引論：我們?yōu)槟砹?篇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)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(jì)論文:數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科研管理論文
1本?？蒲泄芾硇枨?
在我院的科研管理過(guò)程中，科研處需要了解教師的每個(gè)項(xiàng)目．每個(gè)項(xiàng)目又包括項(xiàng)目名字、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)、項(xiàng)目人員、項(xiàng)目狀態(tài)等;最特殊之處是本校項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)編號(hào)必須和財(cái)務(wù)統(tǒng)一，只能按照財(cái)務(wù)軟件默認(rèn)給出的編號(hào)建立數(shù)據(jù)編號(hào)．這樣才能核對(duì)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)、縱向經(jīng)費(fèi)等;項(xiàng)目所獲得獎(jiǎng)勵(lì)(科技進(jìn)步獎(jiǎng)等)按照科研管理規(guī)定給予相應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì);項(xiàng)目人員的信息和項(xiàng)目的每個(gè)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(gè)人員的信息至少要包含一個(gè)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(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2．1數(shù)據(jù)庫(kù)選擇
由于科研管理的保密性，本校科研管理不對(duì)校外開(kāi)放，基本不用考慮并行查詢(xún)的系統(tǒng)需求，另外，鑒于本系統(tǒng)目標(biāo)用戶(hù)普遍應(yīng)用Windows系統(tǒng)，所以項(xiàng)目采用了WindowsServers系統(tǒng)下的SQLServer，在跨平臺(tái)操作時(shí)，可直接用SQL語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)和查詢(xún)等操作命令．用于數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)查詢(xún)語(yǔ)言項(xiàng)目在開(kāi)發(fā)過(guò)程中得到了驗(yàn)證．
2．2數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定是在項(xiàng)目的最初完成的．構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)必須考慮所有需求規(guī)則．在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，我們習(xí)慣稱(chēng)之為范式，參考關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的多種范式，依據(jù)科研管理的需求分析，為擴(kuò)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(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的，必須單獨(dú)建立的，同時(shí)為了避免多人同名可以采用身份證號(hào)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(chēng)、技術(shù)領(lǐng)域、個(gè)人信息(電話)等．每個(gè)表單都有一個(gè)和人員相關(guān)的字段，這個(gè)字段可以是工作證號(hào)，也可以是身份證號(hào)碼．每個(gè)表單都可以單獨(dú)進(jìn)行，甚至可以在備份的同時(shí)也不影響錄入．如果將來(lái)需要查詢(xún)某科研人員的詳細(xì)成果，只要每個(gè)庫(kù)調(diào)用相同工作證號(hào)或身份證等就可以．科研經(jīng)費(fèi)是每年國(guó)家審計(jì)管理的重點(diǎn)，每筆經(jīng)費(fèi)一定要保障和項(xiàng)目編號(hào)對(duì)應(yīng)．所以建立經(jīng)費(fèi)和經(jīng)費(fèi)分配兩獨(dú)立表單．兩個(gè)單獨(dú)表中經(jīng)費(fèi)都含有項(xiàng)目編號(hào)，這個(gè)項(xiàng)目編號(hào)和項(xiàng)目管理中的項(xiàng)目編號(hào)一致．由于項(xiàng)目管理表中有人員信息相連，所以只要通過(guò)調(diào)出科研經(jīng)費(fèi)相關(guān)聯(lián)的項(xiàng)目編號(hào)后自動(dòng)在邏輯層調(diào)用項(xiàng)目表和科研工作者庫(kù)中信息，就可以得到的經(jīng)費(fèi)信息．而經(jīng)費(fèi)分配表中的人員必須符合人員庫(kù)，這樣就杜絕了非項(xiàng)目人員經(jīng)費(fèi)報(bào)銷(xiāo)的可能性，大大降低了查找同一個(gè)人員參加的不同項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)結(jié)果的復(fù)雜度．成果管理模塊通過(guò)建立專(zhuān)門(mén)的成果庫(kù)，成果庫(kù)可以包括論文、專(zhuān)著、專(zhuān)利、軟件著作權(quán)等．在設(shè)計(jì)時(shí)同樣建立一個(gè)單獨(dú)的表，而成果中也有和經(jīng)費(fèi)模塊一樣的地方，也就是包含項(xiàng)目人員，這樣將來(lái)查詢(xún)某人員的時(shí)候，項(xiàng)目和成果可以一起得出．
2．3用戶(hù)接口設(shè)計(jì)
根據(jù)科研管理需求分析，設(shè)計(jì)為多用戶(hù)．及時(shí)種是數(shù)量最多的科研工作者的訪問(wèn)模塊，每個(gè)科研人員可以利用互聯(lián)網(wǎng)將在任何地點(diǎn)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(xiàng)目成果、專(zhuān)利等繁瑣工作中擺脫出來(lái)，同時(shí)也可以在保密許可范圍內(nèi)查詢(xún)到自己參加過(guò)的所有項(xiàng)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(guò)授權(quán)才可以通過(guò)接口進(jìn)入后臺(tái)．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(kù)、項(xiàng)目審核、項(xiàng)目修改(教師錄入錯(cuò)誤等)及刪除等．這個(gè)入口可看到項(xiàng)目和經(jīng)費(fèi)，還可以審批經(jīng)費(fèi)等管理功能．超級(jí)管理員還可以對(duì)科研工作者授權(quán)，使之對(duì)本人輸入數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤進(jìn)行修正．一般來(lái)說(shuō)，科研處的分工有多細(xì)，這個(gè)入口就有多細(xì)．比如項(xiàng)目管理科的人員就只能針對(duì)項(xiàng)目管理，項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)管理科只能針對(duì)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)管理和項(xiàng)目狀態(tài)管理等．這樣，在管理上的細(xì)分導(dǎo)致多用戶(hù)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(kù)接口應(yīng)用
本?？蒲泄芾砥脚_(tái)用戶(hù)功能在面板左側(cè)以項(xiàng)目為例:分別為項(xiàng)目錄入、項(xiàng)目修改、項(xiàng)目查詢(xún)和項(xiàng)目分析．
3．1項(xiàng)目錄入
該平臺(tái)突破了傳統(tǒng)的手工錄入方法，避免了項(xiàng)目數(shù)量巨大，錄入工期長(zhǎng)等問(wèn)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(gè)完善的項(xiàng)目資料存檔要求，并對(duì)每個(gè)存檔內(nèi)容給予明確的指示，應(yīng)包含一個(gè)科研項(xiàng)目的所有基本信息．其中項(xiàng)目類(lèi)型中應(yīng)包含附加屬性，如是否雙十項(xiàng)目等;項(xiàng)目狀態(tài)應(yīng)添加自動(dòng)修改的功能，當(dāng)項(xiàng)目合同時(shí)間已到卻仍未結(jié)題者，項(xiàng)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(xiàng)目負(fù)責(zé)人提供符合后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)格式的excel表格，無(wú)論申報(bào)還是結(jié)題，都由各科研處統(tǒng)一通過(guò)審核將各個(gè)項(xiàng)目表格匯總，項(xiàng)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(cuò)誤．如果有臨時(shí)的突然增加項(xiàng)目，讓項(xiàng)目負(fù)責(zé)人填好相應(yīng)表格，直接導(dǎo)入即可．
3．2前臺(tái)的查詢(xún)功能
前臺(tái)應(yīng)將任意條件如項(xiàng)目名稱(chēng)、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、工作單位和項(xiàng)目編號(hào)等檢索，同時(shí)應(yīng)考慮到將來(lái)的科研管理需求，如想查詢(xún)所有結(jié)題項(xiàng)目或經(jīng)費(fèi)等于4萬(wàn)的項(xiàng)目等其他條件等，這樣的檢索可以讓我們?cè)谧筮叺目蛇x字段中自由搭配，以便于應(yīng)對(duì)不同的科研管理需求．所以平臺(tái)開(kāi)發(fā)為檢索條件自由組合。
3．3項(xiàng)目修改
設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)不同功能的不同賬號(hào)，并分別給予不同權(quán)限，如普通院系老師給予查詢(xún)功能，首先通過(guò)教師的身份證號(hào)或者工資卡號(hào)等登陸，教師一旦登陸就相當(dāng)于默認(rèn)為查詢(xún)自己的所有項(xiàng)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(gè)賬號(hào)，由領(lǐng)導(dǎo)審核后方可生效．
3．4數(shù)據(jù)導(dǎo)出
項(xiàng)目查詢(xún)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(cāng)庫(kù)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(lái)源(如其他大學(xué)的科研數(shù)據(jù)分析圖)對(duì)比，可根據(jù)對(duì)比數(shù)據(jù)修整本校科研發(fā)展的方向．
4結(jié)語(yǔ)
科研項(xiàng)目管理，不僅可以用于本校，也可應(yīng)用于各個(gè)科研院所及高校研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行科研項(xiàng)目管理;也可用以績(jī)效考核等．通過(guò)該系統(tǒng)，科研處可對(duì)任意項(xiàng)目隨時(shí)進(jìn)行管理．由于所有的數(shù)據(jù)都在SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，隨時(shí)可以調(diào)取項(xiàng)目的狀態(tài)，使科研管理者能夠?yàn)轫?xiàng)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(kù)未來(lái)發(fā)展是以科研管理部門(mén)為科研人員服務(wù)為基礎(chǔ)，推動(dòng)科研人員的科研積極性為目標(biāo)．既可以讓項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)項(xiàng)目可以隨時(shí)管理，也便于科研處、財(cái)務(wù)處等宏觀掌控所有項(xiàng)目的情況，建立科研處、財(cái)務(wù)處以及人事處等統(tǒng)一應(yīng)用平臺(tái)，可以及時(shí)有效地掌握近期的科研情況。
作者：李楊 武瑩 單位：長(zhǎng)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(jì)論文:高層商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文
一基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
商業(yè)樓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，采用樁加防水板基礎(chǔ)。根據(jù)前期試樁檢測(cè)報(bào)告結(jié)論，采用Φ700鉆孔灌注樁，抗壓兼抗拔樁?；A(chǔ)埋深12.1m，遠(yuǎn)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(mǎn)足高層建筑結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定要求。
二地下車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)
地下車(chē)庫(kù)采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，局部增加的剪力墻，主要有兩個(gè)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(mǎn)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(jì)
