中国科技期刊卓越行动计划推介:《建筑结构学报》2025年第4期_腾讯
2025年第4期导览
01
风险驱动的地震预警决策阈值确定方法研究
张辉， 李钢， 余丁浩， 董志骞
大连理工大学 建设工程学院
摘要：现有地震预警系统一般依据区域风险评估和专家经验确定预警阈值，虽然参考了工程结构风险评估的结果，但是确定阈值的过程仍然具有很大的不确定性。为了解决上述问题，提出了能够综合考虑不同风险指标的预警决策矩阵，确定预警的阈值。该预警决策矩阵能够从不同的风险指标出发，结合性态地震工程理论中结构和非结构构件的易损性模型，分别评估发出和不发出警报所对应的风险预期，降低确定决策阈值的不确定性。同时，引入不同的权重系数并赋予不同的风险指标，对单一的经济指标进行补充，构建全面考虑不同指标的风险预期。通过比较上述发出和不发出警报所对应的风险预期，确定最优的决策阈值。为了验证风险驱动的地震预警决策阈值确定方法的合理性和有效性，以川滇地区的一栋单层教学楼作为研究对象，分别计算强度参数和工程需求参数的预警决策阈值。结果表明：相比较于传统的专家经验与讨论确定预警阈值的方法，提出的风险驱动的地震预警决策阈值确定方法能够从决策者的专业方向及耦合不同的风险指标角度，确定预警的阈值。算例验证结果表明，风险驱动的地震预警决策阈值确定方法得到的决策阈值平均准确率高达91%。
关键词：地震预警；风险管理；地震危险性分析；预警决策；抗震性能
作者简介
张辉，出生于1994年，男，博士研究生，主要从事地震工程研究。email: 1205242978@qq.com
通信作者
李钢，出生于1979年，男，工学博士，教授，主要从事工程结构防灾减灾研究。email: gli@dlut.edu.cn
专家点评
合理确定预警阈值是实现地震预警有效性的关键，文中提出了一个能够考虑不同风险指标的预警决策矩阵，并以川滇地区的一栋单层教学楼作为研究对象，分别计算强度参数和工程需求参数的预警决策阈值，验证了所提出方法的合理性和有效性。该方法是地震预警技术精细化应用的体现，具有较好的减灾效益。
02
聚丙烯网聚合物砂浆条带加固砖砌体农房振动台试验研究
张风亮1,2， 苏政2， 刘祖强2， 薛建阳2， 李凯1， 张瑶1
1. 陕西省建筑科学研究院有限公司
2. 西安建筑科技大学 土木工程学院
摘要：为了提升砖砌体农房的抗震性能，并考虑节省材料和便利施工，提出了聚丙烯网聚合物砂浆条带加固方法，对既有的单层、双开间砖砌体农房模型进行了抗震加固。选取El Centro波、LA-Hollywood波和人工波，对加固模型进行了地震模拟振动台试验，分析了模型的地震破坏特征、动力特性和加速度、位移、扭转角、底部剪力等动力响应，以及底部剪力-山墙尖位移滞回曲线和累积耗能。结果表明：随着输入地震波峰值加速度的增大，加固模型的自振频率逐渐减小，阻尼比呈波动性变化；沿着模型高度，加速度放大系数和最大相对位移均逐渐增大，但峰值加速度达到0.30g后，山墙形心的X向加速度放大系数骤增，并达到最大，而加固模型X向最大相对位移的增长不再收敛；加固模型在8度罕遇地震作用下发生严重破坏，但未倒塌，最大侧移角和最大扭转角分别达到1/73和1/205。聚丙烯网聚合物砂浆条带加固方法能够明显改善砖砌体农房的变形能力和耗能能力，使其满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防要求。
关键词：砖砌体农房；聚丙烯网；聚合物砂浆；条带加固；振动台试验；抗震性能
作者简介
张风亮，出生于1985年，男，工学博士，正高级工程师，主要从事既有建（构）筑物结构性能评估与提升研究。email：364580843@qq.com
通信作者
