大数据视域下自复位结构的研究现状与趋势

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作者:无, 字数:12859

  摘  要: 为了研究自复位结构的发展现状和趋势,从Web of Science数据库核心合集中检索出自复位结构相关的文献,利用文献计量在线分析平台,采用共词分析法和计量分析法对相关文献进行分析。研究了大数据视域下自复位结构的起源和发展,对我国学者在该领域的研究存在的问题提出建议,并对自复位结构领域未来的发展趋势做出预测。
  关键词: 大数据; 共词分析法; 计量分析法; 自复位结构; 趋势
  中图分类号:TP391          文献标识码:A     文章编号:1006-8228(2020)10-15-04
  Abstract: To study the present development and tendency, literatures related to self-centering structure are retrieved from the core collection of Web of Science database, and the literatures are analyzed by using the online analysis platform of literature as well as the word segmentation method and quantitative analysis. The origin and development of the research field of self-centering structure in the view of big data are studied, suggestions on the problems in the researches of domestic scholars in this field are put forward, and the future tendency of this field is predicted.
  Key words: big data; word segmentation method; quantitative analysis; self-centering structure; tendency
  0 引言
  移动互联网、物联网、社交网络、数字家庭、电子商务等是新一代信息技术的应用形态,这些应用不断产生大數据。有人把数据比喻为蕴藏能量的煤矿,但释放这种能量,需要严谨的数据治理、富有洞见的数据分析和激发管理创新的环境。
  在大数据时代,可通过实时监测、跟踪研究对象在互联网上产生的海量行为数据,进行挖掘分析,揭示出规律性的东西,提出研究结论和对策。在科研领域也不例外,国内外学者的研究成果正呈现指数级增长,筛选有益科研成果,掌握科研领域的前沿动态,了解科研领域的热点问题,是非常必要的[1]。
  在建筑工程中,自复位结构[2]具有超强的自复位能力,在震后可以快速恢复结构功能,且耗能元件可以耗散能量并保护主体结构免受塑性损伤,因此,该结构具有卓越的抗震性能,越来越受到国内外学者的关注。为了阐述自复位结构近年来的研究进展和应用情况,以及未来发展趋势,本文利用文献计量学[3]的方法,借助相关数据处理平台,对从1960年到目前(2020年5月31日)止,近60年来发表各类文献的文献总量、合作关系、文献和作者影响力、研究热点、引用关系等情况进行统计分析,对自复位结构的研究现状进行梳理、回顾,以期全面展示这一学术研究领域的现状和趋势。
  1 研究方法
  1.1 数据源
  Web of Science是全球最大和最负盛名的引文数据库之一,涵盖自然科学,社会科学,艺术和人文科学领域等六个引文索引,并且总共包含跨越250多个学科的十亿多个可检索引文。其独特之处在于,它对每个研究输出中的所有元数据进行索引,包括每个被引用和引用的参考文献,从而在被索引的研究与更广泛的学术文献之间建立了联系。因此,本文以Web of Science数据库核心合集作为选样来源,时间段选择在1960~2020年,检索词为“self-centering”(自复位),初步检索得到1778篇文献;然后,进一步限定检索领域为“Engineering Civil”、“Construction Building Technology”和“Engineering Geological”,得到有效文献626篇。
  1.2 研究方法
  本研究主要采用共词分析法和计量分析法[4-5],通过对某一领域研究主题或研究方向的关键词共同出现在一篇文献的某一部位的现象进行分析,判断学科领域关键词之间的关系,从而,展现该领域的研究结构。本研究主要基于文献计量在线分析平台[6],辅助以EXCEL软件。首先从Web of Science数据库核心合集中将已检索到的626篇文献的全纪录和引用的参考文献导出为文本文件。然后从在线分析平台上传引文数据,对数据进行在线分析处理,即可获得可视化的分析结果。
  2 研究结果
  2.1 文献总量分析
  通常情况下,发表文献数量的多少,能够较为直接地反映出相关领域和相关机构的学者对该领域研究的关注度变化情况,因此统计文献数量对掌握学科发展和学术研究提供了参考。对所有文献按年份统计得到的年度分布趋势如图1(a)所示,进一步按国家统计得到的文献,发表数量最多的若干国家如图1(b)所示。从图1(a)可以看出,在2000年之前,自复位结构的文献数量非常少;在2000年~2010年间,文献数量缓慢增加,表明该类结构开始得到越来越多的关注;从2010年至今文献数量急剧增加,2020年只统计了前5个月的文献数量,但已达2016年全年的文献数量,这表明自复位结构的研究和应用正成为热点,得到了大量学者的重视。从图1(b)可以看出,中国发表文献数量266篇(比例约42%),美国发表文献数量204篇(比例约33%),远远多于其他国家。另外,美国、加拿大、新西兰、日本和意大利地震多发,是传统抗震大国,关于自复位结构的相关研究较为稳定发展,文献数量在不同时间段的分布较为均匀。由此可以明显地看出,我国的文献数量在2005年之前几乎为0,在2006年~2010年之间开始显著增加,特别是2015年之后的文献增长数量更是一举超越美国,成为文献数量最多的国家,分析原因,一方面是由于我国2008年的汶川地震造成人民生命和财产的巨大损失,使我国抗震技术发展特别是自复位结构得到了足够重视,另一方面是我国近些年的综合国力得到大副提升,抗震水平也得到大幅提升。   2.2 合作关系分析
