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建筑结构学报
中国建筑学会
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王有为

月刊

1000-6869

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010-58933734 58933573

100835

北京三里河路9号

建筑结构学报/Journal Journal of Building StructuresCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊办刊宗旨是报道和交流建筑结构领域代表我国学术水平的最新研究成果。所刊登的内容包括建筑结构、抗震防振和地基基础等方面国内重大课题的学术成就，国家重点工程的设计以及实际工程中待解决问题的研究、探讨等。读者对象为相关专业的大专院校师生、科研设计院所的科研设计人员。
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    基于三维视觉的房屋智能巡检方法研究

    冯楚乔刘宇飞岳岩樊健生...
    133-142页
    查看更多>>摘要：城乡自建房屋的违规改建现象时有发生,是不可忽略的安全隐患.传统的房屋巡检主要依靠人工方式,存在效率低、主观性强等问题,进而影响巡检结果的可靠性.为此,提出了基于三维视觉的房屋智能巡检方法.基于融合式SLAM技术实现巡检点云数据的实时采集;对多次巡检数据进行配准,并采用基于kd-tree的半径搜索法进行点云增减识别,找出改建部分;对改建部分进行区域生长分割并获取点云OBB包围盒,根据其几何尺寸信息进行简单的构件分类.进一步,定义考虑构件重要性的表面积变化率参数,可初步评价改建后结构的安全性.通过对某自建房进行巡检试验发现,上述方法能够快速、高效地获取待测房屋外立面的点云数据,有效识别房屋的改建部分,并基于构件特征进行改扩建后房屋的危险性评估,实现了巡检流程的自动化与智能化.

    房屋巡检三维视觉点云配准改建识别构件分类危险性评估

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    基于嵌入式传感技术的混凝土结构概率损伤成像方法

    张明辉周德源何斌陈洪兵...
    143-152页
    查看更多>>摘要：混凝土结构损伤的早期预警与精准量化是土木工程结构健康监测领域的热点.提出了一种基于嵌入式传感技术的混凝土结构概率损伤成像方法,通过对混凝土材料中骨料、砂浆基体以及界面过渡区的二维细观有限元建模,揭示了探测应力波在不均匀性混凝土材料及损伤界面的传播机制.结合传感器阵列的损伤可视化机理,设计了一种嵌入式压电传感器阵列模块,为精准量化混凝土损伤,结合概率损伤成像方法,通过基线相减法和希尔伯特变换从探测信号中提取损伤散射波的传播时间信息,引入累积分布函数,实现对混凝土损伤区域的可视化重构.试验结果表明,嵌入式传感模块可实现对混凝土结构的三维损伤成像,且识别出损伤中心位置与真实损伤中心位置在二维投影面上的误差为1.0 cm,验证了该方法对混凝土损伤感知的有效性与准确性.相比于现有嵌入式稀疏分布传感器,多传感单元集成的阵列模块可明显提升对混凝土局部损伤的探知能力,同时降低传感器系统在服役期的运维成本.

    结构健康监测混凝土结构细观有限元模型压电传感器嵌入式压电传感阵列模块概率损伤成像

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    电弧增材制造螺栓连接剪切破坏模式与承载力研究

    刘芸怡叶俊孙博超赵唯坚...
    153-163页
    查看更多>>摘要：电弧增材制造(WAAM)因具有合理的打印精度、较低的时间成本以及可生产大型复杂形状结构等优点,逐渐成为建筑行业一种有潜力的制造工艺.为了研究由于制造工艺和材料性能的差异引起的WAAM螺栓连接的基本力学性能差异和对WAAM钢的材料性能和螺栓连接的力学性能进行试验研究.共制作了 24个不同打印方向的材性拉伸试件和72个不同尺寸、剪切面数与打印方向的WAAM螺栓连接试件.采用三维激光扫描技术测量试件尺寸,并进行静力拉伸试验和剪切试验.分析WAAM螺栓连接的破坏模式和承载力,研究打印方向对试验结果的影响.通过比较螺栓连接的破坏模式和承载力,进一步研究已有规范及文献计算方法对WAAM螺栓连接的适用性.结果表明:拉伸试件和螺栓连接试件在试验中均呈现各向异性现象,承载力的差异分别达到了 10％和20％,材料各向异性对破坏模式产生了一定影响,导致有40％的具有相似尺寸但打印方向不同的成对试件呈现不同的破坏模式;由于WAAM钢材具有各向异性的特性及现有设计方法中未考虑倾斜承压破坏和端部撕裂两种破坏模式,使得现有规范无法准确预测WAAM螺栓连接的破坏模式和承载力.

