ISSN 1000-6869 CN 11-1931/TU
为评价大跨度张弦桁架壳体结构在拉索施工张拉过程中的安全性及确定最优合理施工张拉方案，以北京大学体育馆张弦桁架壳体结构为研究对象，通过ANSYS有限元分析工具，采用“状态确定”的施工过程逆向分析方法并结合单元生死技术对北京大学体育馆屋盖结构进行施工过程优化分析。通过研究施工张拉顺序及张拉级数等对结构变形和构件受力的影响，对结构几何力学体系成形过程进行监控分析，确定了最优的张拉方案；并考虑了4种荷载工况及13种荷载组合，对结构在施工过程中的安全性进行了评价。分析结果表明：对于该屋盖结构，采用米字形的五级张拉方案能很好地控制结构在张拉过程中的最大位移响应和内力响应，为最优的施工张拉方案；在考虑各种不利荷载组合情况下，该屋盖结构在施工张拉过程中各类构件最大应力均低于构件的强度设计值，满足规范要求，结构安全。
钢结构直接分析法考虑结构稳定性相关因素，能够准确地表征结构真实响应。为此，以树状柱支撑曲面单层网壳结构为研究对象，采用NIDA和SAP2000有限元软件，考虑荷载不对称分布和初始缺陷等因素，通过直接分析法对结构静力性能、稳定性和抗震性能进行研究，并与计算长度法结果对比。结果表明：静力荷载作用下，不同软件采用计算长度法时结果基本相同，NIDA直接分析法(弹性)得到的杆件应力比均值较计算长度法小；材料非线性模拟方法的不同以及忽略杆件初始缺陷，使得采用SAP2000比NIDA非线性屈曲得到的稳定承载力高；多遇地震作用下，计算长度法和直接分析法得到的受压杆件应力比差别较大，压弯构件应力比无显著差异；罕遇地震作用下，采用直接分析法考虑杆件初始缺陷时，结构加载控制点竖向峰值位移比不考虑时的增大0.25%，考虑结构初始缺陷时比无缺陷情况下加载控制点竖向峰值位移增大35.7%
高层RC框架-剪力墙的地震损失巨大且震害时有发生，为揭示结构抵御地震风险能力的差异性，以高层RC框架-剪力墙结构为研究对象，采用PKPM按现行规范设计了典型RC框架-剪力墙结构，以OpenSees为有限元分析平台，采用考虑弯-剪耦合作用的改进多垂直杆模型，建立了RC框架-剪力墙的宏观等效模型，运用并行-多条带分析(parallel multi-strip analysis，PMSA)方法计算其地震易损性，通过比较各构件的易损性参数判断构件破坏次序。采用FEMA P-58方法和性能评定计算工具(performance assessment calculation tool, PACT)对结构在地震作用下的直接经济损失、修复时间和人员伤亡数量三个指标进行基于强度和基于时间的地震损失风险评估。结果表明：虽然天花板及其附属构件破坏造成的直接经济损失不大，但修复时间很长；采用GB/T 38591-2020《建筑抗震韧性评价标准》，对五种不同设防水平的RC框架-剪力墙进行抗震韧性评级，说明我国当前以"一致危险"为设防目标的建筑在抗震能力上具有较大的差异性，有必要推行"一致风险"的抗震设计理念。
由于轨道交通工艺和结构布置要求，盖下结构多为框支层，其抗震性能有待考察。同时，盖下和盖上结构竖向构件不连续，需要设置转换层协调传力。选取广州赤沙车辆段某上盖装配式全框支剪力墙结构为研究对象，该整体结构高度超限，且其厚板转换层传力机制复杂。因此，设计实施了1/10大比例缩尺模型模拟地震振动台试验，开展结构抗震性能评估。试验结果表明：在7度罕遇双向地震作用下，模型整体性能良好，厚板转换层及其相连构件均未出现破坏情况；模型的Y向加速度响应和位移响应均大于X向加速度响应和位移响应，且加速度放大系数包络值在上部结构中部和顶部有明显的放大。根据试验结果推出的原型盖下框架和盖上剪力墙结构在7度多遇、罕遇地震作用下Y向和X向层间位移角均满足现行抗震规范关于层间位移角限值要求。
为设计一种在地震中不发生影响正常使用功能的破坏和震后可快速恢复功能的结构，提出设置耗能自复位铰节点(energy dissipating self-centering hinge joint, EDSC-HJ)的钢筋混凝土框架结构，该结构的关键技术包括铰接节点构造、采用弹性恢复装置提供结构自复位能力以及采用阻尼器实现结构的位移控制。对一个缩尺比1/3的三层两跨的EDSC-HJ框架结构模型进行模拟地震振动台试验，试验结果表明：罕遇地震作用下，相较于常规设计框架，EDSC-HJ框架无控结构和有控结构的加速度地震响应分别下降了约60%~70%和47%~63%，位移地震响应也能满足预设限值要求；经过设计的EDSC-HJ结构在地震作用下可以实现加速度和位移的"双控制"；在罕遇地震作用下，EDSC-HJ主体结构无损伤、残余变形很小、阻尼器和弹性恢复装置性能保持完好，表现出良好的免损伤、易修复的韧性结构特性。
