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生态文明背景下三生空间研究:内涵、进展与对策

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生态学报 2024年第1期44卷 47-59页

作者：张令达侯全华段亚琼长安大学建筑学院西安710061

“三生空间”作为人类活动与自然资源的空间载体,是一个多要素交互作用、多尺度空间嵌套的复杂空间系统。科学认识“三生空间”的理论内涵与实现路径是生态文明建设面临的核心命题,更是当前国土空间规划所面临的空间协同管控问题。从历... 详细信息

“三生空间”作为人类活动与自然资源的空间载体,是一个多要素交互作用、多尺度空间嵌套的复杂空间系统。科学认识“三生空间”的理论内涵与实现路径是生态文明建设面临的核心命题,更是当前国土空间规划所面临的空间协同管控问题。从历史维度、理论维度、实践维度探讨了“三生空间”的科学内涵、研究进展与对策;通过历史溯源梳理了人类文明进程中“三生空间”从“混沌”到“协同”演进过程与趋势,探究了“三生空间”在生态文明背景下的科学性与学理性;遵循“根本性-规律性-操作性”的逻辑综述了国内外学者在“三生空间”的研究成果;从关系机制、方法体系、空间表征、管控方案四个方面探讨了“三生空间”协同管控的对策。未来“三生空间”研究应是着眼复杂的国土空间现状与协同的空间管控模式,提升对空间本质的认识维度,建立以人为本的科学研究范式,为国土空间规划提供科学的理论支撑。

关键词：三生空间国土空间规划综述理论内涵问题与对策

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基于环糊精构筑薄膜复合膜的研究进展

化工进展 2024年第8期43卷 4464-4476页

作者：孙燕冯倩颖谢晓阳何皎洁杨利伟白波长安大学建筑工程学院陕西西安710061 长安大学水利与环境学院陕西西安710061

绿色环保型材料环糊精(CD)因其独特的空腔结构和外壁亲水、内壁疏水的两亲性,在水处理分离膜的构筑上受到广泛关注。CD膜具有优异的理化性质和结构特征,在污废水净化、染料/盐混合溶液分离和有机溶剂纳滤等水处理领域备受青睐。在水处理... 详细信息

绿色环保型材料环糊精(CD)因其独特的空腔结构和外壁亲水、内壁疏水的两亲性,在水处理分离膜的构筑上受到广泛关注。CD膜具有优异的理化性质和结构特征,在污废水净化、染料/盐混合溶液分离和有机溶剂纳滤等水处理领域备受青睐。在水处理中,CD膜可以同时实现分子和离子的精确分离,并提高膜的渗透性。本文从CD膜的设计及制备方法(界面聚合法和相转化法)出发,围绕CD膜的不同构筑方法,综述了近年来基于环糊精构筑水处理薄膜复合膜的研究现状,探讨了CD引入对膜分离层界面结构、渗透性、污染物截留和抗污染能力等方面的影响。最后对基于环糊精构筑薄膜复合膜的发展方向,如提高CD的反应活性、优化反应条件、开发新型CD衍生物以及新型CD膜的制备工艺进行了分析和展望,以推动CD薄膜复合膜在水处理中的应用发展。

关键词：分离膜环糊精水处理界面聚合

一种新型装配式混凝土剪力墙等效平面桁架模型

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山东大学学报（工学版） 2024年第3期54卷 94-102页

作者：樊禹江丁佳雄黄欢欢廖凯许锦宝长安大学建筑学院陕西西安710061 长安大学建筑工程学院陕西西安710061

针对一种具有一定地震响应自适应能力的新型装配式剪力墙的墙体,提出一种等效平面桁架模型非线性分析方法,有效解决传统的建模方法效率低下、提取的结构刚度和质量矩阵的阶数过大,影响后续结构振动控制系统调用的问题。对两种由不同水... 详细信息

