数据特征对剪力墙结构生成式智能设计的影响

深度学习通过提取和学习剪力墙结构数据高维特征掌握智能设计技术，有效推动了建筑结构智能化设计的发展。数据驱动的结构智能设计通常受训练数据的数量和分布特征影响，但鲜有研究开展数据特征相关分析。该文通过收集设计习惯相似且地域相近的剪力墙建筑-结构设计图纸数据，开展了数据分布和数量特征与设计结果的相关性分析；提出混合数据训练联合特征分组训练的两阶段改进训练方法，有效提升了智能设计质量；采用与训练数据高度非同源的其他地区数据对研究结果进行了测试与检验。分析表明：数据低维特征的回归分析难以有效指导设计生成，而基于深度学习的高维特征学习则能有效掌握结构设计的潜在规律；随着训练数据量增加，智能设计效果也将得到平均20%以上的提升。通过典型案例研究证明：智能设计与工程师设计的平面设计相似性及整体结构力学性能相似性均较高，最大层间位移角的平均差异仅约8%。但是，当测试数据与训练数据特征差异过于显著时，智能设计质量将会受限。该研究通过对数据分布和数量特征与智能设计结果的相关性分析，为下一步开展基于深度学习的智能化结构设计研究提供了数据特征影响方面的参考。     

Passive Control Reinforced Concrete Frame Mechanism with High Strength Reinforcements and Its Potential Benefits Against Earthquakes

Introduction In most reinforced concrete (RC) structures, a large stiffness is needed in order to limit structural deforma- tion for service load conditions. In seismic resistant structures, however, the energy dissipation demands are imposed and inelasti…     

基于解耦的工程振动控制

文章基于质刚重合,进行了体系解耦研究,结果表明解耦体系可以明显降低非解耦的不利效应;基于负载解耦,进行了双腔室空气弹簧动力学分析,并在此基础上,研究了"空气弹簧+主动控制"的被、主动混合控制方法.研究认为,工业工程振动控制中,动力装备多是基于线性隔振器控制,需要尽可能实现体系解耦;精密装备多是基于空气弹簧的气浮控制,需...     

一种新型城市地震灾害模拟方法:城市抗震弹塑性分析方法

城市地震灾害模拟可服务震前防灾规划和震后快速救援,对降低城市震害风险具有重要价值.本研究提出了一种新型城市地震灾害模拟方法——城市抗震弹塑性分析方法,给出了海量建筑建模、高性能计算、"场地-城市效应"、高真实感可视化与次生灾害预测等系列关键科学问题的解决方法,并应用于震后灾损近实时评估(九寨沟)、震前防震减灾规划(唐山)、城市中心区高层建筑群多尺度震害模拟(北京CBD)、城市建筑震害及次生灾害全过程模拟(旧金山湾区)等,可为城市防震减灾提供重要决策参考.     

CFRP预警传感器的研究

利用碳纤维增强复合材料(CFRP)的导电性和压电效应,根据碳纤维断裂时所形成的电阻阶跃信号,分别采用直接铺层和预先铺层2种方法制成对结构不同状态进行监测的CFRP预警传感器,该预警传感器具有造价低、耐腐蚀、监测信号易于获取等优点,并将此传感器应用于5根钢筋混凝土梁的试验研究.结果表明,CFRP预警传感器对于钢筋混凝土梁宏观行为的预测具有较好的效果,在混凝土开裂、钢筋屈服等关键时刻,其电阻信号发生突变,触发预警信号,该传感器对于钢筋混凝土类构件的监测具有实用性.     

基于规则学习与编码的剪力墙智能设计优化

为改善剪力墙结构智能设计面临的关键局部空间剪力墙布置规律学习不佳、布置细节难以满足经验规则与力学性能要求等问题,提出了一种基于规则学习与编码的剪力墙结构智能设计优化方法.首先,开发了整体-局部联合学习的剪力墙设计优化方法,增强智能算法对局部空间剪力墙布置规律的学习;然后,提出了基于规则编码的剪力墙设计细节优化方法,将拓扑、模式、尺寸3个层次的规则约束编码作为可执行程序,优化智能设计的局部细节,使得智能设计与工程师设计更一致且受力性能更佳.典型案例研究表明,在保证优化效率的基础上,优化后剪力墙结构局部构件的轴压比等力学指标合理性提升,且39%的智能设计被判别为工程师设计.     

MPA方法与定侧力模式Pushover方法的准确性对比研究

Pushover方法作为一种简化的评价结构抗震性能和验算结构弹塑性变形的方法,近年来得到了广泛应用。但由于Pushover方法只考虑第一振型,无法反映结构高阶振型的影响,因此又发展了基于振型分解反应谱法的多模态Pushover方法（Modal Pushover Analysis,MPA）,但MPA方法与Pushover方法分析结果的准确性和对比研究目前没有见到。为合理采用MPA方法与Pushover方法,本文以逐步增量弹塑性时程分析结果为基准,通过两个普通的六层和十层钢筋混凝土框架结构,对MPA方法和不同侧力模式的Pushover方法的分析结果进行了对比研究。研究表明,与Pushover方法相比,MPA方法对结构最大弹塑性顶点位移响应的预测具有较高精度,但对结构最大层间位移的预测误差仍较大,有必要作进一步深入研究。     

考虑地面高程的建筑群三维火灾蔓延模型

当前建筑群火灾蔓延模型主要考虑二维水平蔓延,而忽略地面高程的影响,难以适用于地面高程变化明显的建筑群,因此需要建立考虑地面高程的建筑群三维火灾蔓延模型。在已有二维模型基础上,推导热辐射与热羽流的三维计算公式,建立了建筑群三维火灾蔓延模型;与精细计算流体力学模型对比,验证了三维蔓延模型的合理性;以云南独克宗古城与贵州温泉村火灾为例,开展考虑地面高程的火灾蔓延模拟。结果表明:三维蔓延结果比二维蔓延结果更加接近实际。为高程变化明显的山地、丘陵等地区提供了更准确的建筑群火灾蔓延模拟方法。     

主动振动控制的有限元分析

主动振动控制进行理论计算时,往往将体系简化为单自由度或多自由度,不能准确反映实际工程结构的真实状态。首先进行LQR主动振动控制解析计算,得到主动控制器;随之进入ANSYS/APDL环境,对振动控制体系进行有限元建模;再将主动控制器输入设计的主动振动控制程序,以对体系开展主动振动控制的有限元分析。结果表明,有限元法能够较好地实现主动振动控制,为实际工程结构的主动振动控制提供了一种有效的计算途径。     

Earthquake Disaster Simulation for an Urban Area, with GIS, CAD,FEA, and VR Integration

For a disaster whose scale includes an urban area, it is difficult to be studied with physical experiments. Numerical simulation is found a very efficient tool for such problem. This paper aims at developing an integrated urban earthquake simulation system (UESS) that uses GIS as the model source, CAD as the model generating tools, FEA as damage prediction, and virtual reality (VR) as the post-process platform. An automatic procedure was developed to buildup the 3D structural model of buildings in an urban area, as well as to simulate their earthquake performances, from the digital map of GIS. And the simulation results were presented in an integrated interface with a GIS view-port for position finding, a CAD view-port for 3D structural damage identification, and a VR view-port for 3D dynamic structural vibration display. An urban example with more than 7000 buildings was select to demonstrate the feasibility of proposed system.