(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(zhuān)項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》的通知(建質(zhì)〔2010〕109號(hào))”，對(duì)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(jí)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(jìn)大于25%，屬尺寸突變(立面收進(jìn));③商業(yè)樓地上樓層存在多處樓板有效寬度小于50%，開(kāi)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(dá)18m，大于相應(yīng)邊長(zhǎng)的15%，同時(shí)，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(jì)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(mǎn)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(jìn)行了整體內(nèi)力及位移計(jì)算，兩種軟件的計(jì)算結(jié)果基本一致，結(jié)構(gòu)體系滿(mǎn)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(mǎn)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(jì)規(guī)范GB50011－2010第5.1.2條，對(duì)不規(guī)則建筑應(yīng)采用時(shí)程分析進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算。本工程所選的三條波為T(mén)H2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每條時(shí)程曲線計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)底部剪力均大于CQC法的65%，三組時(shí)程曲線計(jì)算得到的底部剪力平均值大于CQC法計(jì)算得到的底部剪力的80%，故所選三條波滿(mǎn)足規(guī)范要求。時(shí)程分析的結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)體系無(wú)明顯薄弱層，時(shí)程分析法包絡(luò)值較CQC法計(jì)算結(jié)果小，故結(jié)構(gòu)的小震彈性設(shè)計(jì)由CQC法計(jì)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(duì)商業(yè)樓采用彈塑性靜力分析方法進(jìn)行了補(bǔ)充計(jì)算。兩個(gè)方向罕遇地震下性能點(diǎn)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(jì)要求。在通過(guò)二階段設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三個(gè)水準(zhǔn)的基本設(shè)防目標(biāo)以外，針對(duì)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(jì)，正截面抗彎按不屈服設(shè)計(jì);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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，樓板不會(huì)開(kāi)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，但適當(dāng)加大樓板配筋，即可滿(mǎn)足樓板內(nèi)鋼筋不屈服。在設(shè)防地震作用下，利用SATWE進(jìn)行彈性設(shè)計(jì)和不屈服設(shè)計(jì)，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(jì)算結(jié)果一起進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。計(jì)算結(jié)果表明，配筋值均在合理范圍，配筋切實(shí)可行。通過(guò)以上性能化設(shè)計(jì)措施，在對(duì)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)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(jì)
針對(duì)偏心布置和扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件在平面布置中對(duì)稱(chēng)均勻布置，避免剛度中心與質(zhì)量中心之間存在過(guò)大的偏離;加強(qiáng)外圍構(gòu)件的剛度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭性能。計(jì)算時(shí)，考慮偶然偏心的影響，設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)加強(qiáng)受扭轉(zhuǎn)影響較大部位構(gòu)件的強(qiáng)度、延性及配筋構(gòu)造。通過(guò)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(shí)扭轉(zhuǎn)周期和及時(shí)平動(dòng)周期比嚴(yán)格控制在0.9以下。針對(duì)立面收進(jìn)帶來(lái)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(duì)收進(jìn)樓層(4層)加厚至140mm且雙層雙向加強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(jí)提高一級(jí)，框架柱在此范圍內(nèi)箍筋全高加密，提高縱筋配筋率;收進(jìn)部位以下兩層結(jié)構(gòu)周邊豎向構(gòu)件配筋加強(qiáng)。針對(duì)因開(kāi)洞形成樓板不連續(xù)情況，整體計(jì)算時(shí)按實(shí)際開(kāi)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(duì)結(jié)構(gòu)的影響;同時(shí)，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(yǔ)
本文對(duì)某超限高層商業(yè)樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，主要的設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(qiáng)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(jìn)行多遇地震彈性分些，結(jié)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足相應(yīng)的強(qiáng)度和剛度要求;(4)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震下的彈性時(shí)程分析，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)體系的合理性，并與振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì);(5)補(bǔ)充罕遇下的靜力彈塑性分析，控制性能點(diǎn)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(jì)目標(biāo);(7)利用概念設(shè)計(jì)原理，結(jié)合規(guī)范要求，對(duì)薄弱部位進(jìn)行構(gòu)造加強(qiáng)。
作者：黃均亮 單位：上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文:地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑工程論文
一、地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)概述
在建筑工程地下室的設(shè)計(jì)工作開(kāi)展之前，要對(duì)建筑物所處的地質(zhì)環(huán)境及周邊環(huán)境進(jìn)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(jì)的及時(shí)手參考資料。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)要根據(jù)勘查得出的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行的研究分析，從而得出設(shè)計(jì)方案。此外，建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作十分的復(fù)雜，需要結(jié)合很多的實(shí)際因素來(lái)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(jì)過(guò)程中也注意多學(xué)科知識(shí)的共同運(yùn)用。
二、建筑工程地下室結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1.地下室結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)
在地下室的設(shè)計(jì)中通常會(huì)設(shè)計(jì)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(guò)程中非常普遍的會(huì)出現(xiàn)超長(zhǎng)現(xiàn)象，有時(shí)都會(huì)超過(guò)40米到60米，這樣的加長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)尺寸，當(dāng)受到外界環(huán)境影響時(shí)易出現(xiàn)裂縫等影響強(qiáng)度的問(wèn)題，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要采取高效的防裂縫設(shè)計(jì)?？赏ㄟ^(guò)以下方法開(kāi)展設(shè)計(jì)：安設(shè)伸縮后澆帶，在地下室超長(zhǎng)時(shí)，所安設(shè)的后澆帶的尺寸要結(jié)合實(shí)際的鋼筋拉普拉斯情況及操作空間進(jìn)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(jìn)行最初的平面設(shè)計(jì)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(jì)，并綜合排風(fēng)、通風(fēng)及力求采光等相關(guān)專(zhuān)業(yè)條件進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。
2.地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
地下室外墻結(jié)構(gòu)的靜止土壓力系數(shù)是設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的因素，當(dāng)靜止土壓力不具備試驗(yàn)條件時(shí)，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(jìn)行合理的操作。地下室外墻的配筋計(jì)算在實(shí)際設(shè)計(jì)中就要按照雙向板的要求去計(jì)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(jìn)行設(shè)計(jì)，在地面層的開(kāi)洞位置設(shè)計(jì)外墻頂部的樓板支撐梁柱，并結(jié)合地下室外墻的實(shí)際情況以及車(chē)道底板的境況進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。地下室的外墻必須結(jié)合水、土的壓力去驗(yàn)算外墻的抗裂系數(shù)，在設(shè)計(jì)中注意荷載、靜止土壓力系數(shù)，地進(jìn)行室外墻的配筋計(jì)算和地下室的底板標(biāo)高設(shè)計(jì)。
3.地下室保護(hù)層設(shè)計(jì)
對(duì)于地下室保護(hù)層和墊層厚度的設(shè)計(jì)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(guò)0.2mm，迎水面的鋼筋保護(hù)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(hù)層厚度大于規(guī)范限值，從而確保地下室保護(hù)層的質(zhì)量
4.地下室抗?jié)B抗浮設(shè)計(jì)
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(duì)地下室考慮抗浮設(shè)計(jì)，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(diǎn)。針對(duì)該問(wèn)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(jì)的前提下，應(yīng)將基坑底的標(biāo)高最較大限度的提高，達(dá)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(wú)梁樓蓋與寬扁梁。(3)強(qiáng)化抗?jié)B抗浮設(shè)計(jì)的另一個(gè)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(jì)
在地下室的設(shè)計(jì)中防水設(shè)計(jì)也是其中一個(gè)較為重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)初期要進(jìn)行實(shí)地考察，對(duì)建筑所處地區(qū)的氣象環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，對(duì)降雨量等水量因素進(jìn)行了解，后根據(jù)工程的實(shí)際性質(zhì)來(lái)確定相應(yīng)的防水等級(jí)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(lái)的防水失效問(wèn)題。此外，還可采用自防水混凝土來(lái)增強(qiáng)防水性，設(shè)計(jì)足夠的混凝土壁厚度，來(lái)完善地下室的防水設(shè)計(jì)。同時(shí)由于現(xiàn)在的很多住宅區(qū)樓宇的地下室多用作用停車(chē)場(chǎng)，因此在防水設(shè)計(jì)時(shí)還要注意地下室車(chē)道中積水的排放設(shè)計(jì)，注重承臺(tái)及積水抗等的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等等。
6.地下室基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
地下室基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足強(qiáng)度和變形問(wèn)題的要求，根據(jù)不同的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的圍護(hù)措施確保基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工現(xiàn)場(chǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)省時(shí)的設(shè)計(jì)目的。在內(nèi)支撐的設(shè)置中必須確保整個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)內(nèi)力要求，方便于對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和附近建筑的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)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(jì)
