检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2024年

作者：吴桢灏庄亮东王巍湖南大学土木工程学院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

传统的Y型单肢连梁偏心支撑组合框架（简称“SY-EBCF”）已被证明是一种高效的消能减震结构体系；但连梁的引入会压缩建筑空间，降低建筑功能；本文在SY-EBCF形式的基础上，提出了Y型双肢连梁偏心支撑组合框架（简称“DY-EBCF”）通过... 详细信息

传统的Y型单肢连梁偏心支撑组合框架（简称“SY-EBCF”）已被证明是一种高效的消能减震结构体系；但连梁的引入会压缩建筑空间，降低建筑功能；本文在SY-EBCF形式的基础上，提出了Y型双肢连梁偏心支撑组合框架（简称“DY-EBCF”）通过增加连梁数目，减小连梁尺寸，既能保证偏心支撑能够提供足够的承载力和刚度，又能最大限度的降低连梁对下部空间的占用。为研究DY-EBCF的力学性能，本文分别对一个DY-EBCF试件和拆卸失效连梁后的试件开展了拟静力试验，分析了试件的失效模式、荷载位移曲线和关键截面应变分布。试验结果表明：连梁主要依靠腹板剪切变形耗散能量，在其失效退出工作前，DY-EBCF试件的滞回曲线饱满且稳定；当拆除失效连梁后，结构在不平衡内力作用下恢复到原位，残余变形角为0.002 rad，小于连梁可更换的最大残余位移角（0.003 rad）；余下的组合框架部分水平承载力虽降低至未拆卸连梁时的1/2，但结构仍具有稳定承载的能力。最后对比了DY-EBCF和SY-EBCF的试验结果，证明了DY-EBCF在耗能能力、刚度和变形能力方面具有更好的抗震性能。

关键词： Y型偏心支撑组合框架双肢连梁建筑使用空间试验研究力学性能

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双竖向连梁偏心支撑组合框架理论研究

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工程力学 2024年

作者：吴桢灏庄亮东赵永飞巫山湖南大学土木工程学院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

双竖向连梁偏心支撑组合框架（简称“DY-EBCF”）能在保证足够承载力和抗侧刚度的同时，最大限度降低连梁对下部空间的占用。但仅有的试验研究成果无法证实该结构的优越性和普适性，阻碍了其在实际工程中的应用。本文基于结构力学原理... 详细信息

双竖向连梁偏心支撑组合框架（简称“DY-EBCF”）能在保证足够承载力和抗侧刚度的同时，最大限度降低连梁对下部空间的占用。但仅有的试验研究成果无法证实该结构的优越性和普适性，阻碍了其在实际工程中的应用。本文基于结构力学原理，建立了DY-EBCF结构的理论模型，推导出了在侧向荷载作用下结构的变形模式和内力分布，理论模型表明，相比于原组合框架结构，DY-EBCF的梁端内力和柱端内力均有所增加，而梁端转角有一定的减小，并且可以通过增大2个连梁之间的中心距来降低梁端和连梁安装位置处的弯矩值，从而减轻混凝土板的损伤；之后提出了该结构体系“多段线”式的理论骨架曲线，并给出了关键点的荷载、侧移计算公式，按照该方法得到的骨架曲线与试验骨架曲线吻合良好，验证了模型的准确性。最后，讨论了结构关键设计参数，包括：梁柱线刚度比、连梁剪切刚度和布置间距、斜撑刚度对结构力学性能的影响，并给出了相应的取值建议。

关键词：偏心支撑组合框架双竖向连梁理论模型骨架曲线参数分析取值建议

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土木工程智能计算分析研究进展与应用

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建筑结构学报 2022年第9期43卷 1-22页

作者：樊健生王琛宋凌寒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 清华大学土木工程系北京100084

随着数字孪生等数字化转型理念的推广,土木工程传统计算分析方法逐渐无法满足高效仿真、实时交互等新时代需求.而人工智能技术凭借其强大的拟合能力、卓越的计算效率以及优异的开放拓展性,日益受到研究者的关注,成为传统方法极具前景的... 详细信息

随着数字孪生等数字化转型理念的推广,土木工程传统计算分析方法逐渐无法满足高效仿真、实时交互等新时代需求.而人工智能技术凭借其强大的拟合能力、卓越的计算效率以及优异的开放拓展性,日益受到研究者的关注,成为传统方法极具前景的更替选择,并发展出了土木工程智能计算分析这一新的研究方向.为系统梳理并展示相关前沿进展,针对土木工程智能计算分析研究进行全面综述,根据处理的问题输入属于静态、动态或是复合特征对现有研究进行分类,归纳各类研究的主要技术路线,统计常用智能算法,并概述在材料、构件、体系三层次场景的典型应用,进而分析了现有研究的局限性.为克服这些局限性,重点介绍完全基于深度学习的土木工程端到端智能计算框架DeepSNA,展示其相较于传统计算方法的高准确性与高效性.并提出四个开放性问题,为土木工程智能计算分析的未来研究方向提供参考.