为解决装配式剪力墙钢筋套筒连接操作繁琐、连接钢筋密度大等问题，提出了一种采用超高性能混凝土(UHPC)实现大直径螺杆代替纵向连接钢筋锚固的装配式剪力墙连接形式。为研究该装配式剪力墙的抗震性能，对1片普通整浇混凝土剪力墙和1片装配式剪力墙进行了低周反复加载试验。试验结果表明：装配式剪力墙与整浇剪力墙表现出相似的受力性能，装配式剪力墙的承载力、位移延性、耗能能力均与整浇剪力墙相当；UHPC锚固大直径螺杆的连接形式能有效传递钢筋应力，大直径螺杆在主要用于代替竖向分布钢筋以起到简化连接作用的同时，还起到部分受剪、受弯的作用；与整浇剪力墙相比，装配式剪力墙的抗裂性能有所提高，且能显著地减少连接钢筋数量并获得较好的锚固性能，避免了套筒灌浆操作，有效地提高了施工效率，具有一定的推广性。
为评估沿海或除冰环境下钢筋混凝土桥梁结构的疲劳寿命，考虑疲劳荷载水平(疲劳荷载上限与极限静力荷载的比值)、初始疲劳加载次数、氯腐蚀时间和配筋率的影响，基于Fick第二定律，计算了氯离子二维扩散状态下RC梁中的钢筋初始锈蚀时间，分析了钢筋初始锈蚀时间和剩余疲劳寿命相关关系，提出了疲劳损伤RC梁在氯腐蚀后的疲劳寿命预测模型，并给出疲劳耐久性设计和评估建议。研究表明：疲劳荷载水平(不低于0.4)、加载次数(不超过40×104)和氯腐蚀时间是影响钢筋初始锈蚀时间的关键因素，但初始疲劳加载次数为40×104~120×104和配筋率的变化对其影响不大；RC梁的钢筋初始锈蚀时间与剩余疲劳寿命呈指数相关，据此提出的疲劳损伤RC梁在氯腐蚀后的剩余疲劳寿命预测模型的计算值与试验值吻合较好，该寿命预测模型基于混凝土中氯离子扩散，对在役RC桥梁的疲劳寿命评估具有较好的实用性；钢筋混凝土桥梁耐久性问题在不直接接触海水区域(距离海岸2.84 km或以上)应被重视。
为研究钢筋混凝土结构构件的低碳设计方法与影响因素，以碳排放量和造价为指标，采用基于离散变量的双目标遗传算法实现了混凝土框架柱的截面优化设计，并通过参数分析，研究了材料强度、轴压比、偏心距以及抗震等级对框架柱碳排放水平的影响规律。结果表明：采用高强度纵筋具有较好的低碳与经济效益，而混凝土强度等级对框架柱最优碳排放量的影响较小，但可适当采用较高强度混凝土以节约经济成本；当轴压比一定时，碳排放及造价优化结果随轴向力偏心距增大而增大；当偏心距一定时，轴压比在0.4~0.6范围内的低碳与经济性较好。此外，随抗震等级提高，框架柱的优化碳排放量与造价显著增加。
在OpenSees中根据Hertz接触定律建立自复位墩柱在地震与冲击耦合作用下的简化模型，其与常用的Kelvin模型采用不同的力-侵彻位移本构关系。将两种模型的模拟结果与既有的拟静力和冲击动力试验结果进行对比，验证了模型的适用性。模拟结果表明，与Kelvin模型相比，提出的简化模型可有效减小在侵彻开始阶段和平台段冲击力和位移的计算误差。对设计的原型自复位墩柱进行地震与冲击耦合作用响应和损伤分析，结果表明：相较于传统现浇墩柱，自复位墩柱在冲击作用下的剪力和弯矩响应明显减小，表现出更低的冲击损伤；在地震与冲击耦合作用下，自复位墩柱的受弯承载力损失较传统现浇墩柱的小，而损伤程度更小。因此，自复位墩柱具有更好的抗灾韧性，可以有效降低结构地震与冲击耦合作用下的易损性。
为研究玄武岩纤维再生混凝土(basalt fiber reinforced recycled concrete, BFRCC)约束短柱的冻融后的受力性能，通过17根碳纤维(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)管约束BFRRC短柱冻融循环作用后的轴心受压试验，应用数字散斑相关方法和传统位移计及应变片得到了冻融循环作用后短柱的轴向变形过程，分析了冻融循环对CFRP管约束BFRRC短柱受力性能的影响。结果表明：CFRP管约束BFRRC短柱的破坏形式在冻融前后变化不大，随着冻融循环次数的增加，方形截面短柱的承载力明显下降，而圆形截面短柱承载力变化并不明显；方形截面短柱动弹性模量随着冻融循环次数增加而下降，并且冻融温度区间越大，短柱动弹性模量下降越多且下降速率越快；冻融环境对短柱承载力的影响随再生骨料取代率增加呈现先增大后减小的规律。同时，利用数字散斑相关方法和有限元模拟，确定了CFRP管约束BFRRC短柱承载力的提高系数，并提出了CFRP约束BFRRC短柱承载力计算式，计算值与试验值吻合良好。