通常在建筑物的設(shè)計(jì)中，要將搞震設(shè)計(jì)做為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)之一，而地下室抗震性能的好壞直接影響著整個(gè)建筑體的抗震性能。在對(duì)地下室防震性進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常要確保其埋深大于地下室外地面的高度，這樣在計(jì)算總高度時(shí)，會(huì)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(wú)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(shí)，不應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)，除非采取進(jìn)行處理后方可計(jì)入在內(nèi)。
三、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，地下室的造價(jià)有時(shí)都要高出地下建筑的成本價(jià)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(jì)時(shí)就要緊密結(jié)合各項(xiàng)設(shè)計(jì)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(duì)土地資源的利用率，為緩解城市住房緊缺及車(chē)位緊缺等問(wèn)題做出了貢獻(xiàn)，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(jì)投入做出合理的安全，從而實(shí)現(xiàn)建筑工程地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的化。
作者：王宇單位：遼寧大建筑設(shè)計(jì)有限公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下工程造價(jià)論文
一、影響工程造價(jià)的因素
1決策設(shè)計(jì)因素。工程項(xiàng)目的形成離不開(kāi)工程的決策設(shè)計(jì)，因此，決策設(shè)計(jì)十分重要，設(shè)計(jì)方案的性對(duì)該項(xiàng)目的造價(jià)有重要影響，針對(duì)其使用功能、后期的維持費(fèi)用而言，設(shè)計(jì)方案的選擇也直接關(guān)系到項(xiàng)目的具體落實(shí)細(xì)節(jié)，關(guān)系到項(xiàng)目投資效益的實(shí)現(xiàn)和造價(jià)的多少。
2施工因素。對(duì)于處在施工階段的工程來(lái)說(shuō)，工期長(zhǎng)短、質(zhì)量高低、技術(shù)是否先進(jìn)等因素都是影響工程造價(jià)的重要問(wèn)題，如果工程已經(jīng)可以滿(mǎn)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(jià)，也不應(yīng)該為了加快建設(shè)進(jìn)度增加沒(méi)有預(yù)期的趕工費(fèi)用。在施工過(guò)程中應(yīng)按照工程建設(shè)的基本規(guī)律，在滿(mǎn)足工程質(zhì)量良好及進(jìn)度無(wú)誤差的情況下，應(yīng)積極尋求工程低造價(jià)，實(shí)現(xiàn)工程的質(zhì)量、投資及進(jìn)度的平衡局面。
3其他因素。導(dǎo)致工程造價(jià)的增加的其他無(wú)法避免的因素主要包括政府相關(guān)政策調(diào)整、物價(jià)上漲導(dǎo)致的材料價(jià)格上升還有各種不可預(yù)見(jiàn)的自然災(zāi)害或社會(huì)事件的發(fā)生。
二、工程造價(jià)的控制方法
1造價(jià)的動(dòng)態(tài)控制方法。項(xiàng)目建設(shè)的建設(shè)時(shí)間越長(zhǎng)，在工程的施工過(guò)程中就越容易發(fā)生各種不確定因素導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，因此，經(jīng)常發(fā)生實(shí)際施工情況與目標(biāo)狀態(tài)偏離的狀況，這就需要我們?cè)诠こ痰氖┕み^(guò)程中不斷對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行同步跟蹤，及時(shí)地了解相關(guān)的施工信息，并隨時(shí)將工程的實(shí)際施工情況與預(yù)訂目標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，如果離目標(biāo)差距過(guò)大，就必須采取一定的措施，使項(xiàng)目能及時(shí)改正錯(cuò)誤并朝預(yù)期的方向前進(jìn)，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(wèn)題，仍可能會(huì)出現(xiàn)不斷地新問(wèn)題，這就需要對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目實(shí)時(shí)進(jìn)行觀察。類(lèi)似于這種對(duì)項(xiàng)目工程的不斷控制不斷觀察不斷改正是一個(gè)不斷循環(huán)的過(guò)程，它貫穿于整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的始終。對(duì)項(xiàng)目工程的控制不斷地循環(huán)、糾正，才能有效的控制實(shí)際工程造價(jià)。這種方法被稱(chēng)為工程的動(dòng)態(tài)控制法。采用動(dòng)態(tài)控制法可以有效地控制工程造價(jià)，確保整個(gè)建筑工程的穩(wěn)定性。
2全壽命周期控制法。建設(shè)項(xiàng)目的項(xiàng)目一般由策劃階段、施工階段、設(shè)計(jì)階段、使用階段和維護(hù)階段構(gòu)成。理論上所說(shuō)的造價(jià)控制是對(duì)施工階段的造價(jià)進(jìn)行控制，而實(shí)際上設(shè)計(jì)結(jié)束前的階段影響項(xiàng)目造價(jià)較大。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段為33%~74%，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，影響項(xiàng)目造價(jià)的可能性為76%~97%，在施工階段，通過(guò)技術(shù)措施節(jié)約造價(jià)的可能性只有4%~11%。因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段對(duì)工程造價(jià)影響較大。在對(duì)整體建設(shè)項(xiàng)目的造價(jià)控制中，除了注意決策、設(shè)計(jì)及施工階段的造價(jià)外，還要對(duì)工程完工后的維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行預(yù)算和控制，也就是對(duì)項(xiàng)目全部周期費(fèi)用的控制。由于決策不正確或者設(shè)計(jì)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(yùn)行費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用大量增加，而且這種費(fèi)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(guò)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(huì)使項(xiàng)目竣工后經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，從而導(dǎo)致項(xiàng)目維修費(fèi)的大幅增加。也就是說(shuō)，我們不能盲目減少對(duì)建筑項(xiàng)目的最初投資，應(yīng)該從整體壽命周期費(fèi)用的理念出發(fā)來(lái)考慮建筑物的造價(jià)問(wèn)題。
3系統(tǒng)控制法。工程造價(jià)、質(zhì)量、進(jìn)度是建筑工程的三大要素，這三大因素在一定程度上是對(duì)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(xiàng)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(shí)在建設(shè)過(guò)程中要對(duì)各個(gè)項(xiàng)目嚴(yán)格進(jìn)行管理，精耕細(xì)作，這就會(huì)導(dǎo)致工程造價(jià)的增加；從另一方面來(lái)看，如果一味地強(qiáng)調(diào)降低造價(jià)，就可能造成在工程中使用劣質(zhì)材料的現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)對(duì)建筑項(xiàng)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(jià)，不能將造價(jià)、進(jìn)度和質(zhì)量三大因素分割開(kāi)來(lái)，而應(yīng)該對(duì)它們系統(tǒng)地進(jìn)行控制。同時(shí)要注意協(xié)調(diào)進(jìn)度控制和質(zhì)量控制的順序，做到對(duì)三大因素的控制的有利配合和相互平衡。例如，當(dāng)對(duì)建筑工程項(xiàng)目采取一些投資措施時(shí)，如果該措施會(huì)對(duì)影響進(jìn)度、且對(duì)項(xiàng)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(jiān)決不能為了減小投資就降低工程項(xiàng)目的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，更不能刪減工程項(xiàng)目的具體內(nèi)容。總之，對(duì)工程造價(jià)的控制是建筑建設(shè)項(xiàng)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(xiàng)目造價(jià)得到有效控制的同時(shí)又不降低工程的總體質(zhì)量。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，是控制造價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須正確理解工程造價(jià)的相關(guān)知識(shí)并合理規(guī)范建筑項(xiàng)目，同時(shí)要注意合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低工程造價(jià)，在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)確保整個(gè)建筑項(xiàng)目的穩(wěn)定性。
作者：蔣漢文單位：中山市南粵建筑設(shè)計(jì)有限公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文:大型表冷器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下的地鐵工程論文
1大型表冷器換熱盤(pán)管凍裂原因分析
對(duì)于間歇性運(yùn)行機(jī)組而言，在機(jī)組停機(jī)時(shí)若換熱盤(pán)管內(nèi)有余水，雖然此時(shí)新風(fēng)閥關(guān)閉，但由于滲漏冷風(fēng)過(guò)多仍會(huì)造成換熱盤(pán)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(shí)施，分別是大型表冷器換熱盤(pán)管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及防凍現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)管理。
2.1大型表冷器換熱盤(pán)管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1.1大型表冷器換熱盤(pán)管排空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從大型表冷器換熱盤(pán)管設(shè)計(jì)思路著手，要保障換熱盤(pán)管均為可排空結(jié)構(gòu)，在低點(diǎn)設(shè)有排水口，在停機(jī)時(shí)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(jì)布置在集水管最下端，且排水閥要低過(guò)最下層的換熱管。
2.1.2大型表冷器換熱盤(pán)管排氣和排水設(shè)計(jì)大型表冷器出水總管路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)放氣和手動(dòng)放水，進(jìn)出水管上設(shè)置關(guān)斷閥門(mén)、進(jìn)水管設(shè)注液口（配球閥）、出水管設(shè)吹氣口（配球閥），可實(shí)現(xiàn)對(duì)每組表冷器模塊單獨(dú)吹干、單獨(dú)充注防凍液的功能。表冷器進(jìn)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(pán)管設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)換熱盤(pán)管設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)認(rèn)真校核換熱面積，加熱盤(pán)管的表面積安全余量不能太大，比計(jì)算值不應(yīng)超過(guò)10%，以免在運(yùn)行時(shí)因換熱面積過(guò)大而造成熱媒流速減小。換熱盤(pán)管設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格校核管程數(shù)，保障換熱盤(pán)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(guò)低形成層流，當(dāng)室外空氣溫度低于0℃時(shí)，水會(huì)在換熱盤(pán)管內(nèi)結(jié)冰而導(dǎo)致凍裂，推薦值為較大值不超過(guò)2.5m/s即可，如采用變水量控制，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)室外為0℃的情況進(jìn)行復(fù)核計(jì)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(pán)管流向設(shè)計(jì)寒冷地區(qū)熱水盤(pán)管的設(shè)計(jì)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(chǎng)維護(hù)管理?yè)Q熱盤(pán)管凍裂問(wèn)題除了生產(chǎn)設(shè)計(jì)缺陷、實(shí)際工程設(shè)計(jì)失誤之外，還包含防凍現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)管理不周。由于空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行管理中有以下問(wèn)題需要注意。
