检索结果-内蒙古大学图书馆

土木与环境工程学报（中英文） 2024年第1期46卷 82-92页

作者：廖文杰陆新征黄羽立赵鹏举费一凡郑哲清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室土木工程系北京100084

建筑结构的智能化方案设计是智能建造的重要内容。既有研究提出了基于深度神经网络的剪力墙结构生成式设计方法框架、智能设计算法、设计性能评价方法等,完成了从数据驱动到物理增强的智能化设计方法的发展,但目前尚未有研究针对不同设... 详细信息

建筑结构的智能化方案设计是智能建造的重要内容。既有研究提出了基于深度神经网络的剪力墙结构生成式设计方法框架、智能设计算法、设计性能评价方法等,完成了从数据驱动到物理增强的智能化设计方法的发展,但目前尚未有研究针对不同设计条件下数据驱动和物理增强方法的设计能力进行详细对比,且基于计算机视觉与基于力学性能的评价方法尚未有明确的关系,难以有效保证计算机视觉评价方法的合理性。基于深度生成式算法对比和算例分析,开展数据驱动和物理增强数据驱动方法的详细对比,并进一步验证基于计算机视觉评价与基于力学分析评价方法的正相关性。结果表明:数据驱动的方法易受到数据质量与数量的约束,而物理增强数据驱动的方法设计性能更加稳定,基本摆脱数据质量和数量的约束;基于计算机视觉综合评价指标SCV的合理性阈值为0.5,对应力学性能差异约为10%。

关键词：智能化结构设计生成对抗网络数据驱动物理增强设计评价

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基于修正Mohr-Coulomb准则的岩土材料本构模型子程序开发

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工程力学 2024年

作者：冯捷讯潘鹏清华大学土木工程系清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室

Mohr-Coulomb准则在岩土工程有限元分析中应用广泛，既有研究表明Abbo-Sloan提出的修正Mohr-Coulomb准则比传统Mohr-Coulomb准则具有更好的数值稳定性。然而，现有通用有限元分析软件均未提供基于该准则的岩土材料本构模型。此外，现有... 详细信息

Mohr-Coulomb准则在岩土工程有限元分析中应用广泛，既有研究表明Abbo-Sloan提出的修正Mohr-Coulomb准则比传统Mohr-Coulomb准则具有更好的数值稳定性。然而，现有通用有限元分析软件均未提供基于该准则的岩土材料本构模型。此外，现有基于修正Mohr-Coulomb准则的本构模型子程序存在数值精度和稳定性不足的问题。本文针对修正Mohr-Coulomb准则提出了一种新的应力更新算法，给出了相关参数计算公式和该算法的实施步骤。以通用有限元程序ABAQUS为平台，开发了相应的UMAT子程序。通过土体单元常规三轴压缩算例和岩土工程边坡稳定性分析算例对开发的UMAT子程序进行了测试。算例结果表明，基于修正Mohr-Coulomb准则的UMAT本构模型子程序具有较高的计算精度和良好的收敛性。

关键词：修正Mohr-Coulomb准则应力更新算法本构模型用户子程序 Abaqus

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考虑SSI及地形效应的整体渡槽隔震性能分析

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第7期64卷 1090-1099页

作者：韩钟骐敖选年蒋继彬王海深潘鹏清华大学土木工程系北京100084 云南省滇中引水工程有限公司昆明650000 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

该文以滇中引水工程松林渡槽为例,分析了桩土相互作用(soil-structure interaction,SSI)及地形效应(主要为V形河谷效应)对隔震渡槽结构地震响应的影响。采用大型通用有限元软件ABAQUS建模,通过m法及等效刚度桩考虑SSI,采用简化弹簧质量... 详细信息

该文以滇中引水工程松林渡槽为例,分析了桩土相互作用(soil-structure interaction,SSI)及地形效应(主要为V形河谷效应)对隔震渡槽结构地震响应的影响。采用大型通用有限元软件ABAQUS建模,通过m法及等效刚度桩考虑SSI,采用简化弹簧质量模型考虑流固耦合作用。结果表明:考虑SSI后,槽墩变形、槽段间相对位移及支座变形有所增大,其中支座变形接近设计限值,有破坏风险。考虑在V形河谷效应下水平偏振横波相对于水平面不同入射角的工况中,渡槽结构响应的大小依次为:水平入射、45°斜入射、一致输入、垂直入射,其中45°斜入射与一致输入相近;段间相对位移及支座顺槽向显著变形,为设计关注重点。

关键词：渡槽桩土相互作用地形效应有限元模拟隔震

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含浮放石碑文物建筑隔震设防指标研究

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工程力学 2025年第4期42卷 159-166页

作者：艾华浩许松健王锶钰王载潘鹏清华大学土木工程系北京100084 中国建筑设计研究院有限公司北京100044 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

将石碑文物集中浮放于博物馆中有利于文物的展示和维护,但在地震作用下馆内浮放石碑容易因博物馆建筑未合理防震而发生破坏。对博物馆建筑采取隔震措施是提高博物馆建筑抗震能力,进而保护馆内文物的有效措施。为指导博物馆建筑隔震设计... 详细信息