针对一种具有一定地震响应自适应能力的新型装配式剪力墙的墙体,提出一种等效平面桁架模型非线性分析方法,有效解决传统的建模方法效率低下、提取的结构刚度和质量矩阵的阶数过大,影响后续结构振动控制系统调用的问题。对两种由不同水平连接装置连接而成的新型装配式剪力墙进行加载试验;通过刚度等效将矩形平面微元体简化为等效平面桁架单元,通过强调等效原则对混凝土应力-应变关系进行修正;结合装配式剪力墙等效平面桁架模型的特点,提出一种适用于该模型的破坏准则和一种裂缝处理方法。将新型装配式剪力墙等效平面桁架模型的模拟结果和试验结果进行误差分析,结果表明,所建等效平面桁架模型能够快速提取结构刚度、质量矩阵;单向推覆所得结果与试验特征荷载平均相对误差为4.0%,与ANSYS和ABAQUS传统有限元模拟结果特征荷载平均相对误差分别为2.3%和2.7%,但计算时间分别降低了60%和64%。所建立的新型装配式剪力墙结构等效平面桁架模型能够适用于后续结构振动控制中,且精度较高。

关键词：新型装配式剪力墙等效平面桁架模型本构模型有限元模拟非线性分析

基于裂缝滑移模型的无腹筋RC梁抗剪承载力计算

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 114-126页

作者：巩忠文熊二刚王文翔曹涛付重阳长安大学建筑工程学院陕西西安710061

为了考虑翼缘对无腹筋钢筋混凝土(RC)梁抗剪承载力的影响,基于裂缝滑移模型,考虑了受压区的贡献、销栓作用贡献和受拉区骨料咬合作用的贡献,提出了一种无腹筋RC梁抗剪承载力计算公式。为验证该计算公式的准确性,分别应用该公式和国内外... 详细信息

为了考虑翼缘对无腹筋钢筋混凝土(RC)梁抗剪承载力的影响,基于裂缝滑移模型,考虑了受压区的贡献、销栓作用贡献和受拉区骨料咬合作用的贡献,提出了一种无腹筋RC梁抗剪承载力计算公式。为验证该计算公式的准确性,分别应用该公式和国内外规范对收集的444根矩形截面梁与172根T形截面梁的试验数据进行计算,并将结果与国内外规范计算结果进行对比;基于所收集的数据集,利用5种常用的机器学习算法对收集的数据集进行回归分析,在数据集较小的情况下验证各算法的拟合度。结果表明:各国规范提出的抗剪承载力计算公式与试验值吻合较好;相较于规范的计算方法,该研究提出的计算方法较为准确,且可以有效地考虑T形截面梁翼缘对于抗剪承载力的贡献;选取的5个机器学习算法在测试集上表现良好,且与计算结果表现出了相同的规律,验证了机器学习算法在数据集较小的情况下对钢筋混凝土梁抗剪承载力计算的适用性。

关键词：裂缝滑移模型钢筋混凝土抗剪承载力 T梁机器学习

铁路路基动力响应的2.5D有限元方法研究现状及展望

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岩土力学 2024年第1期45卷 284-301页

作者：王瑞胡志平长安大学建筑工程学院陕西西安710061

作为一种频域计算方法,2.5D有限元具备计算效率高、内存占用小等优势,同时也存在诸多局限。经过20余年的发展,2.5D有限元方法已经具备了描述复杂土体本构关系和复杂路基几何特征条件下铁路路基动力响应的能力。荷载输入方法、建模策略... 详细信息

作为一种频域计算方法,2.5D有限元具备计算效率高、内存占用小等优势,同时也存在诸多局限。经过20余年的发展,2.5D有限元方法已经具备了描述复杂土体本构关系和复杂路基几何特征条件下铁路路基动力响应的能力。荷载输入方法、建模策略和波动吸收边界的持续优化使得2.5D有限元方法的精度不断提高,二维插值方法则为进一步提升计算效率提供了思路。目前,2.5D有限元已经成为铁路路基动力响应研究中的常用方法。为了理清铁路路基动力响应2.5D有限元方法的发展脉络,分别从荷载输入、路基系统、响应输出和计算精度及效率的提升方面总结了其发展现状,介绍了2.5D有限元在发展过程中遇到的瓶颈问题及解决对策。在此基础上,针对算法的精度和效率、研究的对象和内容进行了进一步的讨论和展望。

