引論：我們?yōu)槟砹?篇結(jié)構(gòu)設(shè)計論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的科研管理論文
1本校科研管理需求
在我院的科研管理過程中，科研處需要了解教師的每個項目．每個項目又包括項目名字、項目經(jīng)費、項目人員、項目狀態(tài)等;最特殊之處是本校項目經(jīng)費編號必須和財務(wù)統(tǒng)一，只能按照財務(wù)軟件默認(rèn)給出的編號建立數(shù)據(jù)編號．這樣才能核對項目經(jīng)費、縱向經(jīng)費等;項目所獲得獎勵(科技進步獎等)按照科研管理規(guī)定給予相應(yīng)獎勵;項目人員的信息和項目的每個內(nèi)容都相關(guān)，這里需要指出的是任何單位都有相同名字的人員，所以每個人員的信息至少要包含一個區(qū)別碼，可以是身份證，也可以是工作證代碼等等．
2數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計
2．1數(shù)據(jù)庫選擇
由于科研管理的保密性，本校科研管理不對校外開放，基本不用考慮并行查詢的系統(tǒng)需求，另外，鑒于本系統(tǒng)目標(biāo)用戶普遍應(yīng)用Windows系統(tǒng)，所以項目采用了WindowsServers系統(tǒng)下的SQLServer，在跨平臺操作時，可直接用SQL語言進行數(shù)據(jù)讀寫和查詢等操作命令．用于數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)查詢語言項目在開發(fā)過程中得到了驗證．
2．2數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計
數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計一定是在項目的最初完成的．構(gòu)造數(shù)據(jù)庫必須考慮所有需求規(guī)則．在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，我們習(xí)慣稱之為范式，參考關(guān)系數(shù)據(jù)庫的多種范式，依據(jù)科研管理的需求分析，為擴大操作功能和減少冗余度選擇了第三范式．科研工作者的信息是貫穿于整個數(shù)據(jù)庫中的，必須單獨建立的，同時為了避免多人同名可以采用身份證號碼加以區(qū)別．其表內(nèi)信息依據(jù)需要建立以下字段:包括年齡、性別、單位院系、職務(wù)職稱、技術(shù)領(lǐng)域、個人信息(電話)等．每個表單都有一個和人員相關(guān)的字段，這個字段可以是工作證號，也可以是身份證號碼．每個表單都可以單獨進行，甚至可以在備份的同時也不影響錄入．如果將來需要查詢某科研人員的詳細(xì)成果，只要每個庫調(diào)用相同工作證號或身份證等就可以．科研經(jīng)費是每年國家審計管理的重點，每筆經(jīng)費一定要保障和項目編號對應(yīng)．所以建立經(jīng)費和經(jīng)費分配兩獨立表單．兩個單獨表中經(jīng)費都含有項目編號，這個項目編號和項目管理中的項目編號一致．由于項目管理表中有人員信息相連，所以只要通過調(diào)出科研經(jīng)費相關(guān)聯(lián)的項目編號后自動在邏輯層調(diào)用項目表和科研工作者庫中信息，就可以得到的經(jīng)費信息．而經(jīng)費分配表中的人員必須符合人員庫，這樣就杜絕了非項目人員經(jīng)費報銷的可能性，大大降低了查找同一個人員參加的不同項目的經(jīng)費結(jié)果的復(fù)雜度．成果管理模塊通過建立專門的成果庫，成果庫可以包括論文、專著、專利、軟件著作權(quán)等．在設(shè)計時同樣建立一個單獨的表，而成果中也有和經(jīng)費模塊一樣的地方，也就是包含項目人員，這樣將來查詢某人員的時候，項目和成果可以一起得出．
2．3用戶接口設(shè)計
根據(jù)科研管理需求分析，設(shè)計為多用戶．及時種是數(shù)量最多的科研工作者的訪問模塊，每個科研人員可以利用互聯(lián)網(wǎng)將在任何地點輸入本人的科研信息和成果，這樣可以將科研管理人員從大量錄入科研工作者的項目成果、專利等繁瑣工作中擺脫出來，同時也可以在保密許可范圍內(nèi)查詢到自己參加過的所有項目、論文和成果;第二種是科研管理人員的入口(科研處人員)，科研管理人員必須通過授權(quán)才可以通過接口進入后臺．在有記錄的情況下，直接管理數(shù)據(jù)，包括輸入到數(shù)據(jù)庫、項目審核、項目修改(教師錄入錯誤等)及刪除等．這個入口可看到項目和經(jīng)費，還可以審批經(jīng)費等管理功能．超級管理員還可以對科研工作者授權(quán)，使之對本人輸入數(shù)據(jù)的錯誤進行修正．一般來說，科研處的分工有多細(xì)，這個入口就有多細(xì)．比如項目管理科的人員就只能針對項目管理，項目經(jīng)費管理科只能針對項目經(jīng)費管理和項目狀態(tài)管理等．這樣，在管理上的細(xì)分導(dǎo)致多用戶之間是嚴(yán)格不相關(guān)并且不能互相越權(quán)管理．
3數(shù)據(jù)庫接口應(yīng)用
本校科研管理平臺用戶功能在面板左側(cè)以項目為例:分別為項目錄入、項目修改、項目查詢和項目分析．
3．1項目錄入
該平臺突破了傳統(tǒng)的手工錄入方法，避免了項目數(shù)量巨大，錄入工期長等問題．最重要的是保障了非手工錄入的正確率．創(chuàng)新方法為先在熟悉科研管理方法的基礎(chǔ)上提出一個完善的項目資料存檔要求，并對每個存檔內(nèi)容給予明確的指示，應(yīng)包含一個科研項目的所有基本信息．其中項目類型中應(yīng)包含附加屬性，如是否雙十項目等;項目狀態(tài)應(yīng)添加自動修改的功能，當(dāng)項目合同時間已到卻仍未結(jié)題者，項目應(yīng)變更為延期．當(dāng)所有功能都已確定完成后，直接由項目負(fù)責(zé)人提供符合后臺數(shù)據(jù)庫格式的excel表格，無論申報還是結(jié)題，都由各科研處統(tǒng)一通過審核將各個項目表格匯總，項目錄入工作就是直接導(dǎo)入．這樣大大避免了手工錄入的人為錯誤．如果有臨時的突然增加項目，讓項目負(fù)責(zé)人填好相應(yīng)表格，直接導(dǎo)入即可．
3．2前臺的查詢功能
前臺應(yīng)將任意條件如項目名稱、項目負(fù)責(zé)人、工作單位和項目編號等檢索，同時應(yīng)考慮到將來的科研管理需求，如想查詢所有結(jié)題項目或經(jīng)費等于4萬的項目等其他條件等，這樣的檢索可以讓我們在左邊的可選字段中自由搭配，以便于應(yīng)對不同的科研管理需求．所以平臺開發(fā)為檢索條件自由組合。
3．3項目修改
設(shè)計了對應(yīng)不同功能的不同賬號，并分別給予不同權(quán)限，如普通院系老師給予查詢功能，首先通過教師的身份證號或者工資卡號等登陸，教師一旦登陸就相當(dāng)于默認(rèn)為查詢自己的所有項目．如果是科研處的管理科研工作者登陸，則可以修改和確認(rèn)．為防止科研處管理科研工作者的人工誤差，可以在確認(rèn)上有兩個賬號，由領(lǐng)導(dǎo)審核后方可生效．
3．4數(shù)據(jù)導(dǎo)出
項目查詢完畢后，可以導(dǎo)出的EXCEL表格應(yīng)是前面檢索條件下檢索結(jié)果的表格，要求應(yīng)包含所有的科研信息．由于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)發(fā)展，將導(dǎo)出的數(shù)據(jù)中與現(xiàn)有其他數(shù)據(jù)來源(如其他大學(xué)的科研數(shù)據(jù)分析圖)對比，可根據(jù)對比數(shù)據(jù)修整本校科研發(fā)展的方向．
4結(jié)語
科研項目管理，不僅可以用于本校，也可應(yīng)用于各個科研院所及高校研究機構(gòu)進行科研項目管理;也可用以績效考核等．通過該系統(tǒng)，科研處可對任意項目隨時進行管理．由于所有的數(shù)據(jù)都在SQL數(shù)據(jù)庫中，隨時可以調(diào)取項目的狀態(tài)，使科研管理者能夠為項目服務(wù)，從而提升高校的科研能力及成果率．本數(shù)據(jù)庫未來發(fā)展是以科研管理部門為科研人員服務(wù)為基礎(chǔ)，推動科研人員的科研積極性為目標(biāo)．既可以讓項目負(fù)責(zé)人對項目可以隨時管理，也便于科研處、財務(wù)處等宏觀掌控所有項目的情況，建立科研處、財務(wù)處以及人事處等統(tǒng)一應(yīng)用平臺，可以及時有效地掌握近期的科研情況。
作者：李楊 武瑩 單位：長春建筑學(xué)院科研處 吉林建筑大學(xué)思想政治理論教研部
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:高層商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文
一基礎(chǔ)設(shè)計
商業(yè)樓基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，采用樁加防水板基礎(chǔ)。根據(jù)前期試樁檢測報告結(jié)論，采用Φ700鉆孔灌注樁，抗壓兼抗拔樁。基礎(chǔ)埋深12.1m，遠大于建筑結(jié)構(gòu)高度的1/18。經(jīng)復(fù)核，風(fēng)荷載及水平地震作用下基底均不出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，可滿足高層建筑結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定要求。
二地下車庫設(shè)計
地下車庫采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，局部增加的剪力墻，主要有兩個作用:一是為了使得地下1層與地上1層的剪切剛度比大于2，滿足正負(fù)零作為地上單體嵌固端的要求，二是為了更好地保障室內(nèi)外高差處水平力的傳遞。商業(yè)樓室內(nèi)及室外相關(guān)范圍內(nèi)，正負(fù)零零層采用梁板式結(jié)構(gòu)，板厚180～250，雙層雙向配筋，且配筋率不小于0.25%。
三上部結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)超限情況的判定
根據(jù)“住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點》的通知(建質(zhì)〔2010〕109號)”，對商業(yè)樓的超限情況判定如下:①商業(yè)樓結(jié)構(gòu)高度29.2m，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屬于A級高度高層建筑，高度不超限。②商業(yè)樓3層以上豎向構(gòu)件縮進大于25%，屬尺寸突變(立面收進);③商業(yè)樓地上樓層存在多處樓板有效寬度小于50%，開洞面積大于30%的情況;④商業(yè)樓3層和4層之間質(zhì)心相差達18m，大于相應(yīng)邊長的15%，同時，考慮偏心扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2，小于1.4。綜合以上分析，商業(yè)樓屬于超限高層建筑。
(2)上部結(jié)構(gòu)計算分析
在小震作用下，全部結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，構(gòu)件承載力和變形應(yīng)該滿足規(guī)范的相關(guān)要求。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3－2010第5.1.12條的要求，本工程采用SATWE與PMSAP兩種不同分析軟件分別進行了整體內(nèi)力及位移計算，兩種軟件的計算結(jié)果基本一致，結(jié)構(gòu)體系滿足承載力、穩(wěn)定性和正常使用的要求。樓層較大位層間移角小于1/550，滿足JGJ3－2010第3.7.3的要求;在剛性樓板假定下，慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，豎向構(gòu)件的較大水平位移和層間位移與該樓層平均值的比值均小于1.4。根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011－2010第5.1.2條，對不規(guī)則建筑應(yīng)采用時程分析進行多遇地震下的補充計算。本工程所選的三條波為TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每條時程曲線計算得到的結(jié)構(gòu)底部剪力均大于CQC法的65%，三組時程曲線計算得到的底部剪力平均值大于CQC法計算得到的底部剪力的80%，故所選三條波滿足規(guī)范要求。時程分析的結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)體系無明顯薄弱層，時程分析法包絡(luò)值較CQC法計算結(jié)果小，故結(jié)構(gòu)的小震彈性設(shè)計由CQC法計算結(jié)果控制。根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3－2010第5.1.13條的要求，對商業(yè)樓采用彈塑性靜力分析方法進行了補充計算。兩個方向罕遇地震下性能點較大層間位移角均小于1/50，小于規(guī)范彈塑性位移角限值，因此宏觀上商業(yè)樓所用結(jié)構(gòu)體系能保障大震不倒的設(shè)計要求。在通過二階段設(shè)計實現(xiàn)三個水準(zhǔn)的基本設(shè)防目標(biāo)以外，針對本工程的具體情況，提出了以下抗震性能化目標(biāo):①設(shè)防地震作用下，中庭連廊等薄弱處樓板內(nèi)雙層雙向鋼筋不屈服;②設(shè)防地震作用下，懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱斜截面抗剪按彈性設(shè)計，正截面抗彎按不屈服設(shè)計;PMSAP樓板應(yīng)力分析結(jié)果表明，中庭連廊根部、平面凹口陰角位置一般為應(yīng)力集地區(qū)域，在多遇地震作用下，樓板主拉應(yīng)力不大于混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，樓板不會開裂，在設(shè)防地震作用下，應(yīng)力集中位置樓板主拉應(yīng)力略大于混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，但適當(dāng)加大樓板配筋，即可滿足樓板內(nèi)鋼筋不屈服。在設(shè)防地震作用下，利用SATWE進行彈性設(shè)計和不屈服設(shè)計，分別校核懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱的箍筋和縱筋，并與多遇地震計算結(jié)果一起進行包絡(luò)設(shè)計。計算結(jié)果表明，配筋值均在合理范圍，配筋切實可行。通過以上性能化設(shè)計措施，在對結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性影響較小的情況下，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能，增加了建筑的安全性。
(3)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計
針對偏心布置和扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，設(shè)計時，盡量使結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件在平面布置中對稱均勻布置，避免剛度中心與質(zhì)量中心之間存在過大的偏離;加強外圍構(gòu)件的剛度，增強結(jié)構(gòu)的抗扭性能。計算時，考慮偶然偏心的影響，設(shè)計時適當(dāng)加強受扭轉(zhuǎn)影響較大部位構(gòu)件的強度、延性及配筋構(gòu)造。通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，將考慮偶然偏心下的較大位移比嚴(yán)格控制在1.4以下，及時扭轉(zhuǎn)周期和及時平動周期比嚴(yán)格控制在0.9以下。針對立面收進帶來的扭轉(zhuǎn)不利影響而采取的抗震措施詳?shù)?1)條。構(gòu)造上，對收進樓層(4層)加厚至140mm且雙層雙向加強配筋，配筋率不小于0.25%，但為減小大跨部分樓板自重，室內(nèi)大跨度區(qū)域樓板厚120mm，屋面大跨度區(qū)域樓板厚130mm，收進部位上下層樓板(3層和5層)厚度不小于120mm，并雙層雙向加強配筋。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3－2010》的相關(guān)規(guī)定，體型收進部位上、下各兩層塔樓周邊豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級提高一級，框架柱在此范圍內(nèi)箍筋全高加密，提高縱筋配筋率;收進部位以下兩層結(jié)構(gòu)周邊豎向構(gòu)件配筋加強。針對因開洞形成樓板不連續(xù)情況，整體計算時按實際開洞情況建模，并將以上樓層定義為彈性膜，以考慮樓板不連續(xù)對結(jié)構(gòu)的影響;同時，構(gòu)造加厚連廊等薄弱區(qū)域樓板至130mm厚，并雙層雙向配筋，配筋率不小于0.25%。