  对所有文献中的作者所属国家进行分析,按不同国家作者共同和单独发表文献数量汇总,得到文献数量较多的主要国家合作关系,如图2所示,条带宽度越大,表示合作文献数量越多。从图2可以看出,中国和美国作为发表文献数量最多的两个国家,共同发表文献数量非常多,表明合作关系非常紧密;除了美国之外,中国与日本、澳大利亚和加拿大也有一定的合作关系;美国与其他国家的合作非常多,欧洲国家的相互合作关系也非常紧密。综合来看,我国与其他国家的合作研究占据着非常高的比例,这对促进我国和世界的自复位结构发展具有非常积极的意义。
  2.3 影响力分析
  文献引用频次是衡量一个机构、期刊或作者的科研文献被其他机构、期刊或作者认可程度的标志。表1汇总了总被引次数最多的十个机构。可以看出,理海大学的文献总被引次数最高,且平均被引次数达31.67次,该机构的文献数量和质量都很高;普林斯顿大学文献总数仅5篇,但其平均被引次数高达43.4次,说明其文献质量非常高;我国大陆地区的同济大学文献数量多达83篇,但平均被引次数仅为3.29次,东南大学文献数量多达64篇,但平均被引次数仅为3.31次,这表明我国大陆地区对于自复位结构的研究已经足够重视且发表了非常可观数量的文献,但文献数量和质量严重不成比例,因此,我国的学者今后应该更加注重文献的质量,以切实提高我国抗震技术特别是自复位结构的水平,使其达到国际领先水平。
  表2汇总了总被引次数最多的十个期刊。其中,Journal of structural engineering-ASCE的文献总被引次数和平均被引次数都最高,平均被引次数达53.79次,远远高于其他期刊,而该期刊的文献数量仅为14篇,这表明该期刊非常注重文献质量;从我国大陆地区的期刊被引次数排名看,与文献产出数量很不成比例。
  2.4 关键词分析
  为了掌握自复位结构研究领域的发展趋势,对所有文献中出现的主要关键词进行了分析,并汇总出了关键词频数,如图3所示。可以看到,在2004年之前,关键词频数很低,在2005~2013年,主要关键词频数开始稳步增加,其中关键词“self-centering”每年出现的次数最多;在2014~2019年,主要关键词频数开始急剧增加,其中关键词“self-centering”每年出现的次数最多,其次为关键词“energy dissipation”(耗能),说明学者们开始更加重视自复位结构的耗能能力,特别是在2017~2019年,关键词“shape memory alloy”(形状记忆合金)也出现较高的频数,查阅“形状记忆合金”的相关文献可知,这是由于形状记忆合金的伪弹性性能和动阻尼特性,可被用于被动控制结构的地震响应,具有优良的耗能性能,因此越来越受到重视。2020年只统计了前6个月的文献,但是关键词频数分布接近于2015年全年,这表明近年来自复位结构的相关研究越来越多。
  2.5 引用关系分析
  为了全面掌握自复位结构领域相关研究的起源、发展现状和未来趋势,对所有文献中的参考文献引用关系进行分析,得到时序图如图4所示。可以看到,自复位结构研究的源头主要是由作者El-Sheikh, MT(1999年)、Filiatrault, A(2000年)、Kurama, YC(2000年)和Ricles, JM(2001年)发表的四篇文献,这四篇文献分别对不同类型的自复位结构(钢框架结构、混凝土框架结构和混凝土剪力墙结构)进行了抗震性能研究,重點是受力机理上的探索。而后学者对这几种结构进行了深入研究,分别创新了不同形式的摇摆自复位结构(如Khoo, HH(2012年))和耗能连接单元(如Roh, H(2010年)),并提出各种设计方法(如Garlock, MM(2007年))。近年,开始研究自复位结构的抗倒塌性能(如Lu, XZ(2019年)和Wu, H(2019年))和应用于实际工程的抗震设计方法(如Hashemi, A(2020年)和Dong, HH(2020年))。这表明,经过近二十年对自复位结构的相关研究,技术已日渐成熟,目前学者更加注重其工程应用方面的研究。
  3 结论
  本文采用共词分析法和计量分析法,分析文献大数据,找到自复位结构研究领域的起源、发展和今后趋势。主要结论如下。
  ⑴ 自复位结构得到越来越多的学者关注,从2010年至今文献数量急剧增加。我国和其他国家和地区关于自复位结构研究领域的合作关系非常紧密,这对促进我国和世界的自复位结构发展具有非常积极的意义。
  ⑵ 理海大学关于自复位结构的文献数量和质量都较高,我国大陆地区对于自复位结构的研究已经足够重视,且发表了非常可观数量的文献,但我国的科技工作者应该更加注重文献的质量;中国应该更加重视打造中国国内的高水平期刊,激励广大科技工作者把论文写在祖国的大地上,把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中。
  ⑶ 近年来学者更加重视自复位结构的耗能能力,自复位结构的相关研究已日渐成熟,今后学者会更加注重其在实际工程应用方面的研究。
  参考文献(References):
  [1] 孟雪井,沈淑,赵新泉.大数据文献研究的可视化比较与分析[J].统计与决策,2017.474(6):80-83
  [2] Xu Gang, Li Aiqun. Seismic performance and design approach of unbonded post-tensioned precast sandwich wall structures with friction devices[J].Engineering Structures,2020.204(1):1-14
  [3] 钱心缘.国内外大数据研究进展——从文献计量学角度分析[J].中国科技信息,2013.100(19):85-87
  [4] 崔晓鸾,赵可云.大数据在教育领域的研究热点及发展趋势——基于共词分析的可视化研究[J]. 现代远距离教育,2016.166(4):79-85
  [5] 储节旺,郭春侠.共词分析法的基本原理及EXCEL实现[J].情报科学,2011.29(6):931-934
  [6] 文献计量在线分析平台[EB/OL].https://bibliometric.com,2013.

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