刘祖强，出生于1984年，男，工学博士，教授，主要从事钢与混凝土组合结构及工程结构抗震研究。email：liuzuqiang0081@126.com
专家点评
文中采用聚丙烯网聚合物砂浆条带加固方法，对单层双开间砖砌体农房模型进行抗震加固，在El Centro波、LA-Hollywood波和人工波作用下开展地震模拟振动台试验，分析了加固模型的地震参数和动力响应。结果表明，该加固方法可显著改善砖砌体农房的变形能力和耗能能力，工艺可靠、成本较低。研究成果具有一定创新性和较好的推广应用价值。
03
自复位摩擦耗能铰支钢筋混凝土剪力墙的设计与性能研究
王维1，李爱群2,3，王星星1
1. 江苏科技大学 土木工程与建筑学院
2. 北京建筑大学 北京未来城市设计高精尖创新中心
3. 东南大学 土木工程学院
摘要：为了提升既有钢筋混凝土剪力墙（RC墙）的自复位和耗能性能，采用自复位摩擦耗能技术对其进行改造，形成自复位摩擦耗能铰支钢筋混凝土剪力墙（SCF-RC墙）。在介绍SCF-RC墙的构造细节、工作机理和设计方法的基础上，采用OpenSees软件建立SCF-RC墙的有限元模型，研究SCF-RC墙在低周往复加载下的力学行为，验证SCF-RC墙构造方案的可行性和设计方法的有效性。并进一步对SCF-RC墙进行参数分析，从承载力、刚度、自复位和耗能能力等方面进行评估。研究结果表明：SCF-RC墙的构造方案能够有效提升既有RC墙的自复位和耗能性能，提出的设计方法能够有效对SCF-RC墙进行设计；在低周往复加载下，SCF-RC墙的力-位移滞回曲线为旗帜形，且其具有与既有RC墙相似的强度特征；当自复位摩擦装置的滑动摩擦系数为定值时，随着自复位摩擦装置内板凸键角度的增加，SCF-RC墙的力矩贡献比先增加后减小，其等效黏滞阻尼比先减小后增加；当自复位摩擦装置的内板凸键角度为定值时，随着自复位摩擦装置滑动摩擦系数的增加，SCF-RC墙的力矩贡献比变化不大，其等效黏滞阻尼比逐渐增加；随着加载位移幅值的增加，SCF-RC墙的等效黏滞阻尼比逐渐减小。
关键词：钢筋混凝土剪力墙；自复位；摩擦耗能；抗震性能；设计方法
作者简介
王维，出生于1985年，男，工学博士，副教授，主要从事装配式结构减隔震研究。email: wangweidimias@sina.com
通信作者
李爱群，出生于1962年，男，工学博士，教授，主要从事结构抗震及健康监测研究。email：aiqunli@seu.edu.cn
04
扣压型不锈钢支座-直立锁边彩钢屋面抗风揭性能试验与理论分析
王静峰1,2， 高建发1， 刘用1,2， 李慎尧3， 陈经纬1
1. 合肥工业大学 土木与水利工程学院
2. 合肥工业大学 先进钢结构技术与产业化协同创新中心
3. 上海精锐金属建筑系统有限公司
摘要：近年来T形码支座抗风揭承载力不足导致直立锁边金属屋面风揭破坏事故时有发生。为有效提高直立锁边彩钢屋面的抗风揭承载力，设计了一种扣压型不锈钢支座。为了得到扣压型不锈钢支座-直立锁边彩钢屋面的破坏模式、受力机理及抗风揭承载力，验证该支座的可靠性和有效性，进行了4个屋面的抗风揭试验。同时，建立了抗风揭分析模型，通过试验数据验证分析模型的准确性，研究了屋面板厚度、屋面板宽度和支座纵向间距等参数对该屋面系统抗风揭承载力的影响规律。结果表明：扣压型不锈钢支座-直立锁边彩钢屋面有两种风揭破坏模式，包括支座上部弯弧段拉直后发生脱扣破坏以及竖直部件下部弯钩与底座竖直段弯钩扣合处拉直脱扣破坏；减小屋面板宽度与支座纵向间距、增大屋面板厚度以及增设抗风夹可以提高该屋面抗风揭承载力。在试验与有限元模拟的基础上，通过相关分析法得到各因素之间的相关性，提出了该屋面的抗风揭承载力计算式，计算结果与试验值和模拟值均吻合较好。