四結(jié)語
本文對某超限高層商業(yè)樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了簡要介紹，主要的設(shè)計要點可總結(jié)如下:(1)結(jié)合建筑功能和結(jié)構(gòu)布置合理設(shè)縫，規(guī)避平面布置的不規(guī)則;(2)優(yōu)化布置結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件，適當(dāng)加強外圈構(gòu)件的剛度，提高結(jié)構(gòu)的抗扭性能;(3)采用兩種軟件進行多遇地震彈性分些，結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足相應(yīng)的強度和剛度要求;(4)對結(jié)構(gòu)進行多遇地震下的彈性時程分析，驗證結(jié)構(gòu)體系的合理性，并與振型分解反應(yīng)譜法進行包絡(luò)設(shè)計;(5)補充罕遇下的靜力彈塑性分析，控制性能點層間位移角不大于規(guī)范要求;(6)根據(jù)工程的具體情況，提出合理的抗震性能化設(shè)計目標(biāo);(7)利用概念設(shè)計原理，結(jié)合規(guī)范要求，對薄弱部位進行構(gòu)造加強。
作者：黃均亮 單位：上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑工程論文
一、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計難點概述
在建筑工程地下室的設(shè)計工作開展之前，要對建筑物所處的地質(zhì)環(huán)境及周邊環(huán)境進行詳細(xì)的考察，由于地下室建造層數(shù)逐漸增多，其在建筑位置處于地底深處，因此地下室所處的地質(zhì)環(huán)境是地下室設(shè)計的及時手參考資料。設(shè)計團隊要根據(jù)勘查得出的數(shù)據(jù)結(jié)果進行的研究分析，從而得出設(shè)計方案。此外，建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計工作十分的復(fù)雜，需要結(jié)合很多的實際因素來綜合考慮，通常需要考慮使用功能、防火防水、坑道、通風(fēng)、采光等等要求，設(shè)計過程中也注意多學(xué)科知識的共同運用。
二、建筑工程地下室結(jié)構(gòu)中的設(shè)計要點
1.地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計
在地下室的設(shè)計中通常會設(shè)計采光通風(fēng)井，還要注意采光通風(fēng)井的外壁要與頂板整體保障足夠的距離，以免破壞地下室的穩(wěn)定性。因整體建筑的建造需求，在地下室的施工建造過程中非常普遍的會出現(xiàn)超長現(xiàn)象，有時都會超過40米到60米，這樣的加長的結(jié)構(gòu)尺寸，當(dāng)受到外界環(huán)境影響時易出現(xiàn)裂縫等影響強度的問題，因此在設(shè)計時要采取高效的防裂縫設(shè)計。可通過以下方法開展設(shè)計：安設(shè)伸縮后澆帶，在地下室超長時，所安設(shè)的后澆帶的尺寸要結(jié)合實際的鋼筋拉普拉斯情況及操作空間進行合理設(shè)定；將微膨脹劑摻入混凝土中；分割地下結(jié)構(gòu)等等。建筑工程地下室結(jié)構(gòu)在進行最初的平面設(shè)計是，要考慮到建筑的人防要求，要結(jié)合其最終用途及使用要求做出合理的安全防水通道設(shè)計，并綜合排風(fēng)、通風(fēng)及力求采光等相關(guān)專業(yè)條件進行科學(xué)的設(shè)計。
2.地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計
地下室外墻結(jié)構(gòu)的靜止土壓力系數(shù)是設(shè)計中重點考慮的因素，當(dāng)靜止土壓力不具備試驗條件時，就需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求選取0.34～0.45的砂土和0.5～0.7的黏性土進行合理的操作。地下室外墻的配筋計算在實際設(shè)計中就要按照雙向板的要求去計算帶扶壁柱外墻的配筋，按地下室結(jié)構(gòu)的整體電算去分析扶壁柱的配筋結(jié)果。此外還需要處理底板標(biāo)高的變化，根據(jù)梁寬和梁內(nèi)側(cè)箍筋傳遞板的支座彎矩進行設(shè)計，在地面層的開洞位置設(shè)計外墻頂部的樓板支撐梁柱，并結(jié)合地下室外墻的實際情況以及車道底板的境況進行設(shè)計研究。地下室的外墻必須結(jié)合水、土的壓力去驗算外墻的抗裂系數(shù)，在設(shè)計中注意荷載、靜止土壓力系數(shù)，地進行室外墻的配筋計算和地下室的底板標(biāo)高設(shè)計。
3.地下室保護層設(shè)計
對于地下室保護層和墊層厚度的設(shè)計中，必須保障相應(yīng)的結(jié)構(gòu)厚度保持有250mm，裂縫寬度則不能超過0.2mm，迎水面的鋼筋保護層厚度保持在50mm。充分確保結(jié)構(gòu)厚度以及迎水面鋼筋保護層厚度大于規(guī)范限值，從而確保地下室保護層的質(zhì)量
4.地下室抗?jié)B抗浮設(shè)計
建筑地下室由于其所處的特殊位置，及施工季節(jié)的影響，可能存在雨水等因素，因此要對地下室考慮抗浮設(shè)計，特別是純地下部分及裙房部位是抗?jié)B抗浮工作的關(guān)鍵點。針對該問題通常可采取以下幾種應(yīng)用措施：（1）在不影響其它結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提下，應(yīng)將基坑底的標(biāo)高最較大限度的提高，達到抗浮效果，特別打出的是，在高層建筑的地下室基礎(chǔ)底板應(yīng)采用平板閥板或梁板筏板。(2)倡導(dǎo)應(yīng)用無梁樓蓋與寬扁梁。(3)強化抗?jié)B抗浮設(shè)計的另一個有效辦法是增大地下室自重。(4)設(shè)抗拔樁。
5.地下室的防水設(shè)計
在地下室的設(shè)計中防水設(shè)計也是其中一個較為重要的設(shè)計環(huán)節(jié)，在設(shè)計初期要進行實地考察，對建筑所處地區(qū)的氣象環(huán)境進行調(diào)查，對降雨量等水量因素進行了解，后根據(jù)工程的實際性質(zhì)來確定相應(yīng)的防水等級有防水層層數(shù)，在防水材料的選擇中也要選擇質(zhì)量高的、防水性能好的防水卷材，避免因防水材料失效而帶來的防水失效問題。此外，還可采用自防水混凝土來增強防水性，設(shè)計足夠的混凝土壁厚度，來完善地下室的防水設(shè)計。同時由于現(xiàn)在的很多住宅區(qū)樓宇的地下室多用作用停車場，因此在防水設(shè)計時還要注意地下室車道中積水的排放設(shè)計，注重承臺及積水抗等的節(jié)點設(shè)計等等。
6.地下室基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計
地下室基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計必須滿足強度和變形問題的要求，根據(jù)不同的實際情況，采取相應(yīng)的圍護措施確保基坑支護結(jié)構(gòu)的施工現(xiàn)場能夠?qū)崿F(xiàn)安全經(jīng)濟省時的設(shè)計目的。在內(nèi)支撐的設(shè)置中必須確保整個支護結(jié)構(gòu)的合理性，滿足設(shè)計內(nèi)力要求，方便于對基坑支護結(jié)構(gòu)和附近建筑的實時監(jiān)測，實現(xiàn)信息化施工目的，從而保障施工質(zhì)量和施工安全。
7.地下室的抗震設(shè)計
通常在建筑物的設(shè)計中，要將搞震設(shè)計做為設(shè)計的關(guān)鍵點之一，而地下室抗震性能的好壞直接影響著整個建筑體的抗震性能。在對地下室防震性進行設(shè)計時，通常要確保其埋深大于地下室外地面的高度，這樣在計算總高度時，會將地下部分排除只從地面高度算起。建筑地下室的相關(guān)建筑標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定，地下室樓層的頂樓的上部結(jié)構(gòu)部分應(yīng)梁板結(jié)構(gòu)，且上部結(jié)構(gòu)不能是無梁樓蓋的頂板。當(dāng)?shù)叵率翼敯鍢?biāo)高變化超出梁高范圍時，不應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)，除非采取進行處理后方可計入在內(nèi)。
三、結(jié)語
綜上所述，在建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，地下室的造價有時都要高出地下建筑的成本價格。由于其在建筑物中所處的特殊位置，及較高的建筑要求，在其設(shè)計時就要緊密結(jié)合各項設(shè)計要求，做好墻體剛度及厚度的選擇，使其成為牢不可破的支撐結(jié)構(gòu)。在建筑物中設(shè)置地下室，提高了對土地資源的利用率，為緩解城市住房緊缺及車位緊缺等問題做出了貢獻，其使用及發(fā)展前景被十分的看好，因此建筑工程師們要在技術(shù)層面上嚴(yán)格的把關(guān)，將地下室結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與經(jīng)濟投入做出合理的安全，從而實現(xiàn)建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的化。
作者：王宇單位：遼寧大建筑設(shè)計有限公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:結(jié)構(gòu)設(shè)計下工程造價論文
一、影響工程造價的因素
1決策設(shè)計因素。工程項目的形成離不開工程的決策設(shè)計，因此，決策設(shè)計十分重要，設(shè)計方案的性對該項目的造價有重要影響，針對其使用功能、后期的維持費用而言，設(shè)計方案的選擇也直接關(guān)系到項目的具體落實細(xì)節(jié)，關(guān)系到項目投資效益的實現(xiàn)和造價的多少。
2施工因素。對于處在施工階段的工程來說，工期長短、質(zhì)量高低、技術(shù)是否先進等因素都是影響工程造價的重要問題，如果工程已經(jīng)可以滿足預(yù)先使用功能，就并不應(yīng)該以追求高規(guī)格高品質(zhì)為理由大幅度上升造價，也不應(yīng)該為了加快建設(shè)進度增加沒有預(yù)期的趕工費用。在施工過程中應(yīng)按照工程建設(shè)的基本規(guī)律，在滿足工程質(zhì)量良好及進度無誤差的情況下，應(yīng)積極尋求工程低造價，實現(xiàn)工程的質(zhì)量、投資及進度的平衡局面。
3其他因素。導(dǎo)致工程造價的增加的其他無法避免的因素主要包括政府相關(guān)政策調(diào)整、物價上漲導(dǎo)致的材料價格上升還有各種不可預(yù)見的自然災(zāi)害或社會事件的發(fā)生。
二、工程造價的控制方法
1造價的動態(tài)控制方法。項目建設(shè)的建設(shè)時間越長，在工程的施工過程中就越容易發(fā)生各種不確定因素導(dǎo)致的風(fēng)險，因此，經(jīng)常發(fā)生實際施工情況與目標(biāo)狀態(tài)偏離的狀況，這就需要我們在工程的施工過程中不斷對施工過程進行同步跟蹤，及時地了解相關(guān)的施工信息，并隨時將工程的實際施工情況與預(yù)訂目標(biāo)進行對比，如果離目標(biāo)差距過大，就必須采取一定的措施，使項目能及時改正錯誤并朝預(yù)期的方向前進，使發(fā)生的誤差得到控制。但是任何的控制修改措施都不可能一直有效，即使解決了原有的問題，仍可能會出現(xiàn)不斷地新問題，這就需要對整個工程項目實時進行觀察。類似于這種對項目工程的不斷控制不斷觀察不斷改正是一個不斷循環(huán)的過程，它貫穿于整個建設(shè)項目的始終。對項目工程的控制不斷地循環(huán)、糾正，才能有效的控制實際工程造價。這種方法被稱為工程的動態(tài)控制法。采用動態(tài)控制法可以有效地控制工程造價，確保整個建筑工程的穩(wěn)定性。
2全壽命周期控制法。建設(shè)項目的項目一般由策劃階段、施工階段、設(shè)計階段、使用階段和維護階段構(gòu)成。理論上所說的造價控制是對施工階段的造價進行控制，而實際上設(shè)計結(jié)束前的階段影響項目造價較大。在技術(shù)設(shè)計階段為33%~74%，在規(guī)劃設(shè)計階段，影響項目造價的可能性為76%~97%，在施工階段，通過技術(shù)措施節(jié)約造價的可能性只有4%~11%。因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段對工程造價影響較大。在對整體建設(shè)項目的造價控制中，除了注意決策、設(shè)計及施工階段的造價外，還要對工程完工后的維護費用進行預(yù)算和控制，也就是對項目全部周期費用的控制。由于決策不正確或者設(shè)計不合理，亦或者是施工質(zhì)量的不合格都可能造成嚴(yán)重后果，例如建筑完工后產(chǎn)生的運行費用和維護費用大量增加，而且這種費用是隨著建筑的使用而不斷發(fā)生的。因此，在建筑工程的過程中不能為了節(jié)省初步投資而降低建筑的質(zhì)量，縱使節(jié)省了初步投資，也會使項目竣工后經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的問題，從而導(dǎo)致項目維修費的大幅增加。也就是說，我們不能盲目減少對建筑項目的最初投資，應(yīng)該從整體壽命周期費用的理念出發(fā)來考慮建筑物的造價問題。
3系統(tǒng)控制法。工程造價、質(zhì)量、進度是建筑工程的三大要素，這三大因素在一定程度上是對立的關(guān)系。具體而言，如果需要較高質(zhì)量且功能齊全的建設(shè)項目，就必須按照良好的工程設(shè)備，使用優(yōu)良的建筑材料，同時在建設(shè)過程中要對各個項目嚴(yán)格進行管理，精耕細(xì)作，這就會導(dǎo)致工程造價的增加；從另一方面來看，如果一味地強調(diào)降低造價，就可能造成在工程中使用劣質(zhì)材料的現(xiàn)象，同時會對建筑項目偷工減料，就很容易導(dǎo)致工程質(zhì)量的下降。因此，要想良好地控制工程造價，不能將造價、進度和質(zhì)量三大因素分割開來，而應(yīng)該對它們系統(tǒng)地進行控制。同時要注意協(xié)調(diào)進度控制和質(zhì)量控制的順序，做到對三大因素的控制的有利配合和相互平衡。例如，當(dāng)對建筑工程項目采取一些投資措施時，如果該措施會對影響進度、且對項目質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響，就必須考慮是否還有別的更佳的措施，堅決不能為了減小投資就降低工程項目的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，更不能刪減工程項目的具體內(nèi)容。總之，對工程造價的控制是建筑建設(shè)項目控制的重要內(nèi)容，我們可以采取各種不同的有利措施，在確保建設(shè)項目造價得到有效控制的同時又不降低工程的總體質(zhì)量。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的設(shè)計結(jié)構(gòu)，是控制造價的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須正確理解工程造價的相關(guān)知識并合理規(guī)范建筑項目，同時要注意合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低工程造價，在實現(xiàn)經(jīng)濟效益的同時確保整個建筑項目的穩(wěn)定性。
