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数字孪生技术在土木工程中的应用：综述与展望

数字孪生技术在土木工程中的应用：综述与展望

摘要： 随着工业４4.0概念的发展，数字孪生技术（ｄｉｇｉｔａｌ ｔｗｉｎ）已经成为智能制造和产品全寿命周期管理相关领域的主要数字化解决手段。在工程建设领域，提升土木工程结构数字化防灾能力和管理水平是未来智慧城市建设的重要环节。建立精确可靠的数字孪生模型，一方面，可以帮助实现工程灾害的精准防控和重大灾害事故的风险识别预警；另一方面，数字孪生也为未来城市的数字化建设和管理提供了技术基础。本文首先对数字孪生技术的基本概念和阶段性发展成果进行梳理，总结了在土木工程领域里孪生数据获取和构建数字孪生体的技术手段。最后，从结构运营评估、灾害仿真推演和数字孪生城市建设三个领域来回顾与展望数字孪生技术在土木工程领域的应用进展。
建筑 2024年09月23日
辐射冷却材料的结构调控及其在建筑领域应用的研究进展

辐射冷却材料的结构调控及其在建筑领域应用的研究进展

摘要：伴随着化石能源的大量消耗，人类生存环境受到严重威胁。其中，建筑能耗在能源总消耗中所占比例持续攀升，有效管理建筑物热量传递的被动式冷却技术成为备受关注的研究热点。辐射制冷技术可以反射太阳光并通过“大气窗口”将热量辐射到外太空使物体表面自发冷却，因其不消耗任何能源就可以实现辐射降温而受到了国内外研究者的广泛关注。近年来，辐射冷却技术在建筑领域的应用快速发展，面临的主要问题是制备工艺复杂、生产成本较高和易受外界环境影响等。本文从辐射冷却原理出发，对最近几年辐射冷却材料在建筑领域的相关研究进行了归纳和总结，重点介绍了辐射冷却材料的制备技术及影响辐射冷却性能的主要因素，并进一步按照主动式建筑节能和被动式建筑节能分类，详细阐述了辐射冷却材料在建筑领域的应用情况，最后对其存在的问题及未来的研究方向进行了总结和展望，指出未来的研究应着眼于探索工艺简单、可大批量制备的辐射冷却材料，开发低成本且多功能集成的应用产品，并建立具体的标准和法规。
建筑 2025年05月30日
碳纤维增强水泥基复合材料界面优化设计研究进展

碳纤维增强水泥基复合材料界面优化设计研究进展

摘要：碳纤维增强水泥基复合材料(Carbon fiber reinforced cement composite，CFRCC)以其高强度质量比、耐腐蚀性和耐久性而通常用于建筑、基础设施和土木工程等领域。对CFRCC而言，界面是联系基体与增强相的桥梁，界面性能、结构直接关系到复合材料粘结强度，从而直接影响到复合材料的各项宏观性能。然而，碳纤维的疏水性及其与水性悬浮液之间不充分的结合行为，限制了碳纤维在水泥和其他矿物建筑材料中的应用。为了解决这一问题，学者们研究了物理和化学改性方法，以加强从矿物基质到碳纤维的负载转移。本文介绍了碳纤维、CFRCC及CFRCC界面的性能及存在的问题。总结了近些年国内外学者对CFRCC及其界面改性方法，例如氧化、电泳沉积、等离子体和接枝处理等表面改性方法，并讨论了相关机制分析。还介绍了碳纤维本身的特性及其与水泥基质的结合行为的表征方法。
建筑 2025年06月03日
建筑装饰材料智能修复涂层制备方法探析

