本研究对9根圆钢管约束型钢混凝土短柱、1根圆钢管约束混凝土短柱、1根圆钢管型钢混凝土短柱开展了轴压力学性能试验，重点分析了钢管屈服强度、型钢屈服强度、钢管径厚比、混凝土强度等级、钢管内壁处理方式、钢管约束模式等重要参数对钢管约束型钢混凝土短柱的破坏模式，以及对轴压承载力和延性的影响规律。结果表明：高强圆钢管约束高强型钢混凝土短柱的破坏模式为整体剪切破坏，高强钢管表面没有发生明显的局部鼓曲，内置高强型钢有效地限制了混凝土斜裂缝的发展。对于圆钢管约束型钢混凝土短柱，采用高强钢管、高强型钢相比采用普强钢管、普强型钢，试验轴压承载力与简单叠加轴压承载力的比值从 1. 37 提升至 1. 49，延性系数从2. 22提高至 3. 25，材料利用更充分，延性更优异，对核心混凝土的约束作用更强。在《钢管约束混凝土结构技术标准》（JGJ/T471—2019） 和本文参数分析结果的基础上，不考虑约束混凝土强度最大限值，采用已有的约束混凝土本构模型，提出了高强圆钢管约束高强型钢混凝土短柱的轴压承载力修正公式。本研究可为实际工程应用提供科学依据和数据参考。

高架铁路客运站通常为大跨度建筑，需设置天窗。传统的天窗设计方法难以解决复杂的采光需求和节能需求构成的多目标问题。为实现高铁站平天窗的多目标优化，文中基于高架高铁站平天窗的前期设计参数设置，采用Rhino和Grasshopper平台、Ladybug建筑性能模拟工具、Octopus多目标优化工具构建了一套基于遗传算法的平天窗多目标优化方法。该方法经过确定变量、确定优化目标、构建模型和程序编写等步骤，用Rhino和Grasshopper建立简化的参数化模型，导入Ladybug工具进行性能分析，依据分析结果用Octopus工具进行迭代的多目标优化；在优化过程中能够自动地对模型参数化的部分进行不断变更和模拟，记录每次变更、模拟的结果并进行比较，最终找出最满足设定的多个目标的参数；将参数返回到参数化模型即可得到最优结果的模型及对应的建筑性能模拟结果。对广州白云站的候车空间进行建模，依据国内外主要采光规范的要求，将采光强度达标、采光均匀度达标、采光有效性尽量大、眩光发生可能性尽量小、太阳辐射量尽量小作为目标体系，使用文中提出的方法进行多目标优化。结果表明：相比于原方案，经该流程多目标优化后最终生成的方案在满足规范要求的采光强度条件下，采光均匀度、采光有效性、眩光发生可能性、太阳辐射量方面均有很大程度的改善。文中提出的方法具有广泛的应用场景和较强的灵活性，可以为相关研究提供参考。

本文对应用于可更换连梁中的小位移下即可开始耗能的电涡流连梁阻尼器的阻尼特性展开研究。基于磁路理论分析，提出了电涡流阻尼器中最优的永磁体磁极布置方式，即平行导体运动方向交替布置，垂直导体运动方向同向布置。鉴于此，设计了两种新型电涡流阻尼器，一是导体板在磁场中平动的板式电涡流阻尼器，二是利用齿轮-齿条机构放大导体板在磁场中定轴转动速度的旋转式电涡流阻尼器。将两种电涡流阻尼器运用于可更换连梁中，对安装于可更换连梁上的新型电涡流连梁阻尼器进行有限元仿真，揭示了电涡流阻尼的非线性力学行为。其阻尼系数及刚度系数具有较强的频率相关性，加载频率越大，耗能效率越低，结构动刚度越大，因此电涡流阻尼器更加适用于低频的工作条件。此时电涡流阻尼器的阻尼系数大，耗能效率高，且刚度系数较小，基本不会改变结构的自振特性，具有良好的实际工程应用价值。

