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国家雪车雪橇中心是中国首次设计建造的雪车雪橇项目场馆，是2022年北京冬奥会设计难度最高、施工难度最大的项目之一，是世界上首个设置于山体南坡的雪车雪橇场馆。国家雪车雪橇中心由遮阳棚、赛道、基础三部分组成，遮阳棚为整个赛道的遮阳系统，也是一个主要设计亮点。为解决山体南坡太阳辐射的问题，实现建筑外观、功能与结构的有机统一，首次采用了新型大悬挑钢木组合遮阳棚结构。对该新型结构体系的选型、构造、受力机理及设计流程进行了研究，并通过整体数值分析及局部精细有限元分析，探究了该新型结构在不同设计工况下的受力响应，并验证了该新型结构体系的可行性。
框支-剪力墙结构能够较好地适应现代高层建筑的复杂功能需求，已在许多高层建筑中得到应用；随着城市更新、城市TOD开发，框支-剪力墙结构将得到更为广泛的应用。简要回顾了框支-剪力墙结构的发展历程，介绍了梁式转换、箱式转换以及板式转换三种常见的转换层结构的特点及优缺点，比较了现行国家规范、行业以及地方标准和团体标准中关于框支-剪力墙结构设计的相关条文，给出了框支-剪力墙结构的抗震设计要点。最后结合了不同时期、不同转换方式、不同建筑功能的8个典型实际工程案例进行解析。结果表明：对框支-剪力墙结构采用高位转换和板式转换的限制在7度及以下地区可适当放松，相关的标准规范也有待进一步修订完善。
对高层建筑结构扭转位移比的基本概念进行了讨论，精确界定了扭转位移比的定义，并指出了在工程应用中存在的问题。通过分析无裙房塔楼和带裙房塔楼的高层结构，揭示了现行规范中扭转位移比的局限性，并提出了改进建议。结果表明：扭转位移比作为判断结构扭转严重性的指标存在不足，尤其是在结构底部或带裙房的情况下，可能导致对结构扭转影响的误判。进一步分析了扭转位移比与层间扭转角的关系，并指出直接采用层间扭转角作为控制指标的不可行性。最后，对水平地震作用下的结构抗扭设计方法提出了一些改进建议。建议在设计中应重视竖向构件和楼板的受扭承载力验算，以确保结构的抗扭安全性。
外附子结构加固技术作为一种提升既有建筑整体抗震性能的有效方法，通过将子结构与既有结构外附连接为一个整体，使得新-旧结构体系在地震作用下协同工作，有效改善既有结构的传力机制，定向转移既有结构的损伤累积，显著提升整体体系的力学性能。此外，由于外附子结构加固技术为外部作业，不影响内部结构的正常使用，可实现无干扰加固的需求，更加符合“城市更新”的发展模式。近几十年来外附子结构加固技术在世界范围内得到了广泛应用。针对外附子结构加固技术的发展现状，开展了其提升既有建筑抗震性能的进展研究，首先介绍了外附子结构加固技术的总体概念(原理、优势),其次介绍了典型外附子结构的加固形式(框架、框架-支撑、墙体类型),最后总结了外附子结构加固技术的关键问题(界面剪切传递机制、节点连接性能、预制-装配技术的结合、环境交互和维护成本)。结果表明外附子结构加固技术在未来数年内依旧具备广阔前景。
阐述复合(组合)消能器的定义，给出复合(组合)消能器实现途径与设计原则，介绍几种典型复合(组合)消能器的构造、原理、特点及应用情况，分析当前复合(组合)消能器研究与应用中存在的问题，指出复合(组合)消能器在未来创新研究与应用中应加强的研究方向。
索结构已经成为现代大跨度建筑结构的首选体系之一。梳理了七十年以来我国索结构的发展历程，将其分为起步、缓慢发展和快速发展三个阶段，并对每个阶段进行了详细分类和阐述。对建筑索结构中的拉索构件和节点构件进行了归纳和总结，系统地列举了各类构件的主要形式。此外，综述了悬索结构、索膜结构、张弦(弦支)结构及索穹顶结构等典型结构形式的特点、受力机理及代表性工程，进一步展示了索结构在实际工程中的广泛应用和显著优势。这些结构形式不仅体现了索结构的创新性和灵活性，也证明了其在满足大跨度建筑需求方面的卓越性能。在可持续绿色发展的要求下，随着科技的不断进步，索结构在建筑领域的应用前景愈发广阔。我国的索结构将继续在大跨度建筑领域中扮演重要角色，为实现更加高效、环保和创新的建筑设计提供有力支持。