关键词：扣压型不锈钢支座；直立锁边；抗风揭试验；有限元分析；抗风揭承载力
作者简介
王静峰，出生于1976年，男，工学博士，教授，主要从事钢结构与组合结构研究。email: jfwang008@163.com
通信作者
刘用，出生于1991年，男，工学博士，讲师，主要从事钢结构与组合结构研究。email: yongliu@hfut.edu.cn
05
阶梯型梁柱拼接节点抗震性能及恢复力模型研究
程欣1,2， 李赟1， 安毅1,2， 刘鹏基1， 孙峻枫3
1. 太原理工大学 土木工程学院
2. 太原理工大学 土木工程防灾与控制山西省重点实验室
3. 西南交通大学 极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室
摘要：梁柱节点的构型对装配式钢结构的传力特性、抗震性能及安装效率等具有重要影响，为满足对实际工程中受力性能与安装效率的需求，提出了梁翼缘平齐的阶梯型梁柱拼接节点。通过设计3个不同阶梯段构造的阶梯型梁柱连接节点，对其进行滞回加载试验，分析了节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能等。在此基础上，通过ABAQUS软件建立了有限元模型，与试验校核后，采用该模型以悬臂段长度为参数进行了参数分析。结果表明：阶梯型节点的极限弯矩远大于梁段全截面塑性弯矩；与传统平齐式端板节点相比，阶梯型节点正向加载转角延性系数大于3.5，且滞回曲线呈饱满梭形，表现出良好耗能性能，增加阶梯段高度及悬臂段长度均可有效提高节点的抗震性能。结合节点不对称性特征对Bouc-Wen模型进行改进，采用量子粒子群算法对模型中的各参数进行识别，建立恢复力模型，结果表明提出的改进的Bouc-Wen模型可准确模拟本节点滞回曲线退化与不对称等特征。
关键词：装配式钢结构；阶梯型梁柱节点；有限元分析；抗震性能；修正Bouc-Wen模型
作者简介
程欣，出生于1986年，女，工学博士，教授，主要从事钢结构方面研究。email:xchengtyut@126.com
通信作者
李赟，出生于1999年，男，硕士研究生，主要从事钢结构方面研究。email:13546164486@163.com
06
弯剪段开孔意杨旋切板胶合木梁受剪性能试验研究
王安涟， 张志文， 刘雁， 王昌远
扬州大学 建筑科学与工程学院
摘要：为研究弯剪段开孔意杨旋切板胶合木（laminated veneer lumber，LVL）梁的受剪性能，设计6根标准试件并开展四点受弯试验，分析不同参数下开孔梁的受剪破坏机理。基于扩展有限元理论，利用ABAQUS有限元软件建立带虚拟裂纹的开孔梁有限元模型。基于已验证的模型，对径高比、开孔形状和孔心偏心率进行参数分析。结果表明：未开孔梁由于跨中底部受拉开裂，破坏模式为弯曲破坏，而圆孔梁由于孔周应力集中，破坏模式为梁端顺纹剪切破坏；孔周最大横纹拉应变与梁纵轴夹角约为45°或225°，与孔周裂缝的起裂角度一致；随着径高比增大至0.5，开孔梁的开裂荷载和极限荷载均显著减小，剪切破坏时表现出更明显的脆性破坏特征；当径高比由0.3增加至0.4和0.5时，开孔梁的开裂荷载与极限荷载的比值由0.79分别增加至0.80和0.81；采用孔周环箍碳纤维（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）布可有效抑制裂缝扩展并改善开孔梁的受力性能；径高比为0.4时，CFRP环箍层数为1和2的圆孔梁极限荷载较未开孔梁分别降低17.9%和5.22%；相较于径高比为0.3的圆孔梁，等直径方孔梁的开裂荷载和极限荷载分别降低19.35%和7.81%；增大孔心偏心率，可以提高圆孔梁的开裂荷载和极限荷载。提出了弯剪段开孔意杨LVL梁的开裂荷载和极限荷载预测公式，其中开裂荷载预测较为保守，极限荷载预测与试验结果平均误差为8%。