关键词： 2.5D有限元方法铁路路基动力响应建模吸收边界二维插值

不同初始应力的Kapton薄膜的蠕变性能研究

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 127-138页

作者：刘岩薛鑫媛范磊陈奕贤长安大学建筑工程学院陕西西安710061

聚酰亚胺薄膜(Kapton薄膜)作为一种航天膜材,其蠕变效应对结构的影响至关重要。为研究其蠕变力学性能,首先选用厚度为25μm的Kapton薄膜,在极限抗拉强度的35%、50%、65%、80%4组应力水平下,进行单轴蠕变拉伸试验。其次根据得到的蠕变力... 详细信息

聚酰亚胺薄膜(Kapton薄膜)作为一种航天膜材,其蠕变效应对结构的影响至关重要。为研究其蠕变力学性能,首先选用厚度为25μm的Kapton薄膜,在极限抗拉强度的35%、50%、65%、80%4组应力水平下,进行单轴蠕变拉伸试验。其次根据得到的蠕变力学曲线分析不同初始应力下薄膜蠕变的变化规律,结合蠕变伸长率描述薄膜随初始应力的蠕变特性并探讨其内在机理。最后采用经典Kelvin、经典Maxwell、四元件Burgers、三参数广义Kelvin、五参数广义Kelvin 5种蠕变本构模型对试验数据进行拟合,并对比分析各模型的拟合效果。结果表明:Kapton膜材具有明显的粘弹性性能,在设计中应予以考虑;初始应力对Kapton膜材的蠕变性能影响显著,初始应力越大,蠕变初期应变越大,稳态蠕变阶段应变保持值越高,粘弹性越明显;不同方向上的拉伸断裂应力水平导致蠕变性能的差异性,各应力状态下总应变TD(机器展开方向)大于MD(垂直方向);随着初始应力的增大,薄膜的蠕变伸长率先增大后减小,这是因为初始应力对薄膜内部的应力状态和位错运动的影响是复杂的,并且存在一个平衡点。本研究采用的五参数广义Kelvin模型能够较好地预测Kapton膜材的蠕变性能,拟合结果的可决系数均超过0.99,Burgers模型次之;经典Kelvin、三参数广义Kelvin以及经典Maxwell模型拟合可决系数在0.71~0.86之间,其拟合结果满足实际工程的需要。

关键词： Kapton薄膜粘弹性力学蠕变性能初始应力蠕变本构模型

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钢管预置集料混凝土中长柱受压性能试验

中南大学学报（自然科学版） 2024年第6期55卷 2247-2259页

作者：吕晶郑健龙韩文超张金翼赵欢长安大学建筑工程学院陕西西安710061

为了探究钢管预置集料混凝土中长柱受压性能,首先,考虑混凝土类型、混凝土强度、径厚比、长径比和偏心率等参数影响,设计了11根钢管预置集料混凝土中长柱和3根普通钢管混凝土中长柱;其次,通过轴压和偏压试验,并结合有限元分析法,研究了... 详细信息

为了探究钢管预置集料混凝土中长柱受压性能,首先,考虑混凝土类型、混凝土强度、径厚比、长径比和偏心率等参数影响,设计了11根钢管预置集料混凝土中长柱和3根普通钢管混凝土中长柱;其次,通过轴压和偏压试验,并结合有限元分析法,研究了试件破坏形态、承载力、变形特征等变化规律;最后,基于极限平衡理论,提出了适用于钢管预置集料混凝土中长柱轴压与偏压承载力计算公式。研究结果表明:钢管预置集料混凝土中长柱破坏形态与普通钢管混凝土中长柱的破坏形态相似,均为弯曲失稳破坏;钢管预置集料混凝土中长柱承载能力与普通钢管混凝土中长柱承载能力相当,但钢管预置集料混凝土试件轴向刚度是普通钢管混凝土试件轴向刚度的1.2倍左右,表现出良好的抗变形能力;钢管预置集料混凝土中长柱径厚比由39.75降低至19.88,承载能力提高33.8%;长径比由6增大至15时,承载能力降低20.5%;偏心率由0.25增大至1.0时,承载力降低49.5%;钢管预置集料混凝土中长柱稳定系数受混凝土强度和径厚比影响较小,但随着长径比和偏心率增大而近乎呈线性降低趋势。本文提出的承载力计算公式可为钢管预置集料混凝土中长柱设计提供参考。

