2024年, 第39卷, 第05期　
刊出日期：2024-10-15

  

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  火灾后装配式钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

  傅传国, 匡华硕, 王运兴, 秦海亮, 许腾飞

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 1-10.

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  开展火灾后装配式钢筋混凝土结构承载性能研究，对于其抗灾能力提升具有重要的理论和现实意义。为模拟装配式钢筋混凝土梁装配连接节点性能，设计了4根两端为预制部分、钢筋采用灌浆套筒连接的对接连接足尺装配式钢筋混凝土简支梁试件，对1根试件进行火灾作用后的静力加载试验，对另外3根试件进行火灾作用后循环加载下的耐疲劳性能试验。结果表明：经历火灾作用后的试验梁，静载破坏呈现延性破坏特征，而疲劳破坏则呈现明显的脆性破坏特征；循环荷载下限值相同时，随着循环荷载上限值的增加，试验梁实测疲劳寿命明显降低，循环荷载幅值为150和120 kN时的实测疲劳寿命比幅值为90 kN时分别降低55.07%和34.78%,说明循环荷载幅值对火灾后装配式钢筋混凝土梁的耐疲劳性能影响显著。
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  火灾后圆形孔蜂窝组合梁受力性能研究

  吕俊利, 高青松, 齐雪婷, 孙柏

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 11-19.

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  圆形孔蜂窝组合梁火灾后的力学性能研究，可为受火后建筑结构性能评估提供参考依据。对4根火灾后圆形孔蜂窝组合梁及1根未过火处理圆形孔蜂窝组合梁开展静力加载试验，分析火灾、加劲肋设置、开孔率等因素对圆形孔蜂窝组合梁破坏形态、抗弯刚度及承载能力的影响。结果表明：降低开孔率可以提高火灾后圆形孔蜂窝组合梁的抗弯刚度和极限承载能力；设置加劲肋的火灾后圆形孔蜂窝组合梁与未设置加劲肋的构件相比，其极限承载能力提高了6.9%;火灾前、后，圆形孔蜂窝组合梁在静力荷载作用下均发生弯曲破坏，但火灾后其开裂荷载、极限承载能力和延性均出现不同幅度的下降；提出了具有良好精度的圆形孔蜂窝组合梁火灾后剩余抗弯承载力的计算方法。
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  高雷诺数下质量比对圆柱涡致振动影响分析

  张爱社, 高翠兰, 张政, 路辰宇, 杨子房

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 20-26.

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  涡致振动分析可为柔性结构抗风研究与工程应用提供重要理论依据。采用基于非平稳雷诺均值Navier-Stokes方程(Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations, URANS)的数值方法模拟了高雷诺数、高质量比条件下单向自由度圆柱的涡激振动。在改进的剪切应力输运k-ω(Shear Stress Transport, SST k-ω)模型基础上，运用动网格技术实现流固耦合，并结合Newmark-β方法求解结构运动方程。在雷诺数为1.39×10～4～1.04×10～5、折算速度为2～12的条件下，模拟分析了圆柱在不同折算速度时的涡激振动响应，得到了不同质量比时圆柱涡激振动的振幅比、振动频率比、升力系数等的变化特点，讨论了圆柱振动响应和旋涡脱落特性，分析总结了高雷诺数下不同质量比的圆柱涡激振动特性规律。结果表明：数值结果与已有试验的吻合程度较好；雷诺数和质量比对圆柱的涡激振动影响效果明显，对进一步分析圆柱涡致振动具有参考意义。
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  新型冷弯薄壁型钢墙体立柱轴压性能研究

  王奕钧, 郝际平, 刘斌, 吕红卫, 杨平

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 27-36.

