检索结果-内蒙古大学图书馆

土木工程学报 2023年第4期56卷 1-11页

作者：王兆勇郑朝荣 Mulyanto Joshua Adriel 武岳哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 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

采用CFD数值模拟和基于代理模型的优化方法,研究方形凹角截面超高层建筑在多参数设计空间内的平面外形气动优化问题。首先,选取凹角率、凹角角度和凹角个数作为设计参数并考虑风向角的影响,基于最优拉丁超立方设计和非定常RANS方法获得... 详细信息

采用CFD数值模拟和基于代理模型的优化方法,研究方形凹角截面超高层建筑在多参数设计空间内的平面外形气动优化问题。首先,选取凹角率、凹角角度和凹角个数作为设计参数并考虑风向角的影响,基于最优拉丁超立方设计和非定常RANS方法获得初始样本点的气动力系数;其次,基于遗传算法(GA)和广义回归神经网络(GRNN)方法构建能准确预测设计参数与气动力系数之间复杂关系的代理模型;再次,以最小气动力系数为目标,利用GA-GRNN代理模型及其更新策略和非支配排序遗传算法在整个设计空间内寻优,确定全风向角下方形凹角截面的最优气动外形;最后,探讨凹角修正对截面气动性能的影响机理。结果表明,基于GA-GRNN代理模型的优化方法在气动外形优化方面具有较高的预测精度和计算效率;全风向角下的最优气动外形截面的凹角率为18.5%、凹角角度为70.4°、凹角个数为5,相比方形截面,该截面可使平均阻力系数和均方根升力系数最多分别减小53.4%和70.5%。该方法可为建筑结构气动外形优化及相关研究提供重要参考。

关键词：超高层建筑气动外形优化代理模型 CFD数值模拟凹角

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生物炭对碳化养护水泥砂浆的改性机理

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建筑材料学报 2023年第8期26卷 831-837页

作者：陈铁锋高小建哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 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

研究了生物炭对碳化养护水泥砂浆抗压强度和固碳量的影响规律和机理.结果表明:生物炭能有效促进水泥早期水化,改善碳化养护水泥砂浆的抗压强度和孔结构,且效果随着碳化养护时间的延长而愈加明显;掺有生物炭试件的水泥石固碳量略有降低,... 详细信息

研究了生物炭对碳化养护水泥砂浆抗压强度和固碳量的影响规律和机理.结果表明:生物炭能有效促进水泥早期水化,改善碳化养护水泥砂浆的抗压强度和孔结构,且效果随着碳化养护时间的延长而愈加明显;掺有生物炭试件的水泥石固碳量略有降低,但综合考虑生物炭封存与碳化养护捕获的总固碳量则明显提高.

关键词：水泥基材料碳化养护抗压强度固碳量改性机理

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序列型地震作用下地铁车站损伤分析

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岩土工程学报 2023年第8期45卷 1586-1594页

作者：钟紫蓝冯立倩史跃波温卫平赵密北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 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与信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

以往地下结构抗震分析中,通常只关注单次地震作用下结构峰值响应,对地下结构在序列型地震动下损伤机理认识不足。聚焦序列型地震动下地铁车站的损伤分析,以揭示余震对地下结构损伤的影响规律并探究合理的结构抗震性能指标。挑选7条真实... 详细信息

以往地下结构抗震分析中,通常只关注单次地震作用下结构峰值响应,对地下结构在序列型地震动下损伤机理认识不足。聚焦序列型地震动下地铁车站的损伤分析,以揭示余震对地下结构损伤的影响规律并探究合理的结构抗震性能指标。挑选7条真实主余震序列,通过地震动反演生成下卧基岩序列地震记录。考虑序列地震动方向性和相对强度的影响,开展土-地下结构系统非线性动力时程分析,并采用峰值层间位移角,残余层间位移角和Park-Ang指数评估地下结构地震损伤。分析结果表明,余震的方向性对损伤的影响呈现不规律性。主余震相对强度较大时,余震引起主震震损后的地下结构向更高级损伤状态跃迁。在地下结构地震损伤评价指标选择方面,残余层间位移角受主余震的相对方向影响显著,而峰值层间位移角无法反映余震强度小于主震时对结构造成的损伤,均不适合作为表征余震造成地下结构附加损伤的指标。而Park-Ang指数除能反映过度变形损伤外还能反映累积滞回能量耗散,能较好地表征结构在主余震下的真实损伤,较适合作为序列型地震作用下地下结构损伤评价指标。

