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工程力学 2024年

作者：于晓辉周洲吕大刚曾立静韩淼桂林理工大学土木与建筑工程学院北京建筑大学土木与交通工程学院北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室中冶建筑研究总院有限公司国家钢结构工程技术研究中心

余震对结构的地震风险水平具有显著影响。为了解决结构的主余震风险评估问题，该文提出了一种考虑余震影响的地震风险分析方法。该方法将主余震风险分析拆分为两个主要部分：主余震易损性分析和主余震危险性分析。在易损性分析中，以基... 详细信息

余震对结构的地震风险水平具有显著影响。为了解决结构的主余震风险评估问题，该文提出了一种考虑余震影响的地震风险分析方法。该方法将主余震风险分析拆分为两个主要部分：主余震易损性分析和主余震危险性分析。在易损性分析中，以基于位移的易损性函数作为基本公式建立主震易损性函数和余震易损性函数，通过全概率定理将二者相结合，得到基于向量式强度参数的主余震易损性函数；在危险性分析中，利用Copula函数构造余震强度参数的条件概率分布，基于一种改进的“间接式”危险性分析方法将条件概率分布与主震危险性曲线结合，获得同时考虑主震和余震的地震危险性函数；将主余震易损性函数和主余震危险性函数进行卷积，并将传统风险积分公式拓展至二元积分域，得到考虑余震影响的需求风险函数。为验证该文方法的可行性，以一栋按照我国规范设计的钢筋混凝土框架结构作为研究对象，以50年作为结构的服役期，探讨了该结构在服役期内地震风险水平的变化，结果表明：在相同服役时间条件下，主余震序列作用下结构的年均需求风险大致是单一主震作用下需求风险的2倍。随着结构服役时间增加，主震和主余震序列作用下结构达到各个极限状态的风险显著提高。当结构服役时间达到40年时，主余震序列作用下结构的倒塌风险已增长至新建结构主震倒塌风险的69倍，说明余震对结构风险水平的影响不可忽视。

关键词：余震风险分析需求风险向量式强度参数钢筋混凝土框架结构

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钢管煤矸石混凝土轴压短柱极限承载力计算方法研究

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建筑科学与工程学报 2023年第3期40卷 50-60页

作者：张玉琢刘进隆徐倩王庆贺沈阳建筑大学管理学院辽宁沈阳110168 辽宁工程技术大学辽宁省煤矸石资源化利用及节能建材重点实验室辽宁阜新123000 东南大学土木工程学院江苏南京211189 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

为促进煤矸石在钢管混凝土结构中的应用,选取辽宁地区的煤矸石作为粗骨料,开展6根钢管混凝土和12根钢管煤矸石混凝土短柱轴压试验。根据构件破坏形式与荷载-应变曲线讨论材料强度、钢管约束和取代率对构件轴压承载力的影响规律,进行了... 详细信息

为促进煤矸石在钢管混凝土结构中的应用,选取辽宁地区的煤矸石作为粗骨料,开展6根钢管混凝土和12根钢管煤矸石混凝土短柱轴压试验。根据构件破坏形式与荷载-应变曲线讨论材料强度、钢管约束和取代率对构件轴压承载力的影响规律,进行了设计参数与承载力的相关性分析,在此基础上,讨论规范GB 50936—2014和规程T/CECS 625—2019中的轴压短柱极限承载力计算方法对钢管煤矸石混凝土的适用性,给出圆钢管煤矸石混凝土短柱极限承载力计算公式的建议修正系数。结果表明:轴向压缩试验下构件呈现出局部鼓曲与剪切破坏形态;与钢管普通混凝土短柱相比,钢管对核心煤矸石混凝土具有更好的横向约束效应;相同取代率下提高套箍系数与含钢率将显著提升构件承载力,构件的轴压承载力随煤矸石取代率提升而降低,但最大降低幅度未超过11%:煤矸石粗骨料对承载力的相关系数为-0.33且不具有显著性;现有的规范GB50936—2014和规程T/CECS 625—2019中相关计算方法适用于钢管煤矸石混凝土短柱,引入修正系数后承载力计算的平均相对误差在3%以内。

关键词：钢管混凝土柱煤矸石混凝土轴心受压极限承载力计算方法

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地震作用下埋地弯管变形传递系数分析

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世界地震工程 2021年第1期37卷 111-121页

作者：黄德龙汤爱平刘强丁岩王中岳哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室土木工程智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

由于管道与土体的刚度相差较大,在振动荷载下,两者的运动不能相互协调,致使在研究管道破坏方面,管土之间的变形传递是一个极其重要的研究方向。目前学者对弯管的管土变形传递研究做得较少。本文通过弯管与土体的缩尺振动台试验及三维有... 详细信息

