结构防灾监测与控制

前言

Preface

第1章 Chapter 1

大跨空间结构理论研究若干新进展（沈世钊）

Progress of Theeoretical research for spatial structures

1.1 网壳结构弹塑性稳定性

1.2 网壳结构的动力稳定性及其在强震下的失效机理

1.3 考虑流固耦合效应的索膜结构风致动力响应研究

参考文献

第2章 Chapter 2

中国结构震动控制的研究与应用进展（周福霖、谭平）

Progress of Research 8L Application on Seismic Control for Structures in China

2.1 Development of techniques for seismic resistance of structures（结构抗震技术的进展）

2.2 Seismic isolation（隔震）

2.3 Energy dissipation（消能减震）

2.4 Passive control（被动控制）

2.5 Semi-active control system（半主动控制系统）

第3章 Chapter 3

结构健康监测集成系统及其在基础设施中的应用（欧进萍、李惠）

Structuml Heath Monitoring Integrated Systems and Their Implementation In Infrastructures

3.1 Fiber optic sensing technology（光纤传感技术）

3.2 Wireless sensors and sensor networks（无线传感器及无线网络）

3.3 A structural health monitoring system for the offshore platform CB32A（CB32A海洋平台健康监测体系）

3.4 The national aquatic center for olympic games（water cube）（中国奥林匹克游泳中心（水立方）健康监测）

3.5 The harbin songhua river cable-stayed bridge（哈尔滨松花江斜拉桥健康监测）

3.6 Conclusions（结论）

第4章 Chapter 4

混凝土随机损伤力学——背景、意义与研究进展（李杰）

Stochastic Damage Mechanics of Concrete Structures

4.1 研究背景

4.2 混凝土的非线性与随机性

4.3 细观随机损伤模型

4.4 弹塑性随机损伤本构关系

4.5 混凝土结构的随机非线性分析

4.6 结语

参考文献

第5章 Chapter 5

抗震分析与设计的改进能力谱方法（W.D.1wan）

An Extension of the Capacity Spectrum Method for Seismic Analysis and Design

5.1 Introduction（简介）

5.2 Conventional capacity spectrum method（传统的能力谱方法）

5.3 A new approach tO specification of effective linear parameters（确定有效线性参数的新方法）

5.4 A simple design procedure（简化的设计步骤）

5.5 Examples of application of autoCSM（AutoCSM程序应用实例）

5.6 Conclusions（结论）

References（参考文献）

第6章 Chapter 6

输电塔线体系抗震抗风（雨）研究（李宏男、白海峰、任月明）

Fundamental Theoretical Study on Antiseismic and Wind-Proof of Transmission Tower-Line System

6.1 引言

6.2 输电塔体系抗震研究

6.3 输电塔线体系抗风（雨）研究

6.4 输电塔线体系风（雨）致疲劳损伤研究

6.5 结论

参考文献

第7章 Chapter 7

现代钢结构抗火设计方法与研究进展（李国强）

Development and Research on Contemporary Approach for Fire-Resistant Design of Steel Structures

7.1 引言

7.2 钢结构抗火设计要求

7.3 传统钢结构抗火设计方法

7.4 传统钢结构抗火设计方法的不足

7.5 现代钢结构抗火设计方法

7.6 现代钢结构抗火设计研究进展

7.7 总结

参考文献

第8章 Chapter 8

充分利用结构健康监测体系：香港的经验（徐幼麟）

Making Good Use of Structural Health Monitoring Systems：Hong Kong's Experience

8.1 Introduction（简介）

8.2 Shms in tsing ma bridge（青马大桥健康监测）

8.3 Shms-based loading assessment（基于结构健康监测的荷载评估）

8.4 Shms-based system identification（基于结构健康监测的系统识别）

8.5 Shms-based computer simulation（基于结构健康监测的计算机仿真）

8.6 Shms-based damage assessment（基于结构健康监测的损伤评估）

8.7 Shms-based bridge rating system（基于结构健康监测的桥梁评价体系）

8.8 Difficulties encounted and future works needed（面临的困难及未来需要做的工作）

8.9 Conclusions（结论）

References（参考文献）

第9章 Chapter 9

动静态分布传感技术及结构健康监测理论与设计体系（吴智深等）

Structural identification theories and SHM design methodology based on dynamic and Static distributed sensing techniques

