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3D打印混凝土流动度稳定控制策略设计

工程设计学报 2025年

作者：韩怡萱马宗方贺静宋琳刘超崔衡西安建筑科技大学信息与控制工程学院西安建筑科技大学土木学院

3D打印混凝土流动度的稳定控制对于提高打印构件成型质量意义重大。现存提升打印精度的途径主要集中在这几方面：优化混凝土材料特性、优化打印设备的机械结构或者优化打印工艺参数。而事实上，混凝土打印材料流动度稳定与否直接影响打... 详细信息

3D打印混凝土流动度的稳定控制对于提高打印构件成型质量意义重大。现存提升打印精度的途径主要集中在这几方面：优化混凝土材料特性、优化打印设备的机械结构或者优化打印工艺参数。而事实上，混凝土打印材料流动度稳定与否直接影响打印质量，为此本文从控制角度出发研究3D打印混凝土流动度稳定控制问题。首先分析了混凝土打印材料流动度与打印精度的关系，提出了3D打印混凝土流动度稳定控制系统结构；其次设计了基于PSO-PID算法的混凝土材料流动度控制策略，可以实现控制参数实时在线多次优化，使3D打印混凝土流动度稳定控制性能得到提升；最后仿真表明，本文所设计的控制策略可以满足混凝土流动度稳定控制要求，与传统PID、模糊PID算法对比，动态性能最优。实物实验也表明，本文所设计的控制策略能保证打印材料挤出的连续和均匀，最终成型精度得以提高。本文方法通过实时控制机械参数，实现材料流动度的稳定控制，这种方法有望为3D打印混凝土技术的有效工程应用提供技术支撑。

关键词： 3D打印混凝土流动度 PSO-PID控制策略打印精度

柱中抬升式自复位摇摆钢框架结构滞回性能研究

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工程力学 2025年

作者：周玉浩连鸣苏明周吴伟豪戴柏豪西安建筑科技大学土木工程学院西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室

提出了一种新型的柱中抬升式自复位摇摆钢框架(SCRSF-CMU)，旨在提高柱脚抬升式自复位摇摆钢框架(SCRSF-CBU)的恢复能力和抗震性能。SCRSF-CMU的摇摆节点位于底层柱的中部，采用可更换的锥形钢棒阻尼器(WHPs)作为耗能元件。为研究SCRSF-... 详细信息

提出了一种新型的柱中抬升式自复位摇摆钢框架(SCRSF-CMU)，旨在提高柱脚抬升式自复位摇摆钢框架(SCRSF-CBU)的恢复能力和抗震性能。SCRSF-CMU的摇摆节点位于底层柱的中部，采用可更换的锥形钢棒阻尼器(WHPs)作为耗能元件。为研究SCRSF-CMU的滞回性能，对一榀三层单跨的SCRSF-CMU试件进行了拟静力试验。随后，利用有限元软件ABAQUS建立了试件的多尺度有限元模型并验证了其准确性。建立了19个有限元模型，分析了主要设计参数对自复位摇摆钢框架滞回性能的影响。结果表明：SCRSF-CMU通过摇摆节点的抬升和自复位机制，将结构损伤集中于可更换的WHPs，其余构件保持弹性状态，2.5%顶层侧移角下具有可忽略的残余变形；与SCRSF-CBU相比，SCRSF-CMU具有更高的初始刚度、屈服后刚度、承载能力、变形能力和耗能能力；摇摆节点位置的变化对自复位摇摆钢框架的变形模式无影响；钢绞线的初始预拉力显著影响SCRSF-CMU的初始刚度、承载力、复位能力和相对能量耗散比，但对单圈循环耗能和屈服后刚度无影响；WHPs钢棒的数量、长度和直径对SCRSF-CMU的初始刚度和摇摆框架抬升力无影响，但显著影响其屈服后刚度、极限承载力、单圈循环耗能和相对能量耗散比。为避免SCRSF-CBU出现整体抬升，并确保其在实际应用中具备良好的自复位能力和耗能性能，自复位率应在1.0～1.5。