为研究地震作用下钢筋混凝土框架的受力性能，开展了不同加载速率和柱变轴力下钢筋混凝土梁柱边节点组合体的往复加载试验，研究了梁柱边节点组合体的损伤演化、刚度退化、耗能能力、承载力等受力性能指标。研究表明：节点组合体的损伤演化、刚度退化较为相似，而耗能能力、承载力等则较为不同。随着加载速率的提高，节点组合体的屈服位移与屈服荷载略有提高，但位移延性系数降低，降幅最多可达8.8%；随着柱轴力幅值和轴力变化率的提高，节点组合体具有相同的变化规律，而位移延性系数降幅最多可达11.1%。在较高加载速率和柱变轴力共同作用下，节点组合体的耗能能力有所提升，不同加载速率和柱变轴力下的平均耗能比定速率定轴力的高约10.9%，并且节点核心区内梁纵筋与混凝土的黏结应力-滑移关系发生了改变。最后，基于黏结滑移理论，建立了考虑不同加载速率和柱变轴力影响的梁柱节点水平受剪承载力计算式，具有良好的预测效果。
为了提高钢管混凝土桁架梁桥的跨越能力，改善结构内力分布，提出分段预应力钢管混凝土桁架组合梁桥，通过引入分段预应力，即受拉弦杆施加预应力、受压弦杆不施加预应力，以充分发挥钢管混凝土桁架梁桥的综合优势。基于已有的钢管混凝土桁架受弯试验，建立精细化有限元模型，通过对比试验与有限元结果，验证有限元模型的准确性和适用性。在此基础上，考虑预应力度的变化和有无混凝土桥面板的组合作用，建立9个分段预应力钢管混凝土桁架梁的有限元模型，通过数值模拟方法研究其在均布荷载作用下的受弯性能，得到破坏模式、荷载-位移曲线、受弯承载力、抗弯刚度和最大跨中挠度。研究结果表明：分段预应力的设置可以提高结构的抗弯刚度和受弯承载力、减少跨中挠度；随着预应力度的增加；分段预应力钢管混凝土桁架梁的破坏模式从整体受弯破坏变为局部节点破坏，因此预应力度不宜太大。
为提高腹部开圆孔RC梁的受剪承载力，提出了内置型钢增强方法。该方法采用角钢焊接而成的六边形型钢部件布置在圆孔周围。针对孔侧剪切破坏、弦杆剪切破坏两种模式，研究了内置型钢增强开圆孔RC梁受剪承载力计算方法。以受剪承载力等强为原则，对照1根实腹RC简支梁，采用提出的受剪承载力计算公式设计了4根开圆洞RC简支梁所需内置型钢件以及箍筋的截面积。有限元与试验结果表明：内置型钢增强开圆孔RC梁可以实现与RC实腹梁受剪承载力等强；受剪承载力公式计算值与有限元模拟值最大误差为6.2%，与试验值最大误差为14.3%，三者吻合较好，受剪承载力计算公式具有较好精度。
为解决连续组合梁桥负弯矩区桥面板易于开裂的问题，提出了适用于连续组合梁桥负弯矩区的钢-混凝土-ECC组合桥面结构，将表面一定厚度的混凝土替换为混杂纤维ECC，提高连续组合梁桥负弯矩区耐久性。设计并完成了2根钢-混凝土-ECC组合梁和1根钢-混凝土组合梁的静力单调加载试验。结果表明：在纵向配筋相同的情况下，ECC组合桥面结构的屈服荷载和极限荷载高于传统组合结构的，开裂荷载远高于传统组合结构的，且裂缝数量减少、宽度减小。基于试验数据，对GB 50017-2017《钢结构设计标准》中组合梁负弯矩受弯承载力计算方法进行了修正并验证，计算值与试验值吻合良好。利用ABAQUS软件建立了钢-混凝土-ECC组合桥面结构有限元模型，进行试验模拟和参数分析，研究发现ECC厚度增加对各项指标提升效率呈下降趋势；配筋率与各项指标成正比；在短期荷载作用下，2层配筋的组合梁开裂荷载与3层配筋的组合梁接近，但屈服荷载和极限荷载有明显提高。
