可持续土木工程结构的若干科学问题与实现技术途径

土木工程是人类赖以生存的重要物质基础,其为人类文明发展作出巨大贡献的同时,也在大量地消耗资源和能源,可持续的土木工程结构是实现人类社会可持续发展的重要途径之一。可持续的土木工程结构涉及材料、结构体系、结构可持续性的分析设计理论和评价体系。本文分别从结构材料、功能材料、可持续的结构体系、结构可持续性的分析与设计理论、结构可持续性的定量评价指标等几个方面阐述可持续土木工程结构的科学问题与实现的技术途径。     

1-3型水泥基压电复合材料的制备与性能研究

通过预埋压电陶瓷而制备的水泥基压电复合材料,既可以制成传感器实现混凝土结构的长期性能监测,也可以制成路面水泥制品,实现车辆与行人载荷的电能转化。本文详细阐述了压电陶瓷纤维制备过程及其基本性能。应用插排-浇筑法制备了1-3型水泥基复合材料制品,并完成了此制品在锤击作用下压电信号的采集。     

大位移摩擦摆底层和多层隔震韧性结构∗

结构韧性性能的目标是:在极罕遇地震作用时,结构不发生严重破坏;地震结束后,结构能恢复预期状态,进而恢复建筑功能的性能。隔震是结构韧性性能实现的关键技术,然而,结构隔震层位移响应超过允许值,引发隔震支座破坏,导致其减震性能失效,成为制约该类结构韧性性能目标实现的关键难题。本文以结构层作为滑动面,主体结构整体或滑动面之间的部分结构作为滑动块,提出大位移摩擦摆新型结构,通过隔震层的不同位置以及数量,构建大位移摩擦摆底层和多层隔震结构体系。分别建立该统一分析模型、探明其减震机理证明其良好减震性能,实现韧性结构性能目标。开展结构设计实现和韧性性能评价研究,表明了主体结构、非结构构件和大位移摩擦摆(支座和结构层)等地震损伤和恢复能力。本研究为韧性结构发展提供了结构新体系和关键发展方向。