作者：蔣漢文單位：中山市南粵建筑設(shè)計有限公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:大型表冷器結(jié)構(gòu)設(shè)計下的地鐵工程論文
1大型表冷器換熱盤管凍裂原因分析
對于間歇性運行機組而言，在機組停機時若換熱盤管內(nèi)有余水，雖然此時新風(fēng)閥關(guān)閉，但由于滲漏冷風(fēng)過多仍會造成換熱盤管凍裂。
2大型表冷器防凍措施防凍措施
從以下兩方面配合實施，分別是大型表冷器換熱盤管結(jié)構(gòu)設(shè)計及防凍現(xiàn)場維護管理。
2.1大型表冷器換熱盤管的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1.1大型表冷器換熱盤管排空結(jié)構(gòu)設(shè)計從大型表冷器換熱盤管設(shè)計思路著手，要保障換熱盤管均為可排空結(jié)構(gòu)，在低點設(shè)有排水口，在停機時可將積水排清。每一回路均保持同一傾斜角度方便泄水，排水閥設(shè)計布置在集水管最下端，且排水閥要低過最下層的換熱管。
2.1.2大型表冷器換熱盤管排氣和排水設(shè)計大型表冷器出水總管路實現(xiàn)自動放氣和手動放水，進出水管上設(shè)置關(guān)斷閥門、進水管設(shè)注液口（配球閥）、出水管設(shè)吹氣口（配球閥），可實現(xiàn)對每組表冷器模塊單獨吹干、單獨充注防凍液的功能。表冷器進出總管上設(shè)置安全閥，防止受熱高壓引發(fā)事故。
2.1.3大型表冷器換熱盤管設(shè)計注意事項換熱盤管設(shè)計時應(yīng)認(rèn)真校核換熱面積，加熱盤管的表面積安全余量不能太大，比計算值不應(yīng)超過10%，以免在運行時因換熱面積過大而造成熱媒流速減小。換熱盤管設(shè)計時應(yīng)嚴(yán)格校核管程數(shù)，保障換熱盤管中水的流速在任何情況下都不得小于1m/s，避免水流速過低形成層流，當(dāng)室外空氣溫度低于0℃時，水會在換熱盤管內(nèi)結(jié)冰而導(dǎo)致凍裂，推薦值為較大值不超過2.5m/s即可，如采用變水量控制，設(shè)計時應(yīng)對室外為0℃的情況進行復(fù)核計算。另集水管管徑選取宜小不宜大。
2.1.4大型表冷器換熱盤管流向設(shè)計寒冷地區(qū)熱水盤管的設(shè)計需按順流結(jié)構(gòu)，即熱媒流向應(yīng)與空氣的流向相同。而非寒冷地區(qū)才可按逆流結(jié)構(gòu)，即熱媒流向應(yīng)與空氣的流向反向。
2.2防凍現(xiàn)場維護管理換熱盤管凍裂問題除了生產(chǎn)設(shè)計缺陷、實際工程設(shè)計失誤之外，還包含防凍現(xiàn)場維護管理不周。由于空調(diào)系統(tǒng)運行管理缺少必要的規(guī)章制度，可能造成空調(diào)系統(tǒng)使用的不合理。因此在運行管理中有以下問題需要注意。
2.2.1管理人員掌握基礎(chǔ)知識首先管理人員應(yīng)熟悉、了解空調(diào)系統(tǒng)及設(shè)備的有關(guān)情況和特點，這樣才能做好現(xiàn)場維護管理工作。
2.2.2大型表冷器換熱盤管初次安裝排空在機組初次安裝試水后，一定要注意將換熱盤管排水閥打開以排空積水。
2.2.3大型表冷器換熱盤管強化排空為保障換熱盤管充分排空積水，現(xiàn)場可采用空壓機對換熱盤管進行強化排空處理。當(dāng)機組需要排水時，打開4電磁閥，先讓機組內(nèi)積存的冷凍水依靠重力作用排出換熱盤管。然后使用便攜式壓縮空氣機，把5軟管與1進氣軟管連接上，然后由壓縮空氣機產(chǎn)生壓縮空氣，通過5軟管和1進氣軟管進入表冷器內(nèi)，把換熱盤管內(nèi)積存的冷凍水全部壓到3排水軟管內(nèi)排出。
3結(jié)語
通過北京地鐵6號線大型表冷器三個采暖期的運行，未發(fā)生過大型表冷器凍裂事件的實踐驗證，采用大型表冷器防凍設(shè)計方案，并配合采用大型表冷器吹干裝置對表冷器進行吹掃，可以有效的防止冬季換熱盤管凍裂。
作者：蘇鋼單位：中鐵一局集團
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:結(jié)構(gòu)設(shè)計問題論文
【摘要】本文簡要的闡述了結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題,并提出了一些可供參考的處理建議,和大家一起探討。
【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計問題分析
引言
建筑工程質(zhì)量直接關(guān)系到人民生命和財產(chǎn)的安全,而施工圖的設(shè)計質(zhì)量又是整個工程質(zhì)量的基礎(chǔ),一份高質(zhì)量的施工圖是工程建設(shè)質(zhì)量保障的前提。但是目前施工圖紙的質(zhì)量遠沒有人們所想象的那么和完善。通過在多項建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計施工圖的設(shè)計及審查中發(fā)現(xiàn),結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在比較常見的問題有:超長結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)設(shè)計、板面設(shè)置溫度應(yīng)力筋及梁筏基礎(chǔ)板筋位置等問題。
1有關(guān)超長結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)設(shè)計
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第91111條中規(guī)定鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)伸縮縫較大間距為55m,而71112條則規(guī)定當(dāng)采取后澆帶分段施工,專門的預(yù)加應(yīng)力措施或采取能減小混凝土溫度變化或收縮的措施且有充分依據(jù)的,伸縮縫間距可適當(dāng)增大。這兩條使我們在實際設(shè)計過程中較難把握。工程實例中超過55m就設(shè)置伸縮縫,這顯然是很難保障的,但采取后澆帶分段施工后究竟應(yīng)控制房屋長度多少而不至于產(chǎn)生裂縫等不良現(xiàn)象呢?筆者認(rèn)為這取決于各地區(qū)的溫差及混凝土不同的收縮應(yīng)力。按本人在廣東省地區(qū)所做的工程實例經(jīng)驗,多層房屋長度超過55m但在75m以內(nèi)時,采取設(shè)置施工后澆帶及相應(yīng)的構(gòu)造加強措施后,不設(shè)置伸縮縫是可行的,這在許多工程竣工使用多年后也已得到證實,多個工程(比如有40m×72m的四層廠房,10m×72m的九層教學(xué)樓,2m×65m的九層宿舍,還有長達近100m的三層商業(yè)建筑等)均未產(chǎn)生嚴(yán)重的裂縫。但在結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須對梁柱配筋進行概念上的調(diào)整。首先是長向板鋼筋應(yīng)雙層設(shè)置,并適當(dāng)加強后澆帶處的梁板配筋;而兩端梁柱,特別是邊跨的柱配筋必須加強,以抵抗溫度應(yīng)力帶來的推力;另外,超長結(jié)構(gòu)在角部容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng),我們在設(shè)計中也必須對角部結(jié)構(gòu)進行加強。當(dāng)框架結(jié)構(gòu)超過75m時,筆者認(rèn)為必須采取特殊的措施才能不設(shè)置伸縮縫,譬如說采用預(yù)加應(yīng)力,摻入抗裂外加劑等等,而且作為超過75m的結(jié)構(gòu),必須對溫度及收縮裂縫采取定量的分析,并相應(yīng)施加預(yù)應(yīng)力,這在許多工程實例中應(yīng)用的效果也是眾目共睹的。如果對超長結(jié)構(gòu),不能有效的分析清楚受力情況,本人建議還是應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)置伸縮縫,畢竟建筑上縫只要處理得當(dāng)還是不影響觀瞻的。目前的短肢剪力墻體系小高層由于考慮埋置深度的要求,一般均設(shè)置地下室。基礎(chǔ)則采用樁筏基礎(chǔ)。如何對樁進行合理選型,將對整個地下室設(shè)計的經(jīng)濟性產(chǎn)生重要影響。
2防止由于地基沉降或不均勻沉降引起的構(gòu)件開裂或破壞
預(yù)防或減少不均勻沉降的危害，可以從建筑措施、結(jié)構(gòu)措施、地基和基礎(chǔ)措施方面加以控制。諸如：避免采用建筑平面形狀復(fù)雜、陰角多的平面布置；避免立面體形變化過大；將體形復(fù)雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個單元；加強上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的剛度；同一建筑物盡量采用同一類型基礎(chǔ)并埋置于同一土層中等一系列措施。應(yīng)該引起重視的是：對高層建筑來說，由于需要一定的埋置深度，從經(jīng)濟的角度考慮，基礎(chǔ)一般采用樁箱或樁筏結(jié)合的形式，此時應(yīng)保障箱體的整體剛度，群樁布置的形心應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)重心相吻合。當(dāng)土層有較大起伏時，應(yīng)使用同一建筑結(jié)構(gòu)下的樁端位于同一土層中，并應(yīng)考慮可能產(chǎn)生的液化影響。
3從結(jié)構(gòu)計算和構(gòu)造上滿足規(guī)范要求
3．1從結(jié)構(gòu)計算角度，看結(jié)構(gòu)計算應(yīng)注意的問題：
避免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當(dāng)、建筑物用料與實際計算不符，基礎(chǔ)底板上多算或少算土重。底框砌體結(jié)構(gòu)驗算時就應(yīng)注意：底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結(jié)構(gòu)，對具有薄弱層的底層框架混合結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮塑性變形集中的影響，通常對底層地震剪力乘以1．2—1．5的增大系數(shù)；底層框架混合結(jié)構(gòu)的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。連續(xù)板計算不能簡單地用單向板計算方法代替；雙向板查表計算時，不能忽略材料泊松比的影響，否則，由于跨巾彎矩未進行調(diào)整，將使計算值偏小對電算結(jié)果的正確性進行正確評價。
3.2從構(gòu)造角度看應(yīng)注意的問題：
注意構(gòu)件較大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設(shè)計中既要保障建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時具有一定的延性，又必須滿足最小配筋的要求。嚴(yán)格按照規(guī)范要求，保障鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度，材料選用也必須滿足強度要求。為了防止屋面溫度應(yīng)力引起的墻體開裂，必須采取有效的通風(fēng)散熱措施。按抗震構(gòu)造要求設(shè)置的構(gòu)造柱，應(yīng)在整個建筑物高度內(nèi)上下對準(zhǔn)貫通，上至女兒墻壓頂，下伸人基礎(chǔ)圈梁，或伸人室外地面以下500毫米，構(gòu)造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規(guī)范要求。
4剪力墻設(shè)計
布置:剪力墻布置必須均勻合理,使整個建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合,且X,Y兩向的剛重比接近。在結(jié)構(gòu)布置應(yīng)避免一字形剪力墻,若出現(xiàn)則應(yīng)布置成長墻(h/w>8)應(yīng)避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上,若無法避免,則剪力墻相應(yīng)部位應(yīng)設(shè)置暗柱,當(dāng)梁高大于墻厚的215倍時,應(yīng)計算暗柱配筋,轉(zhuǎn)角處墻肢應(yīng)盡可能長,因轉(zhuǎn)角處應(yīng)力容易集中,有條件兩個方向均應(yīng)布置成長墻;規(guī)范中對普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比8倍以下為短墻,大于8倍則為普通墻,這就引起高厚比為719倍及811倍的兩種墻的受力特性截然不同,而配筋亦大相徑庭,這顯得比較機械而不合理,因此筆者建議布置長墻時高厚比能大于9。超級秘書網(wǎng)
5結(jié)束語
以上幾點是對設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的幾個問題的理解。在今后的設(shè)計過程中,設(shè)計者要把提高設(shè)計質(zhì)量作為終身奮斗的目標(biāo),應(yīng)以規(guī)范為依據(jù),不斷總結(jié),因為安全才是人民利益的根本所在,使我們的設(shè)計更經(jīng)濟合理。
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新下土木工程論文
1對于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新及工程施工技術(shù)的改進探討
1.1工程結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新--新型施工技術(shù)
對于施工技術(shù)的要求，總會因一個工程的項目，工程選用地的地質(zhì)條件、施工的材料性能、建筑需要的荷載條件、施工現(xiàn)場必要的設(shè)備環(huán)境、各個資源供求情況和當(dāng)?shù)貧夂驐l件等而受到限制，這在傳統(tǒng)的施工過程中是不得不要求考慮周到的。因此，要想發(fā)展新型的施工技術(shù)，實現(xiàn)創(chuàng)新，首先須從打開這些限制開始，克服限制條件，從而實現(xiàn)技術(shù)的優(yōu)化。現(xiàn)代這個時代，五花八門的新材料、新結(jié)構(gòu)越來越多，由于更多具有規(guī)模，而且技術(shù)復(fù)雜的土木工程結(jié)構(gòu)要求，施工技術(shù)也隨著潮流在更新進步。以下是發(fā)展新型施工技術(shù)的簡單舉例。深基坑施工技術(shù)的開發(fā)和展望：目前設(shè)計者已經(jīng)設(shè)計出一種適用于深基坑支護設(shè)計的軟件設(shè)備，但因其費用較高，需要資金和技術(shù)要求特別高，使其普及受到限制。但是深基坑施工技術(shù)的開發(fā)是為了保障土木工程地下結(jié)構(gòu)的安全，和保障基坑周圍地理環(huán)境不受影響，而需要提倡的一種對周邊環(huán)境的加固、支檔的新措施。因此，對于發(fā)展受限的問題，就需要發(fā)動國家和政府的力量，幫助解決深基坑設(shè)計的限制發(fā)展問題，更好的為工程質(zhì)量的提升打好基礎(chǔ)。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的介紹：由于我國現(xiàn)狀，高層建筑崛起。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，正是為這些高層建筑的安全的起到了保障的作用。該技術(shù)對于施工材料質(zhì)量和施工操作規(guī)范性要求非常之高，使得樁基礎(chǔ)施工發(fā)展受到阻礙。因此，為了安全起見，該技術(shù)問題的解決迫在眉睫。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的創(chuàng)新：體外預(yù)應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置在混凝土截面之外的預(yù)應(yīng)力，跟設(shè)置在截面內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力筋，完成無粘結(jié)或者是有粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力相對應(yīng)。目前，在我國建筑混凝土橋梁和大跨度建筑工程以及特殊結(jié)構(gòu)中都會用到。主要形成的兩種體系：一是有粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力體系；二是無粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力體系，這兩個體系都各具優(yōu)點。作為后張預(yù)應(yīng)力體系的一個主要的分支，體外預(yù)應(yīng)力與傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力體系比較來看，它的優(yōu)勢得到了認(rèn)可，是預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的進步和驕傲，且對工程經(jīng)濟效益有積極影響。
