高层框架结构楼房不同部位单根立柱失效条件下楼房的变形能力、加速度响应和荷载传递等动力响应特征是本研究的重点。首先, 依据《混凝土结构设计规范》(GB50010), 采用PKPM设计软件建立了一个4×6跨的8层钢筋混凝土框架结构模型; 其次, 基于构件拆除法, 应用有限元软件SAP2000非线性动力分析方法计算了一楼中心柱、长边中柱、短边中柱、角柱等不同部位单根立柱失效条件下框架结构的动力响应特征。研究结果表明：四种立柱失效条件下, 其塑性转角均小于6°, 结构不会发生倒塌, 中心立柱失效时结构稳定性最差, 发生连续倒塌的概率相对最大, 短边中柱和长边中柱次之, 角柱概率最小; 中心柱失效条件下楼房荷载对剩余结构的动力冲击作用影响最为显著, 其负向最大值加速度大约是短边中柱和长边中柱的2倍, 可达3 g左右; 不同部位立柱失效后, 荷载将重新分布, 其轴力由紧邻的柱承担, 而上方梁的受力形式也从受弯转变为受拉, 发生悬链线效应, 在中心柱失效工况下, 相邻的各柱轴力增加了近20%。

为进一步研究爆破切口高度对小高宽比框架结构倒塌效果的影响规律，利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件，通过建立分离式共节点钢筋混凝土框架结构模型，根据倒塌角理论，依次取倒塌角为20°、25°、30°、35°、35°(松动爆破)、40°。对6种不同爆破切口下结构的倒塌效果进行模拟，将数值模拟结果导入到后处理软件LS-PrePost中进行处理，将1 s作为时间间隔，以结构竖向塌落速度小于200 mm/s为倒塌完成时刻并与工程实际进行对比。研究结果表明：随着爆破切口高度的增加，积累能量也就越多，结构的后坐距离也不断增加，且增速呈上升趋势; 而爆堆高度和爆破切口的高度成反比，且随切口高度的增加逐渐趋于稳定。对爆破拆除小高宽比框架结构的类似工程要尽量避免过大的爆破切口高度，合适的爆破切口高度为上仰夹角在30°~35°。

河源市龙川县远东花园4号楼为22层框架结构楼房, 系违章建筑需爆破拆除。紧挨楼房5 m处有一栋3层别墅, 别墅的围墙与待拆除楼房只有0.5 m, 需防止楼房产生后座。根据周围环境条件, 采用定向倾倒的方式爆破拆除, 采用梯形爆破缺口, 爆破高度13.5 m。为确定最佳延期时间, 用ANSYS/LS-DYNA对排间延期时间300 ms、500 ms和800 ms三种方案进行了模拟, 根据模拟结果, 确定最佳延期时间为300 ms。起爆时, 利用多台高级数码相机、无人机、高清摄像机等从不同方位和角度抓拍了楼房爆破运动及解体的全过程。通过数值模拟与爆破实际对比分析, 发现二者在楼房倒塌姿态、观测点的运动轨迹、解体程度、爆堆形态和堆积范围都十分接近, 数值模拟的结果的准确性和可靠性满足工程要求。

为进一步研究多截面承重立柱框架结构爆破拆除倒塌过程以及分析该结构钢筋混凝土柱的受力情况，利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件，建立共节点分离式钢筋混凝土框架结构模型，对框架结构爆破拆除倒塌过程进行了数值模拟，并与工程实践进行比较。研究结果表明：数值模拟得到的框架结构倒塌过程与实际爆破的倒塌过程相一致，即分为爆破切口形成、半自由落体、切口闭合、触地解体四个阶段; 半自由落体结束后，立柱与地面碰撞，首先在第1层和第2层的立柱连接处形成了保证结构顺利倒塌的“塑性铰”; 由于钢筋的失效强度比混凝土高得多，与钢筋单元共节点的混凝土单元失效后，由钢筋独立支撑上部结构。