地震动放大系数是评估地震波在地表传播时放大效应的关键参数，复杂地形(如山脊、河谷、盆地、组合地形等)和复杂地质(如岩土特性、层理结构、发震断层、地下水位等)对地震动具有显著的放大作用，这对工程结构的稳定性和安全性构成了挑战。对当前复杂地形地质条件下地震动放大效应及放大系数取值的研究进展进行了综述，分析了地形、地质特征对地震动放大效应的影响，探讨了地震动放大系数的取值范围。在此基础上，探讨了现有研究及规范地震动放大系数取值的有关问题，为地震灾害的预防及应对提供了参考。
参数优化问题在工程结构设计、建造、运维等阶段都极为常见。受限于有限元方法的单向分析信息流，传统优化方法主要采用启发式算法，优化效率与可优化变量数目较低，无法满足日趋复杂的工程应用需求。提出了一种基于深度学习的高效可微分结构优化方法，引入了结构体系的高保真图数据表征方法，利用智能代理模型的可微分特性，实现超多维变量的结构高效优化。不规则多层混凝土结构设计参数优化案例表明，可微分结构优化方法可在分钟级别优化数千个变量并达到令人满意的指标，材料用量比人工设计方案降低了13%;相较于优化时间长达数星期的传统优化方法，可微分结构优化方法效率可提高10 000倍以上。可微分结构优化方法可内嵌任意工程目标函数与基于深度学习的结构智能计算模型，能够拓展应用于参数反演等多种任务，具有广泛的工程场景适应性。
为研究木材老化对古建筑木梁抗弯性能的影响，分析了木材的老化机理，采用等效截面法并结合国内木梁老化深度经验公式，提出了老化木梁抗弯承载力退化模型，并对某古建筑的木梁进行了承载力退化评估。对未老化与老化木梁进行了单调加载数值模拟，并通过试验验证了模型的合理性；在此基础上，进一步分析了老化均匀度与老化深度对木梁抗弯性能的影响。结合《木结构设计标准》(GB 50005—2017)中受弯构件的承载力计算公式，提出了考虑老化影响的木梁抗弯承载力折减系数计算公式。结果表明：老化对木梁抗弯承载力的影响与老化均匀度呈线性相关，与老化深度呈一元二次多项式关系。老化深度越深且老化均匀度越大，木梁承载力越低。
提出了一种新型焊接空心球连接H型钢Z字形螺栓节点(新型螺栓节点),该节点适用于全装配大跨度弦支穹顶结构体系上部网壳连接。该节点的弦杆采用热轧H型钢，方便栓接、施工便捷、制造能耗低，可以实现部品部件到体系的标准化。为了研究新型螺栓节点的静力性能，对该节点进行了轴压、轴拉、纯弯和压弯荷载工况下的有限元分析，研究了该节点在不同荷载工况下的破坏模式、承载力、刚度、延性等力学性能指标，对比分析了新型螺栓节点与焊接空心球连接H型钢焊接节点(焊接节点)的破坏模式和静力性能。研究表明，在轴压和压弯荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆局部屈曲和屈服，在轴拉荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆全截面屈服，在纯弯荷载下新型螺栓节点和焊接节点的极限破坏模式均为H型钢弦杆局部屈曲。新型螺栓节点可以实现塑性铰远离焊缝和拼接区，符合“强连接，弱杆件”的设计要求。
针对6082-T6铝合金，从材料力学性能、轴压与偏压构件稳定承载力、受弯构件受力性能方面进行了系统试验和数值仿真研究；建立了国产铝合金构件试验数据库，评估了中、欧、美规范及DSM、CSM共5种设计方法的可靠度水平；对6082-T6铝合金圆管及泡沫铝填充复合管开展侧向冲击试验与数值仿真研究，提出了构件动态响应计算方法，并建立了冲击下构件变形的预测方法；针对超大跨度铝合金巨型网格结构开展了探索性研究，提出了适用于超大跨度结构的新型节点形式及稳定受力性能分析。研究成果将对6082-T6铝合金构件及结构在工程中的推广应用、提升结构的承载与抗冲击防御能力提供依据与技术支撑。
泡沫铝是一种含有大量孔洞的多功能多孔金属材料，具备减震吸能、电磁屏蔽、隔热、阻尼、降噪等特性。由于其力学性能和耐腐蚀性能较差，研究人员多以密实金属材料作为面板或外壁提升泡沫铝的综合性能。泡沫铝夹芯板结构和泡沫铝填充管结构作为泡沫铝复合结构的两种形式，具有显著的吸能特性与结构强度。现如今，泡沫铝复合结构因生产效率低、产品尺寸小、界面结合强度差以及制备成本高等问题，其快速发展与行业推广受到了限制。首先综述了有关泡沫铝复合结构的制备方法，包括泡沫铝夹芯板结构的胶粘连接、螺栓连接、焊接连接及粉末冶金连接等方法，泡沫铝填充管结构的原位制备法和非原位制备法，并在此基础上介绍了泡沫铝复合结构的力学性能以及不同制备方法的局限性。最后，简要分析了泡沫铝复合结构在土木工程领域应用的可行性，并对其进行了总结与展望。