关键词：自复位摇摆钢框架柱中抬升拟静力试验滞回性能自复位率数值分析

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微波照射下砂浆-骨料多场耦合的数值研究

应用力学学报 2025年

作者：邵珠山江岩松魏玮肖毅豪西安建筑科技大学理学院西安建筑科技大学土木工程学院西安建筑科技大学陕西省岩土与地下空间工程重点实验室

新建筑的建造和旧建筑的拆除产生了大量废弃混凝土，从废弃混凝土中提取再生骨料已成为一种缓解资源危机、实现骨料循环利用的方案。微波加热因其选择性加热、高效、绿色的特点被逐渐应用于再生骨料的回收中。为了探究微波照射下砂浆-... 详细信息

新建筑的建造和旧建筑的拆除产生了大量废弃混凝土，从废弃混凝土中提取再生骨料已成为一种缓解资源危机、实现骨料循环利用的方案。微波加热因其选择性加热、高效、绿色的特点被逐渐应用于再生骨料的回收中。为了探究微波照射下砂浆-骨料沿界面分离与多场耦合之间的关系，利用COMSOL Mulitphysics软件建立了三维砂浆-骨料二相模型，分析了电磁场、温度场、应力场的分布情况。通过与微波加热试验对比，验证了数值分析的可靠性。数值模拟结果表明:电场强度和温度梯度在砂浆-骨料界面处达到最大值；骨料的外侧受拉，内侧受压。加热条件为3kW200s时，在砂浆-骨料界面处，第一主应力超过砂浆的极限抗拉强度，界面处出现裂纹，随着时间的延续，裂纹逐渐从界面处向试件边缘扩展并相互连接，最终砂浆与骨料在界面处发生分离。该研究通过数值模拟揭示了微波照射下砂浆-骨料分离的机理，有助于再生骨料的发展与应用。

关键词：微波骨料多场耦合温度热应力

带拼接板螺栓连接耗能梁段的可恢复功能钢框筒结构抗震性能研究

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秦巴山区历史文化街区建筑综合防灾评估研究——以恒口老街区为例

工程力学 2025年第1期42卷 83-102页

作者：连鸣戴子琳程倩倩西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055 中国建筑西北设计研究院有限公司西安710018

为了提升传统钢框筒结构的延性和耗能能力，提出采用拼接板螺栓连接的可恢复功能剪切耗能型钢框筒结构(FTS-SRSL)，该结构结合了可更换剪切型耗能梁段和钢框筒结构具有良好的抗震性能。该文对一个2/3缩尺的单层单跨FTS-SRSL子结构试件... 详细信息

为了提升传统钢框筒结构的延性和耗能能力，提出采用拼接板螺栓连接的可恢复功能剪切耗能型钢框筒结构(FTS-SRSL)，该结构结合了可更换剪切型耗能梁段和钢框筒结构具有良好的抗震性能。该文对一个2/3缩尺的单层单跨FTS-SRSL子结构试件进行了往复加载试验，试验结果表明，FTS-SRSL子结构试件具有良好的抗震性能，结构损伤集中于耗能梁段，且耗能梁段可实现更换。在试验的基础上，以耗能梁段长度比、耗能梁段腹板加劲肋间距、螺栓直径、翼缘拼接板和腹板拼接板厚度为参数，利用ABAQUS建立了15个足尺的单层单跨FTS-SRSL有限元模型，探究各模型的抗震性能，包括承载力、刚度、耗能以及塑性变形能力。有限元分析结果表明：改变拼接板螺栓连接的剪切型耗能梁段长度比会显著影响结构的承载力、刚度及耗能，建议FTS-SRSL中的拼接板螺栓连接剪切型耗能梁段长度比取0.73~1.09;改变耗能梁段腹板加劲肋间距对结构的承载力、刚度和耗能影响较小，基于该文的分析结果，建议FTS-SRSL中的拼接板螺栓连接剪切型耗能梁段腹板加劲肋间距取e/4~e/3(e为耗能梁段长度)，且间距应满足我国抗规的规定;改变翼缘拼接板和腹板拼接板厚度对结构的承载力、刚度及耗能基本无影响;改变螺栓直径对结构承载力、刚度及耗能影响较小。

关键词：可更换耗能梁段拼接板螺栓连接钢框筒结构抗震性能参数分析

来源：博看期刊评论

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灾害学 2025年第1期40卷 22-29页

作者：刘冬周思萌彭建兵申艳军周鑫玥西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054 长安大学地质工程与测绘学院西安710061 中国地质大学(北京)地质安全研究院北京100083 青海大学财经学院西宁810016