关键词：序列型地震动地下结构增量损伤非线性时程分析地铁车站

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考虑储备能力的中心支撑钢框架结构抗倒塌性能研究

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建筑结构学报 2023年第S02期44卷 161-172页

作者：赵增阳张文元刘雅致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

数次罕遇地震以及极罕遇地震震害经验表明,中心支撑钢框架结构某些支撑失效退出工作后结构仍能维持不倒。这种在主要抗侧力体系遭受严重破坏后发挥作用,防止剩余结构倒塌的能力被称为结构的储备能力。为了定量评估储备能力对中心支撑钢... 详细信息

数次罕遇地震以及极罕遇地震震害经验表明,中心支撑钢框架结构某些支撑失效退出工作后结构仍能维持不倒。这种在主要抗侧力体系遭受严重破坏后发挥作用,防止剩余结构倒塌的能力被称为结构的储备能力。为了定量评估储备能力对中心支撑钢框架结构抗倒塌性能的贡献,按7度设防烈度设计了一组不同层数的中心支撑钢框架结构,分别建立未考虑与考虑储备能力的两种有限元模型;依据FEMA P695建议,采用增量动力非线性时程分析方法,对两种模型进行易损性分析。分析结果表明:储备能力可以有效降低中心支撑钢框架结构支撑失效后剩余结构的倒塌概率,在罕遇地震与极罕遇地震下,倒塌概率分别下降9%与24%;考虑储备能力后,中心支撑钢框架结构的倒塌安全储备系数在罕遇地震与极罕遇地震下提升幅度均超过25%;对于中低烈度区,中心支撑钢框架结构的储备能力可以保证结构在某层支撑失效后,仍能满足“大震不倒”的设防目标。

关键词：中心支撑框架储备能力支撑失效易损性分析倒塌安全储备系数

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分离式三箱梁空气动力学特性风洞试验

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中国公路学报 2023年第8期36卷 112-120页

作者：高东来孟昊陈文礼李惠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 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

分离式三箱梁因其优异的颤振稳定性,且对极端风环境的适应能力强,在超大跨度桥梁的设计和建设中逐渐被广泛应用。然而,因为双间隙的存在,分离式三箱梁极易发生涡激振动。桥梁涡激振动的起源与其所受的气动力及其绕流密不可分。为了揭示... 详细信息

分离式三箱梁因其优异的颤振稳定性,且对极端风环境的适应能力强,在超大跨度桥梁的设计和建设中逐渐被广泛应用。然而,因为双间隙的存在,分离式三箱梁极易发生涡激振动。桥梁涡激振动的起源与其所受的气动力及其绕流密不可分。为了揭示分离式三箱梁涡激振动的诱因,同时为工程设计和应用实践提供理论指导,以中国某座正在筹建的大跨度桥梁分离式三箱梁为研究对象,进行了精密化的风洞试验研究。通过试验对比了3种断面的表面压力特性,研究三者表面压力分布特征及频率特征。其频率分析结果表明:曲线腹板型式的箱梁具备“双频”现象,易导致涡振区的增大。其后,为揭示双频现象的诱因,进行了流场可视化烟线试验,试验结果表明:近尾流区没有发现剪切层的相互作用以及交替脱落的旋涡,单侧剪切层的分离和再附诱发了分离式三箱梁的气动不稳定性;线性腹板的断面间隙流场更为紊乱,尤其是下游间隙流场。还采用节段模型风洞试验对成桥状态下分离式三箱梁的压力分布特性及绕流场特征进行了初步研究。研究结果表明:与线性腹板的断面相比,曲线型腹板能够有效降低分离式三箱梁在成桥状态下的升阻力系数;剪切层的分离和再附依然是诱发分离式三箱梁气动不稳定性的主要原因。

关键词：桥梁工程 “双频”现象风洞试验分离式三箱梁气动性能

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均布荷载作用下腹板开孔轻钢龙骨墙体受弯性能试验研究

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建筑结构学报 2023年第4期44卷 297-308页

作者：常熤存王玉银林敬木耿悦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

为研究腹板开孔轻钢龙骨墙体中覆面板材对墙体受弯承载力的贡献,考虑龙骨腹板高度、自攻螺钉间距等参数的影响,对5片腹板开孔的轻钢龙骨墙体标准单元在均布荷载作用下的受弯性能进行了试验研究,分析试件的承载力、破坏模式、挠度、应变... 详细信息