1.2如何提高結(jié)構(gòu)設(shè)計中的經(jīng)濟性能
首先是對設(shè)計方案進行綜合性評佑，目的是為了更大地降低成本需要。第二，要求設(shè)計者設(shè)計思路靈活，應(yīng)充分發(fā)揮設(shè)計人員的設(shè)計能力，以降低工程結(jié)構(gòu)造價和保障安全性能為主，進行合理設(shè)計。第三，在施工過程中，努力搞好各個相關(guān)部門的合作關(guān)系，要求設(shè)計人員在設(shè)計時，盡力與多個相關(guān)部門進行溝通和合作，這樣不僅可以獲取較為的資料和數(shù)據(jù)，還可以更大程度的提高設(shè)計的經(jīng)濟性。
1.3如何提高結(jié)構(gòu)設(shè)計中的安全性能
及時，保障結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性：在建筑施工的過程中，為了有效的提升土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，對在建筑的整體安全性起到了保障性的作用的前提下。在選取工程設(shè)計單位方面，偏向于選擇實力較強的、質(zhì)量有保障的、在管理方面較為先進的單位，因為這些設(shè)計單位一般都具備較為豐富設(shè)計經(jīng)驗，和先進的設(shè)計設(shè)備，具有先進的管理手段以及專業(yè)素質(zhì)較高的相關(guān)人員，這樣對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性就具備了基礎(chǔ)準(zhǔn)備。完善和加強建筑和設(shè)計的理論。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要想完善和加強設(shè)計理論，首先需要對某些概念性的結(jié)構(gòu)設(shè)計有一個較為深刻的理解，同時還需要有一個較為清晰明了的設(shè)計思路。因當(dāng)前的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計方面已經(jīng)成為保障建筑結(jié)構(gòu)性安全的重點設(shè)計思想，所以，設(shè)計理論的完善刻不容緩[3]。對要重視對建筑文件的說明。為了保障土木工程施工結(jié)構(gòu)的安全性能，并且確保和預(yù)期的安全方向一致性。設(shè)計人員需要對說明書的內(nèi)容編制進行重視。首先做到簡潔明了，太過復(fù)雜的話，會使專業(yè)素質(zhì)存在差異的工作人員不能理解說明書中所體現(xiàn)的重點；其次在一些較為復(fù)雜的工程設(shè)計中，必須注重說明書的文件說明編制，以保障施工的正常進行和安全性能。
2結(jié)束語
對于我國這樣一個正處在經(jīng)濟高速發(fā)展時期的國家而言，此時正是需要大量的、規(guī)模相當(dāng)?shù)墓こ探ㄔO(shè)，土木工程建設(shè)就是這樣一種綜合性的工程，正好符合我國需要，正因為如此，對建筑施工結(jié)構(gòu)技術(shù)的要求，都非常之高。這就要建筑部門要高度重視起來，嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，不僅要保障施工安全，保障建筑的質(zhì)量，還要為國家的更大發(fā)展而不斷創(chuàng)新進取。
作者：吳世明 單位：哈爾濱市華濱建筑工程公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計建筑工程論文
1建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在問題及對策
1.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計防腐方面的問題及對策
鋼材受自然因素影響較大，一旦長時間暴露在室外環(huán)境中，就極易被銹蝕，不僅鋼材的外觀會深受影響，鋼材的質(zhì)量也會大打折扣。因此，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中鋼材防腐問題也是必須引起高度重視。當(dāng)前，鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中對于防腐方面問題的解決方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。設(shè)計人員會根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)建筑的要求選用合適的防腐涂料，并要求施工人員在施工中嚴(yán)格按照相關(guān)要求規(guī)范進行操作。此外，對于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件也有不同的要求，例如有的構(gòu)件在出廠前需要涂刷一層底漆。在鋼材上涂抹防腐涂料就目前來看是最為有效的防腐措施。但是這樣做只是基礎(chǔ)性的防腐，因而為了提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐效果，就必須選用耐候鋼作為鋼結(jié)構(gòu)建筑的材料，并利用熱浸鍍鋅技術(shù)對其進行處理，利用鍍層，達到保護鋼結(jié)構(gòu)不被腐蝕，尤其是應(yīng)加強有機涂料配套技術(shù)的應(yīng)用，以及陰極保護技術(shù)的應(yīng)用，才能更好地確保其防腐性能得到有效的提升。
1.2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在物理方面的問題及對策
1.2.1噪聲問題及對策
噪聲問題是現(xiàn)代建筑中最為常見的問題之一，且一直沒有得到徹底的解決。怎樣有效降低噪聲已經(jīng)成為當(dāng)前建筑學(xué)中的重要研究課題之一。人類耳朵能夠聽到許多種聲音，而這些聲音又大致能夠分為兩類，一類是無害悅耳的聲音，例如音樂聲、鳥鳴聲等;另一類則是有害的噪聲，例如各種機械發(fā)出的轟鳴聲，刺耳的喇叭聲等。一般情況下，建筑使用功能的不同對隔音的效果要求也不同，例如大型商場建筑，其隔音效果要求較低;尋求安靜的住宅建筑隔音效果要求就較高，這就需要設(shè)計人員根據(jù)建筑使用功能以及隔音效果的不同要求進行專門的設(shè)計。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中所采用的隔音措施主要有:使用隔聲門、隔聲窗，并在建筑或需隔音的房間外墻上使用隔聲性能較好的材料。根據(jù)建筑使用功能的不同，其對吸音的效果要求也不相同。例如音樂廳類型的建筑，其主要使用功能就是讓人類的耳朵吸收發(fā)出的音樂聲，所以在音樂廳類型的建筑中通常會在頂棚增加反射板用來反射聲音，若是音樂廳中的聲音無法反射，那么人類的耳朵所聽到的聲音就會有缺失，甚至是聽不到聲音。當(dāng)前，解決吸音問題的主要措施有兩種:及時種是科學(xué)的設(shè)計吸聲結(jié)構(gòu)，例如孔石膏板吊頂。第二種是采用先進的吸聲材料，例如玻璃、巖棉等吸聲性能較好的材料。
2建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性與設(shè)計要點
2.1建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的特點
建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的特點主要表現(xiàn)為:及時，鋼結(jié)構(gòu)的多樣性。建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的問題直接影響著鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，特別是承荷載力大的鋼結(jié)構(gòu)部位，在進行這類鋼結(jié)構(gòu)部位設(shè)計時必須進行多方面的考慮，并對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行認(rèn)真分析、探究。第二，鋼結(jié)構(gòu)的整體性。鋼結(jié)構(gòu)建筑是由多種構(gòu)件共同組成的一個整體，任何一個構(gòu)件所具有的作用都是不容忽視的，若是當(dāng)任意一個構(gòu)件出現(xiàn)問題，例如失穩(wěn)、變形等情況，那么必定會對其他構(gòu)件造成影響，最終導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性出現(xiàn)問題。
2.2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的計算方法
(1)整體剛度計算。在現(xiàn)行的鋼結(jié)構(gòu)計算規(guī)范中，通用的計算方法是軸心壓桿穩(wěn)定計算方法，其主要采用是折減系數(shù)方法和臨界壓力求解法。其中，臨界壓力由歐拉公式給出。(2)整體穩(wěn)定性分析。鋼結(jié)構(gòu)建筑是由多種構(gòu)件共同組成的一個整體，其整體穩(wěn)定性受各種構(gòu)件的制約較大，各構(gòu)件之間是否具有良好的穩(wěn)定性，是確保鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的前提基礎(chǔ)。所以，應(yīng)對其整體穩(wěn)定性進行分析。(3)其他特點的穩(wěn)定計算。鋼結(jié)構(gòu)的各種組成構(gòu)件又能分為兩大類，為彈性構(gòu)件和柔性構(gòu)件，因而，在進行鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時應(yīng)重視這一特點。由于柔性構(gòu)件容易發(fā)生變形，進而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部也發(fā)生變化，最終對鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，所以，必須重視柔性構(gòu)件的分析。
2.3鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析方法
(1)靜力法。靜力法的分析原理是結(jié)合已經(jīng)出現(xiàn)了微小變形后的一些結(jié)構(gòu)受力的條件，并根據(jù)這些條件來建立相對平衡的微分方程。通過建立的微分方程仔細(xì)的計算出構(gòu)件受力的臨界相關(guān)荷載。在實際中應(yīng)用靜力法構(gòu)件平衡微分方程時，應(yīng)遵循相關(guān)設(shè)定，具體表現(xiàn)為:直桿構(gòu)件應(yīng)該為截面，其壓力應(yīng)始終遵循之前的軸線進行作用。(2)動力法。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系處于平衡狀態(tài)下時，若是受到一定的干擾，那么整個結(jié)構(gòu)體系就會產(chǎn)生振動，這時應(yīng)采用動力法對鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行分析。鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性與其所承受的荷載有著密切關(guān)聯(lián)，在鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形以及鋼結(jié)構(gòu)振動加速時，這種聯(lián)系更加緊密。若是鋼結(jié)構(gòu)所承受的荷載值低于鋼結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性的極限荷載值時，會出現(xiàn)加速度和之前的鋼結(jié)構(gòu)變形的具體方向相反的狀況。(3)能量法。若是在實際應(yīng)用中鋼結(jié)構(gòu)載著保守力并且已經(jīng)具備結(jié)構(gòu)變形的相關(guān)受力條件，那么就能以此條件構(gòu)建總體勢能。如果要計算鋼結(jié)構(gòu)的總體勢能，則必須滿足一個前提條件，即鋼結(jié)構(gòu)處于相對平衡的狀態(tài)下。
3結(jié)語
總之，建筑工程的快速發(fā)展，促使鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于建筑工程中，然而鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性直接影響著鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體質(zhì)量，因此，本文對建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性與設(shè)計要點進行了認(rèn)真分析與探討，希望能為所需者提供借鑒。
作者：文平軍 單位：東莞市金陵鋼結(jié)構(gòu)工程有限公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:模型自動轉(zhuǎn)化方法結(jié)構(gòu)設(shè)計論文
1構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計信息模型
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，不同軟件之間的模型數(shù)據(jù)交換都要依靠軟件之間的數(shù)據(jù)接口。出于利益考慮，大多數(shù)軟件公司不愿意公開自己的模型數(shù)據(jù)格式，也就造成信息無法進行有效、順暢的交換，這給實際的工作帶來很多困難。針對這種情況，建立一個統(tǒng)一的工程信息模型是解決上述問題的關(guān)鍵，這樣就可以使不同軟件之間的數(shù)據(jù)信息得以共享和交換。建筑結(jié)構(gòu)信息模型就是依據(jù)這樣一個理念而形成的一種新的模型技術(shù)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計信息模型主要采用三維數(shù)字技術(shù)，并綜合了建筑工程項目相關(guān)信息的數(shù)據(jù)模型，這種模型在具有物理模型基本結(jié)構(gòu)和信息的同時還擁有模型的屬性、模型管理以及模型的關(guān)聯(lián)等信息。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型信息具有關(guān)聯(lián)性、一致性和完備性的特點，能夠建立建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的數(shù)據(jù)源，能夠有效解決工程數(shù)據(jù)之間全局共享和一致性的問題。為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的模型自動轉(zhuǎn)化提供了合理的解決方法。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型的自動轉(zhuǎn)化
2.1建筑設(shè)計模型與結(jié)構(gòu)設(shè)計模型的自動轉(zhuǎn)化