椭圆形GFRP管约束型钢混凝土柱是由椭圆形GFRP外管、内置型钢以及管内填充的混凝土组成。为研究该类柱的抗震性能，设计3根椭圆形GFRP管约束型钢混凝土柱，对其进行了恒定轴压和水平往复荷载试验，研究了椭圆形GFRP约束型钢混凝土柱的破坏形态、滞回曲线和延性等，分析了GFRP管厚度和侧向力加载方向(即绕椭圆形截面强轴加载或弱轴加载)对其抗震性能的影响。研究结果表明：试验柱均为弯曲破坏，GFRP管和混凝土的破坏主要在柱根部；GFRP管越厚，柱水平承载力越大，延性越好；绕强轴方向加载的柱承载力和延性都远大于绕弱轴方向加载的。基于OpenSees建立的数值模型可对滞回曲线进行偏于保守的预测。
矩形钢管混凝土偏心受压构件作为主要受力构件，准确预测其承载力是保障结构安全的重要前提。采用机器学习方法对矩形钢管混凝土柱偏压承载力进行建模预测。建立了包含804个构件的试验数据库，并通过受力机制与数据相关性分析相结合的方法确定机器学习模型的输入参数；采用BP神经网络、RBF神经网络、高斯过程回归等机器学习算法和多元线性回归方法，建立了其偏压承载力预测模型，并对预测结果进行对比分析。结果表明：几何和荷载参数与偏压承载力之间可呈正相关性或负相关性，而材料参数与偏压承载力之间仅呈正相关性，上述相关性同时受到荷载偏心方向的影响；所建立的3种机器学习模型基于总数据库的预测精度与按偏心方向划分数据库的预测精度相近，表明模型能够反映偏心方向对承载力的影响，避免了进一步划分数据库的需求；高斯过程回归模型的预测精度最高，对数据库中超过60%构件的预测误差小于5%；与设计规范和以往研究中的方法相比，所建立的机器学习模型整体上具备更高的预测精度和更广的适用范围。
对于下承式钢管混凝土拱桥，非保向力作用可显著提高其稳定承载力，应在研究中予以考虑。通过有限元软件ABAQUS建立了拱顶单点和半跨三点荷载作用下抛物线形钢管混凝土无铰拱的有限元模型，在模型中考虑非保向力效应，利用现有试验结果验证了有限元模型的可靠性，分析了拱的破坏过程，结果表明，达到峰值荷载时拱顶单点加载和半跨三点加载拱分别形成5个和4个塑性铰区域，最终均因承载能力不足而破坏。通过参数分析研究了矢跨比、长细比、含钢率、钢材强度及混凝土强度对拱稳定承载力的影响。结果表明：拱稳定承载力随其长细比增长显著降低，随矢跨比和含钢率大致呈线性增长关系。基于参数分析结果，对现有抛物线形钢管混凝土无铰拱稳定承载力设计公式中的弯矩调整系数进行修正，提出了考虑非保向力效应的拱顶单点加载和半跨三点加载钢管混凝土拱稳定承载力设计公式。在所分析参数范围内，设计公式计算结果与有限元分析结果的相关系数达0.988，两者吻合良好。
为研究装配式圆钢管混凝土组合剪力墙的抗震性能，设计了3个足尺剪力墙试件，包括现浇圆钢筋混凝土剪力墙、现浇钢管混凝土组合剪力墙和装配式圆钢管混凝土组合剪力墙，通过低周往复加载试验，分析了剪力墙的破坏形态、滞回性能、耗能能力、延性和刚度退化。结果表明：钢管套筒灌浆连接方式可有效传递装配式钢管混凝土组合剪力墙两侧钢管混凝土暗柱竖向荷载，连接安全可靠；装配式钢管混凝土组合剪力墙和现浇钢管混凝土组合剪力墙弹塑性层间位移角均可达到2.5%，相比于普通钢筋混凝土剪力墙提高了25%；设置钢管混凝土暗柱剪力墙残余承载力约为现浇钢筋混凝土剪力墙的2倍；相比于普通钢筋混凝土剪力墙，现浇钢管混凝土剪力墙和装配式钢管混凝土剪力墙的变形能力分别提高了28.4%和25.3%；耗能能力分别提高了25.5%和43.6%。装配式钢管混凝土组合剪力墙结构两侧钢管混凝土暗柱的连接可采用弹簧单元进行模拟，弹簧竖向刚度建议取值为1350kN/mm。
为提升超高层建筑结构的抗震性能，提出了一种可充分发挥阻尼器耗能能力的放大型黏滞消能伸臂减震装置，该装置通过增加菱形转动机构，将核心筒与外框架之间竖向相对变形进行二次放大，以增大对超高层结构的动力响应的控制效果。基于某案例工程超高层结构，对其采用放大型黏滞伸臂方案、传统黏滞伸臂方案和抗震方案进行了弹塑性时程分析对比。结果表明：相比传统黏滞伸臂，放大型黏滞伸臂由于菱形放大装置的转动，阻尼器的耗能效果得到进一步提升，对主体结构的层间位移角、基底剪力等地震响应和塑性损伤均具有良好的控制效果，综合提升了阻尼伸臂系统的耗能效果。