    螺栓连接电弧增材制造金属3D打印破坏模式设计方法承载力

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    地震-洪水作用下山区临河建筑抗灾性能评估方法研究

    李钢宋波董志骞李宏男...
    164-177页
    查看更多>>摘要：我国西南地区是地震高发区,且河网密布,山高谷深,降雨充沛,汛期发生地震可能伴随暴雨洪水发生,山区临河建筑存在遭受地震和洪水相继作用的风险.针对西南山区临河建筑群,基于贝叶斯网络模型,提出了地震-滑坡-堰塞湖溃决洪水灾害链的发生概率推算方法;综合考虑洪水危险性、环境敏感性、洪水和建筑间相互作用,引入建筑洪灾暴露度指标,建立了临河建筑群洪灾危险性分析模型,实现了震损结构在洪水冲击作用下的损伤分析,最终建立了地震-洪水相继作用下临河建筑群抗多灾性能评估方法.算例分析结果表明:震损建筑遭受洪水冲击时的破坏情况与建筑的空间位置和环境条件显著相关;地震后洪水对震损结构造成的累积损伤不可忽视;所建立的评估方法可以有效预测我国西南地区临河建筑群在地震和洪水相继作用下的损伤情况.

    地震-洪水相继作用临河建筑群多灾害损伤评估

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    考虑建筑不规则性的适度精细化区域震害模拟方法

    陈文越余丁浩李钢
    178-191页
    查看更多>>摘要：目前,区域中存在大量的体型不规则建筑,在遭受地震作用时会产生平扭耦联效应,导致损伤加重.然而,现阶段的区域震害模拟方法以二维层间模型为主,难以考虑建筑结构的空间不规则特性.而精细化有限元模拟方法不适用于量大面广且数据模糊程度高的区域建筑震害模拟.为此,提出考虑建筑结构不规则特性且适用于区域尺度建筑群震害模拟的适度精细化高效分析方法.建立能够模拟楼层内抗侧刚度平面不规则特性的适度精细化层单元模型,通过不同层单元的串联组合实现对结构竖向不规则特性的模拟.考虑到区域建筑数量庞大,提出了两级加速动力分析方法,以减少震害模拟计算耗时,该方法在单体结构层级构建结构的摄动式隔离非线性动力控制方程提升震害模拟计算效率,进一步结合OpenMP并行方法开展区域震害模拟,实现整体层级的计算效率加速.数值算例及某区域震害模拟表明,所提方法有可靠的准确性和高效性,并且不规则结构的平扭耦联效应会导致区域建筑的震害损伤加重.

    不规则建筑平扭耦联效应适度精细化层单元两级加速动力分析方法区域震害模拟

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    自复位装配式RC框架结构基于能量平衡的抗震塑性设计方法

    马立成史庆轩王秋维王朋...
    192-202页
    查看更多>>摘要：为了解决装配式混凝土框架结构节点连接薄弱、损伤机制不可控、耗能能力不足、震后难以修复等问题,针对带有可控塑性铰(CPH)的自复位装配式混凝土框架结构(SC-PRCF),基于能量平衡的抗震设计理念,考虑自复位结构体系滞回行为与理想弹塑性结构体系的差异,以及结构上部楼层塑性发展不充分等因素,参照可恢复功能防震结构的四水准抗震设防目标,提出了 SC-PRCF结构抗震塑性设计方法.并设计了一榀7层SC-PRCF结构,同时按照GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》设计了一榀7层现浇混凝土框架(RCF)结构作为对比.通过动力弹塑性分析,验证了抗震塑性设计方法的有效性和SC-PRCF结构性能的优越性.研究结果表明:按照抗震塑性设计方法可使SC-PRCF结构满足"小震及中震不坏、大震可修复、可更换、巨震不倒塌"的抗震设防目标,同时可获得"强柱弱梁"的破坏模式,实现了渐进屈服耗能,使全楼层均能参与能量耗散,且能延长失效路径,避免出现薄弱层.