2.2.1管理人員掌握基礎(chǔ)知識(shí)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(diǎn)，這樣才能做好現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)管理工作。
2.2.2大型表冷器換熱盤(pán)管初次安裝排空在機(jī)組初次安裝試水后，一定要注意將換熱盤(pán)管排水閥打開(kāi)以排空積水。
2.2.3大型表冷器換熱盤(pán)管強(qiáng)化排空為保障換熱盤(pán)管充分排空積水，現(xiàn)場(chǎng)可采用空壓機(jī)對(duì)換熱盤(pán)管進(jìn)行強(qiáng)化排空處理。當(dāng)機(jī)組需要排水時(shí)，打開(kāi)4電磁閥，先讓機(jī)組內(nèi)積存的冷凍水依靠重力作用排出換熱盤(pán)管。然后使用便攜式壓縮空氣機(jī)，把5軟管與1進(jìn)氣軟管連接上，然后由壓縮空氣機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣，通過(guò)5軟管和1進(jìn)氣軟管進(jìn)入表冷器內(nèi)，把換熱盤(pán)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(yǔ)
通過(guò)北京地鐵6號(hào)線大型表冷器三個(gè)采暖期的運(yùn)行，未發(fā)生過(guò)大型表冷器凍裂事件的實(shí)踐驗(yàn)證，采用大型表冷器防凍設(shè)計(jì)方案，并配合采用大型表冷器吹干裝置對(duì)表冷器進(jìn)行吹掃，可以有效的防止冬季換熱盤(pán)管凍裂。
作者：蘇鋼單位：中鐵一局集團(tuán)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題論文
【摘要】本文簡(jiǎn)要的闡述了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)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(jì)問(wèn)題分析
引言
建筑工程質(zhì)量直接關(guān)系到人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全,而施工圖的設(shè)計(jì)質(zhì)量又是整個(gè)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(yuǎn)沒(méi)有人們所想象的那么和完善。通過(guò)在多項(xiàng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工圖的設(shè)計(jì)及審查中發(fā)現(xiàn),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在比較常見(jiàn)的問(wèn)題有:超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、板面設(shè)置溫度應(yīng)力筋及梁筏基礎(chǔ)板筋位置等問(wèn)題。
1有關(guān)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhuān)門(mén)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?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中較難把握。工程實(shí)例中超過(guò)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(zhǎng)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(shí)例經(jīng)驗(yàn),多層房屋長(zhǎng)度超過(guò)55m但在75m以?xún)?nèi)時(shí),采取設(shè)置施工后澆帶及相應(yīng)的構(gòu)造加強(qiáng)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(shí),多個(gè)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(zhǎng)達(dá)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(jì)中必須對(duì)梁柱配筋進(jìn)行概念上的調(diào)整。首先是長(zhǎng)向板鋼筋應(yīng)雙層設(shè)置,并適當(dāng)加強(qiáng)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(qiáng),以抵抗溫度應(yīng)力帶來(lái)的推力;另外,超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)在角部容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng),我們?cè)谠O(shè)計(jì)中也必須對(duì)角部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)。當(dāng)框架結(jié)構(gòu)超過(guò)75m時(shí),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(shuō)采用預(yù)加應(yīng)力,摻入抗裂外加劑等等,而且作為超過(guò)75m的結(jié)構(gòu),必須對(duì)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(shí)例中應(yīng)用的效果也是眾目共睹的。如果對(duì)超長(zhǎng)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(duì)樁進(jìn)行合理選型,將對(duì)整個(gè)地下室設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)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(kāi)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(guò)大；將體形復(fù)雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個(gè)單元；加強(qiáng)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(lèi)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(duì)高層建筑來(lái)說(shuō)，由于需要一定的埋置深度，從經(jīng)濟(jì)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(shí)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(shí)，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(jì)算和構(gòu)造上滿(mǎn)足規(guī)范要求
3．1從結(jié)構(gòu)計(jì)算角度，看結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)注意的問(wèn)題：
避免荷載計(jì)算的錯(cuò)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(shí)際計(jì)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(yàn)算時(shí)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(duì)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(duì)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(jiǎn)單地按框架抗震墻的方法。連續(xù)板計(jì)算不能簡(jiǎn)單地用單向板計(jì)算方法代替；雙向板查表計(jì)算時(shí)，不能忽略材料泊松比的影響，否則，由于跨巾彎矩未進(jìn)行調(diào)整，將使計(jì)算值偏小對(duì)電算結(jié)果的正確性進(jìn)行正確評(píng)價(jià)。
3.2從構(gòu)造角度看應(yīng)注意的問(wèn)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(jì)中既要保障建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)具有一定的延性，又必須滿(mǎn)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(gè)部位所需滿(mǎn)足的錨固、延伸和搭接長(zhǎng)度，材料選用也必須滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。為了防止屋面溫度應(yīng)力引起的墻體開(kāi)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(gè)建筑物高度內(nèi)上下對(duì)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(jì)
布置:剪力墻布置必須均勻合理,使整個(gè)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(zhǎng)墻(h/w>8)應(yīng)避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上,若無(wú)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(shí),應(yīng)計(jì)算暗柱配筋,轉(zhuǎn)角處墻肢應(yīng)盡可能長(zhǎng),因轉(zhuǎn)角處應(yīng)力容易集中,有條件兩個(gè)方向均應(yīng)布置成長(zhǎng)墻;規(guī)范中對(duì)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(jī)械而不合理,因此筆者建議布置長(zhǎng)墻時(shí)高厚比能大于9。超級(jí)秘書(shū)網(wǎng)
5結(jié)束語(yǔ)
以上幾點(diǎn)是對(duì)設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的幾個(gè)問(wèn)題的理解。在今后的設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)者要把提高設(shè)計(jì)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?yàn)榘踩攀侨嗣窭娴母舅?使我們的設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)合理。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新下土木工程論文
1對(duì)于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新及工程施工技術(shù)的改進(jìn)探討
1.1工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新--新型施工技術(shù)
對(duì)于施工技術(shù)的要求，總會(huì)因一個(gè)工程的項(xiàng)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(chǎng)必要的設(shè)備環(huán)境、各個(gè)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(guò)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(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，首先須從打開(kāi)這些限制開(kāi)始，克服限制條件，從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)的優(yōu)化?，F(xiàn)代這個(gè)時(shí)代，五花八門(mén)的新材料、新結(jié)構(gòu)越來(lái)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(jìn)步。以下是發(fā)展新型施工技術(shù)的簡(jiǎn)單舉例。深基坑施工技術(shù)的開(kāi)發(fā)和展望：目前設(shè)計(jì)者已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種適用于深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的軟件設(shè)備，但因其費(fèi)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(kāi)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?chē)乩憝h(huán)境不受影響，而需要提倡的一種對(duì)周邊環(huán)境的加固、支檔的新措施。因此，對(duì)于發(fā)展受限的問(wèn)題，就需要發(fā)動(dòng)國(guó)家和政府的力量，幫助解決深基坑設(shè)計(jì)的限制發(fā)展問(wèn)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(guó)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(duì)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(jiàn)，該技術(shù)問(wèn)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(wú)粘結(jié)或者是有粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力相對(duì)應(yīng)。目前，在我國(guó)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(huì)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(wú)粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力體系，這兩個(gè)體系都各具優(yōu)點(diǎn)。作為后張預(yù)應(yīng)力體系的一個(gè)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(lái)看，它的優(yōu)勢(shì)得到了認(rèn)可，是預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的進(jìn)步和驕傲，且對(duì)工程經(jīng)濟(jì)效益有積極影響。
1.2如何提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的經(jīng)濟(jì)性能