为提升调谐液体阻尼器(TLD)的有效性和鲁棒性，提出一种基于双模态控制的双调谐隔震液体阻尼器(ITLD)设计方法。针对两自由度结构，以双模态为控制目标，建立了附加ITLD的结构简化力学模型，并基于该力学模型进行结构模态分析，提出了具有双模态控制优势的ITLD空间位置确定方法。并对该模型进行了参数分析和频率响应分析，分析表明ITLD在控制效果和鲁棒性方面具有显著优势。基于以上参数分析结果，结合主结构的模态特征，进一步提出了基于双模态控制的ITLD参数设计方法。以安装ITLD的典型高层建筑为例，对该结构进行了动力时程分析。结果表明：所提出的ITLD装置位置确定方法与多模态设计理论可以实现对高层结构的双模态控制，并有效抑制结构的位移和加速度地震响应；相比于传统的TLD，采用ITLD可以为结构提供一种强鲁棒性的减震措施。
咽喉区上盖建筑受列车运行产生的振动影响最为剧烈，且为大底盘多塔结构，存在结构转换、竖向振动传播与分布规律复杂等特点。为此，对地铁咽喉区上盖结构的竖向隔振关键问题进行研究，基于双自由度力学模型推导了层间隔振结构的动力方程，并结合有限元模型研究了层间隔振结构的动力特性、上盖结构振动传播与分布规律、隔振层的关键参数对隔振效果的影响。研究结果表明：地铁上盖层间隔振结构需要注意下部结构对竖向振动的滤波及放大效应；振动波在下部结构水平构件弯曲振动以及竖向构件轴向振动的自振频率附近的振动响应均存在放大现象，并且弯曲振动的水平转换构件对竖向振动波的动力放大效应更加显著；减小隔振层的竖向隔振频率可有效提高上盖结构的隔振效果；增加隔振层的竖向阻尼，可以降低上部结构在隔振层设计竖向隔振频率处的振动响应。
为了高效提升建筑结构抗震性能，提高传统被动控制装置的减震效率，提出一种半主动碰撞耗能技术。该技术利用耗能装置的质量块与挡板的碰撞实现主体结构与耗能装置的动量交换，根据半主动控制策略提供控制力，外部能源需求小，且对外激励和结构特性不敏感。基于考虑时滞效应的半主动碰撞控制策略，通过搭建实时监测反馈系统，完成了半主动碰撞耗能装置的设计与制作，并通过五层钢框架振动台试验与数值模拟研究揭示其减震机理。试验与模拟结果表明：该装置可按照设计的半主动碰撞控制策略工作；对比传统的被动碰撞耗能技术，半主动碰撞耗能技术具有更优越的减震性能，可有效拓宽减震频带。
层间隔震结构是在基础隔震基础上发展而来的一种结构，以往的层间隔震研究多基于刚性地基假定，忽略了土与结构的相互作用(SSI)，为此，基于离散弹簧模型，建立了考虑SSI效应的层间隔震结构简化5自由度体系的动力方程，利用MATLAB，采用Newmark法对层间隔震结构在远断层和近断层两种地震波作用下进行了考虑SSI效应与不考虑SSI效应的地震响应分析对比，研究SSI效应对不同隔震层阻尼比和不同隔震周期结构的地震响应的影响规律。结果表明：远场地震作用下SSI效应对结构的影响比近场地震作用下大；SSI效应基本不影响隔震层阻尼比和隔震层周期对层间隔震结构的地震响应变化趋势；远断层地震作用下，随着土体剪切波速的增加，层间隔震结构的地震响应减小，SSI效应对隔震层位移影响较小；近断层地震作用下，随土体剪切波速增加，层间隔震结构下部结构加速度增加，上部结构加速度及基底剪力减小，SSI效应对隔震层位移影响较小。
为研究橡胶隔震支座在海洋冻融循环作用下的劣化规律，对支座的橡胶材料开展海洋冻融循环试验和力学性能试验，分析了在海水冻融循环作用下橡胶材料硬度、定伸应力、扯断伸长率等的劣化规律，揭示了Mooney-Rivlin本构模型参数在海水冻融循环作用下的时变规律，利用橡胶材料时变本构模型进行橡胶隔震支座力学性能有限元分析，并将支座水平刚度和竖向刚度的试验值和有限元分析值进行对比。结果表明：海水冻融循环作用下，橡胶材料外观变化不显著；硬度比随试验时间呈指数增大；扯断伸长率随试验时间呈指数下降；定伸应力随试验时间增加而增大，且伸长率越大其拉伸应变增长幅度越大；橡胶材料本构Mooney-Rivlin模型的正定常数C10随试验时间增加呈指数增大，而正定常数C01则线性减小；将支座水平和竖向刚度的有限元分析值与试验值进行对比，验证了所提出橡胶材料时变本构参数的正确性。
针对强风作用下直线电机驱动的混合质量阻尼器(HMD)控制系统出现控制力输出或质量块冲程过大的问题，提出了变阻尼混合质量阻尼器(VDHMD)控制系统，该控制系统是通过将HMD中的固定阻尼单元替换为变阻尼单元而构成。通过对LQG控制算法中的二次型泛函修正，采用遗传算法对其权重矩阵进行优化。以广州塔为算例进行降阶的主动和被动VDHMD控制系统的仿真，并进行对比分析。结果表明：基于直线电机驱动的HMD控制系统改进的VDHMD控制系统对结构控制有效；10年重现期风荷载作用下，VDHMD控制系统的减振控制效果相比HMD控制系统的有较大提升；相比于HMD控制系统，主动和被动VDHMD控制系统在整体楼层平均加速度控制中效果提升明显，分别提高约10%和5%；所提出的控制系统可以降低控制装置的物理尺度，并能减少直线电机控制力的输出，保证变阻尼控制的连续性。
