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第九届全国结构抗振控制与健康监测学术会议

作者：生凌宇张营营周祎陈培见中国矿业大学力学与土木工程学院中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室西南交通大学土木工程学院

相较于普通钢,高强钢拥有更高的屈服强度和抗拉强度,使得受压构件的承载力由强度控制转变为由稳定性控制。目前,国内外规范尚未给出相关建议公式计算高强钢焊接截面短柱的局部屈曲承载力,只能通过有限元软件进行预测,然而有限元计算成... 详细信息

相较于普通钢,高强钢拥有更高的屈服强度和抗拉强度,使得受压构件的承载力由强度控制转变为由稳定性控制。目前,国内外规范尚未给出相关建议公式计算高强钢焊接截面短柱的局部屈曲承载力,只能通过有限元软件进行预测,然而有限元计算成本太大,因此本文提出基于神经网络技术预测高强钢焊接截面短柱的局部屈曲承载力,以达到节约计算时间,提高精度的目的。将144组有限元计算结果归一化,形成预测模型的学习样本。按3:1的比例划分训练集和测试集,其中训练集样本108个,测试集样本36个。以截面高度、截面宽度、翼缘厚度、腹板厚度、长细比、随机初始缺陷为输入特征,局部屈曲承载力为输出特征建立预测模型。分别训练选取3、5、7、9个神经元和采用Levenberg-Marquardt算法、贝叶斯正则化法和量化共轭梯度法的预测模型。使用平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）、校正决定系数（R）等指标对所有模型性能进行评估,对比分析结果表明:神经网络能够准确预测高强钢焊接截面短柱的局部屈曲承载力,其中具有7个神经元,采用Levenberg-Marquardt算法的神经网络预测结果更准确、稳定和可靠。因此该模型可作为高强钢焊接截面短柱的局部屈曲承载力的预测方法,为高强钢的结构设计提供依据。

关键词：神经网络高强钢局部稳定

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装配式多层冷成型钢复合剪力墙结构分层次振动台试验研究

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建筑结构学报 2020年第7期41卷 63-73,181页

作者：叶继红江力强中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室江苏徐州221116 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为促进多层冷成型钢结构的建筑工业化发展,提出了一种可模块化建造的装配式多层冷成型钢复合剪力墙结构体系(PM-CFS-CSWS),该体系将结构划分成柱模块(包括中柱模块、边柱模块和角柱模块)、墙体模块、组合楼板和连接件等部分,所有模块均... 详细信息

为促进多层冷成型钢结构的建筑工业化发展,提出了一种可模块化建造的装配式多层冷成型钢复合剪力墙结构体系(PM-CFS-CSWS),该体系将结构划分成柱模块(包括中柱模块、边柱模块和角柱模块)、墙体模块、组合楼板和连接件等部分,所有模块均可在工厂模数化生产,运输到现场后仅通过自攻螺钉装配连接成整体结构。以一栋振动台试验模型为实例说明PM-CFS-CSWS体系的构造方案、各模块间的连接技术和整个建造过程。试验中设计了4栋5层1∶2缩尺PM-CFSCSWS振动台试验模型,并对模型结构开展了分层次振动台试验,分析试验现象以及结构在地震作用下的动力响应。结果表明,加强块节点、加强型和普通墙体可明显提高多层冷成型钢结构的抗震性能,所提出的多层体系基本满足我国抗震规范9度设防的要求,建议多层冷成型钢结构的弹塑性层间位移角限值可取为1/30~1/25。

关键词：冷成型钢复合剪力墙结构多层房屋装配式体系振动台试验抗震性能

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再生骨料透水混凝土抗酸雨侵蚀性能研究

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混凝土 2021年第11期 24-28页

作者：杨晗耿欧冯磊磊中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室江苏徐州221116

通过干湿循环试验模拟酸雨侵蚀环境,研究了再生骨料透水混凝土的抗酸雨侵蚀性能以及粉煤灰、硅灰掺加后对其抗酸雨侵蚀性能的改善效果。结果表明:再生骨料透水混凝土的抗压强度随酸雨侵蚀时间的增加而减小,透水性能随酸雨侵蚀时间的增... 详细信息