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  为了研究喷涂式轻质砂浆-冷弯薄壁型钢墙体立柱的轴压性能，文章采用有限元分析和真实试验对比测试了立柱间距、立柱壁厚、截面尺寸、钢材强度等级、两侧砂浆厚度、横撑数量、立柱长度等参数对立柱轴压承载力的影响；结合新型墙体立柱的试验特征，构建基于弹性稳定理论的力学模型，采用能量法和变分原理求解新型墙体立柱弹性屈曲荷载，进一步求解极限屈曲应力修正参数，得到新型墙体立柱轴压承载力的计算方法。结果表明：有限元分析的极限荷载、破坏模式、荷载位移曲线与试验结果较为接近；新型墙体立柱轴压承载力受两侧砂浆厚度、立柱间距影响不大，但随立柱高度增大而减小，横撑个数对纯龙骨立柱轴压承载力影响较大，而对新型墙体立柱影响较小；新型墙体立柱轴压承载力计算时，采用中国规范修正弹性屈曲应力并计算有效面积求得的极限荷载值小于试验值，建议按照中国规范计算的轴压承载力可乘以1.25的修正系数。
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  新型装配式RC柱连接钢节点抗震性能分析

  汤敏, 吴浩, 胡亚超, 席丰, 谭英华

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 37-45+53.

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  节点连接是影响装配式混凝土结构抗震性能的关键要素，亦是抗震设计的核心问题。文章针对所提出的一种适用于变截面钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)柱的钢节点连接形式，通过有限元模拟，与现浇柱对比分析，评估了该节点连接形式的抗震性能，并研究新型装配式变截面RC柱在不同轴压比下的破坏形态、变形性能及耗能能力。结果表明：新型装配式RC柱和现浇柱在不同轴压比下的破坏形态相似；装配式RC柱的柱底混凝土发生压溃时，钢节点区域尚未有明显塑性变形，因此满足强节点的设计要求；装配式RC柱位移延性系数均>3,满足抗震规范要求；相同轴压比下，装配式RC柱承载和耗能能力略低于现浇柱，但变形能力优于现浇柱。
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  非平衡热输运边界条件影响研究

  毛煜东, 刘守宇, 李鑫伟, 于明志

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 46-53.

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  当材料的特征尺寸小到与声子平均自由程相当，或特征时间短到与声子弛豫时间相当时，准平衡假设就不再有效，系统内会产生非局部效应。此时，边界条件将成为影响非平衡热输运的重要因素之一。超快速激光加热纳米薄膜是反映此类问题的典型案例，其传热过程中不仅热影响时间极短，而且作用区域还在纳米尺度。文章研究了不同边界条件对纳米硅薄膜非平衡热输运的影响，分析了声子从扩散状态向弹道状态转变的特性。结果表明：采用镜面边界条件与反弹边界条件具有相似的热输运过程，薄膜内部能量密度差异较小；对流边界条件下薄膜内部热量持续向外界流失，其能量密度最低；通过改变对流方式，发现强制对流相比于自然对流会带走更多的热量；随着薄膜尺寸减小，边界条件对热输运的影响会增大。
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  通风网络结构对粮堆热湿传递规律的影响

  杨开敏, 刘立军, 高帅, 李加斌, 张寅森

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 54-60+76.

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  改进储粮通风效果是确保粮食安全、绿色储藏的重要手段。文章以圭字形风道加垂直立管的新型通风网络为研究对象，利用数值模拟方法探究了不同立管高度和吨粮通风量对粮堆内温度场、水分场的影响，确定了最优的结构和运行参数。结果表明：平均温度和平均水分的下降速率在通风前期与立管高度呈正比，通风后期则与之呈反比；通风量越大，其降温效果越好，但同时也会增强通风道近处粮堆的吸湿作用；最优结构为在原有通风网络节点上加装高度为1.5 m的垂直立管，与最优结构对应的最佳吨粮通风量为5 m³/（h·t）。
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  基于SOFC/GT和多效蒸馏的农村多联供系统性能研究

  刘洋, 田崇翼, 冯媛媛, 孔维政

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 61-68.