秦巴山区因其独特的地理和气候条件成为防灾减灾救灾的重点区域,而其历史文化街区的建筑是安全隐患的主要承载体。该文综合考虑秦巴山区历史文化街区建筑不安全性因素,从建筑单体和建筑组群两个层面,以及建筑本体、建筑附属和建筑环境... 详细信息

秦巴山区因其独特的地理和气候条件成为防灾减灾救灾的重点区域,而其历史文化街区的建筑是安全隐患的主要承载体。该文综合考虑秦巴山区历史文化街区建筑不安全性因素,从建筑单体和建筑组群两个层面,以及建筑本体、建筑附属和建筑环境三个维度,构建了历史文化街区建筑综合防灾的评估框架,并以陕西省第四批历史文化街区恒口老街区为例开展研究。结果表明:恒口老街区在建筑本体防灾、附属防灾及环境防灾在6大组群和1219栋单体建筑内存在显著差异,防灾能力较强区域均呈面状分散于街巷两侧;而防灾薄弱点则多为可达性较低的组群内部。该结果为减轻街区建筑灾害风险危险性、降低建筑承灾体易损性、增强建筑自适性以及提高建筑的可恢复性,提供了研判技术依据和改进方向。

关键词：历史文化街区建筑综合防灾本体附属环境秦巴山区

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弹性多孔介质材料表面冰粘附特性试验研究

实验流体力学 2025年

作者：冯鑫薛明倪章松吴定聪西南科技大学土木工程与建筑学院成都流体动力创新中心

高效可靠的防除冰技术对航空运输和国民经济稳定安全发展具有重要的作用，探索新型防除冰技术具有较高的应用前景和科学价值。为探索弹性多孔介质材料和超声空化效应结合下的主被动复合式防除冰方法，本文以金属为基底的微/纳结构多孔... 详细信息

高效可靠的防除冰技术对航空运输和国民经济稳定安全发展具有重要的作用，探索新型防除冰技术具有较高的应用前景和科学价值。为探索弹性多孔介质材料和超声空化效应结合下的主被动复合式防除冰方法，本文以金属为基底的微/纳结构多孔材料为研究对象，通过试验研究重点揭示了其表面冰粘附特性，着重分析了其本征属性如基底材料、孔径大小、液体介质等对表面冰粘附强度的影响。试验结果表明，在内部未添加液体介质时，材料表面冰粘附强度受不同基底材料影响显著，以基底材料中冰粘附性表现较低的钛金属作为后续研究对象后发现，材料表面冰粘附强度随孔径的增加而呈下降趋势；在对其内部充盈无毒、抗冻液体介质后下降趋势更为明显，降幅由原来的20%扩至45%（孔径15μm～160μm），同时为进一步研究内部液体介质对冰-固界面粘附特性的影响，对比了未添加液体介质，发现孔径在15μm～100μm范围内添加液体介质表面冰粘附强度并未过多受其影响，但随着孔径从100μm增至160μm，材料表面冰粘附强度降低效果愈发明显，最大降幅可达33%。

关键词：微/纳结构冰粘附强度基底材料孔径大小液体介质

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中国-南部非洲沥青路面设计差异性对比研究

中外公路 2025年

作者：王卿林洋洋闫鸿翔赵宾夏墨萱李宁司伟中国公路工程咨询集团有限公司长安大学公路学院西安建筑科技大学土木工程学院

为推动南部非洲地区项目顺利开展，促进中国标准在海外推广应用和中国标准国际化，基于中国-南部非洲现行的主要沥青路面设计规范，将两个地区沥青路面设计体系、筑路材料、设计参数、结构设计方法进行系统梳理与对比研究。结果表明：... 详细信息

为推动南部非洲地区项目顺利开展，促进中国标准在海外推广应用和中国标准国际化，基于中国-南部非洲现行的主要沥青路面设计规范，将两个地区沥青路面设计体系、筑路材料、设计参数、结构设计方法进行系统梳理与对比研究。结果表明：在南部非洲国家中，南非规范体系完备，应用广泛，而南部非洲规范种类相对较多、理论性较弱，中国规范体系完整、实用性强；由于地缘气候差异，中国与南部非洲地区在筑路材料上的选取原则和力学要求上均有不同；两地区设计参数上的取值、计算方法上存在差异，南部非洲地区关于路面结构设计方法更加丰富，中国按照既定流程进行设计，主要差异点在于对综合目录法的应用。本研究提出了中国标准与南部非洲相关规范的主要差异，为支持中国规范走出去和指导技术人员在南部非洲海外项目公路工程建设提供系统参考。