为揭示再生块体/骨料混凝土的徐变性能，以再生块体取代率、再生粗骨料取代率、冲洪积土再生砂取代率、荷载比和配筋率为参数，开展了37个再生块体/骨料混凝土试件的受压徐变试验。研究表明：无论配筋与否，再生块体/骨料混凝土的徐变度相比再生骨料混凝土都有所增加，其中不配筋情况下增幅为10.1%，配筋情况下当配筋率为1.16%和1.57%时增幅分别为13.4%和11.5%；随着新混凝土中再生粗骨料取代率从30%增至50%，配筋和不配筋再生块体/骨料混凝土的徐变度都有所增大，增幅分别为7.4%和11.4%；新混凝土的细骨料由河砂全部替换为冲洪积土再生砂，对配筋和不配筋再生块体/骨料混凝土的徐变行为几乎没有影响，但两者的收缩变形均有所减小；随着配筋率从1.16%增大到1.57%，无论是再生骨料混凝土还是再生块体/骨料混凝土的徐变度都随之减小，减幅分别为5.0%和6.6%；配筋使得再生骨料混凝土和再生块体/骨料混凝土的收缩变形都有所降低，且随配筋率升高降幅扩大；随着新混凝土中再生粗骨料取代率从30%增至50%，再生块体/骨料混凝土的弹性模量变化不大；新混凝土的细骨料由河砂全部替换为冲洪积土再生砂，对再生块体/骨料混凝土的弹性模量几乎没有影响；荷载比不超过0.4时，可近似认为再生块体/骨料混凝土的徐变度与荷载比无关。

为了高效地得到平行钢绞线斜拉索施工过程中各股钢绞线的控制张力的高精度解，研究了描述斜拉索静力状态的参数间的非线性关系，提出了各股钢绞线控制张力的高精度、无迭代求解方法。基于斜拉索悬链线索形精确解，采用泰勒展开求解了张拉完成时斜拉索无应力索长的高精度近似解；基于正装分析法和等值张拉法两个基本原则，推导了在平行钢绞线斜拉索施工过程中，张拉不同钢绞线时斜拉索的等效静力状态；通过对无应力索长、斜拉索等效截面积和斜拉索投影长度的近似处理，求解了各股钢绞线的控制张力的高精度解。以珠海市洪鹤大桥主桥（主跨500 m的叠合梁斜拉桥）、珠海市鸡啼门大桥（主跨210 m的预应力混凝土斜拉桥）及两篇文献中的斜拉索为算例，计算了本文方法的近似解与迭代求解的悬链线精确解之间的误差。结果表明：本研究提出的方法计算的斜拉索无应力索长与悬链线精确解的误差小于0.002%，各股钢绞线张拉力误差小于2%，完全满足现场施工的精度要求；本文方法精度高、计算代价小，具有极高的推广和应用价值。

为响应北京地铁站周边用地一体化、打造轨道微中心的理念，本研究利用多源大数据，从公共客流、路网设计、人口密度和用地多样性等方面提取了23个影响因素，定量地刻画站点慢行影响区内的建成环境及出行特征，其中重点考虑了共享单车的接驳特征。为了弥补以往以出行者的步行时间确定轨道站点影响范围的不足，提出了融合主成分分析和K-均值聚类的站点分类模型去划定慢行影响区的范围。以北京市为例，站点影响区被分为4簇：接驳低效-连通度弱-居住主导型，接驳高效-连通度高-均衡型，接驳高效-连通度弱-混合型，接驳高效-连通度高-工作主导型。为了验证聚类的合理性，利用空间自相关的方法判断簇内指标的空间依赖性，结果显示簇1、3、4的空间分布与随机模式没有显著的差异，而簇2接驳高效-连通度高-均衡型站点在空间上存在一定的自相关特性。最后，基于聚类结果定义了轨道站点的慢行影响范围，分别为2 000、1 600、1 600、1 700 m。不同轨道站点类型慢行影响范围的明确，有助于城市规划者确定轨道微中心的建设范围，也可为以公共交通为主导的城市模式开发奠定基础。