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  为提高我国农村能源综合利用率、降低碳排放量及缓解农村苦咸水问题，文章提出了一种由固体氧化物燃料电池/燃气轮机（SOFC/GT）混合发电子系统、热压缩多效蒸馏子系统、吸收式制冷子系统和供热子系统组成的新型多联供系统，该系统可同时产出冷、热、电和淡水；通过建立该系统的数学模型，开展了热力性能研究，分析了固体氧化物燃料电池压力、空气流率和蒸汽热压缩器压缩比等关键参数对系统性能的影响。结果表明：在设计工况下，新型多联供系统的净发电功率为260.60 kW、制冷量为17.58 kW、生活热水供热量为6.30 kW、CO₂减排量为3.64 kg/h、淡水产量为541.10 kg/h、净发电效率为65.06%,其综合能源利用率为71.02%;增大SOFC压力或降低空气流率均可提高系统的净发电功率和CO₂减排量；随SOFC压力或空气流率的增大，系统的制冷量和综合能源利用率随之增大，但淡水产量随之降低；造水比和淡水产量会随蒸汽热压缩器压缩比的增大而降低。
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  基于?损分析的地源热泵地板辐射供冷系统运行优化

  王逸文, 刘吉营, 朱相源, 刘建华

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 69-76.

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  随着地板辐射技术的普及，越来越多的办公建筑选择使用地源热泵耦合地板辐射系统供冷，系统的高效运行日益受到重视。文章以?损作为评价指标，运用3台热泵优化济南市某办公大楼供冷系统。将系统分为地埋管子系统、地板辐射子系统和热泵机组子系统，并建立了对应的?损模型。在MATLAB平台上，使用快速非支配排序遗传算法降低系统总?损，同时以3台热泵的负荷分配为自变量，寻求最优解集。结果表明：当运用遗传算法优化运行策略时，总能找到最优解集，使系统总?损降到最低，并得到了系统的最佳运行策略；优化后的地埋管换热器的?损虽然增加，但系统的总?损却降低了7.3%,一天内热泵机组能耗也降低了16.66 kWh,其节能率达到了9.2%;从?损占比来看，地板辐射子系统的?损占整个系统损失的66.3%,因此通过对地板辐射子系统的优化改进，能够有效改善整个系统的总?损。
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  济南都市圈城市韧性时空特征及障碍因素分析

  李卓然, 李建云

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 77-85.

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  城市韧性研究作为韧性城市由理论转向应用的基础，可为丰富城市韧性评价体系和促进都市圈可持续发展提供科学参考。文章基于可持续发展理念，构建济南都市圈城市韧性综合评价体系，采用综合评价和障碍度等模型研究济南都市圈城市韧性的时空特征及其障碍因素。结果表明：济南都市圈的城市韧性处于稳定上升状态，其城市韧性的年提升率为6.30%,并由生态韧性主导转向经济韧性主导；济南都市圈城市韧性的空间分布呈现不均衡状态，主要表现为中间高四周低的空间布局；济南都市圈的障碍因素以经济韧性系统为主，其障碍度>30%,生态韧性系统对其障碍程度呈现上升趋势。
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  基于反步法的空气处理机组温湿度跟踪控制

  尚芳, 彭伟, 汲永帅, 尹绎凯

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 86-92.

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  针对空气处理机组室内湿负荷和进回水温差不确定的情况，提出一种带有多参数的反步控制器，可以实现温度和湿度的跟踪控制。为了设计方便，先将空气处理机组的动态模型转换为状态空间表达形式，通过引入带增益的状态变换，将原系统的跟踪控制问题转换为变换后所得新系统的稳定控制问题；利用反步法逐步设计了控制器，并通过选择合适的设计参数，实现了温度和湿度的跟踪控制目标；分析了闭环系统的稳定性并给出了证明过程。结果表明：仿真实验验证了所研控制器的有效性，通过与PID控制器对比可知，所设计控制器的跟踪效果更好。
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  基于服务分区的灵活型公交路径优化方法研究

  卢小林, 潘述亮

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 93-101.

