土木工程与管理学报

Journal of Civil Engineering and Management

  • 长持时地震作用下型钢混凝土框架结构抗倒塌性能分析

    许成祥;汪哲;邓杰;

    为研究长持时地震动作用下型钢混凝土(SRC)框架结构的抗整体性倒塌能力,基于一榀两跨三层的SRC框架结构在低周往复荷载作用下的拟静力试验,采用OpenSees建立型钢混凝土框架数值分析模型,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模型的可行性。依据“等效频谱”的原则分别筛选出2组频谱匹配的长持时和短持时的地震动记录,通过增量动力分析(IDA)建立峰值地面加速度(PGA)与最大层间角位移θ_(max)的关系,得到结构倒塌易损性曲线,系统评估了SRC框架结构在长持时和短持时地震作用下的抗倒塌能力。结果表明:当PGA<0.4g时,在长持时和短持时地震动作用下的型钢混凝土结构倒塌概率几乎为0;当PGA>0.4g时,结构在长持时和短持时地震动下的倒塌概率开始出现明显差异。9度(0.4g)中震和大震时,结构在长持时和短持时地震动作用下发生倒塌概率分别为0.71%,0.46%,13.5%,5.49%。且以抗倒塌安全储备系数(CMR)作为结构的抗整体性倒塌能力指标,结构在长持时地震动作用下的抗倒塌能力与短持时相比降低了30.45%。说明当PGA较大时,长持时地震动会显著增加SRC框架的倒塌概率。

    2025年05期 v.42 1-9+28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1297K]
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  • YOLO-RRD:复杂环境下建筑工人目标检测算法

    郝琨;韩品纯;薛江;李志圣;

    针对建筑工地环境复杂、建筑工人目标较小导致的检测精度较低等问题,本文提出一种改进YOLOv8的建筑工人目标检测算法(YOLO-RRD)。通过添加小目标检测头,增强网络对小目标建筑工人的检测精度;并设计了新的C2f-RFCAConv主干网络结构,采用感受野坐标注意卷积(RFCAConv),解决标准卷积运算中的参数共享问题,增强特征提取能力,抑制建筑工地复杂场景的干扰。在颈部网络引入RCS-OSA模块,加强特征复用,从而提升目标检测的准确性;并引入可变形卷积(DCNv2)动态调整感受野,从而更好地适应图像中不同尺寸的建筑工人,提高对目标的感知能力。实验结果表明:YOLO-RRD在mAP(0.5)方面达到了77.1%的性能指标,相比原始的YOLOv8模型提高了6.1%,推理速度为5.6 ms,可有效应用于建筑工人目标实时检测任务。

    2025年05期 v.42 10-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1577K]
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  • 装配式与现浇式组合结构物化阶段节能效益与碳排放评价

    黄德龙;余沙沙;丁阳;郑刚;易刚;纪建华;王惠跃;

    预制构件可较好控制施工质量、施工与预制可同步进行,被认为是减少建筑碳排放较优方式。建筑信息模型(BIM)提供了数字网络平台,在此基础上进行6维评估和模拟,即在5维成本控制基础上增加绿色减碳维度,然而通过BIM来研究装配式建筑碳减排需要进一步探究。本文旨在开发一种BIM-based方法来计算和对比装配式和现浇式组合结构建筑物化阶段减排效益。首先确定碳排放计算边界和两种施工方式的计算模型,其不同点在于生产阶段的预制构件和施工阶段的工日及机械台班数量;然后进行基于BIM的物料测算和碳排放估算。研究表明,BIM是计算建筑施工碳排放的有效方法;与传统施工方法相比,装配式减少了物化阶段碳排放。该研究为装配式建筑减碳减排体系提供了参考。

    2025年05期 v.42 22-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 971K]
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  • 内爆炸荷载作用下横观各向同性饱和土中衬砌隧道的瞬态响应

    王滢;毕晓锋;高盟;孔凡玲;