为描述交织区突发瓶颈段车辆换道决策机理，提供一种突发事件环境可采用的换道决策模型，本文基于车辆微观轨迹信息与社会力行人交通流模型，构建面向瓶颈路段的车辆协同换道决策模型，可为智能网联突发瓶颈环境提供一种换道决策方法。首先，基于突发瓶颈段车辆换道决策特征，考虑车辆类型和驾驶员类型，构建车辆等效质量模型以改进社会力模型，在此基础上，将驱使车辆换道的因素描述为自驱动力、车辆间排斥力和障碍物排斥力，构建协同换道决策模型；然后，筛选了832个有效的换道决策微观轨迹数据，并分为标定集和验证集，以加速度为指标，曼哈顿距离为目标函数，利用遗传算法对模型进行标定，基于模拟数据和实测数据验证了标定方法的有效性；最后，与主动换道决策模型在换道方向识别、换道意愿强度、模型预测误差方面进行对比验证。结果表明，本文模型换道方向识别成功率达92.6%，输出的换道意愿强度与实测数据基本吻合，预测结果的均方根百分比偏差（RMSPE）值平均降低0.825，相对误差（RE）值平均降低1.379，显著优于主动换道决策模型。研究成果可为智能网联环境瓶颈段车辆换道意图识别、突发事件下的交通管理和控制提供理论依据。

为深入分析平纵线形组合均衡性与道路安全性的定量关系，针对“平曲线+凸竖曲线”线形组合（以下简称平凸曲线），采集了美国华盛顿4条州际道路477 km的道路线形及2011年至2018年的交通数据和事故数据，作为本研究的训练样本和测试样本。根据平纵线形组合特性，提出错位值、平曲线半径、竖曲线半径、平曲线长度和竖曲线长度为线形组合均衡性表征指标，采用决策树、随机森林和极端随机树3种机器学习模型，分析平凸曲线均衡性指标对亿车千米事故率的影响，其中随机森林模型的预测和拟合精度最高。基于随机森林模型进行敏感性分析和数值分析，结果表明：当平曲线半径大于2.8 km或竖曲线半径大于58 km时，平、竖曲线半径的增大对线形安全性影响较小。文中同时研究了平曲线半径较小时均衡性表征指标与事故之间的关联性，并推荐安全性较高的取值范围。研究结论可为后续平纵线形组合的定量优化设计和安全性改善提供参考。

为满足车辆实际碰撞要求，提高汽车吸能部件的耐撞性，本文基于仿生原理提出了混合梯度负泊松比结构，建立了有限元模型，同时制作试验样件进行轴向压缩试验，验证了有限元模型的准确性。并利用LS-DYNA在不同冲击角度和冲击速度工况下对9种不同排布方式的混合梯度结构进行仿真模拟。综合耐撞性指标对比结果表明：多工况冲击条件下的最优排布方式为横向负梯度和纵向正梯度的组合，相比于均匀梯度结构，其综合吸能量提高了19.2%，吸能稳定性提高了30.6%，改进效果明显。通过对具有不同排布方式的混合梯度结构的变形模式进行对比分析发现：单一的横向梯度可以提高结构的吸能稳定性，而单一的纵向梯度则可以提高结构的综合吸能性能，最优的混合梯度结构由于合理的材料分布，兼顾了综合吸能性和吸能稳定性，从内在机制上解释了最优排布方式综合性能优异的原因，有利于混合梯度负泊松比结构的工程化。

