汽迁移,其调控效果随着服役时间的增加逐渐减弱。以高性能吸疏水材料为代表的新型调控技术可实现路基湿度的主动调控,但尚未实现路基湿度的精细化、智能化调控,未来可向低成本、高效率和高实用性的路基湿度调控技术方向发展。

关键词：路基工程湿度综述测量方法演化规律调控技术