关键词：土木工程人工智能研究综述计算分析深度学习

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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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不锈钢复合钢材焊接圆管截面残余应力试验研究

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建筑结构学报 2022年第S01期43卷 345-352页

作者：赵平宇班慧勇石永久王元清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

为测量不锈钢复合钢材焊接圆管试件内外侧的残余应力分布及数值大小,采用分割法对3个试件进行试验。结果表明:由于不锈钢复合钢材的双金属层,圆管内外侧的残余应力分布差异显著;焊缝附近区域主要为残余拉应力,其他区域外侧残余应力总体... 详细信息

为测量不锈钢复合钢材焊接圆管试件内外侧的残余应力分布及数值大小,采用分割法对3个试件进行试验。结果表明:由于不锈钢复合钢材的双金属层,圆管内外侧的残余应力分布差异显著;焊缝附近区域主要为残余拉应力,其他区域外侧残余应力总体为拉应力而内侧总体为残余压应力;内外侧残余应力从焊缝起始的半圆周内,总体呈现出拉-压-拉-压的分布特征,且分布区域(角度)较为固定。基于试验结果,提出了适用于本文测量截面尺寸范围(直径为150~300 mm,厚度为6 mm)的残余应力简化模型和分层模型,前者忽略厚度方向上残余应力的差异,后者则考虑内外侧两层材料的残余应力差异,两个模型均与测量结果吻合良好,能够反映该类焊接圆管截面的残余应力分布特征和数值大小。此外,通过在不锈钢复合钢材焊接圆钢管柱的有限元模型中分别考虑所提出的这两个残余应力分布模型,进行了一系列的整体稳定性算例分析,验证了分布模型在钢柱稳定性能分析中的适用性和准确性,两个模型均能应用于后续相关构件稳定性能的研究。

关键词：不锈钢复合钢材焊接圆管分割法残余应力分布模型

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全装配式自复位耗能钢筋混凝土框架梁柱节点抗震性能研究

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建筑结构学报 2022年第4期43卷 158-166,176页

作者：王海深康迎杰潘鹏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

为研究全装配式自复位耗能钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震性能,针对该类梁柱节点开展拟静力试验。该节点采用钢套加固节点核心区梁柱构件,利用在梁截面中心后穿的无黏结预应力钢绞线提供自复位能力,节点区设置可更换低屈服点钢棒提供耗... 详细信息

为研究全装配式自复位耗能钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震性能,针对该类梁柱节点开展拟静力试验。该节点采用钢套加固节点核心区梁柱构件,利用在梁截面中心后穿的无黏结预应力钢绞线提供自复位能力,节点区设置可更换低屈服点钢棒提供耗能性能。试验中共制作了5个比例3/5缩尺梁柱节点,研究了该类型梁柱节点在低周往复荷载作用下的滞回性能,并对比分析了钢套加固方式、高强无收缩灌浆料填缝与锚固方式、耗能钢棒锚固方式等不同构造对节点性能的影响,以及梁柱交界面摩擦性能对节点受剪性能的影响。试验结果表明:梁钢套和柱钢套能够保证节点区免于局部受压损伤,但节点区高强无收缩灌浆料在大位移角下易发生边缘压碎损伤;耗能钢棒的螺栓锚固在大位移角下易发生松动,因此,推荐采用焊接锚固形式;梁柱交界面应具备足够的摩擦性能以满足节点抗剪需求;在1/18大位移角下,该节点仍具有良好的自复位和耗能效果,其弹性抗弯刚度、承载力及变形能力均优于现浇节点,大震后仅需更换耗能钢棒即可实现功能快速恢复。在试验研究的基础上,提出了简化有限元模型,可以较好地模拟该类型节点的滞回性能。

关键词：预制混凝土全装配式梁柱节点自复位耗能拟静力试验抗震性能

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工程结构运维多场景的敏感服役指标智能识别

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建筑结构学报 2022年第10期43卷 1-15,F0002页