    天然土体因颗粒与组构单元排列原因在结构上呈现横观各向同性且多为饱和状态,而隧道在爆炸荷载下的动力响应常被简化为各向同性介质问题。为准确评价隧道衬砌及周围土体的瞬态响应变化规律,本文建立了在内源爆炸荷载作用下横观各向同性饱和土中衬砌隧道的二维计算模型。利用Biot理论和横观各向同性弹性力学理论,推导得到了衬砌和土体的控制方程。通过进行Laplace变换,得到了横观各向同性饱和土中圆形衬砌隧道在变换域内的解析解,并利用Laplace逆变换得到衬砌及其周围土体在时域内的解答。结果表明:在衬砌内表面上,瞬态响应在达到峰值后整体呈振荡衰减趋势。在径向上,与其他动力响应相比,径向位移趋近于0时的距离相对较小。当环向应力达到最大拉应力时,径向位移达到最大正值,而孔隙水压力则达到最大负值。

    2025年05期 v.42 29-35+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K]
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  • 盾构施工振动对下卧小净距既有隧道影响研究

    叶森立;周小文;刘怀宇;赵余;

    关于盾构机振动荷载对临近既有隧道影响的研究较为匮乏。东莞市地铁1号线新建盾构隧道以1.73 m的极小净距上跨已营运的莞惠城际隧道,且地层为对扰动敏感的花岗岩风化地层。为控制盾构施工对下卧既有隧道位移及振动的影响,工程中选取了合适的盾构掘进参数,并采用预先注浆加固地基的措施。本文结合动力数值模拟与现场观测方法,探究盾构机振动的影响。数值模拟结果显示,盾构机振动传播至既有隧道顶部时,衰减幅度近70%,不会对既有隧道结构及地铁运行产生明显影响;现场观测发现,既有隧道内无显著震感,与数值模拟结果一致。研究结果揭示了盾构机振动的传播特征与影响范围,同时验证了所采用施工控制措施的有效性,为类似小净距隧道盾构施工提供了参考。

    2025年05期 v.42 36-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1118K]
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  • 基于光谱成像技术的建筑结构耐久性评定

    闵红光;焦振校;杜巍;林忠良;

    随着建筑行业对结构安全性与耐久性要求的持续提升,传统评定方法在时效性、经济性及无损性方面的局限性日益显著。光谱成像技术以其快速、无损及高精度等优势,为建筑结构耐久性评定提供了新的途径。本文通过对影响钢结构和混凝土结构耐久性的关键因素进行深入分析,结合光谱成像技术的原理和优势,采用系统化的研究方法,构建了适用于不同影响因素作用下建筑结构耐久性评定流程及预测模型,并开发了一套科学、高效的建筑结构耐久性评定方法。研究结果表明,基于光谱成像技术的建筑结构耐久性评定方法能够实现对建筑结构耐久性的精确评定,并显著提高评定效率。此外,该方法在不同因素作用下显示出较高的灵活性和良好的适应性,为建筑结构耐久性评定提供了科学有效的技术支持。

    2025年05期 v.42 42-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1599K]
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  • 光纤光栅智能筋加固金属屋面抗风性能试验研究

    薛继锋;钱林峰;兰春光;区彤;

    金属屋面结构被大风掀顶事故屡有发生,针对金属屋面的抗风揭监测是建筑物健康监测的重要组成部分。本文提出一种基于内嵌光纤光栅智能筋加固金属屋面的监测方法,并进行抗风揭试验研究。研究结果表明:(1)该智能筋具有高频率实时监测优点,在风荷载施加过程中、风揭破坏瞬间及破坏后能准确获取测点测量区域的动态受力特征。(2)智能筋优良力学性能有效的约束屋面风揭破坏变形,显著提升屋面整体抗风能力,同时大幅降低金属屋面飞溅引发的次生灾害风险。(3)结合现场应变数据触警量、触警频次和持续时间等指标,结合现场检查建立金属屋面风揭监测分级管控措施。该智能筋系统兼具受力和传感的作用,能满足工程实际监测与加固需要,能实现监测与加固的双重目的。

    2025年05期 v.42 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K]
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  • 基于数字孪生的地铁基坑工程人员入侵行为监控

    程祖华;沈欣云;宫培松;郭聖煜;