基于电涡流磁力调谐质量阻尼器（TMD）的工作性质和相关理论，介绍了多腔电涡流磁力TMD(MEMTMD)的工作原理，并根据数值仿真拟合了阻尼系数计算公式。对单腔式电涡流TMD(SETMD)和人行桥进行了耦合试验和有限元分析，利用试验验证了稳态分析方法用于SETMD的参数分析和设计优化的可行性，利用减振试验验证了耦合模型有限元分析的正确性。采用稳态分析方法，对主要影响MEMTMD阻尼性能的参数进行分析和优化设计。并对MEMTMD和人行桥进行了耦合模型有限元分析，得到加速度与位移的时程曲线。与SETMD的耦合模型对比分析可知，MEMTMD具有更加良好的阻尼性能和对结构的减振控制效果，位移减振率提高了23.8%，加速度减振率提高了30.8%。
为解决现有金属阻尼器普遍存在耗能效率低、占用空间大等问题，提出了开孔钢板耗能阻尼器。该耗能阻尼器由耗能核心钢板、Y形约束钢板、凹形约束钢板、约束钢条等部件组成。采用低周反复加载的试验方法对其进行力学性能试验，研究该阻尼器的滞回与疲劳性能。结果表明：当约束钢板、钢条为核心板提供的面外刚度较大时，阻尼器的滞回曲线饱满，耗能能力优良；在滞回与疲劳加载方式下，该耗能阻尼器的破坏均由核心板长条孔裂纹断裂所引发，且在疲劳加载方式下，耗能阻尼器核心板的损伤累积更多，导致破坏时断裂部位更多；阻尼器在3.0倍屈服位移循环加载30次后，仍能正常工作；在5.0倍屈服位移循环加载下，能承受18次的循环加载；耗能阻尼器在疲劳加载过程中，其最大(最小)阻尼力、零位移对应的最大(最小)阻尼力、零力对应的最大(最小)位移、滞回曲线最大(最小)面积与均值的最大相差百分比分别为511%、8.16%、5.91%和3.19%，满足JGJ 297-2013《建筑消能减震技术规程》中小于15%的要求。
在地下交通网错综复杂的城市中，提高地下-地表整体结构系统的抗震能力尤为重要。针对地层-隧道-桩-地上结构在地震作用下的系统响应及单体结构间的相互影响，采用有限元分析方法，对可液化地层-隧道-桩-地上结构的地震响应进行了水-土完全耦合的动力-固结时程分析。与3组模型(无结构自然场地模型、地基-上部结构计算模型、地基-桩-上部结构计算模型)对比，以研究各结构间抗震相互影响，分析描述了地基加速度、超静孔隙水压发展、沉降变形，以及地上结构、桩基和隧道的地震响应特性。结果表明：临近隧道不仅能减小边桩的中部弯矩和极值弯矩，还可减小地震中地层和地上结构的水平加速度响应，而且对浅、中层土的液化程度有缓解作用；受临近桩基影响，隧道在地震过程中的X形包络弯矩分布有所偏转；震后伴随地层固结，桩和隧道产生了较大的残余应力；多个地下结构存在时单体的地震响应及残余应力分布明显和单个地下结构时的情况有较大区别，结构之间相互影响不可忽略。
为研究组合后压浆对强风化岩层大直径嵌岩桩承载性状的影响，对深圳地区超高层建筑的2根直径为2800mm的嵌岩灌注桩进行了大吨位静载试验，对比分析了高水平荷载作用下未压浆桩与组合后压浆桩的承载、变形特性与荷载传递规律，将得到的试验数据与现行规范及地勘报告中的推荐值进行对比，并在统计分析的基础上给出了强风化岩层的大直径后压浆桩侧摩阻力与端阻力增强系数，并验证了增强系数取值的合理性与可靠性。结果表明：与未压浆桩相比，组合后压浆桩侧摩阻力与桩端阻力均大幅度提高，且对桩基荷载传递特性产生显著影响，使得强风化岩层中组合后压浆桩表现出更高的承载与变形控制能力；在极限荷载作用下，未压浆桩与组合后压浆桩均表现为端承摩擦型桩，即组合后压浆不改变大直径嵌岩桩的承载性状。此外，采用现行规范中的增强系数计算将低估压浆桩的实际承载力，而由试验得到的强风化岩层侧摩阻力、端阻力增强系数取值范围分别为2.49～3.05、2.24～2.43，以此计算后压浆桩的承载力更为合理可行。
