对流换热系数是混凝土重要的热工参数之一。目前关于混凝土结构的建筑节能、结构温度荷载及温度效应等温度相关的研究和工程应用中，在对流换热系数的选取上存在较大差异，且未考虑材料表面状况的影响，这直接影响了分析结果的准确性和可靠性。文中基于牛顿冷却定律和热平衡原理，设计和制备了一套混凝土表面对流换热系数的试验测定系统，以参数定量可控的方法开展不同粗糙度混凝土表面对流换热系数的试验研究，进一步改进和完善混凝土对流换热系数的定量计算方法。结果表明：所设计的测试系统和方法能很好地在构件尺度下测定混凝土表面的对流换热系数；表面粗糙度显著影响混凝土表面的对流换热，在10 m/s风速范围内，不同粗糙度的混凝土表面对流换热系数相差40.1%~77.4%；换热系数随表面粗糙度的增加而增大，且相比于自然对流，受迫对流受表面粗糙度的影响更大。基于试验数据的回归分析，得出了4种典型粗糙度混凝土表面对流换热系数的计算公式，同时给出了耦合风速和表面粗糙度影响的混凝土对流换热系数计算公式，并就工程中如何考虑混凝土表面粗糙度进行热交换系数取值给出了建议。

为了研究软土地基上考虑土-结构相互作用（SSI）对高层结构动力响应的影响机理，文中设计了1∶6比例的框架结构模型，分别进行了考虑结构-桩-土动力相互作用和刚性地基上框架结构的振动台试验。通过对比考虑SSI的框架模型和刚性地基框架模型的结构动力响应，总结出本试验中SSI效应对高层纯框架结构的影响规律：考虑SSI效应后，桩-土相互作用对地震波具有明显的过滤作用，大震时一般有削弱峰值的作用，且整体结构的振动频率降低，阻尼比提高。从结构内力来看，SSI效应减小了楼层剪力和弯矩，有效降低了地震动对结构的影响。从结构位移看，当震级较小时，SSI效应减小了结构的弹性位移和层间位移角，降低了地震对结构的作用；当震级较大时，上部楼层由于模型差异和损伤累积，部分工况下SSI效应增大了结构位移响应。从结构加速度看，SSI效应降低了楼层绝对加速度和相对加速度，同样减小了地震对结构的作用。这是由于SSI效应下桩-土相互作用产生辐射阻尼和滞回阻尼，消散了整个结构-桩-土系统的能量，同时软土地基传递给上部结构的辐射波改变了结构的动力特性。

土壤热导率是影响地下温度分布的重要土壤性质，在岩土工程和土木工程施工设计中有重要意义，采用合理手段对其进行预测可有效解决测量耗时长、过程复杂等问题。针对土壤热导率数据非线性和时序性等特征，文中提出一种基于归一化互信息法（NMI）下的萤火虫算法（FA）优化极限学习机（DELM）预测模型（NMI-FA-DELM）进行土壤热导率预测。该模型首先通过NMI筛选影响土壤热导率的关键参数，并将筛选后的参数作为数据集，然后用萤火虫算法优化下的极限学习机（FA-DELM）对土壤热导率进行预测，并对比统计预测方程、随机森林方法、BP神经网络模型、DELM模型、SVR（支持向量回归）模型的预测结果。研究结果表明，NMI-FA-DELM模型能有效预测土壤热导率，预测结果对应的均方根误差、平均绝对百分比误差、a10指数和决定系数分别为0.363、9.667%、0.961和0.92，其预测效果较其他预测模型更好，粘性土含量、含沙量对土壤热导率预测结果影响较大。NMI-FA-DELM模型可有效提高土壤热导率预测精度，对实际工程中预测土壤热导率有重要的指导意义。

公路桥梁冲孔灌注桩施工会产生大量成孔碎渣，将其就近应用于公路桥梁的混凝土构件不失为一种有效对策。结合再生粗骨料的循环利用，同时考虑到沿海地区混凝土结构受氯盐侵蚀影响较大，文中采用成孔碎渣和再生粗骨料分别取代天然砂和天然粗骨料，制备了掺有成孔碎渣的再生骨料混凝土，开展了该类混凝土共计96个试件的抗压和抗氯盐侵蚀试验（48个抗压试件采用Φ150、高300 mm圆柱体，48个抗氯盐侵蚀试件采用Φ100、高50 mm圆柱体），以及成孔碎渣、河砂和砂浆各自的压汞测试，研究了成孔碎渣取代率（0、50%、70%、100%）和再生粗骨料取代率（0、50%、70%、100%）对该类混凝土抗压性能和抗氯盐侵蚀性能的影响。试验结果表明：该类混凝土的抗压强度总体上随着成孔碎渣取代率和再生粗骨料取代率的增加逐渐降低，且二者所引发的降幅大体相当；与再生粗骨料相比，成孔碎渣对该类混凝土弹性模量和峰值应变的影响相对有限；该类混凝土的氯离子迁移系数随成孔碎渣取代率和再生粗骨料取代率的增加总体上都逐渐增大，但成孔碎渣的影响明显低于再生粗骨料；随着成孔碎渣取代率的增加，该类混凝土的孔隙率总体呈现出先快后慢逐渐增大的趋势。实际工程中同时采用成孔碎渣和再生粗骨料时，建议二者的最大取代率都以50%为限。