首先是對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合性評(píng)佑，目的是為了更大地降低成本需要。第二，要求設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)思路靈活，應(yīng)充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)能力，以降低工程結(jié)構(gòu)造價(jià)和保障安全性能為主，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。第三，在施工過(guò)程中，努力搞好各個(gè)相關(guān)部門(mén)的合作關(guān)系，要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，盡力與多個(gè)相關(guān)部門(mén)進(jìn)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(jì)的經(jīng)濟(jì)性。
1.3如何提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全性能
及時(shí)，保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性：在建筑施工的過(guò)程中，為了有效的提升土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，對(duì)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(jì)單位方面，偏向于選擇實(shí)力較強(qiáng)的、質(zhì)量有保障的、在管理方面較為先進(jìn)的單位，因?yàn)檫@些設(shè)計(jì)單位一般都具備較為豐富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，和先進(jìn)的設(shè)計(jì)設(shè)備，具有先進(jìn)的管理手段以及專(zhuān)業(yè)素質(zhì)較高的相關(guān)人員，這樣對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性就具備了基礎(chǔ)準(zhǔn)備。完善和加強(qiáng)建筑和設(shè)計(jì)的理論。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要想完善和加強(qiáng)設(shè)計(jì)理論，首先需要對(duì)某些概念性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一個(gè)較為深刻的理解，同時(shí)還需要有一個(gè)較為清晰明了的設(shè)計(jì)思路。因當(dāng)前的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面已經(jīng)成為保障建筑結(jié)構(gòu)性安全的重點(diǎn)設(shè)計(jì)思想，所以，設(shè)計(jì)理論的完善刻不容緩[3]。對(duì)要重視對(duì)建筑文件的說(shuō)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(jì)人員需要對(duì)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容編制進(jìn)行重視。首先做到簡(jiǎn)潔明了，太過(guò)復(fù)雜的話，會(huì)使專(zhuān)業(yè)素質(zhì)存在差異的工作人員不能理解說(shuō)明書(shū)中所體現(xiàn)的重點(diǎn)；其次在一些較為復(fù)雜的工程設(shè)計(jì)中，必須注重說(shuō)明書(shū)的文件說(shuō)明編制，以保障施工的正常進(jìn)行和安全性能。
2結(jié)束語(yǔ)
對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)正處在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期的國(guó)家而言，此時(shí)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(guó)需要，正因?yàn)槿绱耍瑢?duì)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(mén)要高度重視起來(lái)，嚴(yán)格按照國(guó)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(guó)家的更大發(fā)展而不斷創(chuàng)新進(jìn)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(jì)論文:鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑工程論文
1建筑工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題及對(duì)策
1.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防腐方面的問(wèn)題及對(duì)策
鋼材受自然因素影響較大，一旦長(zhǎng)時(shí)間暴露在室外環(huán)境中，就極易被銹蝕，不僅鋼材的外觀會(huì)深受影響，鋼材的質(zhì)量也會(huì)大打折扣。因此，在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中鋼材防腐問(wèn)題也是必須引起高度重視。當(dāng)前，鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中對(duì)于防腐方面問(wèn)題的解決方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。設(shè)計(jì)人員會(huì)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(jìn)行操作。此外，對(duì)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(lái)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(duì)其進(jìn)行處理，利用鍍層，達(dá)到保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)不被腐蝕，尤其是應(yīng)加強(qiáng)有機(jī)涂料配套技術(shù)的應(yīng)用，以及陰極保護(hù)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(jì)在物理方面的問(wèn)題及對(duì)策
1.2.1噪聲問(wèn)題及對(duì)策
噪聲問(wèn)題是現(xiàn)代建筑中最為常見(jiàn)的問(wèn)題之一，且一直沒(méi)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(lèi)耳朵能夠聽(tīng)到許多種聲音，而這些聲音又大致能夠分為兩類(lèi)，一類(lèi)是無(wú)害悅耳的聲音，例如音樂(lè)聲、鳥(niǎo)鳴聲等;另一類(lèi)則是有害的噪聲，例如各種機(jī)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(duì)隔音的效果要求也不同，例如大型商場(chǎng)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(jì)人員根據(jù)建筑使用功能以及隔音效果的不同要求進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)。在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中所采用的隔音措施主要有:使用隔聲門(mén)、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(duì)吸音的效果要求也不相同。例如音樂(lè)廳類(lèi)型的建筑，其主要使用功能就是讓人類(lèi)的耳朵吸收發(fā)出的音樂(lè)聲，所以在音樂(lè)廳類(lèi)型的建筑中通常會(huì)在頂棚增加反射板用來(lái)反射聲音，若是音樂(lè)廳中的聲音無(wú)法反射，那么人類(lèi)的耳朵所聽(tīng)到的聲音就會(huì)有缺失，甚至是聽(tīng)不到聲音。當(dāng)前，解決吸音問(wèn)題的主要措施有兩種:及時(shí)種是科學(xué)的設(shè)計(jì)吸聲結(jié)構(gòu)，例如孔石膏板吊頂。第二種是采用先進(jìn)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(jì)的穩(wěn)定性與設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2.1建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為:及時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)的多樣性。建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)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(jìn)行這類(lèi)鋼結(jié)構(gòu)部位設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行多方面的考慮，并對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)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(gè)整體，任何一個(gè)構(gòu)件所具有的作用都是不容忽視的，若是當(dāng)任意一個(gè)構(gòu)件出現(xiàn)問(wèn)題，例如失穩(wěn)、變形等情況，那么必定會(huì)對(duì)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(wèn)題。
2.2鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的計(jì)算方法
(1)整體剛度計(jì)算。在現(xiàn)行的鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算規(guī)范中，通用的計(jì)算方法是軸心壓桿穩(wěn)定計(jì)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(gè)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(duì)其整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析。(3)其他特點(diǎn)的穩(wěn)定計(jì)算。鋼結(jié)構(gòu)的各種組成構(gòu)件又能分為兩大類(lèi)，為彈性構(gòu)件和柔性構(gòu)件，因而，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)重視這一特點(diǎn)。由于柔性構(gòu)件容易發(fā)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部也發(fā)生變化，最終對(duì)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(lái)建立相對(duì)平衡的微分方程。通過(guò)建立的微分方程仔細(xì)的計(jì)算出構(gòu)件受力的臨界相關(guān)荷載。在實(shí)際中應(yīng)用靜力法構(gòu)件平衡微分方程時(shí)，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(jìn)行作用。(2)動(dòng)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(shí)，若是受到一定的干擾，那么整個(gè)結(jié)構(gòu)體系就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這時(shí)應(yīng)采用動(dòng)力法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)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(dòng)加速時(shí)，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(shí)，會(huì)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(shí)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(shì)能。如果要計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)的總體勢(shì)能，則必須滿(mǎn)足一個(gè)前提條件，即鋼結(jié)構(gòu)處于相對(duì)平衡的狀態(tài)下。
3結(jié)語(yǔ)
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(jì)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(duì)建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性與設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)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(jì)論文:模型自動(dòng)轉(zhuǎn)化方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文
1構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息模型
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)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(kāi)自己的模型數(shù)據(jù)格式，也就造成信息無(wú)法進(jìn)行有效、順暢的交換，這給實(shí)際的工作帶來(lái)很多困難。針對(duì)這種情況，建立一個(gè)統(tǒng)一的工程信息模型是解決上述問(wèn)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(gè)理念而形成的一種新的模型技術(shù)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(xiàng)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(shí)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(jì)模型信息具有關(guān)聯(lián)性、一致性和完備性的特點(diǎn)，能夠建立建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)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(wèn)題。為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的模型自動(dòng)轉(zhuǎn)化提供了合理的解決方法。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型的自動(dòng)轉(zhuǎn)化