关键词：钢管混凝土预置集料混凝土中长柱受压性能承载力计算方法

毛细屏障在黄土路基干裂防控中的应用及设计参数影响分析

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中国公路学报 2024年第6期37卷 207-216页

作者：黄沛张亚国杨西京高引龙王幼博长安大学建筑工程学院陕西西安710061

黏性土路基在长期干旱气候条件下易出现干缩开裂的现象,针对该问题提出利用毛细屏障盖层(Capillary Barrier Cover,CBC)代替防渗土工膜或注浆帷幕等传统工程措施来维持路基水分场的稳定。通过开展黄土路基物理模型试验对该方法的有效性... 详细信息

黏性土路基在长期干旱气候条件下易出现干缩开裂的现象,针对该问题提出利用毛细屏障盖层(Capillary Barrier Cover,CBC)代替防渗土工膜或注浆帷幕等传统工程措施来维持路基水分场的稳定。通过开展黄土路基物理模型试验对该方法的有效性进行验证,并基于非饱和土力学理论对其内在机理进行分析。物理模型试验结果表明:在持续15 d的高温(35℃~50℃)天气下,无毛细屏障盖层一侧的路基中观测点含水率下降了4.6%~7.9%,且路基顶部和斜坡位置均发生了干缩开裂;与之相比,铺设毛细屏障盖层一侧的路基对应位置处含水率仅下降了1.0%~2.0%,路基水分场均匀且无任何开裂现象;同时,由于细粒土层的隔热保温效应,铺设毛细屏障盖层侧的路基温度场较未铺设一侧总体低5.5℃;这说明毛细屏障盖层能够对路基水温场进行调控,有效地抑制路基中水分的蒸发。在此基础上,建立了与路基物理模型相对应的有限元数值模型,分析了毛细屏障盖层主要设计参数对其性能的影响规律。数值模型试验结果表明:随着盖层系统中粗粒土和细粒土厚度的增加,路基蒸发失水量均有所降低,但前者影响更为显著;当粗粒土层厚度增加40 mm时,路基各测点含水率降幅为1.7%~4.5%,而细粒土层增加同样厚度引起的变化不到1.0%;此外,毛细屏障盖层中土体的初始含水状态对路基水分场变化影响不大,实际工程设计中可从土体是否便于压实的角度来考虑其含水率取值。

关键词：路基工程黄土路基干缩开裂毛细屏障水分场稳定设计参数

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黄河中上游区土地使用结构与布局复合优化

农业工程学报 2024年第9期40卷 252-262,F0003页

作者：童海燕董晓刘加平高伟铭长安大学建筑学院西安710061 西安长安大学工程设计研究院有限公司西安710064 西安建筑科技大学建筑学院西安710000

黄河中上游地区生态环境脆弱,空间发展问题突出,探索该区域土地使用结构和布局优化配置是实现黄河流域生态保护和高质量发展的有效途径。该研究以黄河中上游地区为研究对象,基于该区域土地使用、社会经济等数据,运用多目标规划(multi-ob... 详细信息

黄河中上游地区生态环境脆弱,空间发展问题突出,探索该区域土地使用结构和布局优化配置是实现黄河流域生态保护和高质量发展的有效途径。该研究以黄河中上游地区为研究对象,基于该区域土地使用、社会经济等数据,运用多目标规划(multi-objective programming,MOP)和PLUS模型模拟了惯性发展、生态保护、经济优先和生态-经济均衡4种情景下研究区未来土地格局和变化趋势,并在平衡生态与经济的目标下提出最优土地使用结构和布局方案。结果表明:1)4种情景下,土地使用比例结构存在较大差异;2)均衡情景下的区域土地使用结构和空间布局方案为最优,其综合效益值最高且达到19481.00亿元,与生态保护情景相比其经济效益(12223.88亿元)增长了4.07%,与经济优先情景相比其生态价值(7257.12亿元)增长了2.32%;经济优先情景下综合效益值为20273.96亿元,是4种情景下最高的。研究可为黄河中上游区域未来土地使用规划编制和土地可持续利用规划提供依据。

关键词：土地使用优化空间布局 MOP模型 PLUS模型黄河中上游地区