泡沫混凝土具有轻质性、强度可调节性，固化后自立性好，隔热性及耐久性佳，已成功应用在软基换填、地下空洞与溶洞填筑、保温隔热等工程中，尤其是高速公路路堤填筑工程，如道路改扩建、桥背填土、地铁空间上覆减荷等。泡沫混凝土在浇筑至固化成型这段时期内，若受低气压这一不利环境因素的影响，会导致固化成型后泡沫混凝土的性能退化和劣化。然而，目前尚缺少关于泡沫混凝土在浇筑期受低气压影响后的宏观性能和孔结构的研究。为了研究浇筑期泡沫混凝土受低气压影响后的服役性能，文中设计低气压环境模拟箱对比研究了低气压（50、60和80 kPa）下泡沫混凝土的宏观性能和孔结构的演变规律。结果表明：随着浇筑期气压的降低，泡沫混凝土的干密度、抗压强度不断减小，吸水率不断增大，其中50 kPa下泡沫混凝土的干密度为常压（101 kPa）下的63.9%，抗压强度为常压下的15.8%；60 kPa时泡沫混凝土的体积吸水率达到最大值，为38.7%；随着气压降低，泡沫混凝土的等效孔径、孔隙分布分维不断增大，50 kPa下的大孔（直径>500 μm）数量比常压下的增加了24%，不规则大孔和连通孔增多，小孔分布愈加不均匀；在1.0~1.1的孔隙圆度范围内，气孔数量占比随着气压降低而逐渐减小。

一阶塑性铰法利用外荷载与线弹性弯矩之间的比例特性快速确定塑性铰的位置和结构的极限承载力，理论简洁，计算效率高，但不能考虑截面轴力和弯矩对塑性铰形成的组合作用。精细塑性铰法克服了一阶塑性铰法的局限性，但其只能通过不断增量调整外荷载、迭代试算来确定塑性铰的位置和结构的极限承载力，丧失了一阶塑性铰法的比例特性，理论复杂，计算效率低。广义塑性铰法结合了一阶塑性铰法与精细塑性铰法的优点，但未考虑残余应力的影响，对于立柱承受较大竖向集中荷载作用的刚架结构会高估其极限承载力。有鉴于此，文中通过在广义屈服准则的截面初始轴向强度中引入稳定系数来考虑残余应力的影响，进而有效利用广义塑性铰法快速评估考虑残余应力影响下刚架结构的极限承载力。首先，利用强度折减因子建立了各加载步的修正截面强度，结合回归分析建立了广义屈服函数的齐次化表达式，据此定义了与外荷载保持相同比例关系的单元承载比。然后，在截面初始轴向强度中引入稳定系数来考虑残余应力的影响，并依据单元承载比与外荷载的比例关系快速确定塑性铰的位置和相应的外荷载增量，据此建立了考虑残余应力影响的改进广义塑性铰法。最后，通过与不同方法就国内外文献中几个校准算例的对比分析，发现文中改进方法的计算效率约为当前主流结构分析方法的3~12倍。

斜拉桥中多根斜拉索与辅助索、阻尼器连接形成多层索网-阻尼器系统，可有效实现斜拉索减振。为深入了解该系统的真实动力行为，揭示辅助索、阻尼器作用的相互影响规律，文中提出了多层索网-阻尼器系统模型，将辅助索简化为线性弹簧单元，通过理论推导得到系统的复特征方程，进而求解出系统各阶自振频率、阻尼比，并提出了局部振动模态参数以表征系统不同模态的局部振动程度及系统中的能量分布规律，辅助判断系统振动的整体性；借助实验及有限元仿真分析方法验证了理论公式的正确性；研究了辅助索从柔到刚变化过程中三层索网-单阻尼器系统振型、频率、局部振动模态参数及阻尼比的变化规律，分析了辅助索刚度、阻尼器位置变化对系统阻尼比的影响。研究结果表明：多层索网-阻尼器系统的形成具有减小拉索振幅、提高系统阻尼比的效果；辅助索刚度变化和设置索端阻尼器都会使系统的多阶振型发生相应的变化，阻尼器索端锚固位置变化也会引起个别阶振型的变化，阻尼比与阻尼器所在索段振型振幅密切相关，与辅助索刚度变化密切相关；并非所有模态阻尼比都会从索端阻尼器的设置中获益。总体来说，阻尼器在索端锚固点距离桥面越远，对阻尼器发挥作用愈有利；辅助索刚度越大，系统的整体性越好，频率越高，各拉索之间的相互约束更强。