    为了提升地铁基坑工程安全管理水平,实现施工人员危险区域入侵行为的实时检测和预警,本文提出一种基于数字孪生的入侵行为智能监控方法。首先,使用OurBIM图形引擎构建施工现场虚拟场景;其次,利用超宽带(UWB)实现人员和设备实时定位;再次,标定两类入侵区域;然后,提出入侵行为实时预警机制;最后,设计数字孪生系统,包括三维可视化、入侵区域设置、预警数据记录等功能,并将系统应用于成都轨道交通30号线一期的某换乘站项目。应用结果表明,该系统能够监控地铁基坑工程两类区域的人员入侵行为,综合预警成功率为96.8%,提升了施工现场的安全管理水平。该系统在工程安全智能化管理上提供理论参考和实践路径,并为其余工程的安全管理提供借鉴。

    2025年05期 v.42 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1209K]
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  • 基于机器学习的绿色建筑成本预测及偏差评估

    吴志江;刘梦瑶;贾仁甫;

    精准预测绿色建筑成本是保障可持续投资的前提,但特征复杂性增加了预测难度。为此,提出一种机器学习方法构建成本预测和偏差评估的集成框架,并对绿色建筑特征相关的预测参数进行提取和降维。同时,开发嵌入主成分分析的混合预测模型对成本进行预测,并通过划定合理成本区间评估预测结果的偏差状况。最后,收集126个绿色建筑样本用于成本预测测试,结果表明混合预测模型的平均绝对误差和相对误差分别为39.78和0.02,远低于传统支持向量机模型和多元回归分析模型。预测偏差评估中还发现17%的样本呈现偏差状态,并通过预测值的对比获得各个样本的具体偏差值。该研究为具有复杂特征的绿色建筑在规划阶段的成本预测提供一种可靠模式,并能够实现预测偏差的量化评估。

    2025年05期 v.42 66-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1796K]
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  • 群塔作业装配式建筑施工场地布置二阶段综合评价与优化

    都方竹;杨栋;

    为促进装配式建筑施工场地布置优化,本研究提出了群塔作业条件下的场地布置多维度量化评价方法和优化措施。首先,利用BIM技术快速生成可视化场地布置方案,从塔吊的吊装与拆除、堆场容纳能力等维度进行可行性评价。其次,从施工安全性、经济性和施工效率3个维度构建了量化评价体系,依托实际工程项目验证了评价方法的可靠性。最后,分析不同因素改变对各评价维度的影响,提出了场地布置优化与管理措施。结果表明:本研究提出的场地布置二阶段综合评价方法,能够客观、准确地识别各布置方案的优劣;采用预制构件堆场分散布置的方式能够在不显著增加成本和安全隐患的前提下提高施工效率约15.93%,通过合理优化重叠区吊装任务分配能够提高安全性和施工效率约3.27%和3.21%。

    2025年05期 v.42 77-88+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1789K]
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  • 考虑地下水作用下人工堆积体滑坡的离散元研究

    廖焕旺;刘伟;梁冲;向成韬;周博;

    人工堆积体滑坡是一种常见的城市地质灾害,易受强降雨和地下水变化诱发引起。深圳光明滑坡正是由于地下水富集而引发的典型人工堆积体滑坡。为探讨地下水作用下松散堆积体滑坡的启动过程及其发展规律,本文通过不同含水率条件下进行的三轴试验,详细标定了地下水软化作用下各土层的细观力学参数,并结合深圳光明滑坡地质剖面信息构建了反映滑坡全过程的离散元模型。研究结果表明,地下水的存在对人工堆积体斜坡的稳定性具有显著影响。滑坡运动过程可分为三个主要阶段:滑体启动阶段、剪出口加速阶段与堆积减速阶段。结果还表明,离散元模拟能够准确分析地下水作用对人工堆积体滑坡的影响,为理解滑坡机制及其防治措施的制定提供了重要的科学依据,对于城市填埋场规划和滑坡风险管理具有重要的指导意义。

    2025年05期 v.42 89-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1577K]
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  • 基于上限法的圆形基坑抗隆起稳定性分析

    杨国富;宋程鹏;韩伟杰;黎心海;

    针对传统基坑抗隆起分析忽略圆形基坑环向土体挤压作用导致设计过于保守的问题,本研究基于极限分析上限理论,建立了考虑三维环向约束的圆形基坑抗隆起解析模型,旨在平衡安全性与经济性。通过构建三维机动许可的对数螺旋破坏机制及速度场,结合虚功率原理推导了基底极限承载力的闭合解,并给出了抗隆起安全系数的显式表达式。通过工程案例对比,分析了本方法与现有方法(二维地基承载力法、圆弧法及强度折减法)的实用性。参数分析表明:本文方法所得安全系数随粘聚力、内摩擦角、插入比增大而增大,随土体密度、开挖深度增大而减小,特别地,其值随基坑半径增大而减小,这反映了模型对基坑内全部潜在隆起区域的合理考量,更适用于圆形基坑工程。