将石碑文物集中浮放于博物馆中有利于文物的展示和维护,但在地震作用下馆内浮放石碑容易因博物馆建筑未合理防震而发生破坏。对博物馆建筑采取隔震措施是提高博物馆建筑抗震能力,进而保护馆内文物的有效措施。为指导博物馆建筑隔震设计,该文研究浮放石碑的抗震能力以及建筑隔震设防指标。现行规范对于竖向地震影响考虑过小,且未考虑石碑碑底变形影响,该文针对以上问题提出了更合理的浮放石碑文物水平加速度限值。通过理论分析,得到了简谐激励下避免浮放石碑进入摇摆状态的容许加速度谱,并选择容许加速度谱在楼面响应频率范围的最小值作为隔震建筑楼面加速度限值。经有限元模拟验证,理论分析得到的石碑容许加速度谱相比于现行规范更为安全与合理。基于理论分析得到的建筑隔震设防指标进行隔震设计可有效保护建筑内浮放石碑文物的安全。

关键词：文物防震抗震性能浮放石碑容许加速度谱隔震设计

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从基于模拟到基于人工智能的建筑结构设计方法研究进展

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工程力学 2025年第3期42卷 1-17页

作者：陆新征廖文杰顾栋炼许镇郑哲清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 北京科技大学土木与资源工程学院城镇化与城市安全研究院北京100083

建筑结构设计随着计算机技术进步迈入新的发展阶段,基于模拟与基于人工智能的设计为两个重要发展方向。基于模拟的设计为超出设计规范的特殊结构或特殊工况设计提供了关键手段,其关键难题是发展可以准确、高效模拟结构在地震、火、风等... 详细信息

建筑结构设计随着计算机技术进步迈入新的发展阶段,基于模拟与基于人工智能的设计为两个重要发展方向。基于模拟的设计为超出设计规范的特殊结构或特殊工况设计提供了关键手段,其关键难题是发展可以准确、高效模拟结构在地震、火、风等灾害作用下受力行为的模拟方法。基于人工智能的设计则是通过学习既有设计案例,从而高效生成满足工程经验和设计规范要求的结构设计图,可以有效提升结构设计效率,其关键难题在于对工程经验和结构特征的学习和表达。该文介绍了作者团队开展的基于模拟的抗震、防火、抗风设计的典型案例,以及基于生成对抗网络和图神经网络的人工智能结构设计方法,提出了L0~L5不同层级结构智能设计的划分建议,并展望了未来将基于模拟的设计和基于人工智能的设计相融合的发展方向。

关键词：建筑结构设计结构模拟方法基于模拟的设计生成式网络模型结构智能设计

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张靖皋长江大桥日照作用下组合结构桥塔温度效应研究

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中国公路学报 2024年第7期37卷 125-136页

作者：刘宇飞张寒硕王仁贵魏乐永聂鑫樊健生清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 中交公路规划设计院有限公司北京100088

温度效应对于桥梁结构安全使用具有重要影响,也经常成为组合结构桥梁设计中的控制因素。为探究桥塔在服役阶段受到的日照温度效应影响,推动组合结构桥梁设计方法进步,以张靖皋长江大桥钢箱-钢管约束混凝土桥塔为例,对其开展试验与模拟... 详细信息

温度效应对于桥梁结构安全使用具有重要影响,也经常成为组合结构桥梁设计中的控制因素。为探究桥塔在服役阶段受到的日照温度效应影响,推动组合结构桥梁设计方法进步,以张靖皋长江大桥钢箱-钢管约束混凝土桥塔为例,对其开展试验与模拟研究。首先,开展桥塔结构缩尺模型暴晒试验,测量晴朗天气下的结构关键位置温度与脱空结果,得到该结构在日照辐射作用下的温度场基本分布与变化规律,并通过有限元温度场计算方法模拟再现了暴晒试验中的温度结果。试验结果表明:外部钢箱对内部的受力结构起到了温度保护效应,避免了日照导致的钢管混凝土界面脱空,有限元计算结果与试验数据基本吻合,从而验证了有限元分析方法的有效性。其次,建立实际索塔结构的整体模型,分析并提取了实际结构在夏至日和冬至日的日照轨迹、温度时程与温度分布结果,并对截面两侧的温度差值进行了双因素的综合敏感性分析。结果表明:在一天中随着日照方向的不断变化,桥塔不同方向的钢箱壁板会轮流升温,内部的钢管混凝土结构温度主要与环境温度相关。再次,总结出了钢箱-钢管约束混凝土组合桥塔的温度梯度模式,采用多段折线的方式进行简化分析。最后,基于以上日照温度效应的分析,给出了面向组合结构桥梁设计阶段的几点建议。

关键词：桥梁工程钢-混凝土组合桥塔数值模拟温度效应日照辐射温度梯度

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遗传算法在Y型偏心支撑组合框架抗震性能优化中的应用研究

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工程力学 2023年第7期40卷 185-195页

作者：庄亮东杨悦吴桢灏清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 北京航空航天大学土木工程系北京100191 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