目前，很多建筑企業(yè)在進行設(shè)計時還是采用比較傳統(tǒng)的二維圖設(shè)計方法，工作人員在進行施工圖紙和建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的繪制時還是依據(jù)固定的設(shè)計設(shè)計圖紙來進行設(shè)計的。這樣，比較簡單的圖元識別只能幫助施工作業(yè)人員對重大構(gòu)件的位置加以明確，而較小但要求比較高的細(xì)節(jié)部分并不能來精準(zhǔn)定位，因此使得施工過程變得繁雜，施工任務(wù)變得比較繁重，從而使施工效率地下。而統(tǒng)一了各建筑產(chǎn)品描述標(biāo)準(zhǔn)的IFC標(biāo)準(zhǔn)則涵蓋了建筑項目的每一個環(huán)節(jié)，十分精準(zhǔn)的描述了建筑設(shè)計過程中的幾何模型，對不同模型之間的自動轉(zhuǎn)化提供了方便，其主要的優(yōu)勢為：（1）更加容易識別建筑構(gòu)件，使建筑項目的施工更容易進行。墻體、柱、梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型能夠容易識別出來的，而經(jīng)過IFC標(biāo)準(zhǔn)進行模型轉(zhuǎn)化以后，建筑墻體不僅包括結(jié)構(gòu)層，還包括墻體兩側(cè)的裝飾層和保溫層，同時還明確了門、窗等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件；（2）加強了構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)性，轉(zhuǎn)化以后的信息模型可依據(jù)具體實際情況進行二次處理；（3）實體定義和關(guān)聯(lián)關(guān)系相結(jié)合，使結(jié)構(gòu)的邏輯性增強，基于洞口和墻體實體對結(jié)構(gòu)墻體進行精準(zhǔn)的描述，并且定義建筑結(jié)構(gòu)中墻體的多種材質(zhì)模型，加強對IFC標(biāo)準(zhǔn)的解析是建筑設(shè)計向結(jié)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)化的一個難點，IFC文件解析可根據(jù)建筑項目的具體情況進行自主研發(fā)，也可以采用商業(yè)化IFC數(shù)據(jù)解析接口得以實現(xiàn)，最終通過對IFC文件的解析來獲得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的模型。
2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計模型與結(jié)構(gòu)分析模型的自動轉(zhuǎn)化
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的一個比較重要的環(huán)節(jié)就是建筑結(jié)構(gòu)分析，自動生成結(jié)構(gòu)分析模型以及回傳分析結(jié)果都是通過結(jié)構(gòu)分析過程得以實現(xiàn)的，目前從國際上使用最普遍的有限元分析軟件公開模型格式的數(shù)據(jù)來看，該過程的實現(xiàn)是比較容易的，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型和結(jié)構(gòu)分析模型之間的轉(zhuǎn)化還停留在不同有限元分析軟件間幾何模型的基礎(chǔ)上，二者轉(zhuǎn)化的具體過程如下所示：（1）遍歷生成的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型利用有限元軟件將結(jié)構(gòu)構(gòu)成信息導(dǎo)出，進而寫入模型文件；（2）對已生成的模型文件，將其導(dǎo)入置軟件中，并對此模型文件進行定義補充、荷載的施加，并對結(jié)構(gòu)設(shè)計加以分析；（3）通過數(shù)據(jù)庫借口將結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫；（4）將需要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和構(gòu)建信息與所生成的結(jié)果進行比較，并通過借口導(dǎo)入從而形成關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)建完整的施工圖設(shè)計模型，對工程的量算和施工圖紙的實際進行指導(dǎo)。
2.3結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計模型與工程量算模型的自動轉(zhuǎn)化
工程量算是否直接影響項目的造價和工程項目的投資控制。建筑設(shè)計模型是建筑工程中工程量算數(shù)據(jù)的直接來源。目前，我國量算模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化大多采用三維圖形量算軟件，實現(xiàn)不了IFC數(shù)據(jù)的交換，因此只能通過專用的接口來實現(xiàn)數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換。目前，國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的廣聯(lián)達鋼筋抽樣軟件是通過XML映射模型來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程量算之間轉(zhuǎn)化的，首先定義XML模型機制，再對模型模板進行定義，多采用模式定義或者文檔定義，經(jīng)過研究實踐表明，可替代文檔定義類型和穩(wěn)定定義類型相比，前者表示方式比較靈活，文檔采用的語法與相關(guān)模型機制語法相比具有高度一致性，并且具有強伸縮性，因此可替代文檔類型可實現(xiàn)建筑施工設(shè)計模型向工程量算模型的轉(zhuǎn)化。
3結(jié)語
本文針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不同軟件模型之間轉(zhuǎn)化的問題，探究并解決了模型自動轉(zhuǎn)化的方法，這使得建筑設(shè)計模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計模型、結(jié)構(gòu)分析模型以及工程量算模型之間的自動轉(zhuǎn)化得以實現(xiàn)，在建筑工程實際應(yīng)用過程中具有十分重要的意義。
作者：李學(xué)芳 梅神兵 單位：天津市建筑工程職工大學(xué) 天津市醫(yī)藥設(shè)計院
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:超限高層商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文
1工程概況
某工程由1棟6層商業(yè)樓，4棟超高層住宅樓，1棟59層超高層辦公樓組成。本文以6層商業(yè)樓為例，分析總結(jié)超限高層商業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。結(jié)合6層商業(yè)樓的建筑功能和結(jié)構(gòu)平面布置的特點，設(shè)兩道防震縫將其分為A、B、C三個區(qū)，分區(qū)后僅A區(qū)屬超限高層，故本文主要介紹商業(yè)樓A區(qū)，下文所提商業(yè)樓均指商業(yè)樓A區(qū)。本工程所在地區(qū)基本設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度為0.05g，設(shè)計地震分組為及時組，建筑場地類別為Ⅱ類，場地特征周期，多遇地震為0.35s，罕遇地震為0.40s。商業(yè)A區(qū)結(jié)構(gòu)單元抗震設(shè)防類別為重點設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強其抗震措施，故商業(yè)樓框架抗震等級應(yīng)為2級。多遇地震計算時結(jié)構(gòu)阻尼比取0.05，風(fēng)振計算時結(jié)構(gòu)阻尼比取0.02。
2基礎(chǔ)設(shè)計
商業(yè)樓基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，采用樁加防水板基礎(chǔ)。根據(jù)前期試樁檢測報告結(jié)論，采用Φ700鉆孔灌注樁，抗壓兼抗拔樁。基礎(chǔ)埋深12.1m，遠大于建筑結(jié)構(gòu)高度的1/18。經(jīng)復(fù)核，風(fēng)荷載及水平地震作用下基底均不出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)，可滿足高層建筑結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定要求。
3地下車庫設(shè)計
地下車庫采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，局部增加的剪力墻，主要有兩個作用:一是為了使得地下1層與地上1層的剪切剛度比大于2，滿足正負(fù)零作為地上單體嵌固端的要求，二是為了更好地保障室內(nèi)外高差處水平力的傳遞。商業(yè)樓室內(nèi)及室外相關(guān)范圍內(nèi)，正負(fù)零零層采用梁板式結(jié)構(gòu)，板厚180～250，雙層雙向配筋，且配筋率不小于0.25%。
4上部結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)超限情況的判定根據(jù)“住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點》的通知(建質(zhì)〔2010〕109號)”，對商業(yè)樓的超限情況判定如下:①商業(yè)樓結(jié)構(gòu)高度29.2m，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屬于A級高度高層建筑，高度不超限。②商業(yè)樓3層以上豎向構(gòu)件縮進大于25%，屬尺寸突變(立面收進);③商業(yè)樓地上樓層存在多處樓板有效寬度小于50%，開洞面積大于30%的情況;④商業(yè)樓3層和4層之間質(zhì)心相差達18m，大于相應(yīng)邊長的15%，同時，考慮偏心扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2，小于1.4。綜合以上分析，商業(yè)樓屬于超限高層建筑。(2)上部結(jié)構(gòu)計算分析在小震作用下，全部結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)，構(gòu)件承載力和變形應(yīng)該滿足規(guī)范的相關(guān)要求。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3－2010第5.1.12條的要求，本工程采用SATWE與PMSAP兩種不同分析軟件分別進行了整體內(nèi)力及位移計算，兩種軟件的計算結(jié)果基本一致，結(jié)構(gòu)體系滿足承載力、穩(wěn)定性和正常使用的要求。樓層較大位層間移角小于1/550，滿足JGJ3－2010第3.7.3的要求;在剛性樓板假定下，慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，豎向構(gòu)件的較大水平位移和層間位移與該樓層平均值的比值均小于1.4。根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011－2010第5.1.2條，對不規(guī)則建筑應(yīng)采用時程分析進行多遇地震下的補充計算。本工程所選的三條波為TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每條時程曲線計算得到的結(jié)構(gòu)底部剪力均大于CQC法的65%，三組時程曲線計算得到的底部剪力平均值大于CQC法計算得到的底部剪力的80%，故所選三條波滿足規(guī)范要求。時程分析的結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)體系無明顯薄弱層，時程分析法包絡(luò)值較CQC法計算結(jié)果小，故結(jié)構(gòu)的小震彈性設(shè)計由CQC法計算結(jié)果控制。根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3－2010第5.1.13條的要求，對商業(yè)樓采用彈塑性靜力分析方法進行了補充計算。兩個方向罕遇地震下性能點較大層間位移角均小于1/50，小于規(guī)范彈塑性位移角限值，因此宏觀上商業(yè)樓所用結(jié)構(gòu)體系能保障大震不倒的設(shè)計要求。在通過二階段設(shè)計實現(xiàn)三個水準(zhǔn)的基本設(shè)防目標(biāo)以外，針對本工程的具體情況，提出了以下抗震性能化目標(biāo):①設(shè)防地震作用下，中庭連廊等薄弱處樓板內(nèi)雙層雙向鋼筋不屈服;②設(shè)防地震作用下，懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱斜截面抗剪按彈性設(shè)計，正截面抗彎按不屈服設(shè)計;PMSAP樓板應(yīng)力分析結(jié)果表明，中庭連廊根部、平面凹口陰角位置一般為應(yīng)力集地區(qū)域，在多遇地震作用下，樓板主拉應(yīng)力不大于混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，樓板不會開裂，在設(shè)防地震作用下，應(yīng)力集中位置樓板主拉應(yīng)力略大于混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，但適當(dāng)加大樓板配筋，即可滿足樓板內(nèi)鋼筋不屈服。在設(shè)防地震作用下，利用SATWE進行彈性設(shè)計和不屈服設(shè)計，分別校核懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱的箍筋和縱筋，并與多遇地震計算結(jié)果一起進行包絡(luò)設(shè)計。計算結(jié)果表明，配筋值均在合理范圍，配筋切實可行。通過以上性能化設(shè)計措施，在對結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性影響較小的情況下，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能，增加了建筑的安全性。(3)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計針對偏心布置和扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，設(shè)計時，盡量使結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件在平面布置中對稱均勻布置，避免剛度中心與質(zhì)量中心之間存在過大的偏離;加強外圍構(gòu)件的剛度，增強結(jié)構(gòu)的抗扭性能。計算時，考慮偶然偏心的影響，設(shè)計時適當(dāng)加強受扭轉(zhuǎn)影響較大部位構(gòu)件的強度、延性及配筋構(gòu)造。通過調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，將考慮偶然偏心下的較大位移比嚴(yán)格控制在1.4以下，及時扭轉(zhuǎn)周期和及時平動周期比嚴(yán)格控制在0.9以下。針對立面收進帶來的扭轉(zhuǎn)不利影響而采取的抗震措施詳?shù)?1)條。構(gòu)造上，對收進樓層(4層)加厚至140mm且雙層雙向加強配筋，配筋率不小于0.25%，但為減小大跨部分樓板自重，室內(nèi)大跨度區(qū)域樓板厚120mm，屋面大跨度區(qū)域樓板厚130mm，收進部位上下層樓板(3層和5層)厚度不小于120mm，并雙層雙向加強配筋。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3－2010》的相關(guān)規(guī)定，體型收進部位上、下各兩層塔樓周邊豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級提高一級，框架柱在此范圍內(nèi)箍筋全高加密，提高縱筋配筋率;收進部位以下兩層結(jié)構(gòu)周邊豎向構(gòu)件配筋加強。針對因開洞形成樓板不連續(xù)情況，整體計算時按實際開洞情況建模，并將以上樓層定義為彈性膜，以考慮樓板不連續(xù)對結(jié)構(gòu)的影響;同時，構(gòu)造加厚連廊等薄弱區(qū)域樓板至130mm厚，并雙層雙向配筋，配筋率不小于0.25%。
5結(jié)語