建筑装饰材料智能修复涂层制备方法探析

摘要：随着社会经济的发展，建筑装饰材料的使用不可或缺，其长久性和稳定性受自然环境腐蚀的考验。施加涂层是有效的防腐手段，解决自修复涂层稳定性和长久性的问题也是防腐科学研究和实际应用的前沿。综述了几种常见的自修复涂层的制备及防腐机制：外援型自修复涂层，在涂料中添加含成膜物质/缓蚀剂的微胶囊，当涂层受到机械冲击后胶囊随之破裂并释放成膜物质/缓蚀剂，形成保护膜或抑制电化学反应保护金属基底；本征型自修复涂层，其涂层基质对环境因素敏感，在环境刺激下通过恢复涂层基质聚合物网络中内在化学键和/或物理构象而修复涂层，其主要包括动态键型和形状记忆型自修复涂层；多重自修复涂层，通过将含有成膜剂/缓蚀剂的微胶囊掺进可恢复涂层基质聚合物中，使其兼顾外援型和本征型自修复涂层的性能。总的来说，自修复涂层的防腐机制主要是通过在涂层中添加缓蚀剂/成膜物质或使涂层恢复活性来抑制涂层下的金属电化学腐蚀，目前建筑装饰用的自修复防腐涂层已逐步应用到建筑防腐工程中，但仍需要在多个方面进行更加深入的研究，多重自修复涂层是未来自修复涂层研究和应用发展的方向，其长效稳定性及制备工艺是主要的科学问题。
建筑 2024年11月21日
超材料混凝土减振性能研究现状与展望

超材料混凝土减振性能研究现状与展望

摘要：超材料混凝土作为一种具有振动衰减效应的新型材料，由包裹弹性软涂层的金属重芯取代天然粗骨料，与砂浆搅拌而形成。当受动力作用时，超材料混凝土能够利用人工骨料局部共振产生的带隙，衰减混凝土的振动响应。近年来，超材料混凝土因其在高频动力作用下显著的减振性能，在结构抗爆抗冲击领域受到了高度关注，通过改变人工骨料的结构，已经研发出多种形式的超材料混凝土，并针对其振动衰减性能开展了系统的理论分析、数值模拟和试验研究。为推动超材料混凝土在土木工程领域的研究和应用，该研究对超材料混凝土减振性能的研究工作进行了系统地归纳总结，探讨了超材料混凝土在工程性能方面存在的问题和瓶颈，并对超材料混凝土减振性能的研究方向和应用前景进行了展望。
建筑 2025年06月05日
冷弯薄壁型钢T形拼合柱轴压性能研究与承载力计算

冷弯薄壁型钢T形拼合柱轴压性能研究与承载力计算

摘要：冷弯薄壁型钢（CFS）全螺栓垫板连接T 形拼合柱是一种新型拼合截面柱，在全螺栓连接框架结构中承受集中荷载。目前关于全螺栓连接T 形CFS 拼合柱轴心受力性能的研究报道较少。基于已有的试验研究成果，建立准确可靠的T 形CFS 拼合柱数值分析模型，选取构件长细比、板材厚度、垫板的纵向间距等参数，研究在轴压作用下各重要参数对T 形CFS 拼合柱极限承载力和屈曲模态的影响。结果表明：随着长细比的增大，T形CFS 拼合柱的屈曲模式由局部与畸变相关屈曲逐渐转变为整体屈曲，当长细比
建筑 2024年11月22日
建筑用生物质基纤维素保温气凝胶研究进展

建筑用生物质基纤维素保温气凝胶研究进展

摘要：建筑保温可以有效降低建筑材料的热损失，对于保持建筑内部的舒适度起着重要的作用。提高建筑材料的保温性能至关重要，特别是通过减少加热-冷却的热量损失来实现节能。因此，研究具有优良保温性能的建筑材料已成为当前保温领域研究的重点之一。与传统的保温建筑材料相比，生物质基纤维素保温气凝胶具有低导热系数、高比表面积、可再生性、成本效益和环境友好型等优越的物理和化学特性，是未来建筑节能技术的理想新型建筑材料。本文综述了近年来生物质基纤维素保温气凝胶的制备技术、研究现状、存在的问题及在建筑材料(屋顶、内外墙和玻璃等) 中的应用。最后，简要讨论了生物质基纤维素气凝胶在保温材料应用中面临的挑战，并对其未来的发展方向进行了展望。
建筑 2025年06月11日
轧制产品组织性能柔性控制在建筑和汽车用钢开发中的应用

轧制产品组织性能柔性控制在建筑和汽车用钢开发中的应用

摘要:以建筑和汽车用钢为例,介绍了轧制产品组织性能柔性控制技术在不同类型钢种开发中的应用情况。阐述了一钢多能与组织性能柔性控制的关系和实现方法。介绍了超细晶粒钢中晶粒细化机理、晶粒尺寸与强度的关系。对新提出的UniSteel的概念、理论基础和实现方法进行了较为详细的介绍,对UniSteel衍生的HSLA、DP、Q&P和PHS等钢种的组织性能柔性控制方法进行了阐述。
建筑 2024年07月15日