水泥沥青砂浆作为板式无砟轨道的重要结构，在列车高频动载与温度荷载共同作用下，极易发生脱空损伤。根据轮对加速度变化特征可实现砂浆脱空快速、准确定位。利用自适应动态滑动步长改进局部均值分解算法，将轮对垂向加速度分解为一系列乘积函数分量。依据峭度变化规律选取最能反映砂浆脱空特征的第1个乘积函数分量，并求其瞬时能量和标准化瞬时能量以增强砂浆脱空特征。根据瞬时能量和标准化瞬时能量的包络函数是否存在离群值判断砂浆是否脱空。结果表明：当砂浆脱空长度不超过0.30 m时，瞬时能量的包络函数在脱空处未出现离群值，导致“漏判”，而标准化瞬时能量的包络函数在脱空和未脱空处均出现离群值，导致“误判”；当砂浆脱空长度不小于0.65 m时，瞬时能量和标准化瞬时能量的包络函数均只在脱空处出现离群值，可准确定位砂浆脱空。通过车辆结构响应识别砂浆脱空，可有效缓解轨道损伤检测压力，提高车辆运营效率。

换相失败是高压直流输电系统运行中的常见事件，体现了换流器的脆弱性。由于现有检测换相失败的判别方法容易受故障因素、控制调节等影响，导致检测方法存在灵敏性不足的问题。准确、可靠地检测换相失败对系统的控制与保护极其重要。基于此，本研究从阀导通状态入手，提出一种基于阀侧交流最大电流时序特征的换相失败检测方案。利用端口交流电流的单边极性电流与三相交流电流最大值一半的比值构造交流最大电流特征量。为减少运行工况的影响，以换相两阀电流的交点为分界点，利用交流最大电流特征量幅值的一半构造阀虚拟导通状态；对其在周期时间内进行积分求取累积宽度，判别阀虚拟导通状态是否异常；根据换相过程中前导换虚拟导通状态超长和后导换阀虚拟导通状态缩短的互锁关系判别换相失败。通过对功率扰动和故障暂态以及采样步长的分析，推导判别换相失败的阈值，推荐阈值为1.3 ms。基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真和录波数据再现的仿真结果，验证了所提换相失败检测方案的有效性。与电流差动判据相比，在不同的故障条件的仿真结果表明，所提换相失败检测方案受交直流系统工况、故障发生时刻、故障严重程度等因素的影响较小，具有较强的鲁棒性。所提方案可定位换相失败的阀，为控制系统的调节提供更多的时间裕度。

随着经济的不断发展和城市化进程的加快，城市生活垃圾的产量日益增长，给人们的日常生活和健康带来了极大的影响，如何将其资源化、减量化、无害化地处理成为当前亟需解决的问题。对城市生活垃圾进行热解处理，是解决当前“垃圾围城”和资源短缺的有效途径，但热解气中含量过高的CO₂会影响其后续的燃烧利用。钙基吸附剂因具有来源广泛、造价低廉和吸附容量大等特点，被认为是最具市场应用前景的CO₂捕集材料之一。但常规的钙基吸附剂随着循环使用次数的增加，吸附性能会迅速衰减。针对这个问题，本研究利用共沉淀法制备了金属Zr和Mg同时掺杂的改性钙基吸附剂，通过固定床实验分析了Zr掺杂比、Mg掺杂比、碳酸化温度、煅烧温度对改性钙基吸附剂循环反应特性的影响规律。实验结果表明，金属Mg和Zr的掺杂比例不宜过高或过低，最佳的掺杂比例（即附剂中Ca、Mg、Zr 物质的量比）为10∶1∶0.5。因为掺杂比例过低不足以延缓吸附剂的烧结，而掺杂比例过高会导致吸附剂中CaO的含量和表面上的活性反应位点减少。当掺杂比例为10∶1∶0.5的吸附剂分别在700 ℃吸附和900 ℃煅烧时，具有最佳的吸附性能，10次循环后的平均碳酸化转化率为76.3%。同时，本实验制备的掺杂比为10∶1∶0.5的吸附剂在700 ℃时对热解气中的CO₂捕集率高达83.8%。