本文對某超限高層商業(yè)樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了簡要介紹，主要的設(shè)計要點可總結(jié)如下:(1)結(jié)合建筑功能和結(jié)構(gòu)布置合理設(shè)縫，規(guī)避平面布置的不規(guī)則;(2)優(yōu)化布置結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件，適當(dāng)加強外圈構(gòu)件的剛度，提高結(jié)構(gòu)的抗扭性能;(3)采用兩種軟件進行多遇地震彈性分些，結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足相應(yīng)的強度和剛度要求;(4)對結(jié)構(gòu)進行多遇地震下的彈性時程分析，驗證結(jié)構(gòu)體系的合理性，并與振型分解反應(yīng)譜法進行包絡(luò)設(shè)計;(5)補充罕遇下的靜力彈塑性分析，控制性能點層間位移角不大于規(guī)范要求;(6)根據(jù)工程的具體情況，提出合理的抗震性能化設(shè)計目標(biāo);(7)利用概念設(shè)計原理，結(jié)合規(guī)范要求，對薄弱部位進行構(gòu)造加強。
作者：黃均亮 單位：上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:攔擋壩結(jié)構(gòu)設(shè)計論文
1壩型選擇
攔擋壩壩型主要分為實體攔擋壩和格柵壩兩種。其中實體攔擋壩是依靠自身實體結(jié)構(gòu)來抵擋泥石流整體沖擊，將砂石攔蓄在庫區(qū)，并將水沙排至下游的建筑物;格柵壩則是利用鋼管、鋼軌、鋼筋混凝土或高彈性鋼絲網(wǎng)來攔截可能會導(dǎo)致河道壅塞的大塊石，并將小粒徑砂石排至溝道下游以延長泥庫使用壽命。由于鷹嘴巖溝溝口即為下游漁子溪一級水電站庫尾，且溝口處河道寬度僅約40m，根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的泥石流溝口堆積情況分析，粒徑超過50cm的大塊石少，粒徑50cm以下的中小塊石較多，堆積扇侵占河道后壅高上游水位。加之上游各支溝暴發(fā)的不同規(guī)模的泥石流導(dǎo)致河水挾沙量大，對沖積扇的淘刷能力不強，因此在鷹嘴巖溝溝口沖出物質(zhì)量并不大且粒徑不大的情況下仍容易對河道造成壅塞。所以，鷹嘴巖溝口攔擋壩宜采用實體式攔擋壩，將泥石流沖出的固體物質(zhì)盡可能的攔截在庫內(nèi)，才能起到防治效果。考慮到壩址處谷底寬度達到80m，且壩址下游地形成喇叭形，故采用重力式實體攔擋壩進行設(shè)計。
2攔擋壩壩體設(shè)計
2.1主壩壩高確定
在50年一遇的設(shè)計暴雨情況下，該溝下泄的泥石流總量為11.5萬m3。由于地形條件及工期制約，減災(zāi)治理只能在溝口修建一道攔擋壩。同時由于壩軸線左右岸巖質(zhì)邊坡高度限制，攔擋壩高度不宜超過22m，此時攔擋壩的天然庫容僅4萬多方，但經(jīng)過對河床淤積物進行清理，可使其總庫容能達到容納一次50年一遇的設(shè)計暴雨形成的泥石流總的固體物質(zhì)量11.5萬m3的能力。經(jīng)庫容計算，攔擋壩的溢流頂高程綜合確定為1229.50m，壩高為22m。非溢流壩段較大壩高25.0m，壩軸線長度104m。
2.2壩體斷面和結(jié)構(gòu)設(shè)計
攔擋壩因地基均為泥石流堆積體，承載力較低且覆蓋層厚度大，不能滿足建壩要求，因此大壩基礎(chǔ)置于覆蓋層上，采用樁基承臺混凝土重力壩。為充分利用泥石流溝內(nèi)豐富的塊石，壩體采用C15埋石混凝土澆筑。參考國內(nèi)外泥石流治理經(jīng)驗，泥石流攔擋壩最危險工況為空庫過流工況，壩體采用上游面緩的型式，可在該工況下利用泥石流堆積體自重來改善攔擋壩的整體穩(wěn)定條件，下游壩面則宜采用較陡的坡比，以免過壩泥石流沖刷磨蝕破壞壩體。上游壩體迎水坡坡比從上到下分別擬定為1∶0.6和1∶2.5，背坡坡比1∶0.3;溢流口為梯形斷面，邊坡坡度為1∶1，壩頂寬3m。溢流壩段:壩頂高程1229.50m，壩頂寬3.0m，壩底樁基平臺寬33.65m，壩高22.0m，溢流壩段長20m。為達到泥石流在大壩處形成水砂分離，溢流壩段設(shè)置斷面尺寸為1.0m×1.0m的方型排水孔，梅花型布置，間距4.0m、排距3.0m。溢流壩段下游與消力塘底板連接。非溢流壩段:壩頂高程為1232.50m，壩頂寬3.0m，壩底樁基平臺寬26.6～33.65m，較大壩高為25.0m。
2.3壩基設(shè)計
因壩基為深厚泥石流堆積體，地基承載力不能滿足設(shè)計要求，因此采用樁基方案。溝床為松散堆積物，鉛直堆積厚度約17～21m，主要有地震產(chǎn)生的崩塌堆積物以及泥石流堆積的含塊碎礫石土。崩塌堆積物在右岸坡腳以倒石錐形式出現(xiàn)，為碎礫石土，厚度平均20m。溝床堆積物結(jié)構(gòu)不均一，較松散，局部架空。其下基巖為花崗閃長巖，巖體較完整。由于泥石流區(qū)沖刷深度較大，基底主要為碎礫石土。參考映秀鎮(zhèn)紅椿溝泥石流治理工程的成功案例，鷹嘴巖溝攔擋壩基礎(chǔ)也采用樁基承臺結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計承臺厚度1.5m，樁為圓樁，直徑800mm，樁間距為4.0m;樁基承臺為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強度設(shè)計為C25。經(jīng)布置設(shè)計樁基進尺為924m，樁基混凝土量為464m3。
2.4壩肩邊坡防護設(shè)計
根據(jù)勘查資料，兩岸壩肩邊坡均為基巖，巖體呈弱風(fēng)化，局部強風(fēng)化，強卸荷;節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體完整性差～較完整，多呈次塊狀～鑲嵌結(jié)構(gòu)。兩岸邊坡整體穩(wěn)定，但局部存在不穩(wěn)定塊體，為防止局部崩塌，治理前采用人工清除不穩(wěn)定塊體，杜絕施工過程中的安全隱患，待清除完后，采用固結(jié)灌漿處理壩肩節(jié)理裂隙較發(fā)育部位。
2.5壩下防沖設(shè)計
根據(jù)壩下沖刷計算，攔擋壩下游需設(shè)置消能防護，壩下消能措施，擬設(shè)置主壩與副壩之間進行消能防護，消減泥石流和水流勢能。護底寬46.0m，厚度2.0m，護坦底至相應(yīng)下游副壩溢流頂部范圍內(nèi)鋪設(shè)干砌塊石，護底采用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。副壩為重力式壩，壩體為溢流和非溢流壩段組成。根據(jù)(DZ/T0239－2004)《泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，計算確定主副壩壩軸線距離為40.0m。據(jù)地形布置后，副壩壩體總長92.0m，其中溢流壩段長40.0m，右岸非溢流壩段長31.6m，左岸非溢流壩長20.4m。副壩溢流段壩頂與消力池頂部同高程為1210.50m，壩頂寬2.0m，壩高12.0m，壩底寬12.0m。非溢流壩段壩頂高程為1213.50m，壩頂寬2.0m，較大壩高為15.0m。4.6壩體穩(wěn)定計算(1)荷載組合。根據(jù)(DZ/T0239－2004)《泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計規(guī)范》，攔擋壩設(shè)計工況按滿庫過流、半庫過流、空庫過流三種工況結(jié)合地震因素進行計算(考慮地震和不考慮地震)，其組合型式見表2。
3結(jié)語
由于鷹嘴巖溝位于耿達水電站廠房和漁子溪一級電站閘首之間，溝道內(nèi)相對較寬的溝谷和溝口狹窄的河道地形，決定了鷹嘴巖溝減災(zāi)治理工程宜在溝口布置攔擋壩，用以攔擋泥石流沖出物以免進入河道造成壅塞。結(jié)合本工程特點，攔擋壩采用重力式實體攔擋壩能夠起到更大的防災(zāi)減災(zāi)效果。通過采用上游緩、下游陡的結(jié)構(gòu)斷面型式，攔擋壩能夠在各種泥石流工況下保持自身穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全。針對壩基應(yīng)力較大的問題，通過設(shè)置樁基礎(chǔ)予以解決。鷹嘴巖溝攔擋壩是該溝減災(zāi)治理的一個重要建筑物之一，能夠從一定程度上減輕泥石流災(zāi)害造成的損失。
作者：袁泉 靳偉 單位：中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司 自貢市水利電力建筑勘測設(shè)計院
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:船舶電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計模式論文
1船舶傳統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)智能化
船舶電網(wǎng)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通常是由2臺及以上由專用柴油機驅(qū)動的主發(fā)電機與1臺及以上由螺旋槳軸驅(qū)動的軸帶發(fā)電機作為電源，向主配電板供電，主配電板采用放射式向各用電負(fù)載配電，同時還有應(yīng)急配電板與主配電板相聯(lián)接。電網(wǎng)正常運行時，應(yīng)急配電板由主配電板供電，主配電板發(fā)生斷電時，應(yīng)急發(fā)電機自動啟動，供電即切換至應(yīng)急發(fā)電機。在船舶正常航行工況下，通常由1臺軸帶發(fā)電機(SG)向主配電板供電;在進、出港或港口作業(yè)工況下，由1臺及以上主發(fā)電機(DG)向主配電板供電;在停港工況下，如果用電負(fù)載不大，可以由應(yīng)急發(fā)電機(EG)作為停泊發(fā)電機向主配電板供電。通過對PMS和FCS編制一定的程序，即可實現(xiàn)船舶傳統(tǒng)電網(wǎng)智能化，把主發(fā)電機組的起動或停止，軸帶發(fā)電機的勵磁或滅磁，發(fā)電機的投網(wǎng)或撤出、并聯(lián)或解列，發(fā)電機的調(diào)頻、調(diào)載、有功功率與無功功率的分配，重載詢問以及將軸帶同步發(fā)電機轉(zhuǎn)換成“助推電動機”等，全部根椐負(fù)載對功率的需求與設(shè)備的狀況，進行自動控制，具備通訊功能的PMS與FCS相結(jié)合，可以將各臺發(fā)電機運行中的主要參數(shù)、開關(guān)位置、故障類型等完整信息，在中央監(jiān)控系統(tǒng)的模擬圖上動態(tài)顯示并進行記錄、打印與儲存，同時還具有對發(fā)電機進行繼電保護與遠程控制等功能。設(shè)計程序時應(yīng)做到一旦PMS或FCS出現(xiàn)故障，應(yīng)確保不降低電網(wǎng)向負(fù)載供電的性。
2公用電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
當(dāng)前，電力推進(主推、Z推或側(cè)推)和大型起重機等專用設(shè)備，不僅功率很大，而且還要求預(yù)留較大的儲備功率以應(yīng)對特殊工況，其所需電力，一種是由專用發(fā)電機提供，另一種是由公用電網(wǎng)供給，即電力推進等專用設(shè)備與船舶輔機等其他設(shè)備所需電力，全部由發(fā)電裝置組成的公共電網(wǎng)提供電源。船舶電力負(fù)載的共同特點為電力推進等專用設(shè)備與船舶輔機等其他用電設(shè)備的較大負(fù)載，不可能在同一時間出現(xiàn)。實踐說明采用公用電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，無論原動機是柴油機、燃?xì)鈾C，還是汽輪機，或者是不同能源的原動機進行組合，都通過發(fā)電機將能源電力化，對電力進行綜合利用和分配調(diào)度，有利于提高發(fā)供電設(shè)備的利用率，能夠減少全船所需原動機和發(fā)電機的裝機功率。
(1)公用電網(wǎng)的控制系統(tǒng)，應(yīng)保障在電力推進和船舶其他用電負(fù)載之間，安全、合理地分配功率，在必要時應(yīng)當(dāng)能自動卸載非重要設(shè)備。
(2)公用電網(wǎng)中，發(fā)電機組的臺數(shù)和額定功率應(yīng)能在1臺機組停止工作時，余下的機組能提供所有重要和維持船舶正常負(fù)載所需功率，同時保持推進功率在有效的程度。
(3)如果公用電網(wǎng)中所需電力正常由并聯(lián)工作的2臺或更多臺發(fā)電機組提供，當(dāng)1臺機組突然停止供電時，余下機組的功率應(yīng)足夠保障重要負(fù)載和有效程度的推進功率不間斷地工作。
(4)提高公用電網(wǎng)的功率因數(shù)，確保電網(wǎng)動態(tài)功率因數(shù)在0．95左右，同時也應(yīng)防止發(fā)生過補償。
3高壓環(huán)形電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)把相電壓在1kV以上的定為高壓。船舶三相交流高壓電力系統(tǒng)常見的標(biāo)稱電壓等級為線電壓3．3(3．0)、6．6(6．0)、11(10)、16．5(15)kV，通常把上述電壓等級稱為中壓，其標(biāo)稱頻率為60Hz，括號中的電壓等級的標(biāo)稱頻率為50Hz。面對功率日益增大的船舶電網(wǎng)，若采用低壓電網(wǎng)供電，有數(shù)萬安培電流，傳輸電力所需要的電纜截面太大，其負(fù)面影響是多方面的。對于功率相同的負(fù)載，當(dāng)采用0．44kV供電，與采用11kV供電相比較，后者的負(fù)載電流約為前者的4%。若電纜電流密度不變，則后者所需電纜截面可比前者減少25倍，雖然后者內(nèi)阻會比前者增大約25倍，但短路電流釋放的熱功率卻比前者降低約90%，電壓損失可從前者的29．7%降為后者的1．2%，線損可從前者的17%降為后者的0．7%。由此可見，采用高壓供電，能夠節(jié)能降損，提高電壓質(zhì)量，減少有色金屬用量，便于電纜敷設(shè)，有利于減輕船舶自重和減小短路電流造成的危害，降低船舶建造成本與營運費用。盡管高壓供電有許多優(yōu)越性，但要在全船都采用高壓電氣設(shè)備是不現(xiàn)實的。比較合理的方法是按不同的用途采用不同的電壓等級，對功率很大的電推等專用設(shè)備，由高電壓直接供電，采用高壓電動機驅(qū)動，也可通過專用變壓器將電壓降至驅(qū)動裝置所需電壓等級，特別是需要進行變頻控制時，可利用該專用變壓器可起到抑制諧波的作用;在船舶用電設(shè)備集中的區(qū)域，裝設(shè)配電變壓器，其初級電源(1級配電)采用高壓環(huán)形電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，次級(2級配電)采用低電壓向用電設(shè)備放射式供電。通過在各區(qū)域性配電變壓器初級電源控制開關(guān)進線側(cè)形成的高壓環(huán)形電網(wǎng)，能為高壓配電板各段主匯流排提供互為備用的回路，可以選用多種配電方案，從而提高了供電的性與靈活性。
(1)高壓配電板與環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)為封閉式金屬鎧裝型，通常為抽屜式或抽出式。高壓開關(guān)優(yōu)先選用真空斷路器或采用六氟化硫(SF6)斷路器，對其應(yīng)按較大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。
(2)各屏高壓配電板之間應(yīng)隔開，其匯流排至少要分成獨立的2段，每段匯流排上至少有1臺高壓發(fā)電機供電，也可提供至少2個及以上安裝在不同處所相互獨立的電源裝置進行環(huán)網(wǎng)。
(3)應(yīng)當(dāng)通過高壓母排分段與母聯(lián)開關(guān)(如圖3中的H6與H7)來實現(xiàn)分段母排的并列運行，設(shè)計時需要根據(jù)負(fù)載情況選擇一組環(huán)網(wǎng)柜的2臺環(huán)網(wǎng)開關(guān)與圖3中的高壓開關(guān)H1、H12實行“四合三”互鎖，例如選擇環(huán)網(wǎng)開關(guān)H23、H24與H1、H12這4只開關(guān)中同時只能有3臺合閘，以防止通過環(huán)網(wǎng)形成高壓分段母排并列的旁路，從而影響母聯(lián)開關(guān)的保護功能。若考慮當(dāng)高壓母排分段與母聯(lián)開關(guān)無法合閘時，需要用環(huán)網(wǎng)作為高壓分段母排并列的備用回路，在設(shè)計時應(yīng)按其可能通過的電流選配環(huán)網(wǎng)電纜與環(huán)網(wǎng)開關(guān)容量。
(4)高壓配電板與環(huán)網(wǎng)柜都應(yīng)具備“五防”功能，應(yīng)裝設(shè)帶電顯示閉鎖裝置與防淋露自動加熱器。
(5)高壓配電變壓器可選用三相雙繞組干式變壓器。除規(guī)范限制外，高壓側(cè)宜采用中性點接地系統(tǒng)，在非限制類船舶中的“地”即“船體”，高壓側(cè)中性點接地，有利于防止初、次級繞組之間可能發(fā)生的絕緣降低而產(chǎn)生的過電壓。但中性點對地連接應(yīng)通過阻抗器等限流裝置，使接地故障電流既不小于接地故障監(jiān)測保護裝置所需最小動作電流的3倍，又要不高于連接至配電板的較大發(fā)電機的額定滿載電流(此處所指電流均為電流互感器的二次電流)，以滿足保護裝置的選擇性與靈敏度。
