知播回放剧锦三:文保钢结构健康监测技术研究与应用中国建筑学会工程诊治与运维分会系列讲座过程锦三

“知播·云上星光”是《工业建筑》杂志社及主办、承办单位为读者精心打造的线上知识服务项目,旨在帮助读者更多地了解国内外建筑科学类和环境科学类领域的最新研究前沿和应用进展,期待大家的参与、观看和交流。

主讲嘉宾简介

剧锦三

中国农业大学

土木工程系教授,博士生导师

清华大学土木工程系博士,爱尔兰国立大学博士后。中国钢结构协会理事、中国钢结构协会焊接与连接分会副秘书长、中国工程焊接协会工业构筑物焊接分会副理事长、中国建材协会改造加固分会副秘书长、中国建筑金属协会检测鉴定加固改造分会常务理事、中国建筑学会工程建设学术委员会理事、北京力学会理事、计算力学委员会副主任。

讲座内容

讲座题目:文保钢结构健康监测技术研究与应用

讲座内容:鉴于文物保护结构的特殊功能要求,大跨度钢结构领域中文物保护钢结构的施工和运维亦具有其特殊性。报告首先结合文保钢结构的特点,对某平板网架和单层曲面网壳结构案例在施工和运维过程中存在的结构安全性及耐久性问题,使用结构计算结合现场监测的方法进行了分析研究并提出解决方案。最后报告人结合课题组的研究工作和工程实践,介绍空间钢结构安全评估领域相关的研究现状、存在问题和发展趋势的思考。

讲座回放

互动交流

剧锦三:文保钢结构监测和文物保护监测是有关联性的,都是服务于文物的完整性和真实性。那主要的区别在于功能不同,文保结构主要是不要对它形成人为的干扰,对结构来说可能就是地基不要扰动、不要破坏,比如说曹操墓就不要破坏里面的土体,不要让里面的湿度变小,变得干燥之后会造成土坡滑落;那么文物保护主要是控制文物本体的温度和湿度,但是文保钢结构监测和文物保护监测的目的是一样的,就是为了保证文物本身的完整性。

主持人:建造过程对结构功能的影响如何评估?现在研究现状如何?

剧锦三:从功能角度讲,我们从滑移过程和落架过程都进行了分析,就是它的内壁和设计状态是不一样的,变形和设计状态是不一样的,最后形成的结构肯定是不一样的,那么结构功能必然就有区别。现在我们很多业内人士往往集中于对施工过程的分析,只要保证施工过程的安全就可以了,但是产品做起来以后要承受各种的荷载,才是它真正要开始工作的状态,这个状态之间的衔接,相当于全生命周期性能的评估,现在做得还不够。

主持人:钢结构健康监测的系统思想,如何在工程实践中能够体现?

剧锦三:从建造阶段到使用阶段的性能监测,就相当于医生对一个人的健康状况监测一样,从出生就是我们对建筑的建造过程,然后到平时的保健,到疾病的治疗都需要监测,相当于是结构的全生命周期的监测。那么不同的时期有不同的监测内容,就像人一样,小时候的监测和中年人的监测和老年人的监测内容是不一样的,那么平时的保健的内容也不一样,对结构来说也是这样,施工期间可能是更关注施工状态对性能的影响,使用期间关注是否能正常使用,是不是有特殊的荷载。统筹全生命周期的特征,针对不同时期结构的特点,我们要有不同的监测项目,如果出了问题就需要提出诊治方案。

主持人:大跨度钢结构抗连续倒塌的性能上,您的研究工作有哪些创新?

剧锦三:连续倒塌这部分工作其实已经有很多人在做。那么针对钢结构、空间结构的这个连续倒塌,无论是工程上还是科研上也有了很多的研究进展,我们的特点或者是创新点主要是体现在认定局部杆件退出工作时的判据是一个稳定判据,而不是一个材料判据,然后我们把这个判据放到有限元程序中,由局部杆件的失稳引起应力波的传递,导致其他杆件连续失稳的过程,我们用这个显示的程序,把应力波的动态传递过程和应变能的动态传递过程实现了,那么这样就有别于材料本构,所以我们给起了个名字叫构件的稳定本构或者是杆件的稳定本构。那么根据每个杆件的长细比和它的截面,都有一个自己的稳定本构,由这个稳定本构出发,每根杆件什么时候屈曲以及后屈曲状态都可以在这个本构里描述出来,这可能是我们一个创新的地方,这个方法我们已经在若干个工程里实践过了,感兴趣的老师或者同学,我们可以再进行深入探讨。

主持人:将来结构健康监测研究的方向大概有哪些?

剧锦三:要有系统的综合应对策略,现在我们如果想要把复杂系统做到很精细的计算确实很难,比如说我们通常讲的可靠度中的抗力函数,然而结构本身的抗力函数是个特别复杂的函数,只是理论上存在,对普通的结构都很难得到,那么对空间结构的抗力函数也只是理论上存在,但是是不是就完全没有可能探索到抗力函数真实的内核呢?我刚才也谈到了结合人工智能、可靠度理论和神经网络等手段,或者更精细化的分析和监测也应该是一个可行的方向。比如说前几天我们看到西南交大的一位老师他就提到了在这个桥梁的焊缝开裂上用新的纳米材料,这种新的材料能够比较准确地探测到裂纹的开裂状态。我们这个行业确实是粗放了很多年,如果想要把一些高科技的东西要引进来,不光是在技术上还要在经济上进行综合考虑,把这些高科技的手段能尽快的应用到土木工程上,可能对解决我们现有的一些健康监测和城市运维方面的问题能够起到积极的作用。

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THE END
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