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  面对不断增长的乘客需求以及不断扩大的服务范围，需要利用更为高效的区域调度方法解决灵活型公交车辆的路径规划问题。文章针对大规模路网下灵活型公交系统的运营特性，考虑国内封闭式小区路网结构和乘客离散需求分布的特性，构建了基于服务分区的二阶段灵活型公交系统路径优化方法，协同规划服务子区之间及其内部车辆服务路径。同时，提出了强制式、半强制式、灵活式3种路径优化策略，用于校验不同策略下的模型目标值和求解效率。结果表明：服务子区的划分符合客流的时空集聚特征，能够兼顾路径规划的灵活度和乘客需求响应的效率，可应用于求解大规模路网下灵活型公交路径规划设计问题。
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  热喷抛丸工艺研究进展

  王学刚, 魏文浩, 袁兴栋, 徐勇, 解立帅

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 102-109+134.

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  由于热喷抛丸的疲劳强度和疲劳寿命高于室温喷抛丸，满足了高周疲劳和复杂工况的使用需求，研究热喷抛丸工艺有助于为不同材料热喷抛丸的工艺制订提供依据。文章综述了近年来热喷抛丸的研究进展；总结了热喷抛丸工艺、组织结构与性能的关系；利用位错组织可提高残余压应力稳定性的机理，阐述了获得更高的疲劳强度和疲劳寿命的原因；分析了热喷抛丸温度和丸粒硬度对组织性能的影响并探究了其优缺点；今后应基于成分-工艺-组织结构-性能四者关系，建立热喷抛丸理论体系并应用于实际生产。
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  大断面花岗岩公路隧道快速施工工法研究

  陈云娟, 刘效智, 潘传琼, 赵成龙, 敬艺

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 110-116.

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  大断面隧道施工穿越较破碎花岗岩区段时，采用台阶法开挖会造成工序之间相互影响，严重制约了大型机械的作业空间，为此在台阶法基础上提出了便于大型机械施工的快速施工工法，从而提高了施工效率。文章基于某高速公路隧道，通过有限差分软件，对快速施工工法和施工设计的台阶法留核心土开挖进行两榀开挖下的数值模拟对比分析，并结合FISH语言编程和现场监测数据验证了快速施工工法的围岩损伤及可行性。结果表明：快速施工工法与台阶法留核心土开挖相比，会增大隧道拱肩、边墙以及掌子面处的围岩变形；现场施工时要加强对隧道边墙下方和拱脚处的监测；快速施工工法是一种可应用于现场的、安全高效的施工工法。
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  横州大桥索塔上横梁高支架支撑体系测试分析

  荀敬川, 邱宏亮, 李宁, 贾春雨, 朱经纬, 王明

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 117-124.

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  大跨度桥梁索塔横梁支架支撑体系测试分析是保障桥梁施工安全的关键手段。横州大桥为主跨400 m的单跨双铰钢箱梁悬索桥，桥塔上横梁采用牛腿支架法施工。文章设计了上横梁施工牛腿高支架支撑体系，开展了施工过程中支架体系受力实测，建立了分步施工有限元模型，并计算、分析了上横梁施工过程中支架支撑体系的结构安全性。结果表明：横梁已浇筑结构在张拉预应力形成刚度后，能够与支架支撑体系共同承载并分担大部分的后期荷载，引起钢管支架各测点在腹板浇筑及后续施工中实测应变发展相对较小；数值模型计算应变结果与实测结果总体吻合良好，可较好地应用于支架支撑体系上横梁分步施工的计算分析；所提出的支架支撑体系能够较好地满足大桥上横梁施工的安全性要求。
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  多模态中英建筑术语数据库的建设与实践研究

  王海峰, 杨春霞, 李庆庆

  山东建筑大学学报. 2024, 39(05): 125-134.

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  随着互联网技术的不断成熟和发展，多模态在线术语数据库的建设及应用具有广阔的发展前景。文章以中英建筑术语为研究对象，在多模态视域下探讨了中英建筑术语数据库平台的建设和实践，详述了平台的研发路径和实现过程，并展示了其应用操作和功能模块。结果表明：该数据库平台支持文本、语音、图像、视频、三维、虚拟现实等多种模态的查询和呈现，实现了对建筑术语语义信息的深度挖掘和信息扩充，可为中国建筑术语的数字化及国际化传播提供借鉴参考。