该文针对Y型偏心支撑组合框架抗震性能优化展开研究,共选择5层、10层和15层高的三类典型钢-混凝土组合框架作为研究对象,采用考虑楼板空间组合效应的高效全杆系纤维模型对研究对象进行数值模拟。提出了适用于Y型偏心支撑组合框架的遗传... 详细信息

该文针对Y型偏心支撑组合框架抗震性能优化展开研究,共选择5层、10层和15层高的三类典型钢-混凝土组合框架作为研究对象,采用考虑楼板空间组合效应的高效全杆系纤维模型对研究对象进行数值模拟。提出了适用于Y型偏心支撑组合框架的遗传算法程序,包括染色体编码方法、适应度计算方法、进化终止条件以及在遗传过程中的选择、交叉与变异法则,对偏心支撑的布置位置和力学参数分别进行了优化设计。结果表明:遗传算法程序能够迅速找到Y型偏心支撑组合框架抗震性能优化问题的最优解,收敛性良好,相比于传统枚举遍历算法,在求解中层、高层结构偏心支撑布置位置的优化问题时,计算成本明显降低。根据不同参数下遗传算法计算成本的分析,遗传算法中种群规模、淘汰比例和变异概率的最优取值随着楼层数目的增加而略有增加,对于布置位置优化问题,种群规模宜取4~12,淘汰比例和变异概率宜取10%~20%;对于力学参数优化问题,种群规模宜取4~8,淘汰比例宜取20%~30%,变异概率宜取10%~20%。

关键词： Y型偏心支撑组合框架遗传算法抗震性能优化计算效率参数分析

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运动方程时程单元先验步长估计初探

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工程力学 2022年第S01期39卷 21-26页

作者：袁全袁驷清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

基于单元能量投影(element energy projection,EEP)法和边值问题固端法的思想,将其扩展至运动方程问题。该文以单自由度线性元为例,采用Taylor级数渐近展开,对问题的求解进行实质性简化计算;探讨了不经有限元求解便可进行先验定量误差... 详细信息

基于单元能量投影(element energy projection,EEP)法和边值问题固端法的思想,将其扩展至运动方程问题。该文以单自由度线性元为例,采用Taylor级数渐近展开,对问题的求解进行实质性简化计算;探讨了不经有限元求解便可进行先验定量误差估计的算法;进而实现了自适应单元步长的先验估计和确定。该文给出初步算例,验证了该方法的可行性和有效性。

关键词： Galerkin有限元法运动方程 EEP超收敛先验定量估计自适应步长

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基于机器学习的钢筋混凝土剪力墙分层壳单元参数优化

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工程力学 2024年

作者：陶慕轩王雨伦赵继之清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室重庆大学土木工程学院

分层壳单元是模拟二维结构构件的有效工具，机器学习的发展为传统分层壳模型的优化分析提供了新的选择。本研究使用机器学习方法对钢筋混凝土剪力墙结构进行高效精细数值模拟。首先，基于开发的分层壳程序，对不同的机器学习方法和损失... 详细信息

分层壳单元是模拟二维结构构件的有效工具，机器学习的发展为传统分层壳模型的优化分析提供了新的选择。本研究使用机器学习方法对钢筋混凝土剪力墙结构进行高效精细数值模拟。首先，基于开发的分层壳程序，对不同的机器学习方法和损失函数进行了比较，最终选取了粒子群优化算法和L1损失函数。然后，根据机器学习优化方法实现了本构参数的分析，并使用多个数值模型验证了所提出的分层壳模型和机器学习优化方法的稳定性和准确性。最后，根据试验和数值模拟的结果得到钢筋混凝土剪力墙有限元分析的参数推荐值，形成一种新型的高精度、高效和通用的计算模型。

关键词：钢筋混凝土剪力墙本构模型分层壳单元机器学习滞回曲线

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基于分层壳单元的钢筋混凝土板面外冲切模拟研究

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工程力学 2024年

作者：陶慕轩汪隆博赵继之清华大学土木工程系土木工程安全与耐久教育部重点实验室重庆大学土木工程学院

分层壳模型是实现结构精细化高效模拟的强有力工具。然而，面外冲切效应是传统分层壳模型唯一无法模拟的受力状态。为了进一步对冲切的全受力过程进行研究，该文基于传统的分层壳单元，在已有试验的基础上对面外的非线性本构进行了定义... 详细信息

分层壳模型是实现结构精细化高效模拟的强有力工具。然而，面外冲切效应是传统分层壳模型唯一无法模拟的受力状态。为了进一步对冲切的全受力过程进行研究，该文基于传统的分层壳单元，在已有试验的基础上对面外的非线性本构进行了定义，并根据冲切试验数据库标定了面外本构的参数，通过二次开发实现了冲切现象的模拟，分析了混凝土强度、抗冲切钢筋等对冲切破坏形态以及冲切承载力的影响规律，形成了可以模拟冲切效应的新型分层壳单元，并通过冲切数据库对考虑面外冲切效应的分层壳单元的模拟效果进行验证。

关键词：钢筋混凝土板三折线本构模型分层壳单元冲切破坏冲切数据库

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