由于管道与土体的刚度相差较大,在振动荷载下,两者的运动不能相互协调,致使在研究管道破坏方面,管土之间的变形传递是一个极其重要的研究方向。目前学者对弯管的管土变形传递研究做得较少。本文通过弯管与土体的缩尺振动台试验及三维有限元模型,得出了地震作用下埋地弯管的变形传递系数的拟合公式。然后将试验结果与拟合公式的计算结果和有限元的模拟结果进行对比,证实了拟合公式的合理性,并分析了管道弯头处变形传递系数的变化规律,包括对不同管径、埋深、壁厚、土性和弯头角度的分析,证实了这些因素对管土之间的变形传递影响都很大,说明弯头处变形传递系数拟合公式对管道的抗震具有重大意义。

关键词：变形传递系数弯管振动台试验有限元模型管土相互作用管道抗震设计

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基于自稀疏-生成对抗网络的建筑艺术外形草图智能设计

基于自稀疏-生成对抗网络的建筑艺术外形草图智能设计

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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：钱文亮徐阳李惠哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室

建筑艺术外形草图是工程设计创意的集中体现,不仅蕴含着建筑师对于艺术和当地文化的理解,还能反过来启发建筑师得到新灵感。然而,优美建筑的外形草图高度依赖经验,需长时间构思。同时在头脑风暴阶段,建筑师往往会思维枯竭,只能给出有限... 详细信息

建筑艺术外形草图是工程设计创意的集中体现,不仅蕴含着建筑师对于艺术和当地文化的理解,还能反过来启发建筑师得到新灵感。然而,优美建筑的外形草图高度依赖经验,需长时间构思。同时在头脑风暴阶段,建筑师往往会思维枯竭,只能给出有限数量的草图。因此,本文提出了利用草图固有性质-稀疏性的自稀疏生成对抗网络的建筑草图智能生成框架,包含建筑外形草图数据集的生成、自稀疏生成对抗网络(Self-Sparse GAN)和FID草图质量评价指标,克服了建筑外形草图没有明确美学函数、控制方程和评价指标的难点,可以在数秒钟内给出成百上千张设计草图。在自稀疏生成对抗网络中,提出了自适应稀疏变换模块(SASTM)去降低网络参数冗余以提高计算效率和精度,该模块包含稀疏分解和稀疏重组两部分,其中稀疏分解由通道稀疏模块(CSM)和位置稀疏模块(PSM)组成。理论证明SASTM可以利用草图中的稀疏性起到三个作用:减少生成对抗网络生成器的参数数量,保持有用特征通过BN层缓解零梯度问题和驱使生成器中的卷积参数远离负数。数值实验表明Self-Sparse GAN可以生成不同于训练集的建筑外形草图,这也说明提出的方法并不是简单记住训练数据集,而是通过学习训练集中的建筑特征从而创造新的建筑艺术外形草图,同时相对于WGAN-GP有11.87%的性能提升。

关键词：智能设计建筑艺术外形自稀疏-生成对抗网络稀疏性

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硅烷涂覆带裂缝混凝土氯离子扩散规律研究

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低温建筑技术 2025年第2期47卷 86-90,99页

作者：董笠王辰宇郑妍陈晨李素超哈尔滨工业大学(威海)海洋工程学院山东威海264209 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 黑龙江工程学院计算机科学与技术学院哈尔滨150050

为研究硅烷基材料对带裂缝混凝土试件氯离子防护效用,文中通过浸泡试验研究了硅烷基材料涂覆前后混凝土试件不同深度处的氯离子含量变化。基于试验数据,采用COMSOL Multiphysics模拟分析硅烷基材料对带有单裂缝以及多裂缝的混凝土试件... 详细信息

为研究硅烷基材料对带裂缝混凝土试件氯离子防护效用,文中通过浸泡试验研究了硅烷基材料涂覆前后混凝土试件不同深度处的氯离子含量变化。基于试验数据,采用COMSOL Multiphysics模拟分析硅烷基材料对带有单裂缝以及多裂缝的混凝土试件氯离子防护效果。结果表明硅烷基材料对带裂缝混凝土试件具有显著的抗氯离子侵蚀效果,裂缝深度和裂缝数量是影响氯离子防护效果的主要因素,裂缝宽度和裂缝间距的影响较小,研究可为带裂缝混凝土的耐久性提升提供依据和参考。

关键词：硅烷基材料氯离子含量抗侵蚀效果混凝土裂缝

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基于BP神经网络的RC框架结构地震易损性曲面分析:考虑地震动强度和持时的影响

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工程力学 2021年第12期38卷 107-117页

作者：程诗焱韩建平于晓辉吕大刚兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室兰州730050 兰州理工大学防震减灾研究所兰州730050 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室哈尔滨150090