传统粗放型建造方式存在环境污染、耗能过大等问题。近年来，建筑行业正向绿色节能方向转型，推动钢结构建筑的发展是实现这一转型的重要方法和必由之路。钢结构具有自重轻、强度大、易于安装等优点，根据社会现阶段发展的需求，各种钢结构体系应运而生。为促进新型钢结构体系的发展及其工程应用，结合笔者课题组近年来相关的研究方向和成果，对装配式钢结构、自适应索杆张力结构、不锈钢材料结构三种结构体系的研究进行了详细的总结与介绍。
钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合结构体系由钢和混凝土两种不同的材料组成，综合了钢结构和混凝土结构各自优势，充分发挥材料性能，结构形式高效经济且低碳，是国内外研究和应用较多的结构体系之一。对国内外有关RCS节点基本受力性能、抗震性能、受剪承载力计算方法，整体结构抗震性能和抗连续倒塌性能，以及功能可恢复结构的研究现状和最新进展进行了综述和分析。对今后研究重点和发展趋势做了展望，对提高我国RCS混合结构研究和设计水平，推广RCS混合结构的工程应用，具有重要参考意义。
钢结构以及钢-混凝土组合结构由于其强度高、耗能能力好、施工方便等优异性能，被广泛应用于工程结构中。然而，随着高强度钢材的应用，薄壁钢板呈现薄壁化、宽厚比随着构件截面尺寸的增大而不断增大的趋势，由于工程结构及荷载的复杂性等因素，钢板过早发生局部屈曲的风险不断加大，薄壁钢板的局部屈曲问题凸显，亟待开展系统性深入研究。对薄壁钢板局部屈曲研究的进展进行了概述，分析总结了现有试验研究和理论研究方面存在的局限性，详细介绍了笔者团队近年来聚焦于薄壁钢板局部屈曲关键问题开展的一系列研究工作及成果。
随着建筑日益向高品质方向发展，各种造型新颖的楼梯应运而生。结合启迪设计大厦六折空间曲桥楼梯和四折弹簧空间楼梯等，介绍了异形空间钢楼梯设计在边界条件的确定、结构布置、受力特性、分析方法、构造细节、中间约束和支座设计、舒适度验算等方面与普通楼梯的区别和特点，以及异形钢楼梯荷载试验，可供异形空间钢楼梯结构设计参考。
混凝土结构在服役过程中会受到复杂的环境与荷载作用，这些复杂荷载作用会使结构产生损伤，不仅会引起结构的内力重分布，还会导致结构构件的抗力性能劣化，增大结构的长期变形，带来一系列结构安全问题。现有关于混凝土结构长期变形的研究，大多以徐变为主要考察对象，较少考虑其他环境及荷载作用，对耦合作用下不同损伤的混凝土结构的长期变形规律、力学性能退化研究尚不充分。为此，梳理了损伤混凝土结构长期变形的相关研究，分别对环境侵蚀作用、循环荷载作用与复杂荷载作用下，混凝土结构的长期变形与力学性能研究进行了分析与评价，最后提出需要完善的内容和发展趋势。
提出了一种装配式蒸压加气混凝土(AAC)底板叠合楼板，该叠合楼板采用带凹槽的预制AAC板作为底板，在凹槽中布设肋梁钢筋，再现浇混凝土形成。通过静力试验和数值模拟研究了该叠合楼板的破坏机理、裂缝分布、承载能力、变形能力和整体工作性能，分析了跨度、配筋率和构造形式等因素对楼板力学性能的影响。对该叠合楼板进行数值分析，验证了有限元模型的合理性。结果表明：叠合楼板试件的破坏形态分为受压混凝土压碎和底板裂缝超限；预制AAC板侧开槽的构造形式能提高楼板的整体工作性能；试件的延性均值在2.5左右，具有较好的变形能力，且试件开裂后刚度变化不大；预制底板配筋率对叠合楼板的极限承载力和刚度影响显著，提高底板的配筋率可以明显提高叠合楼板的承载力和刚度。最后提出了装配式AAC叠合楼板的设计方法。
为进一步明确新旧地铁车站接驳改造过程中用于连接新建和既有结构的新旧混凝土连接节点力学行为，设计了6个新旧混凝土连接节点试件，并测试了其受弯和弯剪性能，分析了不同植筋排布方案和弯剪工况对节点变形性能、承载能力、开裂行为和破坏模式的影响，结合测试结果揭示了节点的全过程力学行为机理，并以此为基础提出了纯弯和弯剪耦合作用下的节点承载力计算方法。结果表明：以植入钢筋和既有结构预留钢筋为主要连接措施的新旧混凝土连接节点整体工作性能良好；纯弯和弯剪耦合作用下节点均在既有结构保留墙段处破坏，其承载力主要由植筋的拉力和销栓力协同受压区混凝土提供。提出的新旧混凝土连接节点承载力计算方法可较好地预测纯弯和弯剪耦合作用下节点的承载力；在满足相关规范植筋要求的前提下，可通过增大植筋直径来减少植筋数量。