開洞建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)致內(nèi)壓全過程響應(yīng)的幾個基礎(chǔ)問題研究

風(fēng)致內(nèi)壓是建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計不可避免的一個問題，在基金項目（51408227）的支持下，對強風(fēng)作用下的開洞結(jié)構(gòu)風(fēng)致瞬態(tài)內(nèi)壓及穩(wěn)態(tài)內(nèi)壓進行了系統(tǒng)性研究，研究內(nèi)容包括以下幾個方面：(1) 研發(fā)一套門窗戶智能開啟試驗裝置，進行突然開洞內(nèi)壓響應(yīng)測試的風(fēng)洞試驗，研究突然開洞瞬態(tài)內(nèi)壓的變化規(guī)律；(2) 通過大量風(fēng)洞試驗，研究不同截面寬度和高度施擾建筑、不同來流特征下的受擾建筑外壓干擾特征、開洞時的內(nèi)壓干擾特征以及不同開洞情況下的內(nèi)外壓相關(guān)性；(3) 基于上述風(fēng)洞試驗結(jié)果，識別內(nèi)壓控制方程中的特征參數(shù)，并對瞬態(tài)內(nèi)壓響應(yīng)進行大量的數(shù)值參數(shù)分析。 項目的主要貢獻(xiàn)在于以下幾個方面： 1)自主研發(fā)了一套智能開啟結(jié)構(gòu)門窗的風(fēng)門控制與差壓測試儀及系統(tǒng)，該裝置系統(tǒng)能通過預(yù)先給定的外壓閥值，智能地控制風(fēng)洞試驗?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)門窗的突然開啟，以模擬現(xiàn)實中門窗瞬間破損的效果； 2)瞬態(tài)內(nèi)壓極值與外壓達(dá)極值時的瞬態(tài)內(nèi)壓峰值之間的比值可用放大因子G=1.17來近似描述； 3)方形截面建筑頂部加速度與基底荷載響應(yīng)（兩平動方向的基底彎矩響應(yīng)、基底扭矩響應(yīng)）的渦激共振干擾機理是一致的，均可由寬度比與斯托羅哈數(shù)的比值來表達(dá)； 4)在并列布置且側(cè)面開洞時，最大峰值內(nèi)壓干擾因子達(dá)到1.33，當(dāng)并列間距較小時，干擾效應(yīng)使得旋渦脫落共振峰值消失，但Helmholtz共振峰值能量被大大提高； 5)在單體建筑時識別出的內(nèi)壓控制方程中的特征參數(shù)能很好的適用于群體干擾情況； 6)全面分析了各因素對內(nèi)壓過沖比的影響，擬合了內(nèi)壓過沖比的經(jīng)驗表達(dá)式。 迄今為止，發(fā)表期刊論文7篇，授權(quán)專利1項。

風(fēng)致內(nèi)壓是高層建筑、大跨屋蓋結(jié)構(gòu)以及低層民居建筑抗風(fēng)設(shè)計時必須面臨的一個共性問題，已有關(guān)于風(fēng)致內(nèi)壓的研究主要集中在常開洞穩(wěn)態(tài)內(nèi)壓響應(yīng)上，對突然開洞瞬態(tài)內(nèi)壓和干擾條件下的內(nèi)壓雙共振響應(yīng)等幾個基礎(chǔ)問題缺乏足夠的認(rèn)識。本項目首先研發(fā)一套門窗智能開啟的實驗裝置并進行風(fēng)洞試驗，獲得當(dāng)洞口外壓達(dá)到極值時門窗突然開啟的結(jié)構(gòu)瞬態(tài)內(nèi)壓，揭示突然開洞瞬態(tài)內(nèi)壓響應(yīng)的真實變化規(guī)律。然后針對外壓干擾效應(yīng)顯著的工況，開展穩(wěn)態(tài)內(nèi)壓干擾雙共振效應(yīng)風(fēng)洞試驗，研究不同截面形狀、寬度、高度的施擾建筑對不同開洞面積的受擾建筑內(nèi)壓響應(yīng)和內(nèi)外壓相關(guān)性的影響。最后基于上述風(fēng)洞試驗結(jié)果對孔口特征參數(shù)進行識別，修正內(nèi)壓控制方程，并開展廣泛的數(shù)值參數(shù)計算。通過本項目研究將進一步完善人們對開洞建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)致內(nèi)壓全過程響應(yīng)特征的認(rèn)識，可為建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范修訂和完善提供重要的參考依據(jù)。