与短持时地震动相比,长持时地震动会加剧结构的损伤,增加结构的失效概率,因此有必要更充分地研究地震动持时特性对结构地震易损性分析结果的影响.该文提出了一种基于BP神经网络的地震易损性曲面分析方法,使用神经网络模型,综合考虑地震... 详细信息

与短持时地震动相比,长持时地震动会加剧结构的损伤,增加结构的失效概率,因此有必要更充分地研究地震动持时特性对结构地震易损性分析结果的影响.该文提出了一种基于BP神经网络的地震易损性曲面分析方法,使用神经网络模型,综合考虑地震动强度和持时特性对结构地震需求的影响,并进行地震易损性分析,得到不同损伤水平下考虑地震动持时特性的结构易损性曲面.选用3个不同高度的钢筋混凝土框架结构为研究对象,分别选择具有长、短持时特性的2组地震动记录为输入,采用BP神经网络模型建立地震动强度指标与结构响应间的关系,在此基础上得到目标地震易损性曲面,并对该方法的有效性进行讨论.分析结果表明,研究建立的BP神经网络模型精度较高,依据该方法可得到可信的损伤概率分析结果.相比于传统方法,神经网络可以更为有效和准确地建立持时与结构损伤的相关关系,得到考虑持时特性的易损性分析结果.该文的方法亦可进一步拓展,将更多地震动特性纳入地震易损性分析过程,具有明确的应用前景.

关键词：地震动持时 BP神经网络向量型强度指标地震易损性钢筋混凝土框架结构

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矩形平面气承式膜结构平均风荷载与风响应特性研究

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钢结构（中英文） 2024年第2期39卷 50-57页

作者：武岳张时为赵军宾哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 中建一局集团第三建筑有限公司北京100161

气承式膜结构是典型的风敏感结构,在风荷载作用下膜面会产生较大变形,抗风问题是制约膜结构发展的重要因素。为了研究矩形平面气承式膜结构的风荷载特性,设计并制作了6个不同的刚性模型,利用尖劈、粗糙元和锯齿挡板对A、B、C共3类地貌... 详细信息

气承式膜结构是典型的风敏感结构,在风荷载作用下膜面会产生较大变形,抗风问题是制约膜结构发展的重要因素。为了研究矩形平面气承式膜结构的风荷载特性,设计并制作了6个不同的刚性模型,利用尖劈、粗糙元和锯齿挡板对A、B、C共3类地貌进行模拟,在大气边界层风洞中进行了矩形平面气承式膜结构刚性模型测压试验,分析了风向、矢跨比、长宽比以及地面粗糙度等因素对结构表面平均风压分布的影响,并计算了结构在不同风向角下的风力系数。基于风洞试验获得的风荷载数据,在有限元软件ABAQUS中对原型尺寸的矩形平面气承式膜结构进行了风振响应分析,膜面选用M3D4R单元建模,拉索选用T3D2单元建模,研究了不同风向角下结构的平均风响应特性,总结了风荷载作用下膜面的位移及应力分布规律,确定了出现位移极值及应力极值的位置,最后提出了适用于矩形平面气承式膜结构的风荷载体型系数分区方案,并给出了不同分区的建议取值。研究表明:矩形平面气承式膜结构的平均风压系数受风向和结构长宽比的影响较大,受地面粗糙度影响较小;长宽比越小,上吸区的风压越小;随矢跨比增加,迎风区正风压系数增加,上吸区负风压减小;0°风向角下矩形平面气承式膜结构的风力系数最大;0°及45°风向角下,矩形平面气承式膜结构的迎风面及顶部变形较大,90°风向角下迎风面变形较大而顶部变形较小;0°及90°风向角下,结构两侧与中部连接的凸起部位应力较大,45°风向角下迎风面拐角处出现明显褶皱并伴随应力集中;0°风向角下位移及应力均最大,90°风向角下位移及应力均最小;建议0°和90°风向角下矩形平面气承式膜结构风荷载体型系数采用5分区形式,45°风向下采用7分区;0°及90°风向角下结构分区风荷载体型系数受矢跨比影响明显,45°风向下结构分区风荷载体型系数受长宽比影响明显。

关键词：气承式膜结构风洞试验非线性有限元分析平均风响应分区风荷载体型系数

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极寒环境下大跨贝雷梁钢管施工平台力学性能研究

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2022年第4期38卷 673-681页

作者：徐嫚王帆王庆贺刘昌永魏晨阳东北林业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150040 沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

目的研究极寒环境对大跨贝雷梁钢管施工平台力学性能的影响,解决高寒地区大型临时钢结构的力学性能与施工安全性问题,并为其提供理论基础与工程价值。方法首先采用已有的贝雷梁试验结果对ABAQUS建模技术进行验证;在此基础上,基于某工... 详细信息