针对轻型结构快速装配需求，以箱式医疗应急建筑为例，提出一种基于BIM可视化编程的箱式房结构机器人智能建造方法。该方法通过BIM可视化编程算法确定各预制构件的安装顺序和定位，并基于RRTStar算法生成机械臂安装各构件的作业路径参数。并通过仿真实验对预制构件安装顺序和定位BIM可视化算法以及安装路径障碍物规避RRTStar算法进行了测试。结果表明，该智能建造方法能够为给定的轻型结构BIM确定合理的预制构件安装顺序，其中生成的各构件坐标值沿z轴、y轴、x轴以升序排列，符合结构在空间上从下到上、从左到右和从后到前的安装逻辑；该智能建造方法能够根据预制构件的刚体模型建立机械臂自动化安装作业的轨迹参数，实现了更适用于建筑应用场景的装配路径避障。
针对钢结构建筑更新改造过程中大量老旧钢构件的剩余价值被忽略的问题，从钢结构构件再利用的角度出发，提出一个基于BIM的钢结构构件拆解方案和评估方法。首先对拆解相关的价值信息给出定义，并区分了连接件不同方向的约束和拆解费用，为拆解方案的评估提供了系统可行的方法；之后构建符合拆解全过程信息需求的BIM拆解模型，并应用工业领域移楔矩阵方法对目标构件进行拆解方案制定和优化；最后应用BIM信息查询技术对拆解方案中构件信息进行获取和查询，实现了拆解信息的整合以及再利用构件清单的自动导出。研究结果可拓展BIM在建筑生命周期上的应用链条，为提升钢结构的绿色建造水平提供重要基础作用。
传统十字板式节点应用广泛，但样式单一且材料布局不尽合理，为此，提出了一种基于边界平衡生成对抗网络(BEGAN)的十字板式节点新构形智能生成方法，可以生成多种造型新颖且性能更优的节点构形。基于变密度法定义最大化刚度为优化目标，通过调整优化参数获取大量不同工况下的十字板式节点拓扑优化结果，建立深度学习数据集。基于开源深度学习框架TensorFlow搭建BEGAN，深度学习数据集样本的真实分布，通过定义标签类型智能生成相应工况下的节点新方案。评估分析生成方案的新颖性、多样性、力学性能与质量，并借助三维重构技术与增材制造技术分析了智能生成节点的制造可行性与美观性。研究结果表明：该方法经过25次迭代训练即可稳定收敛，不仅能够高效地批量化智能生成创新性突出的若干节点设计新方案，满足结构设计的多元审美要求，而且能够优化节点的力学性能与材料用量，解决十字板式节点的材料布局不尽合理问题。
通过理论推导、结构动力特性数据统计分析和工程案例研究，提出了一种超高层结构方案控制的策略，即在结构平面两个主轴方向尺寸存在较大差异时,通过合理控制两向平动刚度，使得整体结构在地震作用下的扭转效应最小。建立简化分析模型，推导了扭转位移比与两向平动周期比、平面长宽比以及偶然偏心之间的相互关系表达式，并进行参数分析，得到相关影响规律。结果表明：当平面长宽比较大时，通常会导致地震沿短边方向作用时扭转效应加大，而沿长边作用时扭转效应不显著，当两个方向平动刚度有一定差异且长向刚度大于短向刚度时，多数情况下对两个方向的最大扭转效应有改善作用，且两个方向的相对平动刚度存在最优值，应避免出现短向刚度大于长向刚度的不利情况；对于正方形平面结构，两个方向刚度不一致时也会增大扭转效应。当结构平面两个主轴方向尺寸存在较大差异时，建议结合整体响应指标，并根据两向平动刚度差异的实际情况，确定是否调整结构使得两向动力特性基本一致，明确了不需要调整的基本条件。
为了提升地震作用下建筑结构时程响应预测的效率，采用深度学习技术，建立一种基于长短时记忆网络的SeisNet模型，以实现对建筑结构中大量节点在地震作用下响应时程的实时预测。SeisNet模型由预处理模块、编码器和解码器三部分构成，通过Seq2Seq机制，可以基于地震时程数据自回归式实时生成节点的加速度、速度和位移时程。针对单层钢筋混凝土结构模型和四层砌体结构模型，以100条地震波输入下的有限元弹性分析数据进行模型的训练和测试。研究表明：SeisNet模型可精确预测结构时程响应，单层钢筋混凝土结构节点的加速度、速度和位移时程预测值的平均皮尔逊相关系数分别为0.927、0.969和0.979，而四层砌体结构节点的可达0.854、0.926和0.973；SeisNet模型对单层钢筋混凝土结构和四层砌体结构响应的预测速度分别为有限元分析的127.5倍和520倍。对比试验表明，LSTM网络层数、解码器的时间步数和编码器的时间步数对预测结果准确率有较大影响，值得后续深入优化。