通过干湿循环试验模拟酸雨侵蚀环境,研究了再生骨料透水混凝土的抗酸雨侵蚀性能以及粉煤灰、硅灰掺加后对其抗酸雨侵蚀性能的改善效果。结果表明:再生骨料透水混凝土的抗压强度随酸雨侵蚀时间的增加而减小,透水性能随酸雨侵蚀时间的增加而增大;掺加粉煤灰或硅灰可以改善再生骨料透水混凝土的抗酸雨侵蚀性能且硅灰的改善效果优于粉煤灰;粉煤灰和硅灰双掺效果优于单掺;粉煤灰掺量5%、硅灰掺量10%时,再生骨料透水混凝土抗酸雨侵蚀性能较佳。

关键词：再生骨料透水混凝土抗酸雨侵蚀掺合料

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基于可解释机器学习模型的高强钢焊接截面柱性能预测

基于可解释机器学习模型的高强钢焊接截面柱性能预测

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第九届全国结构抗振控制与健康监测学术会议

作者：徐浩张营营周祎陈培见中国矿业大学力学与土木工程学院中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室西南交通大学土木工程学院

为了准确预测高强钢焊接截面柱的受压性能,提出了基于纤维模型构建数据库并利用机器学习建立预测模型的方法。该方法为验证不同机器学习预测模型对高强钢焊接截面柱受压性能预测的契合度,通过纤维模型方法建立的数据库,根据前人所做的... 详细信息

为了准确预测高强钢焊接截面柱的受压性能,提出了基于纤维模型构建数据库并利用机器学习建立预测模型的方法。该方法为验证不同机器学习预测模型对高强钢焊接截面柱受压性能预测的契合度,通过纤维模型方法建立的数据库,根据前人所做的参数化分析,确定10个几何参数或材料参数作为输入参数。以构件极限承载力作为输出参数。选用在土木工程领域常见的几种不同类型的机器学习模型及其优化模型来进行预测,根据评价指标择优选取最佳机器学习预测模型。将机器学习模型性能与现有设计规范模型进行比较,验证机器学习模型的优越性。最后,根据可解释算法分析高强钢焊接截面柱受压极限承载力的输入变量重要性。比较分析结果表明:机器学习模型预测结果与实验结果吻合度优于其他现有规范准则中的经验模型;根据评价指标的显示结果来看,在众多机器学习预测模型中高斯过程回归模型对高强钢焊接截面柱的受压性能的预测问题表现最优;根据参数重要性指标来看,几何参数对高强钢焊接截面柱的受压性能的影响比材料性能参数影响更大。同时也表明机器学习为预测高强钢构件在受压作用下的极限承载力提供了一种更有效、更便捷、更精确的新方法。

关键词：机器学习高强钢预测模型纤维模型极限承载力

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BFRP筋增强海水海砂混凝土梁的受弯性能

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内蒙古工业大学学报（自然科学版） 2023年第6期42卷 534-541页

作者：赵晓伟尹世平荆磊华云涛山东建筑大学科技处济南250101 中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室江苏徐州221008 内蒙古工业大学土木工程学院呼和浩特010051

为推动BFRP筋海水海砂混凝土梁在实际工程中的应用,对9根配有BFRP筋、GFRP筋和钢筋的海水海砂混凝土梁进行四点弯曲试验。结果表明,增大配筋率或截面高度可提高承载力、减小挠度和裂缝宽度。相同配筋率下,直径小且分布更密的BFRP筋与混... 详细信息

为推动BFRP筋海水海砂混凝土梁在实际工程中的应用,对9根配有BFRP筋、GFRP筋和钢筋的海水海砂混凝土梁进行四点弯曲试验。结果表明,增大配筋率或截面高度可提高承载力、减小挠度和裂缝宽度。相同配筋率下,直径小且分布更密的BFRP筋与混凝土的粘结性能更好,正常使用荷载和极限荷载下的裂缝宽度均减小,改善了梁的开裂性能,但其对承载力和挠度无显著影响。FRP筋海水海砂混凝土梁的极限承载力远高于钢筋混凝土梁,但其裂缝宽度和挠度均大于钢筋混凝土梁。经试验,大部分试验梁均能满足GB、ACI和CSA规范中规定的正常使用状态下的挠度和裂缝宽度要求。ACI规范对BFRP筋海水海砂混凝土梁正截面承载力的设计偏保守,最新实施的GB规范中规定的FRP筋受弯构件的正截面承载力计算公式对BFRP筋海水海砂混凝土梁有较好的适用性。