为研究腹板开孔轻钢龙骨墙体中覆面板材对墙体受弯承载力的贡献,考虑龙骨腹板高度、自攻螺钉间距等参数的影响,对5片腹板开孔的轻钢龙骨墙体标准单元在均布荷载作用下的受弯性能进行了试验研究,分析试件的承载力、破坏模式、挠度、应变和剪力滞效应等。基于试验结果,建立了可考虑剪力滞效应的腹板开孔轻钢龙骨墙体标准单元有限元模型,将试验结果与有限元计算结果进行对比,验证了模型的可靠性。基于有限元模型,研究了石膏板厚度、龙骨间距和腹板高度对石膏板有效宽度的影响。试验结果表明:开设细长孔洞对龙骨腹板削弱较大,会引起剪力滞效应,并导致墙体在均布荷载作用下在支座附近发生腹板的剪切屈曲;对于厚度为100~200 mm的墙体,竖龙骨与石膏板间的自攻螺钉间距取300 mm即可保证石膏板与龙骨共同工作;在开孔比率相同的前提下,随着腹板高度的增加,墙体抗弯刚度及受弯承载力均有显著提高。所建立的腹板开孔轻钢龙骨墙体标准单元实体有限元模型能够合理考虑剪力滞效应,与试验结果吻合良好,试件初始刚度和承载力预测值与试验结果最大相差分别不超过6%和4%。有限元参数分析结果表明石膏板有效宽度主要受龙骨腹板高度影响。

关键词：腹板开孔轻钢龙骨外围护墙体石膏板墙体标准单元静力试验受弯性能

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木结构GFRP填板单销连接顺纹承压承载力试验研究

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建筑结构学报 2023年第11期44卷 191-197页

作者：周华樟柯沃岑武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

钢填板螺栓连接是一种常用的木结构连接形式,但该连接五金件在某些环境下易腐蚀,影响连接承载力和耐久性,且易形成局部热桥,降低热工性能。提出用GFRP板和销替代钢填板和螺栓,形成防腐、隔热的木结构连接,提升其耐久性。针对这类连接,开... 详细信息

钢填板螺栓连接是一种常用的木结构连接形式,但该连接五金件在某些环境下易腐蚀,影响连接承载力和耐久性,且易形成局部热桥,降低热工性能。提出用GFRP板和销替代钢填板和螺栓,形成防腐、隔热的木结构连接,提升其耐久性。针对这类连接,开展GFRP销弯曲试验、GFRP销槽顺纹承压强度试验以及GFRP填板单销连接顺纹承压承载力试验。结果表明:与Q235钢销相比,相同直径的GFRP销屈服弯矩和抗弯刚度均稍低于钢销的;GFRP销槽顺纹承压强度与钢销槽顺纹承压强度相同;连接承载力与GFRP销的截面面积正相关;对于销在边部木构件和填板中皆形成塑性铰的屈服模式,侧构件厚度不影响连接承载力;侧构件厚度越小,连接荷载-位移曲线塑性段荷载下降越大;侧构件厚度与GFRP销直径的比值越小,侧构件对于GFRP销的约束作用越小,荷载-位移曲线塑性段的下降趋势越明显。基于GFRP填板单销连接销槽变形和应力分布特点,提出了销槽应力线弹性分布假设,推导了GFRP填板单销连接承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

关键词：木结构销连接 GFRP填板 GFRP销静力试验屈服模式连接承载力

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Clough-Penzien功率谱模型参数的识别与统计建模及应用

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振动工程学报 2023年第5期36卷 1204-1215页

作者：丁佳伟吕大刚曹正罡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

地震动的Clough-Penzien功率谱(简称“C-P谱”)模型具有明确的物理意义,但是该模型需要识别的参数较多;而普通最小二乘(OLS)算法存在对数据的非线性识别初始值选择要求高、无法快速有效实现对大批量参数的精确识别等缺点。本文采用自适... 详细信息