文中针对现有钢轨检测技术不足的问题，提出了基于空气耦合导波的钢轨非接触式无损检测方法，建立了可模拟空气耦合导波激励与接收全过程的声固耦合仿真模型，并基于声学理论对仿真模型进行了验证。首先，通过该数值模型模拟分析了轨底不同损伤程度对接收导波信号的影响；然后，考虑空气耦合导波受高强度随机白噪声的影响，提出了基于激励信号中心频率小波系数的损伤评估方法。结果表明：根据Snell定律及声学理论，钢轨空气耦合导波检测的最优激励角与接收角为6.6°；钢轨空气耦合接收导波具有波形稳定、能量集中及抗干扰能力强的特点；无论损伤程度大小及所处空间位置如何，接收到声压时域信号波包中心到达时间均基本一致；不同损伤程度对应损伤指数范围有明显差异；基于激励信号中心频率的小波系数法简单可行，准确度高，适用于已知窄带导波信号的损伤信息提取，在接收信号受噪声污染严重的情况下仍能够有效识别出钢轨损伤；基于空气耦合导波进行钢轨损伤识别具有可行性。

钢筋混凝土（RC）刚架拱桥常见的加固方法大多属于局部加强而非整体改造，因此对于改善结构受力性能的作用极其有限，难以满足我国现阶段公路交通荷载日益增大的需求。针对以上问题，文中首先提出了一种新型加固方法——板桁组合加固法，该加固方法在主梁两侧架设钢桁架，通过植筋、焊接、铺设钢筋网和浇筑混凝土等措施使钢桁架与主梁牢固连接，形成板桁组合结构，从而使结构受力从主梁受力体系转变成板桁组合受力体系，实现对结构受力的优化；然后，利用该方法对某刚架拱桥进行加固改造，通过有限元仿真模拟与桥梁动载试验，对该新型加固方法的有效性和实用性进行验证。结果表明：加固后结构自振频率有效提高；竖向刚度和承载力显著增大；结构一阶面内竖弯频率理论值较加固前提高80.5%，公路-I级荷载作用下加固后结构下挠值较加固前减小56.8%，混凝土构件应力水平较加固前减小10.9%~69.8%；该加固方法对结构的动力特性具有改善作用，加固后结构的竖向振动效应小于加固前且实测冲击系数远小于现行规范值，结构动力性能良好。

科学把握再生块体/骨料混凝土的耐久性能，是促进该类混凝土工程应用的基础前提。为揭示再生块体/骨料混凝土中石子-砂浆界面、新砂浆-旧砂浆界面的碳化性能，开展了这2类界面以及砂浆基体的快速碳化对比试验，并对新砂浆-旧砂浆界面及其附近的孔隙率进行了背散射电子图像分析。研究发现：无论是石片-砂浆试件还是砂浆-砂浆试件，界面处的碳化深度都大于砂浆基体，且越靠近界面的部位碳化程度也相对越大，呈现出较明显的二维碳化叠加现象；石片-砂浆试件的界面碳化深度为26~46 mm，而砂浆-砂浆试件的界面碳化深度仅为7~15 mm，即与新砂浆-旧砂浆界面相比，石子-砂浆界面的碳化深度明显更大，是抗碳化能力更弱的一类界面；新砂浆的水灰比对新砂浆-旧砂浆界面的碳化性能影响较大，相关的碳化深度降幅介于15%~52%之间，而旧砂浆水灰比对该类界面的碳化性能影响不明显；新砂浆水灰比一定时，新砂浆-旧砂浆界面的孔隙率随着旧砂浆水灰比的改变几乎没有变化，而旧砂浆水灰比一定时，该类界面的孔隙率随着新砂浆水灰比的减小明显降低。实际工程中，通过控制新砂浆的水灰比，可有效改善新砂浆-旧砂浆界面的抗碳化性能。