作者：刘宇飞齐玉李保罗冯楚乔丁一凡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

随着我国土木工程行业由建造向运维逐渐转型,工程结构服役安全保障需求陡增,提质增效的结构智能诊断方法成为研究热点。结构服役性态指标是表征工程结构安全水平的要素,是工程结构诊断养护技术体系以及结构健康监测研究的基础,判断结构... 详细信息

随着我国土木工程行业由建造向运维逐渐转型,工程结构服役安全保障需求陡增,提质增效的结构智能诊断方法成为研究热点。结构服役性态指标是表征工程结构安全水平的要素,是工程结构诊断养护技术体系以及结构健康监测研究的基础,判断结构服役性态的敏感指标并进一步实现指标的智能识别是工程结构诊断智能化的首要任务。为此,围绕工程结构运维公共建筑、地铁隧道、公路桥梁、公路路面等多个场景中的敏感服役指标的智能识别开展综述研究;梳理关键敏感指标,进一步对指标的智能化识别方法进行归纳总结。结果表明,以深度学习为代表的新一代人工智能技术有效推动了结构服役敏感指标的感知识别研究与应用,其中数字图像方法与深度学习算法在工程结构变形、表面病害智能识别中取得了良好的效果,展现了全面的应用优势。

关键词：工程结构结构诊断检测鉴定监测敏感指标智能识别

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基于空间位形的在役索膜结构有限元模型修正与安全评估

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工程力学 2022年第5期39卷 44-54页

作者：丁一凡刘宇飞樊健生刘家豪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

索膜结构的内力分布与空间位形相互关联,受施工阶段的几何找形与服役阶段的结构损伤、性能退化等影响,在役索膜结构的实际位形与设计状态有所差异,结构的服役性态未知,工程上的安全评估难以操作且并无可靠方法借鉴。该文提出了一种基于... 详细信息

索膜结构的内力分布与空间位形相互关联,受施工阶段的几何找形与服役阶段的结构损伤、性能退化等影响,在役索膜结构的实际位形与设计状态有所差异,结构的服役性态未知,工程上的安全评估难以操作且并无可靠方法借鉴。该文提出了一种基于空间位形指标的在役索膜结构有限元模型修正方法,以模型中拉索的初始预应力作为优化参数、以结构关键节点坐标的匹配作为模型修正目标函数,通过构建基于结构特征点空间位置信息的目标函数来反映有限元模型与实际结构的吻合度,设计ABAQUS与MATLAB联合仿真优化程序,利用全局搜索和局部优化实现模型修正。现场试验采用三维激光扫描获取在役索膜结构空间位形信息,基于实测数据对有限元模型进行修正。修正后模型与实际结构受力状况更为接近,与索力的实测结果对比表明,有限元模型的索力由修正前最大偏差10%~30%降低至10%以下,验证了方法的有效性与准确度。利用修正后的有限元模型实现了在役索膜结构的安全评估。

关键词：索膜结构有限元模型修正空间位形索力安全评估三维激光扫描

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具有历史依赖效应的材料及结构响应预测通用深度学习MechPerformer模型

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建筑结构学报 2022年第8期43卷 209-219页

作者：王琛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

针对结构计算分析领域具有历史依赖效应的力学响应预测问题,基于深度学习技术提出了一个通用模型,即MechPerformer模型。相较于自然语言处理领域,结构计算领域具有序列长度极长、记忆效应显著、因果自回归性等特性。围绕其特性,引入Tran... 详细信息

针对结构计算分析领域具有历史依赖效应的力学响应预测问题,基于深度学习技术提出了一个通用模型,即MechPerformer模型。相较于自然语言处理领域,结构计算领域具有序列长度极长、记忆效应显著、因果自回归性等特性。围绕其特性,引入Transformer架构搭建了MechPerformer模型,采用了基于随机正交正特征映射的注意力机制、反向网络技术、门控循环单元等以适应结构计算分析应用场景。为验证深度学习模型,利用历史路径强相关的低屈服点钢精细弹塑性本构模型生成了随机循环应力-应变响应数据以开展数值试验,并在其中采用了适用于各种力学量的统一归一化方法——非线性参考值放缩法。试验结果表明,MechPerformer模型能够高精度复现具有强历史依赖效应的非线性响应曲线,且呈现远超理论模型的计算效率,证明了模型的有效性。同时,根据经典弹塑性力学理论,给出了模型的力学意义阐释,增强了MechPerformer模型的可解释性。

关键词：结构响应计算深度学习 Transformer架构注意力机制智能设计

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