地震动的Clough-Penzien功率谱(简称“C-P谱”)模型具有明确的物理意义,但是该模型需要识别的参数较多;而普通最小二乘(OLS)算法存在对数据的非线性识别初始值选择要求高、无法快速有效实现对大批量参数的精确识别等缺点。本文采用自适应加权粒子群优化(AWPSO)算法,基于典型的地震记录对C-P谱模型参数进行识别。结果表明:AWPSO算法识别的精度相比于OLS算法至少提升2.3%,且在计算效率方面具有较大的提升。从地震记录数据库中挑选出4159条地震记录,按照建筑抗震设计规范中的场地分类标准对其分组,采用AWPSO算法对各类场地的C-P谱模型参数进行识别和统计。采用K-S检验、A-D检验及AIC准则,确定了各参数的最优概率分布模型,并进一步计算了各参数之间的相关系数,建立了C-P谱模型的联合概率密度函数。采用Latin超立方抽样方法,得到了场地的统计抽样C-P谱模型,与规范转换的功率谱进行了对比分析,利用功率谱迭代修正的人工地震动合成方法,生成了具有场地特性的人工地震记录。

关键词：地震动合成参数识别统计建模 Clough-Penzien功率谱 AWPSO算法

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轮辐式斜交型索结构的几何构型与预应力态分析

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土木工程学报 2024年第12期57卷 30-42页

作者：杨佳奇武岳周光毅辛光耀李东方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 中国建筑第八工程局有限公司上海200122

轮辐式斜交型索结构体系的弦索采用斜向布置形式,能有效改善结构的整体抗扭性能,并有利于提升施工稳定性和使用安全性,同时也增加索结构体系的美感,丰富结构形式。通过几何形态分析发现轮辐式斜交型索结构的关键形态参数包括索结构桁架... 详细信息

轮辐式斜交型索结构体系的弦索采用斜向布置形式,能有效改善结构的整体抗扭性能,并有利于提升施工稳定性和使用安全性,同时也增加索结构体系的美感,丰富结构形式。通过几何形态分析发现轮辐式斜交型索结构的关键形态参数包括索结构桁架单元数量、斜交角度、内外环半径、起拱高度和下垂深度,并基于此建立参数化建模方法。根据节点平衡方程,推导轮辐式斜交型索结构在预应力态下的索杆内力快速估算公式,并探究斜交角度、内外环厚度和内外环几何中心高差对预应力分布的影响,结果表明:斜交角度对结构受力效率的影响较大;内外环厚度对拉索索力的影响很小,而对内环撑杆轴压力的影响较大;内外环几何中心高差对索杆内力的影响较大。该文的研究有助于促进轮辐式斜交型索结构的进一步应用。

关键词：轮辐式索结构结构构型几何形态分析参数化建模预应力态分析受力特性

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湿热老化对碳纤维增强复合材料力学和摩擦磨损性能的影响

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复合材料学报 2025年第4期42卷 1872-1884页

作者：田经纬齐肖郭瑞咸贵军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 长三角碳纤维及复合材料技术创新中心常州213126

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳、耐磨损等优点,已经成为新型的先进海洋工程结构材料。本文研究了湿热老化对CFRP热/力学(拉伸、弯曲、短梁剪切性能)和摩擦磨损性能影响规律,结合微观形貌与结构分析,揭示CFRP... 详细信息

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳、耐磨损等优点,已经成为新型的先进海洋工程结构材料。本文研究了湿热老化对CFRP热/力学(拉伸、弯曲、短梁剪切性能)和摩擦磨损性能影响规律,结合微观形貌与结构分析,揭示CFRP在60℃蒸馏水浸泡长达90 d的力学和摩擦磨损性能退化机制。研究发现,湿热老化使得CFRP拉伸、弯曲和短梁剪切强度最大退化幅值为5.8%、13.0%和20.9%,归因于湿热老化过程水分子破坏了树脂高分子树脂链氢键和部分共价键,导致CFRP内部产生缺陷并丧失对纤维束横向约束,最终引起纤维/树脂界面脱粘。此外,湿热环境CFRP热力学和粘弹性行为呈现非线性变化规律,归因于积极的树脂后固化和消极的湿热老化耦合效应。与浸泡前相比,老化15、30、60和90 d后CFRP的平均摩擦系数(COFs)依次降低了23.8%、35.0%、43.7%和53.8%,归因于扩散CFRP内部水分子摩擦过程中充当了摩擦润滑剂,缓解了CFRP/研磨球界面磨损程度;湿热老化90d后CFRP的磨损速率(Ws)和磨损宽度(WSW)较老化前增加了254.6%和114.9%,归因于与树脂基体形成新氢键的水分子处于结合水状态,导致树脂分子链间作用力减小及其内部微裂纹不断萌生,引发严重的疲劳磨损。

关键词：环氧树脂碳纤维复合材料湿热老化力学性能摩擦行为磨损机制

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