关键词：海水海砂混凝土 BFRP筋受弯性能破坏形态使用状态

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基于灰色模型的鲁西北平原水资源供需平衡分析

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黑龙江大学自然科学学报 2024年第2期41卷 191-199页

作者：王倩李高超李翔宇郑晓敏徐晶徐征和德州市陵城区水利局德州253500 德州市陵城区于集乡政府德州253500 中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室徐州221116 济南大学水利与环境学院济南250022

水资源是影响鲁西北平原经济发展的重要因素,分析水资源供需平衡状况,预测未来需水量,对促进水资源的合理开发利用及人与自然和谐发展具有重要意义。基于陵城区近12年的用水量数据,采用灰色GM(1,1)模型预测方法,从2022年水资源可支撑的... 详细信息

水资源是影响鲁西北平原经济发展的重要因素,分析水资源供需平衡状况,预测未来需水量,对促进水资源的合理开发利用及人与自然和谐发展具有重要意义。基于陵城区近12年的用水量数据,采用灰色GM(1,1)模型预测方法,从2022年水资源可支撑的经济规模和人口数量的宏观指标角度描述需水量,对模型结果进行检验,并对2023~2030年供需水状态进行预测分析,并对模型结果进行了检验。结果表明,2022现状年的宏观需水量计算结果与模型相对误差δ=0.008,灰度模型预测结果准确。供水保证率为50%时,2022现状年缺水量为4090万m^(3),占总水量的16.74%;2030规划年缺水量为1811万m^(3),占总水量的6.28%。2030年水资源供需仍未达到平衡状态,但水资源平衡指数I_D逐年上升,水资源短缺状态逐步缓解。在现有经济与技术条件下,2030规划年水资源负载指数为Ⅲ级,水资源承载潜力不足,水资源开发利用方式单一,仍是社会经济发展的瓶颈。本研究为鲁西北平原水资源合理规划与开发利用提供参考。

关键词：灰色理论供需预测水资源承载力鲁西北平原

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FRP和TRC加固砌体墙受剪性能试验研究

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建筑结构学报 2020年第S01期41卷 315-322页

作者：尹世平成帅安荆磊中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116

砌体结构的抗震性能较差,且砌体墙作为主要承载构件易在地震中受到面内剪切作用。而加固是提高砌体墙面内受剪性能的有效方法。FRP (fiber-reinforced polymer)和TRC(textile-reinforced concrete)两种材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优势... 详细信息

砌体结构的抗震性能较差,且砌体墙作为主要承载构件易在地震中受到面内剪切作用。而加固是提高砌体墙面内受剪性能的有效方法。FRP (fiber-reinforced polymer)和TRC(textile-reinforced concrete)两种材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优势,在应用于砌体结构加固时增强效果显著。为了比较这两种材料加固砌体墙的受剪性能,采用砂浆、FRP和TRC对砌体墙进行加固,进行了加固砌体墙试件的面内受剪试验,分析不同加固方式的破坏模式、承载力、延性和耗能能力。研究表明,未加固和砂浆加固的砌体墙在破坏时有不同程度的脆性特征,采用FRP和TRC加固均可改善这一现象。在本研究试验条件下,FRP和TRC在提升峰值剪应力方面增强效果相似,但TRC加固试件在延性和耗能方面效果更好。最后,结合现有规范中的相关计算方法,计算FRP和TRC加固层的受剪承载力,并且将计算值与试验值进行对比以评估相关计算方法的合理性,结果表明相关计算方法较为保守。

关键词：砖砌体墙纤维增强复合材料纤维编织网增强混凝土加固面内受剪试验受剪性能

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海洋环境荷载下半潜式平台上承房屋钢框架结构的动力响应特征

海洋环境荷载下半潜式平台上承房屋钢框架结构的动力响应特征

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第七届建筑科学与工程创新论坛

作者：李富民刘永强赵婕郭震中国矿业大学江苏省士木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室江苏徐州 221008

以1 000 m 深海半潜式平台上承房屋钢框架结构为研究对象,首先采用有限元方法模拟了3层、6 层、9 层3 种高度的上承结构在100 年一遇极端海洋环境荷载作用下的动力时程响应,获得较适宜的推荐高度;然后对推荐高度结构分别进行陆地地震作... 详细信息