(6)應(yīng)當(dāng)保障中性點接地的連續(xù)性。當(dāng)一屏高壓配電板分為獨立運行的分段或有幾屏單獨的高壓配電板時，應(yīng)為每個分段或每一屏高壓配電板設(shè)置單獨的中性點接地，并有措施以保障當(dāng)發(fā)電機被隔離時，接地連接線不會被開路。
(7)高壓電纜的電壓等級與載流能力應(yīng)符合要求。在中性點對地絕緣的系統(tǒng)中，電纜相與地額定電壓應(yīng)不低于系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓;在中性點接地系統(tǒng)中，電纜的相與相額定電壓應(yīng)不低于系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓;環(huán)網(wǎng)電纜有可能會取代高壓配電板的某段主匯流排進行放射式配電。例如圖3中當(dāng)高壓配電板的11kVⅡ段失電，由高壓環(huán)網(wǎng)電纜向11kVⅡ段供電時，H1出線電纜與各高壓環(huán)網(wǎng)電纜應(yīng)具備相應(yīng)的載流能力。
(8)應(yīng)當(dāng)有效地進行無功補償。對大功率電感性設(shè)備，宜進行無功就地補償;對各區(qū)域配電變壓器，可以分區(qū)進行無功自動補償，以提高發(fā)、配電設(shè)備的利用率，減少線路損耗，提高電壓質(zhì)量。
(9)高壓配電系統(tǒng)的繼電保護宜采用帶通訊接口的數(shù)字式綜合保護裝置進行主保護與后備保護。
4變頻電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
在多臺柴油發(fā)電機組并聯(lián)運行時，總負(fù)載功率中有功功率分配的理想狀況是各臺柴油發(fā)動機的負(fù)載與其額定功率的比值均等，主要通過各臺柴油發(fā)動機的調(diào)速器根據(jù)有功負(fù)載的變化來調(diào)節(jié)進油量實現(xiàn)的，維持轉(zhuǎn)速始終趨向于額定轉(zhuǎn)速，通常穩(wěn)態(tài)特性參數(shù)選擇為4%范圍內(nèi);總負(fù)載功率中無功功率分配的理想狀況是各臺發(fā)電機的電流與其額定電流的比值均等，可通過各臺發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)器(AVR)根據(jù)負(fù)載電流的變化自動調(diào)節(jié)勵磁電流實現(xiàn)，通常穩(wěn)態(tài)特性參數(shù)選擇2%范圍內(nèi)。對于功率經(jīng)常處于非常大范圍變化的負(fù)載，船舶電網(wǎng)有可能發(fā)生持續(xù)波動，比較難以在規(guī)定的時間內(nèi)將電源頻率、相位、電壓都調(diào)節(jié)到允許范圍之內(nèi)，一旦引起電網(wǎng)失步，可能導(dǎo)致設(shè)備損毀。變頻電網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用AC-DC-AC變換模式，即各臺發(fā)電機輸出的交流電經(jīng)整流后送到配電板上進行直流并網(wǎng)，再通過變頻器或逆變器將直流電變換成交流電，向用電設(shè)備進行放射式供電。由于整流器的輸出電壓值與輸入電壓值成一定比例，與輸入電源頻率變化無關(guān)，因而可將原動機的轉(zhuǎn)速設(shè)計成與負(fù)載閉環(huán)控制。當(dāng)負(fù)載增大時，原動機轉(zhuǎn)速相應(yīng)增加;當(dāng)負(fù)載減少時，原動機轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低。變頻電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對中頻發(fā)電機應(yīng)用于船舶，對不同參數(shù)、不同能源的發(fā)電裝置容易并網(wǎng)運行及采用直流輸電，都成為現(xiàn)實;在避免發(fā)生同步故障，提高電網(wǎng)調(diào)控能力，降損增效等方面，都具有實質(zhì)性的意義。最近，為美國某公司建造的PSV船有4臺柴油發(fā)電機組，發(fā)電機額定電壓AC690V，轉(zhuǎn)速900～1800r/min時頻率為45～90Hz。1號與2號發(fā)電機輸出的交流電經(jīng)整流后向主配電板Ⅰ段直流匯流排供電，3號與4號發(fā)電機輸出的交流電經(jīng)整流后向主配電板Ⅱ段直流匯流排供電，2段直流匯流排額定電壓均為DC930V。在2段直流母排上各接有多臺變頻器，其中共有4臺變頻器用AC690V分別向主電推、側(cè)電推與Z電推供電;此外在2段直流母排上各接有1臺逆變器將DC930V直流電變換成60Hz、690V交流電，分別向1號和2號主變壓器供電，2臺主變壓器的次級分別用60Hz、440V供電給2段交流匯流排，再放射式向輔機及全船其他負(fù)載供電，其電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。通過在該船調(diào)試過程中所遇到的問題，有幾點值得在進行變頻電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與調(diào)試時作為參考:
(1)整流器的AC-DC變換電路，應(yīng)根據(jù)負(fù)載特性而定，可采用三相半控橋式整流電路，也可采用帶有平衡電抗器的雙反星形可控整流電路或晶閘管三相全控橋式整流電路，但都應(yīng)當(dāng)備有與負(fù)載電流閉環(huán)控制的電壓負(fù)反饋自動穩(wěn)壓環(huán)節(jié)，其響應(yīng)速度遠遠超過AVR。在設(shè)計或調(diào)試中，應(yīng)考慮管壓降、漏抗壓降和線路壓降等因素。對AVR的整定，宜將發(fā)電機空載時的輸出電壓調(diào)節(jié)得高于額定電壓，但不應(yīng)高于發(fā)電機額定電壓的6%;通過對整流器穩(wěn)壓環(huán)節(jié)的整定，宜將整流器的輸出電壓調(diào)節(jié)得高于直流額定電壓，但不應(yīng)高于直流額定電壓的10%，而且此時三相半控橋初始控制角應(yīng)大于0°。這種設(shè)置，可以保障在負(fù)載劇烈變化時，發(fā)電機與整流器的電壓都有足夠的調(diào)節(jié)范圍。當(dāng)多臺整流器并列運行時，其穩(wěn)壓環(huán)節(jié)應(yīng)保持響應(yīng)速度同步;整流器輸出端應(yīng)并聯(lián)續(xù)流二極管，以防止迅速將可控硅控制角調(diào)到0°或緊急切斷控制電路時，可能發(fā)生的可控硅關(guān)不斷現(xiàn)象。在大多數(shù)情況下，整流器的交流電源輸入需要通過1臺兼作抑制諧波用的整流變壓器，把電壓變換到需要的數(shù)值。該變壓器的變壓比，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計時經(jīng)過比較的計算。圖4中，整流器輸入端電壓是AC690V，如果不通過整流變壓器將AC690V升高到一定的程度，即使把整流電路的控制角調(diào)節(jié)到0°，只要輸出端稍加負(fù)載，整流器輸出端的電壓肯定會低于DC930V，由此會產(chǎn)生不良影響，重負(fù)載時有可能造成整個變流系統(tǒng)瓦解。
(2)變頻器與逆變器中的DC-AC變換電路，通常采用IGBT半橋電路。高電壓時可選用IGCT或IEGT半橋電路，控制方式為可逆脈寬調(diào)制(PWM)，也可采用智能化功率模塊(IPM)和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)。應(yīng)考慮由換向或其他工況所產(chǎn)生的過電壓尖峰或振蕩，不應(yīng)導(dǎo)致供電電壓波形從一個疊加的等效正弦波偏離該等效正弦波較大值超過10%。
(3)變流裝置的額定功率應(yīng)按所需工作方式確定，并且要考慮峰值負(fù)載、系統(tǒng)瞬態(tài)及過電壓等情況。變流裝置應(yīng)能在穩(wěn)態(tài)短路狀態(tài)下，至少必須能在3s時間內(nèi)承受≥3倍滿載額定電流。DC-AC或AC-AC逆變器，宜通過逆變變壓器進行輸入與輸出隔離，以提高系統(tǒng)安全性和抗沖擊能力，同時可以滿足對輸出電壓的要求。
(4)應(yīng)考慮變流裝置的無功需求和諧波抑制。整流器、變頻器與逆變器這類變流裝置不但不能為電網(wǎng)提供無功功率，反而要吸收無功功率。比較簡便的方法是并聯(lián)濾波電容器模塊，容抗比一般選7%，船舶電網(wǎng)的無功補償方式宜采用末端補償和分區(qū)補償。末端補償是就地平衡無功功率，效果好，且無需增加控制開關(guān)，通常用于單臺功率較大的設(shè)備并與其同時投切;分區(qū)補償?shù)臒o功功率一般難以計算，可按區(qū)域配電變壓器額定容量的20%～30%配置容性無功功率，并將其分成幾組，采用無功功率補償控制器對其進行自動投切。變流裝置都必然因非線性而產(chǎn)生高次諧波，有時會造成十分嚴(yán)重的后果。在船舶電網(wǎng)中，采用變流回路的多重化(中在變頻器進線端安裝接線組別為V/Y/的變壓器)，也可采用LC無源濾波器或有源電力濾波裝置(APF)等方法，對抑制諧波、提供容性無功功率，都有較好的效果。
(5)發(fā)電機原動機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，實際上是電流(或功率)正反饋系統(tǒng)。由于是變頻調(diào)速模式，對頻率的變化率已不再有嚴(yán)格要求，但在額定功率與額定功率因數(shù)工況下，仍需將原動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到較高額定轉(zhuǎn)速;若只有1臺發(fā)電機在網(wǎng)運行，當(dāng)負(fù)載下降至發(fā)電機額定功率的25%以下時，原動機轉(zhuǎn)速應(yīng)相應(yīng)自動降低至較高額定轉(zhuǎn)速的50%左右;若是多臺發(fā)電機并網(wǎng)運行，當(dāng)運行機組的轉(zhuǎn)速已降至較高額定轉(zhuǎn)速的50%時，總負(fù)載功率仍小于并網(wǎng)發(fā)電機總功率的25%。PMS是維持多臺發(fā)電機低速并列運行，還是將其中1臺或幾臺發(fā)電機自動撤出電網(wǎng)，應(yīng)事先與船級社進行磋商確定。
5結(jié)語
一個安全、、環(huán)保、節(jié)能的船舶電網(wǎng)對船舶的安全性和經(jīng)濟性具有重要意義。各種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，既有共同要求，即船舶規(guī)范與SOLAS公約的各項規(guī)定;也有各自需要注意的方面，即設(shè)計與調(diào)試中需要引起重視的問題。在實踐中，各類船舶不一定局限于某一種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式，經(jīng)常是幾種不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用，在此情況下，應(yīng)當(dāng)在滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，進行技術(shù)經(jīng)濟分析，采用比較先進的技術(shù)。受篇幅限制，在本文中未對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)設(shè)計層面進行展開討論，所提出的觀點主要是在長期實踐中，不斷遇到和不斷解決的問題，可供船電設(shè)計、產(chǎn)品訂貨與性能調(diào)試時參考。
作者：溫莉 韓杰 周洋 單位：江蘇省鎮(zhèn)江船廠集團公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:脊加載同軸徑結(jié)構(gòu)設(shè)計論文
1模擬仿真理論
1.1色散特性慢波結(jié)構(gòu)中行波縱向傳播的相速pv和頻率f的關(guān)系稱為色散特性。利用電磁仿真軟件HFSS提供的周期邊界條件，指定一個周期內(nèi)的基波相移φ，通過本征模求解器計算出諧振頻率，取最小本征值f對應(yīng)于低傳播模式。式中：0β是低傳播模式的第零次空間諧波(即基波)的相位傳播常數(shù)；nβ是低傳播模式第n次空間諧波的相位傳播常數(shù)；pv是低模式的第零次空間諧波的相速；φ是相移常數(shù)；ω是角頻率；L是慢波結(jié)構(gòu)單位周期長度。改變指定的相移φ數(shù)值，就可以得到一組對應(yīng)的pv與f的色散關(guān)系曲線。
1.2耦合阻抗耦合阻抗反映的是電子注和電磁波相互作用的能力，耦合阻抗越高，慢波系統(tǒng)與電子注之間的能量交換越有效，因此，行波管的增益就更高，效率就更大。根據(jù)皮爾斯的理論，慢波結(jié)構(gòu)中第n次空間諧波的耦合阻抗可定義為。式中：znE是第n次空間諧波的縱向電場幅值；P為波導(dǎo)系統(tǒng)中電磁波的總功率。對于脊加載同軸徑向線慢波結(jié)構(gòu)而言，一般是基波成分與電子注速度同步并發(fā)生有效能量交換，所以通常只考慮基波的耦合阻抗0K，利用HFSS軟件中的場計算器，通過上述定義式可以計算出慢波結(jié)構(gòu)的耦合阻抗。
2模擬與分析
電磁場仿真軟件HFSS提供了準(zhǔn)周期邊界條件設(shè)置的方法，因此只需要對一個周期進行建模分析，利用軟件提供的本征模求解器，能方便地求出慢波結(jié)構(gòu)的色散特性和耦合阻抗。圖3和圖4分別給出了不同內(nèi)徑ra對色散特性和耦合阻抗的影響，結(jié)構(gòu)參數(shù)rb=1.8mm，rc=2.5mm，rd=2.7mm，L=0.8mm，w=0.1mm，S=0.02mm，k=0.6mm。可以看出隨著半徑的增加，色散曲線變得平坦，器件帶寬增加，相速也增加。在圖3中可以看到當(dāng)ra為1.1mm時，結(jié)構(gòu)的歸一化相速pv/c在0.25附近，而當(dāng)ra增大到1.5mm時，歸一化相速在0.315附近，所以減小內(nèi)徑的大小有助于降低慢波結(jié)構(gòu)的相速，用作行波管時可以降低工作電壓。從圖4可以看出耦合阻抗隨著內(nèi)導(dǎo)體半徑的減小而增大，這說明耦合阻抗的提高是以增加系統(tǒng)的色散為代價的，因此在設(shè)計慢波結(jié)構(gòu)時應(yīng)當(dāng)選擇合適的尺寸使得器件既有較好的色散曲線，又有較大的耦合阻抗。圖5和圖6分別給出了不同周期長度L對色散特性和耦合阻抗的影響，結(jié)構(gòu)參數(shù)除取ra=1.5mm外,其余參數(shù)與圖3和圖4相同。可以看出隨著周期L的增加，相速增加，色散曲線平行上升，另外隨著周期L的增加，耦合阻抗也得到了提高。減小單位周期長度可以在保持色散曲線平坦的情況下有效地降低相速，因此帶寬允許的情況下可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整慢波結(jié)構(gòu)單位周期的長度，從而提高電子注與電場的互作用效率。圖7和圖8分別給出了不同加載脊棱寬度S對色散特性和耦合阻抗的影響，結(jié)構(gòu)參數(shù)ra=1.5mm，rb=1.8mm，rc=2.5mm，rd=2.7mm，L=0.8mm，w=0.1mm，k=0.6mm。可以看出隨著加載脊棱寬度S的增加，器件的相速得到了降低，但是降低的幅度不明顯。耦合阻抗隨著加載脊棱寬度的增加得到了顯著的提高。當(dāng)S=0時，脊加載同軸徑向線慢波結(jié)構(gòu)就退化成了同軸徑向線，其耦合阻抗如圖7中的曲線A所示，當(dāng)S=0.04時，其耦合阻抗如圖7中的曲線C所示。可以看出：在交錯圓盤的中心加載上脊棱后，慢波結(jié)構(gòu)的耦合阻抗得到了提高，并且耦合阻抗隨著脊棱的寬度S的增加而增加。因此，在同軸徑向線上加載上脊棱后，慢波結(jié)構(gòu)的色散特性沒有明顯的變化，而耦合阻抗卻得到了提高，這可以在保障行波管工作帶寬的情況下提高整管的增益。圖9和圖10分別給出了不同加載脊棱長度k對色散特性和耦合阻抗的影響，結(jié)構(gòu)參數(shù)除取S=0.02mm外，其余參數(shù)與圖7和圖8所取的值相同。從圖中可以看出，當(dāng)k減小時，慢波結(jié)構(gòu)相速有所提高，耦合阻抗也有所增加，但是相速和耦合阻抗的變化都不明顯，所以脊棱的長度k對慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性的影響不明顯，在對慢波結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，對加載脊棱的長度可以不用過多地考慮。
3結(jié)論