关键词：开孔LVL梁；CFRP；扩展有限元理论；静力试验；受剪性能
作者简介
王安涟，出生于1994年，女，博士研究生，主要从事现代木结构研究。email: dx120230106@stu.yzu.edu.cn
通信作者
刘雁，出生于1963年，男，工学博士，教授，主要从事现代木结构研究。email: liuyan@yzu.edu.cn
专家点评
利用国产木材开发高性能建筑构件，并扩展其应用范围，对于建筑行业的转型升级以及“双碳”目标的实现具有重要价值。文中针对弯剪段开孔意杨LVL梁受剪性能，以径高比、开孔形状和孔心偏心率为参数开展了试验研究和数值模拟，并对开孔梁周边采用碳纤维加固的有效性进行试验对比分析。同时，借鉴Winkler弹性地基梁模型，提出了弯剪段开孔意杨LVL梁的开裂荷载和极限荷载预测公式，对于工程实践具有较好的指导意义。
07
古建筑砌体结构裂缝宽度预测及监测数据异常识别方法
杨娜1， 王烁1， 付颖煜2
1. 北京交通大学 土木建筑工程学院
2. 国核电力规划设计研究院
摘要：预测古建筑裂缝宽度变化，对于实现预防性保护至关重要，但其复杂特性给预测精度带来挑战。为此，综合经验模态分解（EMD）算法的数据简化能力、长短期记忆网络（LSTM）模型的高精度预测特性以及支持向量回归（SVR）模型的高效率优势，提出EMD-LSTM-SVR预测模型。以某藏式古建筑砌体结构裂缝为研究对象，基于裂缝宽度监测数据序列，通过EMD算法提取各本征模态函数，结合网格搜索算法优化LSTM、SVR模型参数以获得最佳预测结果。基于上述预测值和实测数据，采用统计过程控制（SPC）实现监测数据的异常诊断。研究结果表明：与LSTM、SVR、EMD-LSTM、LSTM-SVR等单一或组合模型对比，EMD-LSTM-SVR预测模型的结果精度和效率更高，平均绝对误差仅为0.010 4，SVR模型的预测偏差最大；针对预测结果与实测数据的差值进行SPC异常识别分析，结果显示所检验的8类异常现象占比均小于2%。
关键词：古建筑砌体结构；裂缝宽度；经验模态分解算法；长短时记忆网络模型；支持向量回归模型；统计过程控制
作者简介
杨娜，出生于1974年，女，工学博士，教授，主要从事钢-木结构与结构健康监测研究。email：nayang@bjtu.edu.cn
08
融合图像哈希特征与运动轨迹约束的塔吊多视角图像智能筛选与三维重建方法
卢昱杰1,2,3， 张修龙1， 仲涛1
1. 同济大学 土木工程学院
2. 同济大学 工程结构性能演化与控制教育部重点实验室
3. 同济大学 上海智能科学与技术研究院
摘要：三维实景数字模型是施工现场精细化管理的数据底座，其中以塔吊摄像头为硬件基础的图像三维重建方法兼具高效与低成本优势。为提升塔吊摄像头图像采集的质量与效率，提出了融合图像哈希特征与运动轨迹约束的塔吊多视角图像智能筛选与三维重建方法。该方法基于哈希相似度以筛除冗余图像，同时通过构建特征运动轨迹和运动模型以确保图像集的完整性，最后基于COLMAP算法重建三维模型，并定量评估图像集与点云模型质量。通过某住宅项目的算例分析表明：筛选图像集满足合理重叠度与完整度需求（平均重叠度81.44%，完整度100%），此基础上重建的三维模型完整度高、几何连续性强，其点云表面密度31.83 点/m2，孔洞占比6.94%，整体建模效率提升约90%，满足施工场景高效三维重建需求。
关键词：施工现场管理；三维重建；图像集；图像哈希；特征轨迹