为深入探究在非均匀热流密度条件下不同操作参数对脉动热管传热特性的影响，进而拓宽脉动热管使用场景，设计并搭建了一种非均匀热流密度下脉动热管传热性能的测试装置。该装置包括脉动热管主体装置、加热装置、冷却水循环装置、数据测量采集装置、充注工质及抽真空装置。之后进行了实验稳定性测试，保证实验结果的可靠性。在充液率为50%和70%的情况下，选用乙醇、HFE-7100两种工质，分别进行了加热功率为40~140 W、无量纲热差为0~0.56的实验测试，对脉动热管的传热性能、蒸发段温度及内部压力波动特性进行实验研究。结果表明：均匀热流密度下，当加热功率较小时HFE-7100工质表现出更低的运行热阻；随着加热功率的增加，乙醇和HFE-7100工质在50%和70%充液率下运行热阻逐渐接近。非均匀热流密度下，随着无量纲热差的增加，脉动热管表现出低于和接近均匀热流密度下的运行热阻，且高充液率的脉动热管在启动和运行时，能够表现出更好的稳定性及传热性能。在非均匀热流密度下，70%充液率的脉动热管装置存在一个无量纲热差临界值0.33，大于该值后，管内不同热流密度侧气液相工质能够较快地打破平衡，改善管内循环流动状态，并降低运行热阻。乙醇工质在均匀热流密度加热时，高充液率下管内存在大量长液塞，容易出现工质流动停滞现象。非均匀热流密度加热时，由于装置加热段存在高热流密度侧，使得不同弯头的管内工质移动方向具有一致性，减少内部流体流动过程中的停滞和反向，从而可以在一定无量纲范围内提升脉动热管装置的传热性能。

针对高真空多层绝热低温容器真空失效问题，建立不同真空度下的传热计算数学模型并搭建相应试验平台，使用干燥氮气作为破空介质开展真空失效试验研究。对几何容积120 L、初始充满率为50%的低温容器，分析其夹层真空度分别为10^-3、1、10²、10³ Pa时的排放量、压力及温度变化，并与理论计算结果进行验证。结果表明：低温容器压升率、排放量及气相温度随着夹层真空度的降低而升高；夹层真空度为10³ Pa时低温容器热流密度分别为10²、1及10^-3 Pa时的1.32、12.96及122.21倍，最大排放量分别为10²、1及10^-3 Pa的2.15、9.69、13.77倍；随着夹层真空度的降低，低温容器的安全隐患逐渐加剧。

建筑复杂用能系统运行状态的异常检测研究对建筑安全稳定、高效节能运行具有重要意义，但是由于受到建筑外部环境因素繁多、内部人行为的不确定性、设备运行数据复杂等多方面因素的影响，其异常运行状态的检测存在信息特征提取困难、运行异常状态难以界定等问题。本研究在运行参数分类的基础上，利用信息熵对不确定性的定量化描述与无监督学习的适应性，提出基于信息熵并融合K-均值聚类与自组织映射模型的复杂用能系统运行状态二次聚类异常检测方法。针对夏热冬暖地区某大型办公建筑中央空调系统的实际监测数据，通过K-均值聚类对外部参数进行初次聚类并划分一次工况、计算各工况下子系统运行参数的信息熵、自组织映射模型二次聚类判定异常运行状态等步骤，实现建筑复杂用能系统的运行状态异常检测。结果表明，本研究提出的方法在单主机运行工况下的平均类内异常检测正确率（简称类内异常检测率）为97.45%，双主机运行工况下的类内异常检测率为96.70%。此外，本研究针对不同工况中类数量与类内异常率相关指标之间的关系展开进一步的讨论与分析，得出结论：单、双主机的类内异常检测率随着其所在类内运行状态总数的减少而升高。本研究为建筑能源大数据背景下的复杂用能系统运行状态异常检测提供了新的系统化思路与方法。