9.1 引言

9.2 各分布式传感技术的研究和开发

9.3 基于分布传感技术的结构健康监测理论研究

9.4 结构健康监测系统设计体系

9.5 各分布传感技术在实际工程结构健康监测中的应用和探讨

9.6 结论

参考文献

第10章 Chapter 10

建筑结构强震作用下的弹塑性分析（李云贵、聂祺）

The Elasto-Plastic Analysis for Building Structures Under Unusual Earthquake

10.1 概述

10.2 几种非线性分析方法

10.3 弹塑性分析模型

10.4 材料本构关系

10.5 地震动输入

10.6 非线性动力方程的求解

10.7 国内外非线性动力时程分析软件

10.8 结束语

参考文献

第二届“结构工程新进展国际论坛”简介

第二届论坛特邀报告人简介2100433B

《结构防灾监测与控制》主要内容：中国土木工程（包括结构工程）事业取得的巨大成就引起了世人的关注。可以预期，在新的世纪里，结构工程事业必将得到更加迅猛的发展。正是基于这种时代背景，在住房和城乡建设部的支持下，由中国建筑工业出版社、同济大学《建筑钢结构进展》编辑部、香港理工大学《结构工程进展》编委会联合主办，大连理工大学土木水利学院承办的第二届“结构工程新进展国际论坛”在大连举行。 {zzjj}

迄今对结构健康监测和振动控制的研究基本是分别进行，缺乏对建筑结构监测与振动控制实时结合进行研究。然而，将结构监测系统和振动控制系统分开，在实际应用这两种系统时，不仅不经济，更重要的是会导致结构在受到未知荷载、发生损伤时无法对结构实时有效进行振动控制。本项目针对现有研究的不足和实际结构监测与控制的需求，尤其是若干需解决的问题。研究：1）结构未知荷载辨识与振动控制实时结合；2）结构被动控制/隔震控制力的实时辨识；3）小型结构突发损伤诊断与主动/半主动振动控制实时结合；4）大型结构突发损伤分散诊断与分散主动/半主动振动控制实时结合，提出有效对结构荷载与结构损伤监测与主动/被动振动控制实时相结合的理论方法，达到实时对建筑结构进行监测与有效振动控制结合的目的。实时地将结构监测与振动控制相结合进行研究，是本项目最显著的特色与创新，提出的方法不仅在理论上具有学术创新，且具有实际应用价值与前景。

目前对结构健康监测和振动控制的研究基本是分别进行，缺乏对建筑结构监测与振动控制实时结合进行研究。项目研究针对现有研究的不足和实际结构监测与控制的需求，尤其是若干需解决的问题。进行：1）结构未知荷载辨识与振动控制实时结合；2）结构被动控制/隔震控制力的实时辨识；3）小型结构突发损伤诊断与主动/半主动振动控制实时结合；4）大型结构突发损伤分散诊断与分散主动/半主动振动控制实时结合等研究。提出了系列有效对结构荷载与结构损伤监测与主动/被动振动控制实时相结合的方法，而且提出的方法通过数值模拟和模型试验进行了验证， 能达到实时对建筑结构进行监测与有效振动控制结合的目的。“实时”地将结构监测与振动控制相结合进行研究，是本项目最显著的特色与创新。项目研究成果对促进结构健康监测与结构振动控制的结合，以及智能结构的发展不仅在理论上具有学术创新，而且具有实际应用价值与前景。 研究成果在国内外学术杂志和学术会议文集上发表论文18篇，其中在SCI收录的国际学术期刊论文11篇；EI收录的国内学术期刊论文2篇；国际/国内学术会议论文5篇，超出了申报书预期发表论文15-16篇，其中在SCI收录的国际学术期刊上发表5-6篇的数量。 2100433B