超高层建筑外幕墙围护结构的骨架等粗糙条构件，会改变建筑表面绕流形态，从而对风效应产生影响，但目前我国建筑结构荷载规范中尚缺乏相关规定。文中以某典型超高层建筑项目为研究对象，对建筑模型表面设置粗糙条与去除粗糙条两种工况进行刚性模型同步测压试验对比研究，通过分析建筑模型表面风压系数、基底倾覆弯矩和体型系数等风荷载特性的变化，以研究建筑表面粗糙条对超高层建筑结构风荷载的影响规律。研究表明：设置粗糙条对建筑表面极值正压影响不大，但会显著降低建筑表面极值负压绝对值、最大降幅约39.8%，将显著影响建筑角区及侧风面，使建筑侧风面的平均和脉动风压系数显著减小、最大减幅分别为24%和30%，整体上，设置粗糙条有利于建筑围护结构的抗风设计。设置粗糙条会影响结构整体风荷载，在0°正吹风向角下，粗糙条会使建筑沿层高分段风荷载体型系数略微增大、最大增幅约为8%，使塔楼基底绕X轴的倾覆剪力和倾覆弯矩略微增大、增幅分别为4.9%和6.0%；设置粗糙条对建筑顶部峰值加速度极值出现的风向角有影响，且可降低峰值加速度幅值，降幅约为7.91%。

为研究广府古建筑木结构的抗震性能及加固方法，采用菠萝格木材，设计并制作了两榀不同结构形式的典型广府木祠堂箍头榫框架，提出并制作了用于木结构榫卯节点加固的雀替型阻尼器，对雀替型阻尼器加固前后的木框架进行低周往复荷载试验，研究结构的抗震性能及阻尼器的加固效果。研究结果表明：阻尼器可以弥补初次加载产生的损伤，在转角不大时给残损的榫卯节点提供较高的初始刚度，并在榫卯节点自身开始闭合时与之协同受力，提高节点刚度、极限承载能力和耗能能力，使得加固试件的极限承载能力高于未加固试件；未加固试件经过加载，出现了榫卯脱离、榫卯局部压屈现象，加固试件的破坏形式主要为榫卯脱离、榫卯局部压屈和竖向顺纹劈裂裂缝；各节点的滞回曲线呈现明显的“捏缩”现象，榫卯节点强度退化系数均大于0.83，在循环荷载作用下表现出稳定的承载性能，随节点转角的增大，各节点的环线刚度、等效粘滞阻尼系数呈现逐渐减小并趋于稳定的趋势；边跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.1~0.2，而中跨框架试件节点的等效粘滞阻尼系数逐渐稳定于0.05~0.1，且经过阻尼器加固，边跨框架与中跨框架试件的总滞回耗能分别提高了67%和19%。

文中选取莫扎特第四十交响乐多通道录音信号作为声源干信号，以天津文化中心音乐厅为例，通过建筑声学模拟软件ODEON进行声场模拟，将乐队按照乐器划分为49个点声源并分别对应各个乐器的指向性，在观众席设置5个典型接收点位置，分别计算每个声源点至接收点的双耳脉冲响应，再与每个声源点对应的乐器干信号进行卷积，将卷积得到的49个听音信号同步播放合成乐队多声源可听化信号。同时按照传统点声源的可听化方法，在交响乐队中心位置设置一个点声源，计算点声源至接收点的双耳脉冲响应，再与乐队49个干信号进行卷积同步播放得到交响乐单声源可听化信号。视觉方面首先在Sketch up中建立音乐厅的三维真实模型并给各个界面赋予真实材质，将Sketch up的视觉模型输出至VR虚拟现实模拟软件SimLab Composer，调整灯光、材质、环境等参数，对调整好信息参数的虚拟模型进行渲染以获得更好的沉浸感，通过HTC VIVE Cosmos眼镜输出VR虚拟场景，模拟厅堂的三维视觉。在建筑声学视听实验时分别对比多声源与单声源卷积的可听化信号分别在有无VR视觉信号的条件下混响感与ASW（感知声源宽度）这两个建筑声学空间感音质指标的主观评价差别。实验结果表明：采用多声源卷积的可听化信号可以显著提升听音的混响感和ASW；不同接收点位置的改善程度不同；由于单声源与多声源的可听化信号音质差异较为明显，实验过程中听音实验人员更多关注空间感音质的提升，加入VR视觉信号对可听化信号听音主观评价结果无显著提升。