2.1建筑設(shè)計(jì)模型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型的自動(dòng)轉(zhuǎn)化
目前，很多建筑企業(yè)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)還是采用比較傳統(tǒng)的二維圖設(shè)計(jì)方法，工作人員在進(jìn)行施工圖紙和建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的繪制時(shí)還是依據(jù)固定的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖紙來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。這樣，比較簡(jiǎn)單的圖元識(shí)別只能幫助施工作業(yè)人員對(duì)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(lái)精準(zhǔn)定位，因此使得施工過(guò)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(xiàng)目的每一個(gè)環(huán)節(jié)，十分精準(zhǔn)的描述了建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的幾何模型，對(duì)不同模型之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)化提供了方便，其主要的優(yōu)勢(shì)為：（1）更加容易識(shí)別建筑構(gòu)件，使建筑項(xiàng)目的施工更容易進(jìn)行。墻體、柱、梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型能夠容易識(shí)別出來(lái)的，而經(jīng)過(guò)IFC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(shí)還明確了門(mén)、窗等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件；（2）加強(qiáng)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(shí)際情況進(jìn)行二次處理；（3）實(shí)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(qiáng)，基于洞口和墻體實(shí)體對(duì)結(jié)構(gòu)墻體進(jìn)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(qiáng)對(duì)IFC標(biāo)準(zhǔn)的解析是建筑設(shè)計(jì)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化的一個(gè)難點(diǎn)，IFC文件解析可根據(jù)建筑項(xiàng)目的具體情況進(jìn)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(shí)現(xiàn)，最終通過(guò)對(duì)IFC文件的解析來(lái)獲得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模型。
2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型與結(jié)構(gòu)分析模型的自動(dòng)轉(zhuǎn)化
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)就是建筑結(jié)構(gòu)分析，自動(dòng)生成結(jié)構(gòu)分析模型以及回傳分析結(jié)果都是通過(guò)結(jié)構(gòu)分析過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)的，目前從國(guó)際上使用最普遍的有限元分析軟件公開(kāi)模型格式的數(shù)據(jù)來(lái)看，該過(guò)程的實(shí)現(xiàn)是比較容易的，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(guò)程如下所示：（1）遍歷生成的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型利用有限元軟件將結(jié)構(gòu)構(gòu)成信息導(dǎo)出，進(jìn)而寫(xiě)入模型文件；（2）對(duì)已生成的模型文件，將其導(dǎo)入置軟件中，并對(duì)此模型文件進(jìn)行定義補(bǔ)充、荷載的施加，并對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加以分析；（3）通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)借口將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)；（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(jìn)行比較，并通過(guò)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(jì)模型，對(duì)工程的量算和施工圖紙的實(shí)際進(jìn)行指導(dǎo)。
2.3結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)模型與工程量算模型的自動(dòng)轉(zhuǎn)化
工程量算是否直接影響項(xiàng)目的造價(jià)和工程項(xiàng)目的投資控制。建筑設(shè)計(jì)模型是建筑工程中工程量算數(shù)據(jù)的直接來(lái)源。目前，我國(guó)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(shí)現(xiàn)不了IFC數(shù)據(jù)的交換，因此只能通過(guò)專(zhuān)用的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換。目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的廣聯(lián)達(dá)鋼筋抽樣軟件是通過(guò)XML映射模型來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程量算之間轉(zhuǎn)化的，首先定義XML模型機(jī)制，再對(duì)模型模板進(jìn)行定義，多采用模式定義或者文檔定義，經(jīng)過(guò)研究實(shí)踐表明，可替代文檔定義類(lèi)型和穩(wěn)定定義類(lèi)型相比，前者表示方式比較靈活，文檔采用的語(yǔ)法與相關(guān)模型機(jī)制語(yǔ)法相比具有高度一致性，并且具有強(qiáng)伸縮性，因此可替代文檔類(lèi)型可實(shí)現(xiàn)建筑施工設(shè)計(jì)模型向工程量算模型的轉(zhuǎn)化。
3結(jié)語(yǔ)
本文針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不同軟件模型之間轉(zhuǎn)化的問(wèn)題，探究并解決了模型自動(dòng)轉(zhuǎn)化的方法，這使得建筑設(shè)計(jì)模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型、結(jié)構(gòu)分析模型以及工程量算模型之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)化得以實(shí)現(xiàn)，在建筑工程實(shí)際應(yīng)用過(guò)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(jì)院
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文:超限高層商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(diǎn)，設(shè)兩道防震縫將其分為A、B、C三個(gè)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(jì)基本地震加速度為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為及時(shí)組，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，場(chǎng)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(lèi)別為重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)，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(qiáng)其抗震措施，故商業(yè)樓框架抗震等級(jí)應(yīng)為2級(jí)。多遇地震計(jì)算時(shí)結(jié)構(gòu)阻尼比取0.05，風(fēng)振計(jì)算時(shí)結(jié)構(gòu)阻尼比取0.02。
2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
商業(yè)樓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，采用樁加防水板基礎(chǔ)。根據(jù)前期試樁檢測(cè)報(bào)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(yuǎn)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(mǎn)足高層建筑結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定要求。
3地下車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)
地下車(chē)庫(kù)采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，局部增加的剪力墻，主要有兩個(gè)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(mǎn)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(jì)
(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(zhuān)項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》的通知(建質(zhì)〔2010〕109號(hào))”，對(duì)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(jí)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(jìn)大于25%，屬尺寸突變(立面收進(jìn));③商業(yè)樓地上樓層存在多處樓板有效寬度小于50%，開(kāi)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(dá)18m，大于相應(yīng)邊長(zhǎng)的15%，同時(shí)，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(jì)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(mǎn)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(jìn)行了整體內(nèi)力及位移計(jì)算，兩種軟件的計(jì)算結(jié)果基本一致，結(jié)構(gòu)體系滿(mǎn)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(mǎn)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(jì)規(guī)范GB50011－2010第5.1.2條，對(duì)不規(guī)則建筑應(yīng)采用時(shí)程分析進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算。本工程所選的三條波為T(mén)H2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每條時(shí)程曲線計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)底部剪力均大于CQC法的65%，三組時(shí)程曲線計(jì)算得到的底部剪力平均值大于CQC法計(jì)算得到的底部剪力的80%，故所選三條波滿(mǎn)足規(guī)范要求。時(shí)程分析的結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)體系無(wú)明顯薄弱層，時(shí)程分析法包絡(luò)值較CQC法計(jì)算結(jié)果小，故結(jié)構(gòu)的小震彈性設(shè)計(jì)由CQC法計(jì)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(duì)商業(yè)樓采用彈塑性靜力分析方法進(jìn)行了補(bǔ)充計(jì)算。兩個(gè)方向罕遇地震下性能點(diǎn)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(jì)要求。在通過(guò)二階段設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三個(gè)水準(zhǔn)的基本設(shè)防目標(biāo)以外，針對(duì)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(jì)，正截面抗彎按不屈服設(shè)計(jì);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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，樓板不會(huì)開(kāi)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，但適當(dāng)加大樓板配筋，即可滿(mǎn)足樓板內(nèi)鋼筋不屈服。在設(shè)防地震作用下，利用SATWE進(jìn)行彈性設(shè)計(jì)和不屈服設(shè)計(jì)，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(jì)算結(jié)果一起進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。計(jì)算結(jié)果表明，配筋值均在合理范圍，配筋切實(shí)可行。通過(guò)以上性能化設(shè)計(jì)措施，在對(duì)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)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(jì)針對(duì)偏心布置和扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件在平面布置中對(duì)稱(chēng)均勻布置，避免剛度中心與質(zhì)量中心之間存在過(guò)大的偏離;加強(qiáng)外圍構(gòu)件的剛度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭性能。計(jì)算時(shí)，考慮偶然偏心的影響，設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)加強(qiáng)受扭轉(zhuǎn)影響較大部位構(gòu)件的強(qiáng)度、延性及配筋構(gòu)造。通過(guò)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(shí)扭轉(zhuǎn)周期和及時(shí)平動(dòng)周期比嚴(yán)格控制在0.9以下。針對(duì)立面收進(jìn)帶來(lái)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(duì)收進(jìn)樓層(4層)加厚至140mm且雙層雙向加強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(jí)提高一級(jí)，框架柱在此范圍內(nèi)箍筋全高加密，提高縱筋配筋率;收進(jìn)部位以下兩層結(jié)構(gòu)周邊豎向構(gòu)件配筋加強(qiáng)。針對(duì)因開(kāi)洞形成樓板不連續(xù)情況，整體計(jì)算時(shí)按實(shí)際開(kāi)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(duì)結(jié)構(gòu)的影響;同時(shí)，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(yǔ)