一、科研机构的基本信息（包括成立时间、研究方向、依托学科等）

瞄准土木基础设施防灾减灾的重大国内外需求，围绕“工程化安全监测技术和装备”与“工程化振动控制技术和装备”的两个核心问题，形成“结构安全监测与控制装备”明确的发展方向，具体包括：1）结构安全监测工程化技术与装备、2）结构控制工程化技术与装备，以及3）重大工程结构安全监控示范等三部分内容。

二、科研机构的固定人员组成

大连市结构安全监测与控制装备工程实验室以欧进萍院士科研团队为核心，固定成员17人，其中教授3人，副教授8人，讲师5人，工程师1人。实验室主任：周智教授，实验室学术委员会主任：欧进萍院士。

三、科研机构的研究设备和条件

大连市结构安全监测与控制装备工程实验室设备总产值约1000万元，主要包括大规模分布式应变温度监测系统、大规模光纤光栅解调系统、磁流变液测量系统、声发射监测检测系统、多节点无线应变及振动模态测量系统、小型振动试验台、材料试验机、斜拉索桥梁benchmark 模型以及大规模数据采集系统等硬件设施。实验室拥有近300平米的试验场地，可以开展结构形态试验、大规模结构健康监测与控制系统集成以及相关Benchmark模型试验。

四、 科研机构近五年的主要获奖和承担项目

大连市结构安全监测与控制装备工程实验室牵头或参与了防灾减灾工程及其相关学科的系列科学规划，包括国家基础研究“973”、高技术“863”、国家科技支撑计划以及国家自然科学基金重大研究计划“重大工程动力灾变”，为我国防灾减灾工程及其相关学科在国际上的突出地位做出了重要贡献，同时主持或参与了数十项重大工程示范（水立方、海洋平台、大跨桥梁等）。近五年部分重要项目如下：

1)重要基础设施安全监测控制物联网共性集成技术研究及应用示范（2011BAK02B01），十二五国家科技支撑计划，2011.01-2014.12，795万；

2) 重大工程结构安全监测及其集成系统（50538020），国家自然科学基金重点项目，2006.01~2009.12，200万元；

3) 重大工程结构智能健康监测研究，国家自然科学基金重大国际合作项目，2004.01~2006.12，98万元；

4) 结构安全监测研究，国家杰出青年科学基金，2006.01-2009.12，160万元；

5）深海工程结构的极端环境作用与全寿命服役安全, 国家973计划项目, 2011-2016, 100/3150万

6）浮体平台分析技术及大吨位上部组块提升系统研究, 国家科技重大专项外协子课题, 2008-2010, 450 万

7）城市多龄期建筑的地震破坏过程与倒塌机制, 国家重点基础研究发展计划(973计划) , 2007-2010, 210万

8）大连国际会议中心施工监控与运营健康监测服务, 大连市建委, 2010-2011, 207万

9）湖南矮寨大桥健康监测系统, 湖南省交通厅, 2011-2012, 800万

五、科研机构的人才培养

大连市结构安全监测与控制装备工程实验室目前在籍研究生200名，其中博士研究50余人，硕士研究生150名。近年3年毕业的博士研究生20余人，硕士研究生60余人。上述数据表明，本工程实验室为国家和社会培养了大批的高层次工程技术人员和管理人员，为我国的土木工程和水利工程提供了大批工程人才。

六、 科研机构的学术交流和合作

大连市结构安全监测与控制装备工程实验室长期以来与美国加州大学Berkeley分校、伊利诺伊大学Urbana-Champaign分校、日本京都大学和美国国家地震工程中心等20所高校和研究机构建立了密切的合作关系，联合中、美、日等主要研究机构开展重大工程结构安全监测国际合作研究，获得国家自然科学基金重大国际合作项目“重大工程结构的智能健康监测（中、美、日）”资助，与美国、日本和韩国等5所知名大学共同发起成立“亚太地区智能结构技术协作研究中心（ASMASST）”，并聘请多名著名学者（B.F. Spencer教授，Farhad Ansari教授，Hai Xiao 教授等）为兼职教授，开展相互交流。同时与美国MOI，哈尔滨工业大学结构健康监测与控制中心（SMC）等多个国内外科研机构在结构安全与控制装备等方面有着密切的合作。 2100433B