本文提出了一種脊加載同軸徑向線慢波結(jié)構(gòu)，并對它的高頻特性進行了研究，分析了不同內(nèi)徑、不同周期長度、不同脊加載寬度和長度對色散特性及耦合阻抗的影響。結(jié)果表明：改變內(nèi)徑大小和周期長度對結(jié)構(gòu)的色散特性影響較大，隨著內(nèi)徑的減小和周期長度的增加，結(jié)構(gòu)的耦合阻抗得到提高；脊加載寬度的增加可以明顯提高慢波結(jié)構(gòu)的耦合阻抗，且色散特性變化較小；加脊的長度的變化對色散特性和耦合阻抗都沒有明顯的影響。由于這種結(jié)構(gòu)的邊界條件比較復(fù)雜，采用嚴(yán)格的電磁場理論分析會遇到困難，還需要進一步深入研究。
作者：王兵文光俊王文祥單位：電子科技大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院物理電子學(xué)院
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:擺錘結(jié)構(gòu)設(shè)計論文
1軌道設(shè)計
1.1滑槽的設(shè)計有以下三種方案方案一：在圖1（a）中小球與軌道理想為兩點接觸，其受力情況為垂直于兩斜坡面指向球心，因為碰撞后小球的速度方向不是理想的切線方向，若與理想的切線方向有角度的偏移，可能會發(fā)生干涉。方案二：圖1（b）中小球與軌道為理想的單點接觸，其受力情況垂直于底面向上，小球在運動的過程中與軌道始終保持單點接觸，實現(xiàn)理想的純滾動，這對于減少能量損失有幫助。圖1（c）中小球與軌道的接觸理想為單點接觸，其摩擦力比圖1（a）和圖1（b）小一點，但是軌道截面形狀的參數(shù)不易求解，加工實施困難。因此綜合以上三種的方案的比較分析，方案二更有利于加工和減少能量的損失，從而滑槽選擇方案二更適宜。
1.2球與滾道之間的摩擦力分析球與滾道之間的摩擦可分為滑動摩擦和滾動摩擦，滑動摩擦因數(shù)一般較大，摩擦的能量損失也較大，球在軌道上滑動的整個過程中產(chǎn)生的損失也較大，而整個過程中滾動摩擦力只是把平動動能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動動能，因為轉(zhuǎn)動動能在碰撞過程中大部分損失，所以為了減小碰撞的整個運動過程中能量的損失，必須盡可能地減小平動動能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動能，較好的方法就是通過增加軌道和滾球的剛度，從而減小滾動摩擦因數(shù)μ以及正壓力f。由f=μmgcosθ可知，滾槽的水平傾角θ越大，正壓力越小。因此，θ越大，小球與滑槽之間的摩擦力越小。
1.3軌道基本軌跡的確定綜上，對于該單擺球滾道“永動器”的軌道路徑設(shè)計為圓弧-直線的組合式軌道，如圖3（b）所示選用直線形軌跡，由于希望保持對心碰撞，軌跡底部加工出一段小水平直線，且該段直線的粗糙度較大，便于在小球碰撞擺錘時，小球?qū)⑥D(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化為較大的摩擦力作用在擺錘上。考慮到命題要求以及工程上的因素，我們選用的軌道為圓弧-直線式組合軌道，其示意圖如圖4所示。
2擺系統(tǒng)設(shè)計
2.1擺錘與滾球的選取擺錘到達低點與位于軌道上的小球發(fā)生正碰，由動量守恒定律，因此，當(dāng)擺錘以速度v1的速度正碰靜止的小球時，理想狀態(tài)下，擺錘和小球可達到速度交換，從而實現(xiàn)永動碰撞的效果。由此類推，小球的質(zhì)量是擺錘的3倍時，依然可以實現(xiàn)速度交換，理論上，兩種方案都能實現(xiàn)速度交換，從而實現(xiàn)不斷碰撞，但由于碰撞能量損失和小球在軌道上滾動時的摩擦，因此擺錘和小球的速度不斷地交換下去實際上是不可能的。當(dāng)選用方案二時，通過碰撞的速度交換規(guī)律得知，擺錘與滾球在實際中更容易在碰撞后一起擺動。為了盡可能地實現(xiàn)擺錘與小球多次碰撞，應(yīng)選用方案一，即小球的質(zhì)量與擺錘的質(zhì)量相等。其擺錘和小球的參數(shù)為：小球直徑為20mm，擺錘直徑為20mm，二者都為實心鋼球。
2.2擺錘與擺桿的連接命題要求擺桿直徑為5mm的實心剛性桿件，由于擺桿自身的重量從而影響擺錘與滾球發(fā)生質(zhì)心碰撞，因此為盡可能減小這種影響，擺桿的材料采用鋁合金。擺錘的直徑為20mm，考慮到擺球為剛性實心小球，其強度較大，不易攻螺紋孔，因此采用激光打通孔，在擺桿端部打一個M2.5的螺紋孔，通過緊固螺紋件將擺錘和擺桿相連。其三維設(shè)計圖如圖5所示。
3螺桿軸的強度校核
根據(jù)圓軸在扭轉(zhuǎn)和彎曲組合變形下的強度條件。
4總體設(shè)計與調(diào)試
對于該裝置，我們已經(jīng)討論得出其各個方面的大致情況，下面進行結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計與調(diào)試。我們在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)兩個小球的碰撞過程分離開的時間極短，經(jīng)過少量的幾次碰撞后兩個小球就會在一起擺動，這對于運動時間的延長極為不利，現(xiàn)進行如下分析：1）運動的小球在軌道上的速度衰減量極大，且近似于單擺的簡諧運動，在空氣阻力的影響下，經(jīng)過若干次的振動后近似趨于靜止。2）調(diào)試階段我們選取了桿套與滑動摩擦的部分進行分析，觀察發(fā)現(xiàn)其影響不大。且分析發(fā)現(xiàn)滑動轉(zhuǎn)軸的精度如果設(shè)計不夠好，會極大地?fù)p耗能量。3）擺錘與擺球的質(zhì)量影響也比較大，且在運動的過程中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大球碰撞小球時其運動過程較小球碰撞大球更易粘在一起運動。4）小球在軌道上下滾速度太快，致使擺錘與小球在及時次碰撞后運動過程無規(guī)律性，且最終的結(jié)果不太理想，這與周期有關(guān)。5）擺錘與小球碰撞點影響極大，因此在設(shè)計過程中需要能夠滿足支架和桿套可以進行一定的微調(diào)。單擺-球滾道“永動器”總體設(shè)計的示意圖如圖6所示。
5軌道工藝分析
為了防止軌道過于笨重，以及便于加工，軌道材料選用鋁合金相對比較適宜。滑槽為矩形槽，其加工有兩種方案［5］：方案一：用四軸聯(lián)動的數(shù)控機床銑。方案二：將軌道分成兩部分進行加工，即直接平面數(shù)控銑中間的滑槽面，另一邊的擋板再用螺栓固定。但是方案一加工難度大，成本高，且滑槽面的精度不夠高，而方案二采用普通的數(shù)控銑機床就可以加工，因此，從工程管理上考慮優(yōu)先采用方案二加工。
6結(jié)語
類牛頓擺球式碰撞裝置的設(shè)計過程涉及理論的推理與分析，特別是軌道設(shè)計中的方案選取和各部件的尺寸參數(shù)的取值對于“永動”時間的影響較大，當(dāng)然，在規(guī)定的尺寸約束條件下，工程計算的結(jié)果只能作為一個可行的有效解，理論計算與現(xiàn)實情況差別的進一步縮小，仍需要后續(xù)的深入研究探討。
作者：謝玄劉波代恒鄭華生單位：武漢科技大學(xué)機械自動化學(xué)院
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:隔振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計論文
1設(shè)備熱設(shè)計電子設(shè)備的熱設(shè)計是指
依據(jù)設(shè)備內(nèi)部熱耗的情況，具體如表1所示，通過估算，自然散熱不能滿足該設(shè)備的散熱需求，需考慮采用強迫風(fēng)冷的方式冷卻，設(shè)備自帶風(fēng)扇提供風(fēng)源。從表1同時可以看出，該電子設(shè)備的主要散熱集中在2個功放芯片上（中放芯片和末放芯片），根據(jù)該設(shè)備的散熱特點，最終選擇了局部強迫風(fēng)冷和自然散熱相結(jié)合的熱設(shè)計方式。由于設(shè)備尺寸限制和模塊熱耗特點，該電子設(shè)備選擇了一款體積小風(fēng)力足的EBM風(fēng)機。該設(shè)備的熱設(shè)計主要集中在功放芯片散熱上，通過去掉安裝架及不必要的結(jié)構(gòu)簡化模型如圖2所示。采用熱仿真軟件flotherm計算［2］，計算模型如圖2所示，計算結(jié)果如圖3~圖6。由仿真分析可知，使用常規(guī)風(fēng)冷散熱，難以解決設(shè)備內(nèi)部2個功放芯片散熱問題，由于擴散熱阻的存在，散熱器基板溫差較大可達100℃。如果使用均溫板（即毛細(xì)散熱腔VC板），則可降低基板溫差，提高散熱利用效率。按保守的均溫板導(dǎo)熱系數(shù)（1000W（/m?K））［3］，保守的較大熱流密度（100W/cm2）進行仿真計算，其安裝面溫度可控制在110~120℃左右，該設(shè)備的器件結(jié)溫/殼溫要求及計算結(jié)果對比如表2所示，考慮到所設(shè)定均溫板的數(shù)值偏保守，通過表2可以看出，采用強迫風(fēng)冷加均溫板的方案解決設(shè)備散熱問題是可行的。
2設(shè)備振動強度及減重設(shè)計
由于設(shè)備裝機位置處環(huán)境條件要求嚴(yán)格，根據(jù)以往工程經(jīng)驗看，設(shè)備振動條件相對其它設(shè)備非常惡劣，再加上設(shè)備本身要求有很高的性和耐久性，該設(shè)備傾向于選擇加裝隔振系統(tǒng)。首先簡化設(shè)備模型、約束處理、網(wǎng)格劃分和設(shè)置材料參數(shù)，在不裝隔振系統(tǒng)情況下，對設(shè)備進行模態(tài)分析。得出1階模態(tài)：470.8Hz、2階模態(tài)：702.Hz、3階模態(tài)：875.6Hz、4階模態(tài)：1043Hz。通過模態(tài)分析可以看出，設(shè)備的1階和2階模態(tài)頻率和結(jié)構(gòu)件容易產(chǎn)生共振，對設(shè)備結(jié)構(gòu)件和內(nèi)部器件的結(jié)構(gòu)強度和剛度容易造成損壞［4］，這樣就更加論證了需要加隔振系統(tǒng)的方案。根據(jù)設(shè)備的振動條件定制了所需的隔振器，隔振器主要參數(shù)是：固有頻率為70Hz；較大共振放大率小于3；單只公稱載荷為1.5kg；隔振器單只重量為130g。同時為滿足設(shè)備的裝機要求，還設(shè)計了設(shè)備安裝架，安裝架通過4個底部隔振器安裝于飛機平臺，而整機則通過安裝架后面的導(dǎo)銷，前面的鎖緊裝置固定在安裝架上，以實現(xiàn)快速拆卸，其整體結(jié)構(gòu)形式如圖7所示。
根據(jù)設(shè)計的隔振系統(tǒng)再次對安裝了隔振器的設(shè)備進行了模態(tài)分析，結(jié)果如表3和圖8所示。從表3和4圖8可以看出，安裝減振器后，設(shè)備的前3階模態(tài)以減振器3個方向的平動振動為主，第4階模態(tài)以減振器的水平扭振為主，其它低階模態(tài)主要集中在安裝架上。扭振的發(fā)生與設(shè)備重心位置及減振器的安裝位置密切相關(guān)，如果減小減振器的安裝平面位置與系統(tǒng)重心的相對尺寸，就可以避免扭振的發(fā)生。從仿真分析來看，該振動設(shè)計能夠滿足設(shè)備振動需求。當(dāng)然除了滿足振動設(shè)計以外，設(shè)備還需要滿足裝機重量要求。目前綜合考慮剛度-密度比、加工性和成本等多方面因素，設(shè)備結(jié)構(gòu)材料主要采用5A06鋁。從整體看，該設(shè)備為LRU設(shè)備，設(shè)備采用安裝架固定方式，結(jié)構(gòu)設(shè)計必須受到接插件、冷板和減振器裝配及安裝諸多特殊要求的限制，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計余量很小，該設(shè)備在滿足上述設(shè)計要求的前提下，盡量削減所有非重要承力部件（其中外部結(jié)構(gòu)強度和電磁屏蔽要求，預(yù)留2.5mm左右薄板。設(shè)備內(nèi)部有3處需要考慮電磁屏蔽要求，隔板厚度暫設(shè)定為3mm）。在此基礎(chǔ)上完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后，對設(shè)備進行了隨機振動響應(yīng)分析，通過對設(shè)備內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)差位移和標(biāo)準(zhǔn)差加速度的對比分析，經(jīng)過幾次耦合設(shè)計，最終設(shè)計出一個既滿足振動設(shè)計又盡可能輕的電子設(shè)備。
3結(jié)語
在機載電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，熱設(shè)計、振動強度及減重設(shè)計已成為設(shè)計的重點和難點，它們設(shè)計的好壞已成為產(chǎn)品是否成功的關(guān)鍵因素。本文闡述了一種機載功率放大設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對熱設(shè)計、振動強度和減重設(shè)計進行了重點闡述，通過多次改進設(shè)計并結(jié)合仿真分析和試驗驗證得到的設(shè)計參數(shù)，為同類的機載電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供借鑒。
作者：王彥斌單位：西南電子技術(shù)研究所
結(jié)構(gòu)設(shè)計論文:儲罐結(jié)構(gòu)設(shè)計論文
1結(jié)構(gòu)型式
1.1優(yōu)點：（1）該結(jié)構(gòu)由于設(shè)置有帶孔的擴散管以及防沖板，因此可有效降低油品進入罐內(nèi)的速度，從而避免引起靜電；（2）該結(jié)構(gòu)由于內(nèi)伸至罐中心，因此油品可視為從儲罐中心漫流至儲罐四周，流動較為平穩(wěn)，不會對浮盤等部件產(chǎn)生沖擊和旋轉(zhuǎn)作用；
1.2缺點及存在的問題：（1）該結(jié)構(gòu)由于內(nèi)伸較長，一直內(nèi)伸至罐中心，對1萬方以上的儲罐，油進出管均達到10m以上，儲罐水壓試驗完成后，若發(fā)生地基沉降，油進出管隨之發(fā)生彎曲，極易對罐壁焊接處產(chǎn)生非常大的拉力，使罐壁與油進出管焊接部位產(chǎn)生很大應(yīng)力；（2）此外由于罐底均有一定的坡度，當(dāng)油進出管中心高度較低時，極易使油進出管的防沖板或擴散管與罐底碰撞；
2新結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案
基于以上兩種油進出管結(jié)構(gòu)存在的問題，在綜合考慮儲罐的地基沉降、油品流動速度和流動狀態(tài)等因素的基礎(chǔ)上提出新型油進出管結(jié)構(gòu)型式，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。該種結(jié)構(gòu)分為兩段，及時段管徑與進口相等；第二段為擴散部分，設(shè)置帶小孔的擴散管和防沖擋板；兩段之間不采用焊接方式連接，僅需兩段的中心線對齊即可，這樣油品在通過及時段，可順利流至第二段，通過擴散管和防沖板的作用降低流速。同時油進出管內(nèi)伸為0.4D（D為儲罐內(nèi)徑），且不應(yīng)大于10m。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：
2.1設(shè)置有擴散管和防沖擋板，可以有效降低油品的流速，避免產(chǎn)生靜電；
2.2及時段與第二段不進行焊接，當(dāng)發(fā)生地基沉降時，不會對罐壁產(chǎn)生拉力，避免油進出管與罐壁焊接部位產(chǎn)生過大的應(yīng)力；
2.3油進出管內(nèi)伸為0.4D，可使出口盡量靠近罐中心，不使罐內(nèi)介質(zhì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動；
2.4同時，油進出管內(nèi)伸不超過10m，當(dāng)擴散管直徑較大時，可有效避免油進出管與罐底發(fā)生碰撞。
3結(jié)語
3.1油進出管設(shè)計應(yīng)考慮地基沉降作用，避免地基沉降使油進出管對罐壁產(chǎn)生過大拉力；
3.2油進出管設(shè)計應(yīng)考慮油品出口流速過大引起的摩擦靜電；
3.3油進出管設(shè)計應(yīng)使罐內(nèi)油品流動平穩(wěn)，避免形成油品旋轉(zhuǎn)運動；
3.4油進出管設(shè)計應(yīng)避免擴散管或防沖板與罐底的碰撞；
3.5綜合考慮多種因素，建議油進出管的結(jié)構(gòu)設(shè)計為兩段，及時段管徑與進口相等；第二段為擴散部分，設(shè)置帶開孔的擴散管和防蟲擋板；兩段之間不需焊接，僅需兩段的中心線對齊即可，油進出管內(nèi)伸為0.4D（D為儲罐內(nèi)徑），且不大于10m。
作者：王澤宋嘉寧單位：侯馬北銅銅業(yè)有限公司中國石油集團工程設(shè)計有限責(zé)任公司華北分公司