    2025年05期 v.42 97-105+121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1597K]
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  • 日照作用对施工期钢网架结构的应力影响分析

    王小刚;焦元其;谢春林;张志;乐风江;许亚军;张焕;

    大跨度屋盖结构在施工阶段长期暴露于室外,其内力受日照温差作用的影响显著。为研究日照作用对顶升施工过程中大跨度网架结构的影响,以乌鲁木齐市某体育馆屋盖网架结构为对象,基于对结构施工期的监测数据,分析了结构在温差作用下应力变化,并利用有限元软件MIDAS Gen,对此结构的施工过程进行了数值模拟与分析,并与监测数据进行对比。结果表明:在日照作用下,上弦层结构与下弦层结构在同一时刻温度分布都有明显的不均匀性。考虑“局部均匀升温,整体不均匀升温”比“整体均匀升温”更加接近实测值,且考虑升温工况下的受压杆件的应力较不考虑升温工况下的受压杆件的应力显著增加,对后期施工及使用阶段受压杆件的稳定性有不利影响。

    2025年05期 v.42 106-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1870K]
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  • 完全卸载/部分再加载下FRP约束橡胶混凝土力学性能

    郭金水;程锦辉;张杰;胡隽;郭煦;

    尽管纤维增强复合材料(FRP)约束橡胶混凝土在单调加载下的力学性能已得到充分的研究,但针对完全卸载/部分再加载循环作用下的力学行为,现有研究仍存在空白。本文对16个FRP约束橡胶混凝土试件进行完全卸载/部分再加载试验,分析了完全卸载/部分再加载、橡胶替换率和FRP层数对应力-应变曲线关键参数的影响。研究结果表明,当部分再加载系数值在0.7~0.9之间时,两次重复加载对塑性应变、再加载刚度和卸载刚度均有影响,橡胶替换率和FRP层数对两次重复加载产生的塑性应变、再加载刚度和卸载刚度影响不显著;完全卸载/部分再加载下轴向应变-环向应变关系曲线的包络线可用单调轴压下轴向应变-环向应变关系模型表征。

    2025年05期 v.42 114-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1745K]
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  • 基于双向生成对抗网络的古建筑复杂构件图像修复——以瓦当为例

    钟枭晗;覃亚伟;张佳乐;

    古建筑中具有复杂图案的构件长期暴露于自然环境中,容易出现材质老化、图案褪色及结构损坏,严重影响其文化价值的传承。为解决这一问题,本文提出了一种基于双向生成对抗网络(Bi-GAN)的图像修复方法,选取典型构件瓦当作为研究对象。该方法采用多阶段修复流程,首先利用部分卷积网络进行粗预测,随后通过双向生成对抗网络(Bi-GAN)模型进行细化修复,最后结合PatchGAN判别器和多重损失函数优化模型性能。在瓦当图像数据集上的实验结果表明,所提方法在峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)等指标上优于先进修复方法。同时,生成的修复结果在细节纹理等方面表现出良好性能,为古建筑复杂构件的数字化修复提供了一种高效可靠的解决方案。

    2025年05期 v.42 122-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1447K]
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  • 让中国的星辰闪耀太空

    <正>王希季(1921年7月—),卫星和卫星返回技术专家,中国科学院院士。我国早期从事火箭技术研究的组织者之一,是我国第一枚液体燃料火箭及其后的气象火箭、生物火箭和高空试验火箭的技术负责人,倡导并参与发展无控制火箭技术和回收技术两门新的学科。他创造性地把我国探空火箭技术和导弹技术结合起来,提出我国第一枚卫星运载火箭的技术方案。主持“长征一号”运载火箭和核试验取样系列火箭的研制。1985年、1992年各获国家科学技术进步奖特等奖1项,1996年获国家科学技术进步奖一等奖。

    2025年05期 v.42 129页 [查看摘要][在线阅读][下载 595K]
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