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150~300mm，厚度为6mm)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。
采用钢纤维与聚乙烯纤维混掺的方式制备了混杂纤维高韧性水泥基复合材料(hybrid fiber high toughness cementitious composite, HFHTCC)，通过标准拉伸试验及电镜扫描，研究了相同聚乙烯纤维掺量时钢纤维掺量、直径、长度、形状等因素对HFHTCC拉伸性能的影响。研究表明：相较于单掺聚乙烯纤维，钢纤维的掺入可显著提高材料的开裂应力和峰值应力，且开裂应力随钢纤维掺量的增加而提高，但峰值应力与钢纤维掺量并未呈现正相关，峰值应变则明显下降。采用端钩型钢纤维的HFHTCC的开裂应力和峰值应力均低于平直型钢纤维的，但其峰值应变更大；掺量较低时采用长钢纤维，掺量较高时采用短钢纤维，对开裂应力有更好的提高效果；为获得较高的峰值应变，需在掺量较低时采用小直径钢纤维，或掺量较高时采用大直径钢纤维。
为揭示复合盐冻对再生混凝土应力应变本构关系的影响机理，以强度等级、冻融循环次数为试验变量，对4组共48个棱柱体试件进行复合盐冻后的单轴受压试验。以普通混凝土试件为对照组，结合扫描电子显微镜（SEM）试验分析再生混凝土在复合盐冻前后峰值应力、峰值应变、泊松比以及弹性模量等的变化规律，并建立复合盐冻后再生混凝土的应力应变本构关系。试验结果表明：经90次复合盐冻，普通混凝土的峰值应力、弹性模量、泊松比是再生混凝土的2.5倍、7.1倍和1.2倍；再生混凝土峰值应力、弹性模量随着复合盐冻次数的增加而降低，但降低幅度随强度等级提高逐渐减小，峰值应变随复合盐冻次数增加而增大。基于已有的普通混凝土应力应变本构模型，以CEBFIP模型上升段和过镇海模型下降段为分段式模型，对无量纲应力应变全曲线进行分段拟合，试验曲线与分段模型曲线吻合较好。
为了研究在由Na2SO4、NaCl、MgSO4组成的复合盐与冻融耦合环境下钢筋与再生混凝土黏结性能退化机理，通过钢筋开槽内贴应变片，研究了混凝土强度和钢筋锚固长度对黏结性能的影响，并设置普通混凝土和水冻对照组，以对比盐冻对普通混凝土和再生混凝土与钢筋间黏结性能的影响。结果表明：复合盐冻融后再生混凝土与钢筋的黏结强度损失率比普通混凝土的更大，普通混凝土与钢筋的黏结强度损失率为25.1%，再生混凝土的达到了33.6%；再生混凝土与钢筋的黏结性能随锚固长度的增加而提高，极限荷载增大；不同锚固长度下黏结强度均随冻融次数增加而降低；强度较高的再生混凝土黏结性能损失较小；复合盐冻融作用下的黏结强度损失率较水冻作用的严重，复合盐冻融作用下的黏结强度损失率达到33.6%，水冻作用的为27.3%；黏结应力自加载端向自由端传递的速率随盐冻循环次数增加而加快，最后靠近自由端的黏结应力峰值超过靠近加载端的，且主要集中在距自由端10mm附近。通过试验分析，获得了黏结应力和滑移量沿锚固长度分布规律，建立了考虑位置函数的钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移本构关系。
通过湿通电锈蚀法和快速冻融法，以钢筋锈蚀率(1%、2%、3%)和冻融循环次数(50、100、150)为变量，对72个标准立方体试块进行试验，研究锈蚀钢筋与再生混凝土在两种因素耦合作用下的黏结滑移性能，并建立考虑位置函数的黏结-滑移本构关系。结果表明：钢筋锈蚀和冻融耦合作用下再生混凝土的黏结性能低于钢筋锈蚀或冻融循环单独作用时再生混凝土的黏结性能；黏结滑移特征值随冻融次数增加总体呈下降趋势，再生混凝土较普通混凝土下降趋势更明显；随着冻融次数增加，自由端黏结应力逐渐增大，黏结段内局部黏结应力开始呈现双峰分布并逐渐在自由端附近集中；黏结应力主要分布在15%~85%的锚固长度内；对再生混凝土试件的黏结强度、钢筋锈蚀率和冻融循环次数进行回归分析，拟合得到再生混凝土黏结强度与钢筋锈蚀率和冻融循环次数的关系表达式,拟合曲线与试验曲线吻合较好，表达式符合锈蚀钢筋与冻融损伤再生混凝土间的黏结-滑移破坏过程。
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