本項目研究了以下ABS樹脂的基礎(chǔ)問題： 1、大粒徑聚丁二烯橡膠粒子的形成機理 合成聚丁二烯膠乳（在工業(yè)界簡稱PBL）是制備ABS樹脂的第一步，PBL的粒徑尺寸和交聯(lián)度直接決定ABS樹脂的性能，因此可以認(rèn)為PBL是ABS樹脂的基礎(chǔ)。研究得到如下結(jié)論：聚丁二烯乳膠粒子并不是在聚合過程中逐漸由小變大，而是首先生成無數(shù)小粒子，然后再由多個小粒子合并成一個大粒子，這種成長方式叫做聚并式增長。聚并增長方式可以用來制備單分散高固含量（60wt%）大尺寸（50-650nm）的穩(wěn)定聚合物膠乳；粒子的聚并程度受體系單體濃度和電解質(zhì)濃度的雙重影響，即高的單體濃度和電解質(zhì)濃度有利于乳膠粒子的聚并；粒子聚并成核與增長可以分成兩個階段，第一階段是粒子聚集形成粒子簇的過程；第二階段是粒子簇聚并成穩(wěn)定粒子的過程。這項研究的意義是找到一種簡單的方法制備大粒徑高固含量PBL膠乳，大大簡化了ABS樹脂的生產(chǎn)工藝。 2、橡膠粒子的尺寸和分散形態(tài)與增韌效果之間的關(guān)系 采用乳液聚合技術(shù)合成了一系列不同核殼比的核殼結(jié)構(gòu)PB-g-PS橡膠粒子，用其與PS樹脂共混，制備增韌PS/PB-g-PS。發(fā)現(xiàn)橡膠粒子的尺寸大小對缺口沖擊強度有嚴(yán)重影響，當(dāng)橡膠粒子的尺寸為300nm時，PS/PB-g-PS共混物的沖擊強度是橡膠粒子的尺寸為100nm時的2倍。研究發(fā)現(xiàn)如果橡膠粒子的分散狀態(tài)特別好，呈完全分散狀態(tài)時，增韌效果并不理想；而當(dāng)橡膠粒子聚集成簇（cluster）時，增韌效果最好。當(dāng)聚集成簇時，能夠引發(fā)樹脂基體產(chǎn)生更多的銀紋。這項研究的意義是找到了提高ABS樹脂沖擊強度的新途徑。 3、基體樹脂的鏈纏結(jié)密度與增韌機理之間的關(guān)系 選取聚氯乙烯/丙烯腈α-甲基苯乙烯共聚物（PVC/α-MSAN）相容共混物為增韌對象，用PB-g-SAN橡膠粒子對其進行增韌，研究基體樹脂的鏈纏結(jié)密度與增韌機理之間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)基體樹脂的鏈纏結(jié)密度較低時，銀紋是唯一的增韌機理；隨著基體樹脂的鏈纏結(jié)密度的增加，銀紋、空洞化、剪切屈服同時發(fā)生；當(dāng)基體樹脂的鏈纏結(jié)密度繼續(xù)增加，只發(fā)生空洞化和剪切屈服，并且沖擊強度也隨之增加。這項研究的意義是讓人們知道增韌效果不僅取決于橡膠相的增韌能力，樹脂本身的性質(zhì)也起著決定性作用。為了獲得沖擊強度高的ABS樹脂共混物，應(yīng)設(shè)法提高基體的鏈纏結(jié)密度。

絕熱計算作為一種新型量子計算模型，具有計算模式簡單、算法設(shè)計靈活直觀等特點。本課題研究絕熱計算中幾個關(guān)鍵問題-非線性型絕熱演化及其量子線路實現(xiàn)、初始哈密頓量選取對算法效率的影響。課題通過研究一般化模型插值路徑絕熱演化的運作機制，將其運用至絕熱整數(shù)質(zhì)因子分解算法中，并提出一種不依賴從外界注入能量來加速常規(guī)絕熱演化的更一般化模型插值路徑；研究顯含驅(qū)動哈密頓量形式的絕熱搜索，定量化驅(qū)動哈密頓量的實現(xiàn)復(fù)雜度，并探討其與算法運行時間的關(guān)聯(lián)；分析局部絕熱的線路模型實現(xiàn)方案，揭示線路模擬絕熱演化的精髓所在，并由此建立量子線路模擬非線性絕熱演化的基礎(chǔ)理論；運用不等幅度組織數(shù)據(jù)元素的思想來設(shè)計實際應(yīng)用驅(qū)動的絕熱搜索，分析初始哈密頓量選取對絕熱算法效率的影響，并因此探索提高絕熱演化的新途徑。本課題的研究對進一步理解絕熱計算的本質(zhì)、絕熱量子信息處理乃至絕熱計算機的實用化具有重要的理論指導(dǎo)意義。