在保证对结构变形、抗震性能改进效果的情况下，采用分段摇摆墙的形式可有效降低摇摆墙自身的内力需求，并且该形式具有制作更简单、运输更便利、安装更简易的优势。为了分析摇摆墙采用分段形式后对摇摆墙内力的改进效果，文中结合分段摇摆墙的特征及与整段摇摆墙不同的边界条件，推导了铰接分段摇摆墙-框架结构的位移和摇摆墙内力的简化计算公式，并进一步开展了摇摆墙刚度比和摇摆墙分段数目对摇摆墙内力的影响效果分析，且与整段摇摆墙的相应情况进行了对比。研究结果表明：将摇摆墙分段可以大幅降低摇摆墙的内力峰值、缩小内力值的变化区间，在均匀荷载作用时各分段摇摆墙的弯矩和剪力分布规律类似，且整段摇摆墙的弯矩峰值是分段摇摆墙的m²倍、整段摇摆墙的剪力峰值是分段摇摆墙的m倍，而在倒三角形荷载作用下时，上段分段摇摆墙的弯矩和剪力比下段分段摇摆墙的大；刚度比在1.0~5.0这一适当的区间内变化时，刚度比对摇摆墙内力的影响效果明显，且影响程度随摇摆墙刚度比增大呈先增大后减小的规律，但当摇摆墙刚度比在此适当区间之外（无论取值过大还是过小），摇摆墙内力改变情况则对刚度比变化变得不敏感，此时刚度比对摇摆墙内力的改善效果不佳；分段摇摆墙内力幅值的降低幅度会随着分段数目的增加而减小，在采用分段摇摆墙时分段数目不宜过多。除此之外，通过分析还可得，刚度比与分段数目这两个参数对摇摆墙内力的影响效果相对独立，影响效应不耦合。

过多的水盐含量是季冻区盐渍土产生变形的根本原因，而电渗可以通过驱动盐离子加速土体的排水固结，同时也会导致阴极土体含水率过大，进而产生严重冻胀变形。本文采用自制装置进行电渗联合氯化钙的室内试验，研究不同氯化钙含量（质量分数为0、5%、10%、15%的氯化钙溶液）对硫酸钠盐渍土变形的影响，结果表明：电渗联合氯化钙可以增大硫酸钠盐渍土的电导率，进而加速土中水的排出，相较于仅电渗处理，土体最终电渗排水量增加35%以上；硫酸钠盐渍土中过量的Na⁺和SO₄^2-在电场力的驱动下分别向阴阳两极迁移，大部分随电渗水流排出，从而降低土体中含盐量，减小低温下土体冻胀盐胀变形；在电场力作用下，Ca²⁺迁移到阴极并与水解产生的OH^-结合形成Ca（OH）₂胶结物，大大增强土颗粒间的粘结力，而多余的Ca²⁺与可溶性硅酸盐发生反应形成水合硅酸钙（C-S-H），并沉积在土颗粒表面，增加土颗粒间的摩擦力，有效降低阴极土体的冻胀变形；经电渗-氯化钙处理后的硫酸钠盐渍土，微观结构更加密实，抵抗冻胀盐胀变形能力显著增强，其中以质量分数10%的氯化钙溶液的加固效果为最佳，相较于仅作电渗处理土体，最终排水量提高了近70%，阴极土体抗剪强度增大了27.1 kPa，冻胀变形量降低了65.1%，而当试验用氯化钙溶液中氯化钙质量分数超过10%后，由于渗流通道的淤堵和电极腐蚀，导致最终排水量和土体抗剪强度有所降低，土体变形量增大。

我国湿热地区气候特殊，医院通过空调系统进行通风导致其运行能耗巨大。医院住院部的大部分公共空间在合理分类和布局的情况下，可以并且有必要通过自然通风的手段和方法来满足使用者的热舒适要求，改善建筑内部空气质量，同时有效节能降耗。天井是湿热地区建筑常见的气候适应空间，文中以我国湿热地区代表性城市广州（23.1°N，113.3°E）作为研究地点，以复廊式住院楼为研究对象，通过设计医院住院楼模型的CFD模拟实验、分析湿热地区全年适宜自然通风的时段，探究天井空间的设计要素对复廊式住院楼护理单元公共空间自然通风性能的影响。结果表明：医院复廊式住院楼设计中，相较与无天井布局，天井空间可以有效改善复廊式住院楼护理单元公共空间自然通风性能；通过设置合理的天井的平面形式、位置和高度，可以使医院复廊式住院楼各层护理单元公共空间获得满足人体舒适的自然通风；合理设置住院楼建筑首层的进风口位置，可增大全年自然通风潜力，以广州地区为例，该区域除南向外，东南、东北和北向都有较高频率的自然风，因此，除在建筑首层南向外，还宜在东南、东北和北向设置部分进风口，以增大全年自然通风潜力。