目的研究极寒环境对大跨贝雷梁钢管施工平台力学性能的影响,解决高寒地区大型临时钢结构的力学性能与施工安全性问题,并为其提供理论基础与工程价值。方法首先采用已有的贝雷梁试验结果对ABAQUS建模技术进行验证;在此基础上,基于某工程常温下建造的贝雷梁钢管施工平台(20℃),分析其环境温度降至-10℃、-20℃、-30℃、-40℃、-50℃时,平台的应力、结构位移以及局部贝雷梁承载力的变化规律。结果随着温度降低,施工平台中贝雷梁应力从20℃时的85.0 MPa增大到-50℃时的232.2 MPa,钢管柱应力从20℃时的9.9 MPa增大到-50℃时的108.3 MPa;贝雷梁位移从20℃时的3.7 mm增大到了-50℃时的44.7 mm,钢管柱位移从20℃时的0.4 mm增大到了-50℃时的17.4 mm。随着温度降低,钢管柱直径与壁厚的改变对其应力变化影响逐渐变大。温度从20℃降到-50℃,贝雷梁平面外位移从0.7 mm增大到36.6 mm,承载力从561.8 kN减小到475.5 kN,下降约为15.4%。结论环境温度降低会导致贝雷梁和钢管柱应力不断增大;贝雷梁平面外位移增大到一定程度时,会对自身承载力造成明显影响。

关键词：大跨贝雷梁钢管施工平台极寒环境构件应力结构位移承载力

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飞秒激光辐照氧化石墨烯的纳结构与电化学性能研究

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中国激光 2021年第8期48卷 250-257页

作者：李强丁烨杨立军王扬教育部微系统与微结构制造重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

氧化石墨烯的还原与表面结构化有助于提升传感器、储能器等微型电子器件的性能。相比于其他工艺手段,采用飞秒激光辐照方法可以快速实现氧化石墨烯的同步还原和表面纳结构成型。本文首次对比了1030 nm和257 nm两种飞秒激光波长辐照下氧... 详细信息

氧化石墨烯的还原与表面结构化有助于提升传感器、储能器等微型电子器件的性能。相比于其他工艺手段,采用飞秒激光辐照方法可以快速实现氧化石墨烯的同步还原和表面纳结构成型。本文首次对比了1030 nm和257 nm两种飞秒激光波长辐照下氧化石墨烯的形貌与结构特征,发现1030 nm激光辐照产生的条纹周期纳结构主要由入射激光与表面等离激元干涉作用而形成,257 nm激光辐照产生的沟槽微纳结构主要归因于光化学作用。通过拉曼测试和电化学阻抗谱分析表明,相比于257 nm激光作用,1030 nm激光辐照下氧化石墨烯还原程度更高,电极反应过程中接触电阻更小且有利于电荷转移和离子的扩散。

关键词：激光技术飞秒激光氧化石墨烯纳结构电化学性能

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考虑尺寸效应的大尺寸混凝土干燥收缩预测方法研究

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混凝土 2023年第3期 1-6页

作者：王庆贺董国明杨金胜张信龙王全刘庆东沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 中国建筑东北设计研究院有限公司辽宁沈阳110006

国内外规范均基于小尺寸试件的实测数据提出混凝土的干燥收缩模型,未充分考虑试件尺寸效应的影响,因而其对大尺寸混凝土的干燥收缩的预测精度较低。基于此,首先对典型的混凝土干燥收缩模型(EC2模型及B3模型)的特点进行评述,明晰构件截... 详细信息

国内外规范均基于小尺寸试件的实测数据提出混凝土的干燥收缩模型,未充分考虑试件尺寸效应的影响,因而其对大尺寸混凝土的干燥收缩的预测精度较低。基于此,首先对典型的混凝土干燥收缩模型(EC2模型及B3模型)的特点进行评述,明晰构件截面形式与尺寸效应对干燥收缩的影响规律;基于收集的15组混凝土收缩试验结果评价规范模型的可靠性,进而提出考虑尺寸效应的大尺寸混凝土干燥收缩模型。研究结果表明,现有的规范模型可有效预测小尺寸混凝土的干燥收缩变形,但会低估大尺寸混凝土的干燥收缩终值,理论厚度大于100 mm(200 mm)时,EC2模型(B3模型)的预测结果平均低于试验结果 33.2%(40.5%);通过引入理论厚度调整系数,得到修正的EC2模型和B3模型,可以有效预测大尺寸混凝土的干燥收缩变形,预测结果与试验结果平均相差15.5%和2.0%。

关键词：大尺寸混凝土干燥收缩尺寸效应收缩模型

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