    装配式混凝土框架结构自复位可控塑性铰塑性设计抗震性能残余变形

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    单层空间网格结构刚性节点的衍生式生成方法研究

    刘峰成冯若强吕召能王琨...
    203-212页
    查看更多>>摘要：单层空间网格结构节点是结构中受力最集中的部位,应具有合理的结构形式和良好的力学性能.目前,国内现有的刚性节点,其种类单一,自重较大,且易出现应力集中,节点品质参差不齐.针对这些问题提出了一种衍生式生成方法,介绍衍生式生成方法的基本原理,给出了其数学模型;基于衍生式生成方法得到了在不同保留质量、施加环向对称约束以及改变保留几何图元种类后的单层空间网格结构刚性节点构型的设计结果;并将所得到的刚性节点构型与传统焊接空心球节点进行静力性能对比分析.结果表明:衍生式生成方法具有较强的探索能力,其所得到的刚性节点造型新颖独特、体态轻盈美观,相比传统焊接空心球节点,质量最大可减少57.1％,最大等效应力最高可下降29.13％,最大位移最多可减少36.36％,可实现单层空间网格结构刚性节点轻质高强、安全美观的多样化设计.

    空间网格结构刚性节点衍生式设计拓扑优化刚性连接

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    承压水作用下岩质地层基坑抗突涌安全厚度研究

    王洪涛李建华殷允腾张红军...
    213-223页
    查看更多>>摘要：受下部承压水作用,基坑开挖后坑底发生突涌破坏是普遍存在的工程灾害.为保障基坑安全,设置足够的坑底厚度是阻止此类破坏的关键.基于塑性上限定理,将坑底突涌破坏范围分为上部被动区与下部剪切区两部分,分析了岩质地层中基坑突涌破坏机制.进一步,基于Hoek-Brown强度准则,推导了突涌破坏面曲线方程解析表达式,并给出了基坑临界安全厚度与承压水压力的理论预测公式.在此基础上,分析得到了被动区厚度、承压水压力、岩体强度参数等对基坑安全厚度及破坏范围的影响规律,并与现有研究方法、数值模拟得到的结果进行对比,验证了所提出方法的有效性.结果显示,基坑临界安全厚度与承压水压力、岩体经验参数等正相关,与被动区厚度、经验参数、岩体抗压强度、抗拉强度和重度等负相关.

    基坑突涌承压水Hoek-Brown强度准则上限定理安全厚度

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    高强钢角焊缝的强度模型和设计建议

    姜顺航冉明明李国强孙飞飞...
    224-234页
    查看更多>>摘要：目前针对高强钢角焊缝力学性能的研究多采用试验研究的方法,缺少系统的设计理论.采用传统的针对普通钢角焊缝连接的强度模型和失效准则,对高强钢角焊缝的断裂角度和破坏荷载进行预测,通过与试验结果的对比,选择精度较高的最大剪应力准则,并确定模型中的参数C取值.基于钢板间摩擦力的影响和焊根处应力集中产生的约束效应,推导出两个优化系数,对强度模型进行修正.为了便于工程应用,结合承载力计算推导过程,提出了角焊缝在不同加载角度下的简化公式,并对公式进行了验证.通过搜集和汇总焊缝尺寸、材料性能以及试件工作性能等三方面的数据,对简化公式进行可靠度分析,得出安全系数为4.5时的抗力分项系数为0.79.对我国规范中高强钢角焊缝连接的设计方法提出修正建议,即在承载力计算公式中应考虑约束效应、摩擦效应、焊材强度和加载角度等的影响.

    高强钢焊缝连接角焊缝强度模型可靠度分析设计建议

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    碳纤维增强胶合木钢填板螺栓连接节点横纹受力性能研究

    张晓聪徐德良季栋梁陆伟东...
    235-245页
    查看更多>>摘要：胶合木钢填板螺栓连接节点横纹受力会出现脆性破坏的现象.为研究碳纤维(CFRP)增强对胶合木钢填板螺栓连接节点的横纹受力破坏模式、承载能力和变形能力的影响,考虑CFRP铺设位置和层数,开展销槽承压强度试验,再以螺栓边距、中距、数目、排列方式和CFRP增强方式为参数,开展节点的横纹受拉试验和有限元分析.结果表明:双面或四面粘贴2层或4层CFRP布,销槽承压强度最大可提高171％,离散系数最大可降低84％;CFRP增强节点的破坏模式由脆性破坏转变为延性破坏,极限载荷最大可提高181％,位移延性系数最大可提高625％;增强后螺栓横纹边距和中距可适当减小.基于试验结果及相关规范,给出CFRP增强横纹销槽承压强度和CFRP增强胶合木钢填板螺栓连接节点的横纹受拉承载力表达式,可为工程设计提供参考.

    胶合木钢填板螺栓连接纤维增强破坏模式横纹受拉承载力

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