本文對(duì)某超限高層商業(yè)樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，主要的設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(qiáng)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(jìn)行多遇地震彈性分些，結(jié)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足相應(yīng)的強(qiáng)度和剛度要求;(4)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震下的彈性時(shí)程分析，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)體系的合理性，并與振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì);(5)補(bǔ)充罕遇下的靜力彈塑性分析，控制性能點(diǎn)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(jì)目標(biāo);(7)利用概念設(shè)計(jì)原理，結(jié)合規(guī)范要求，對(duì)薄弱部位進(jìn)行構(gòu)造加強(qiáng)。
作者：黃均亮 單位：上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文:攔擋壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文
1壩型選擇
攔擋壩壩型主要分為實(shí)體攔擋壩和格柵壩兩種。其中實(shí)體攔擋壩是依靠自身實(shí)體結(jié)構(gòu)來(lái)抵擋泥石流整體沖擊，將砂石攔蓄在庫(kù)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(lái)攔截可能會(huì)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(zhǎng)泥庫(kù)使用壽命。由于鷹嘴巖溝溝口即為下游漁子溪一級(jí)水電站庫(kù)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(guò)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(duì)沖積扇的淘刷能力不強(qiáng)，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(duì)河道造成壅塞。所以，鷹嘴巖溝口攔擋壩宜采用實(shí)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(kù)內(nèi)，才能起到防治效果?？紤]到壩址處谷底寬度達(dá)到80m，且壩址下游地形成喇叭形，故采用重力式實(shí)體攔擋壩進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2攔擋壩壩體設(shè)計(jì)
2.1主壩壩高確定
在50年一遇的設(shè)計(jì)暴雨情況下，該溝下泄的泥石流總量為11.5萬(wàn)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(shí)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(guò)22m，此時(shí)攔擋壩的天然庫(kù)容僅4萬(wàn)多方，但經(jīng)過(guò)對(duì)河床淤積物進(jìn)行清理，可使其總庫(kù)容能達(dá)到容納一次50年一遇的設(shè)計(jì)暴雨形成的泥石流總的固體物質(zhì)量11.5萬(wàn)m3的能力。經(jīng)庫(kù)容計(jì)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(zhǎng)度104m。
2.2壩體斷面和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(mǎn)足建壩要求，因此大壩基礎(chǔ)置于覆蓋層上，采用樁基承臺(tái)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(guó)內(nèi)外泥石流治理經(jīng)驗(yàn)，泥石流攔擋壩最危險(xiǎn)工況為空庫(kù)過(guò)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(lái)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(guò)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(tái)寬33.65m，壩高22.0m，溢流壩段長(zhǎng)20m。為達(dá)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(tái)寬26.6～33.65m，較大壩高為25.0m。
2.3壩基設(shè)計(jì)
因壩基為深厚泥石流堆積體，地基承載力不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(tái)結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)承臺(tái)厚度1.5m，樁為圓樁，直徑800mm，樁間距為4.0m;樁基承臺(tái)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)為C25。經(jīng)布置設(shè)計(jì)樁基進(jìn)尺為924m，樁基混凝土量為464m3。
2.4壩肩邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)
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(qiáng)風(fēng)化，強(qiáng)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(guò)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(jì)
根據(jù)壩下沖刷計(jì)算，攔擋壩下游需設(shè)置消能防護(hù)，壩下消能措施，擬設(shè)置主壩與副壩之間進(jìn)行消能防護(hù)，消減泥石流和水流勢(shì)能。護(hù)底寬46.0m，厚度2.0m，護(hù)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(hù)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(jì)規(guī)范》規(guī)定，計(jì)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(zhǎng)92.0m，其中溢流壩段長(zhǎng)40.0m，右岸非溢流壩段長(zhǎng)31.6m，左岸非溢流壩長(zhǎng)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(jì)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(jì)規(guī)范》，攔擋壩設(shè)計(jì)工況按滿(mǎn)庫(kù)過(guò)流、半庫(kù)過(guò)流、空庫(kù)過(guò)流三種工況結(jié)合地震因素進(jìn)行計(jì)算(考慮地震和不考慮地震)，其組合型式見(jiàn)表2。
3結(jié)語(yǔ)
由于鷹嘴巖溝位于耿達(dá)水電站廠房和漁子溪一級(jí)電站閘首之間，溝道內(nèi)相對(duì)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(jìn)入河道造成壅塞。結(jié)合本工程特點(diǎn)，攔擋壩采用重力式實(shí)體攔擋壩能夠起到更大的防災(zāi)減災(zāi)效果。通過(guò)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(duì)壩基應(yīng)力較大的問(wèn)題，通過(guò)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(gè)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(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 自貢市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文:船舶電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(tái)及以上由專(zhuān)用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的主發(fā)電機(jī)與1臺(tái)及以上由螺旋槳軸驅(qū)動(dòng)的軸帶發(fā)電機(jī)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(shí)還有應(yīng)急配電板與主配電板相聯(lián)接。電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)急配電板由主配電板供電，主配電板發(fā)生斷電時(shí)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，供電即切換至應(yīng)急發(fā)電機(jī)。在船舶正常航行工況下，通常由1臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)(SG)向主配電板供電;在進(jìn)、出港或港口作業(yè)工況下，由1臺(tái)及以上主發(fā)電機(jī)(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(jī)(EG)作為停泊發(fā)電機(jī)向主配電板供電。通過(guò)對(duì)PMS和FCS編制一定的程序，即可實(shí)現(xiàn)船舶傳統(tǒng)電網(wǎng)智能化，把主發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)或停止，軸帶發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁或滅磁，發(fā)電機(jī)的投網(wǎng)或撤出、并聯(lián)或解列，發(fā)電機(jī)的調(diào)頻、調(diào)載、有功功率與無(wú)功功率的分配，重載詢(xún)問(wèn)以及將軸帶同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成“助推電動(dòng)機(jī)”等，全部根椐負(fù)載對(duì)功率的需求與設(shè)備的狀況，進(jìn)行自動(dòng)控制，具備通訊功能的PMS與FCS相結(jié)合，可以將各臺(tái)發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的主要參數(shù)、開(kāi)關(guān)位置、故障類(lèi)型等完整信息，在中央監(jiān)控系統(tǒng)的模擬圖上動(dòng)態(tài)顯示并進(jìn)行記錄、打印與儲(chǔ)存，同時(shí)還具有對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行繼電保護(hù)與遠(yuǎn)程控制等功能。設(shè)計(jì)程序時(shí)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(jìn)(主推、Z推或側(cè)推)和大型起重機(jī)等專(zhuān)用設(shè)備，不僅功率很大，而且還要求預(yù)留較大的儲(chǔ)備功率以應(yīng)對(duì)特殊工況，其所需電力，一種是由專(zhuān)用發(fā)電機(jī)提供，另一種是由公用電網(wǎng)供給，即電力推進(jìn)等專(zhuān)用設(shè)備與船舶輔機(jī)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(diǎn)為電力推進(jìn)等專(zhuān)用設(shè)備與船舶輔機(jī)等其他用電設(shè)備的較大負(fù)載，不可能在同一時(shí)間出現(xiàn)。實(shí)踐說(shuō)明采用公用電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，無(wú)論原動(dòng)機(jī)是柴油機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)，還是汽輪機(jī)，或者是不同能源的原動(dòng)機(jī)進(jìn)行組合，都通過(guò)發(fā)電機(jī)將能源電力化，對(duì)電力進(jìn)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(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的裝機(jī)功率。
(1)公用電網(wǎng)的控制系統(tǒng)，應(yīng)保障在電力推進(jìn)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(shí)應(yīng)當(dāng)能自動(dòng)卸載非重要設(shè)備。