关键词：道路工程沥青路面路面结构中国-南部非洲规范对比

固废基胶凝材料混凝土的生产应用技术与低碳发展

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矿物岩石 2025年

作者：倪文李倩琚永健北京科技大学土木与资源工程学院

本文旨在研究钢渣、矿渣和脱硫石膏制备固废基胶凝材料的水化机理，以“复盐效应”和“硅的四配位同构化效应”两个理论作为相互协同的支撑点，以“被动水化动力学”作为技术基础进行进一步深入研究。通过对钢渣理化性质分析，固废基胶... 详细信息

本文旨在研究钢渣、矿渣和脱硫石膏制备固废基胶凝材料的水化机理，以“复盐效应”和“硅的四配位同构化效应”两个理论作为相互协同的支撑点，以“被动水化动力学”作为技术基础进行进一步深入研究。通过对钢渣理化性质分析，固废基胶凝材料生产工艺调整，解决钢渣工业生产应用所面临的易磨性差、安定性不良、活性差的问题，实现立磨生产的固废基胶凝材料混磨40分钟，通用胶砂3d抗压强度可达22.15MPa，28d抗压强度可达44.17MPa，专用胶砂3d抗压强度可达32.98MPa，28d抗压强度可达57.43MPa。通过钢渣、矿渣、脱硫石膏制备固废基胶凝材料，以尾砂废石为骨料制备的全固废混凝土，3d抗压强度可达18.67MPa，28d抗压强度可达49.0MPa，并进一步验证了钢渣掺量为60%的固废基胶凝材料制备全固废混凝土的可行性，其3d抗压强度可达24.1MPa，35d抗压强度可达45.5MPa。通过模拟固废基胶凝材料水化环境下，尾矿废石单矿物水化实验，证明尾矿和废石的硅酸盐属性表面有大量的硅氧和铝氧断键，在较低钙硅比和较低水胶比的胶凝材料体系中能够重新键合，形成硅氧四面体的重新链接。本文对多固废协同的低碳胶凝材料CO2减排潜力进行了分析展望，本领域预期可以减排CO2总量为11.93亿吨。

关键词：固废基胶凝材料多固废协同作用钢渣低碳

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超早龄期UHPC力学性能和水化进程研究

浙江工业大学学报 2025年第1期 22-30页

作者：刘金涛郑柏加张龙杨杨崔娇伟浙江工业大学土木工程学院浙江省工程结构与防灾减灾技术研究重点实验室台州普立德科建筑科技有限公司

超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete, UHPC）具有较高的力学性能和耐久性，其早期水化程度剧烈、体积变化大、开裂敏感性较高。基于力学性能及热重试验，分析UHPC超早龄期的拉压强度、拉伸应变、弹性模量和水化进程等时... 详细信息

超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete, UHPC）具有较高的力学性能和耐久性，其早期水化程度剧烈、体积变化大、开裂敏感性较高。基于力学性能及热重试验，分析UHPC超早龄期的拉压强度、拉伸应变、弹性模量和水化进程等时变规律。研究结果表明：UHPC超早龄期抗压与抗拉强度发展较快，1 d即可分别达到28 d强度的45%以上；UHPC的拉伸应变随龄期呈现先降低后增加并趋于稳定的规律，UHPC的极限拉伸应变ε在超早龄期仅为77×10-6～92×10-6,而成熟龄期UHPC极限拉伸应变ε为135×10-6～163×10-6;UHPC超早龄期的弹性模量则与抗压强度发展呈现类似的规律，且两者关系符合幂函数发展规律，拉压比稳定在0.06附近；UHPC超早龄期水化进程发展迅速，1 d龄期时水化程度达到20%～30%,较低的水胶比导致UHPC水化程度不高，28 d龄期时水化程度仅为40%～50%。

关键词：超高性能混凝土超早龄期力学性能拉伸应变水化进程

来源：博看期刊