针对传统大型电梯钢架结构健康监测手段的传感器布线复杂、传感器退化快等问题, 提出了一种基于光纤光栅式传感器构成的准分布式光纤传感网。首先阐明了光纤光栅应力、温度传感器的基本原理, 采用“空分复用+波分复用”的方式构建电梯钢架结构的光纤光栅远程传感监测系统, 设计应变和位移传感器阵列, 并研究了光纤光栅应变计和位移计的解调算法。然后使用电梯钢架结构实物模型搭建相应的试验系统, 安装光纤光栅应变计和位移计准分布式网络进行测试, 并开发配套的电梯钢接结构运行健康状态监测软件, 试验测试结果表明, 系统能够实时响应, 稳定性良好。该系统为室外大型竖行和斜行电梯的安全运行提供了实时监测数据和安全预警功能, 可为其“按需维保”提供大数据支撑。

传统无线通信的方式在电磁敏感场景下难免会对信号造成干扰, 为了不影响通信系统的稳定性与可靠性, 结合可见光具有对电磁不敏感的特性, 搭建了以可见光作为信息载体在电磁敏感环境下实现兼顾照明的智慧系统。首先采用以0.5m×0.5m×0.3m的立体空间作为房间模型、对室内光源布局进行合理的布局优化方法, 使其达到国际化室内照明标准;其次设计了系统的上下行链路以及信号帧结构, 实现了稳定的信息传输; 最后搭建了系统的实物模型, 并对系统进行了调试。结果表明, 本系统可稳定地实现照明及室内环境参量的实时监控与数据传输, 误比特率低于10-6, 能够稳定通信10h以上。该研究为大场景的布设参量提供了参考。

针对我国待建的110 m全可动射电望远镜(QTT)的工作特点，以提高主反射面精度为目标，以最佳吻合抛物面为拟合标准，分析了传统结构方案致使精度较低的本质原因为反射体变形不均匀，主要源于如下三方面：主反射面存在集中荷载作用、背架结构支承方案不合理、背架结构体系空间受力性能不佳。基于此，改变副反射面撑腿坐落位置，对背架结构采用三角锥、四角锥相结合的网架式结构方案，并对其引入一种高度极对称的伞撑式支承方案。最终提出的全可动望远镜结构总体方案显著提高了主反射面精度，其RMS最大值可降至0.306 mm；相较目前世界最大的全可动射电望远镜GBT而言，其反射面积增大了10%，精度提高了12.6%，自重降低了40%，其研究成果达到国际先进水平。

长焦距遥感相机框架结构具有主次镜间隔大、结构稳定性难于设计等问题，针对该类型相机结构设计的难题，在详细分析本相机的结构设计输入的基础上，本文提出一种双层 14杆桁架结构的设计方案。通过对该方案进行的有限元分析表明，该结构的一阶模态为 114.97 Hz，次镜基板绕 X轴的倾角为 5″，沿 Y轴的最大刚体位移为 0.03 mm。作为验证，对该桁架结构进行了静态翻转和动力学试验研究，试验结果表明，该桁架结构静态翻转最大倾角变化为 6″，动态加载最大倾角变化为 6.5″，满足设计输入指标要求。

现代空间光学遥感器向着大口径、长焦距的方向发展。焦距变长意味着主次镜间隔变长，也就意味着次镜的系统公差更难保证。针对次镜严格的公差要求，本文提出了一种空间桁架结构的设计理念。根据静定空间桁架原理，设计了两种结构方案，采用有限元分析软件，对两种方案进行了分析，求得前三阶固有频率、绕X 轴的倾角和Y 方向刚体位移。分析结果表明，设计方案1 的一阶模态为78 Hz，绕X 轴的倾角为2″，沿Y 轴的最大刚体位移是0.04 mm；设计方案2 的一阶模态为113.7 Hz，绕X 轴的倾角为1.5″，沿Y 轴的最大刚体位移是0.022 mm。两种方案都能满足设计要求，而方案2 比方案1 有明显优势。静定空间桁架原理为空间相机结构设计提供了可靠的理论依据。

基于量子一次一密和量子密钥分配，提出了一种在签名及验证过程中没有仲裁参与操作的量子签名协议。在签名过程中，将消息转化为量子比特，在量子比特上进行签名并附上和消息相关的身份信息。签名消息的传输文件采用帧结构的形式，在验证过程中，通信双方完全读取帧文件内容需要相互确认身份，并留下与消息相关的身份信息，因此满足了签名协议的不可否认性。