以1 000 m 深海半潜式平台上承房屋钢框架结构为研究对象,首先采用有限元方法模拟了3层、6 层、9 层3 种高度的上承结构在100 年一遇极端海洋环境荷载作用下的动力时程响应,获得较适宜的推荐高度;然后对推荐高度结构分别进行陆地地震作用及海洋环境荷载作用下的动力时程响应有限元模拟,并将两种支承条件与作用方式下房屋钢框架结构的动力时程响应结果进行对比。结果表明：海洋环境荷载作用下,3 层和6 层结构的动力响应水平都相对较小且差距不大,而9 层结构的动力响应水平因海风及结构倾斜影响过大而比6 层结构的有显著增大,据此选定6 层高度作为较适宜的推荐高度;6 层房屋钢框架结构在平台支承4 个月一遇海况下与在陆地支承8 度多遇地震下的动力响应水平总体基本相当,但与陆地支承8 度罕遇地震动力响应水平相比,即使是100 年一遇的极端海洋环境荷载作用,其动力响应水平总体上也明显小于前者;研究成果可为海洋平台上承结构物的设计提供参考。

关键词：海洋平台海洋环境荷载上承结构钢框架动力响应

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单层空间网格结构刚性节点优化设计方法研究

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工程力学 2020年第2期37卷 81-89,144页

作者：叶继红陆明飞江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室中国矿业大学徐州221116 混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室东南大学南京211102

单层网格结构中的节点不仅须传递轴力,也须传递两个方向上的弯矩。因此,单层网格结构中的节点为受力复杂的刚性节点,应具有合理的结构形式和良好的力学性能。同时,单层网格结构节点连接复杂、高空施工难度大,节点与杆件应有可靠、方便... 详细信息

单层网格结构中的节点不仅须传递轴力,也须传递两个方向上的弯矩。因此,单层网格结构中的节点为受力复杂的刚性节点,应具有合理的结构形式和良好的力学性能。同时,单层网格结构节点连接复杂、高空施工难度大,节点与杆件应有可靠、方便、通用的连接方式。该文提出了单层网格结构刚性节点优化设计方法:通过构造设计节点端,实现节点与杆件的连接;通过对受力复杂的节点核进行拓扑优化,开发高效的受力节点形式。在优化模型中,通过与外荷载无关的自平衡力系表示节点弯曲刚度,使得优化后的节点在任意方向上均有良好的弯矩传递能力。为避免拓扑优化中将力直接施加在设计域而导致的应力奇异问题及节点形式受限的缺点,通过施加加速度场,以体积惯性力等效集中荷载,降低了优化结果对边界条件的敏感性,获得了稳定、可靠的优化结果,解决了刚性节点拓扑优化中的关键技术难点。并以一个实际结构中的节点为例进行优化设计。通过分析节点端连接性能、力学性能以及与传统节点进行对比,验证了将拓扑优化和构造设计相结合的刚性节点优化设计方法。

关键词：单层网格结构刚性节点优化设计拓扑优化刚性连接。

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与已知场点相关的地震动场模拟研究

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振动与冲击 2020年第3期39卷 242-249,268页

作者：叶继红李桂杰中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室江苏徐州221116 东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210018

提出了一种与已知场点相关地震动场模型。将工程频段(0~25 Hz)分成若干个互不重叠的子段,在每个子频段内将地震动看作面波和体波的叠加;其次在每个子频段内确定影响合成地震动幅值谱的关键因素并将其引入模型中,使每个子频段的合成地震... 详细信息

提出了一种与已知场点相关地震动场模型。将工程频段(0~25 Hz)分成若干个互不重叠的子段,在每个子频段内将地震动看作面波和体波的叠加;其次在每个子频段内确定影响合成地震动幅值谱的关键因素并将其引入模型中,使每个子频段的合成地震动幅值谱、功率谱和已知幅值谱、功率谱一致;再次由相位差谱频数分布与地震动强度包络的相似性,将决定地震动强度非平稳的关键因素即相位差谱引入到模型中,使合成地震动和已知地震动波形相似;最后,由模型中的频散曲线和距离参数描述不同场点之间的相干性,将合成地震动扩展到地震动场模型。El Centro地震波场点地震动场算例表明,模型不仅可以实现合成地震动场功率谱和已知场点完全一致,而且相干性合理,可以用于工程分析。

关键词：已知场点地震动合成地震动场相关性

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