(2)公用電網(wǎng)中，發(fā)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)和額定功率應(yīng)能在1臺(tái)機(jī)組停止工作時(shí)，余下的機(jī)組能提供所有重要和維持船舶正常負(fù)載所需功率，同時(shí)保持推進(jìn)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(tái)或更多臺(tái)發(fā)電機(jī)組提供，當(dāng)1臺(tái)機(jī)組突然停止供電時(shí)，余下機(jī)組的功率應(yīng)足夠保障重要負(fù)載和有效程度的推進(jìn)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(dòng)態(tài)功率因數(shù)在0．95左右，同時(shí)也應(yīng)防止發(fā)生過(guò)補(bǔ)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(jiàn)的標(biāo)稱(chēng)電壓等級(jí)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(jí)稱(chēng)為中壓，其標(biāo)稱(chēng)頻率為60Hz，括號(hào)中的電壓等級(jí)的標(biāo)稱(chēng)頻率為50Hz。面對(duì)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(wàn)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(duì)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(huì)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(jiàn)，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(yíng)運(yùn)費(fèi)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(shí)的。比較合理的方法是按不同的用途采用不同的電壓等級(jí)，對(duì)功率很大的電推等專(zhuān)用設(shè)備，由高電壓直接供電，采用高壓電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可通過(guò)專(zhuān)用變壓器將電壓降至驅(qū)動(dòng)裝置所需電壓等級(jí)，特別是需要進(jìn)行變頻控制時(shí)，可利用該專(zhuān)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(jí)電源(1級(jí)配電)采用高壓環(huán)形電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，次級(jí)(2級(jí)配電)采用低電壓向用電設(shè)備放射式供電。通過(guò)在各區(qū)域性配電變壓器初級(jí)電源控制開(kāi)關(guān)進(jìn)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(kāi)關(guān)優(yōu)先選用真空斷路器或采用六氟化硫(SF6)斷路器，對(duì)其應(yīng)按較大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。
(2)各屏高壓配電板之間應(yīng)隔開(kāi)，其匯流排至少要分成獨(dú)立的2段，每段匯流排上至少有1臺(tái)高壓發(fā)電機(jī)供電，也可提供至少2個(gè)及以上安裝在不同處所相互獨(dú)立的電源裝置進(jìn)行環(huán)網(wǎng)。
(3)應(yīng)當(dāng)通過(guò)高壓母排分段與母聯(lián)開(kāi)關(guān)(如圖3中的H6與H7)來(lái)實(shí)現(xiàn)分段母排的并列運(yùn)行，設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)負(fù)載情況選擇一組環(huán)網(wǎng)柜的2臺(tái)環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)與圖3中的高壓開(kāi)關(guān)H1、H12實(shí)行“四合三”互鎖，例如選擇環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)H23、H24與H1、H12這4只開(kāi)關(guān)中同時(shí)只能有3臺(tái)合閘，以防止通過(guò)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(kāi)關(guān)的保護(hù)功能。若考慮當(dāng)高壓母排分段與母聯(lián)開(kāi)關(guān)無(wú)法合閘時(shí)，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(jì)時(shí)應(yīng)按其可能通過(guò)的電流選配環(huán)網(wǎng)電纜與環(huán)網(wǎng)開(kāi)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(dòng)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(diǎn)接地系統(tǒng)，在非限制類(lèi)船舶中的“地”即“船體”，高壓側(cè)中性點(diǎn)接地，有利于防止初、次級(jí)繞組之間可能發(fā)生的絕緣降低而產(chǎn)生的過(guò)電壓。但中性點(diǎn)對(duì)地連接應(yīng)通過(guò)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(cè)保護(hù)裝置所需最小動(dòng)作電流的3倍，又要不高于連接至配電板的較大發(fā)電機(jī)的額定滿(mǎn)載電流(此處所指電流均為電流互感器的二次電流)，以滿(mǎn)足保護(hù)裝置的選擇性與靈敏度。
(6)應(yīng)當(dāng)保障中性點(diǎn)接地的連續(xù)性。當(dāng)一屏高壓配電板分為獨(dú)立運(yùn)行的分段或有幾屏單獨(dú)的高壓配電板時(shí)，應(yīng)為每個(gè)分段或每一屏高壓配電板設(shè)置單獨(dú)的中性點(diǎn)接地，并有措施以保障當(dāng)發(fā)電機(jī)被隔離時(shí)，接地連接線不會(huì)被開(kāi)路。
(7)高壓電纜的電壓等級(jí)與載流能力應(yīng)符合要求。在中性點(diǎn)對(duì)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(chēng)電壓;在中性點(diǎn)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(chēng)電壓;環(huán)網(wǎng)電纜有可能會(huì)取代高壓配電板的某段主匯流排進(jìn)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(shí)，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(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。對(duì)大功率電感性設(shè)備，宜進(jìn)行無(wú)功就地補(bǔ)償;對(duì)各區(qū)域配電變壓器，可以分區(qū)進(jìn)行無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)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(hù)宜采用帶通訊接口的數(shù)字式綜合保護(hù)裝置進(jìn)行主保護(hù)與后備保護(hù)。
4變頻電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
在多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，總負(fù)載功率中有功功率分配的理想狀況是各臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載與其額定功率的比值均等，主要通過(guò)各臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速器根據(jù)有功負(fù)載的變化來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)油量實(shí)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(wú)功功率分配的理想狀況是各臺(tái)發(fā)電機(jī)的電流與其額定電流的比值均等，可通過(guò)各臺(tái)發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)器(AVR)根據(jù)負(fù)載電流的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流實(shí)現(xiàn)，通常穩(wěn)態(tài)特性參數(shù)選擇2%范圍內(nèi)。對(duì)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(dòng)，比較難以在規(guī)定的時(shí)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(tái)發(fā)電機(jī)輸出的交流電經(jīng)整流后送到配電板上進(jìn)行直流并網(wǎng)，再通過(guò)變頻器或逆變器將直流電變換成交流電，向用電設(shè)備進(jìn)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(wú)關(guān)，因而可將原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)成與負(fù)載閉環(huán)控制。當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)增加;當(dāng)負(fù)載減少時(shí)，原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低。變頻電網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)中頻發(fā)電機(jī)應(yīng)用于船舶，對(duì)不同參數(shù)、不同能源的發(fā)電裝置容易并網(wǎng)運(yùn)行及采用直流輸電，都成為現(xiàn)實(shí);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(shí)質(zhì)性的意義。最近，為美國(guó)某公司建造的PSV船有4臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)額定電壓AC690V，轉(zhuǎn)速900～1800r/min時(shí)頻率為45～90Hz。1號(hào)與2號(hào)發(fā)電機(jī)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(hào)與4號(hào)發(fā)電機(jī)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(tái)變頻器，其中共有4臺(tái)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(tái)逆變器將DC930V直流電變換成60Hz、690V交流電，分別向1號(hào)和2號(hào)主變壓器供電，2臺(tái)主變壓器的次級(jí)分別用60Hz、440V供電給2段交流匯流排，再放射式向輔機(jī)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(guò)在該船調(diào)試過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，有幾點(diǎn)值得在進(jìn)行變頻電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與調(diào)試時(shí)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?zhàn)詣?dòng)穩(wěn)壓環(huán)節(jié)，其響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)AVR。在設(shè)計(jì)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(duì)AVR的整定，宜將發(fā)電機(jī)空載時(shí)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(jī)額定電壓的6%;通過(guò)對(duì)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(shí)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(shí)，發(fā)電機(jī)與整流器的電壓都有足夠的調(diào)節(jié)范圍。當(dāng)多臺(tái)整流器并列運(yùn)行時(shí)，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(shí)，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(guò)1臺(tái)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(jì)時(shí)經(jīng)過(guò)比較的計(jì)算。圖4中，整流器輸入端電壓是AC690V，如果不通過(guò)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(huì)低于DC930V，由此會(huì)產(chǎn)生不良影響，重負(fù)載時(shí)有可能造成整個(gè)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(shí)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(guò)電壓尖峰或振蕩，不應(yīng)導(dǎo)致供電電壓波形從一個(gè)疊加的等效正弦波偏離該等效正弦波較大值超過(guò)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(guò)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(shí)間內(nèi)承受≥3倍滿(mǎn)載額定電流。DC-AC或AC-AC逆變器，宜通過(guò)逆變變壓器進(jìn)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(shí)可以滿(mǎn)足對(duì)輸出電壓的要求。
(4)應(yīng)考慮變流裝置的無(wú)功需求和諧波抑制。整流器、變頻器與逆變器這類(lèi)變流裝置不但不能為電網(wǎng)提供無(wú)功功率，反而要吸收無(wú)功功率。比較簡(jiǎn)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(wú)功補(bǔ)償方式宜采用末端補(bǔ)償和分區(qū)補(bǔ)償。末端補(bǔ)償是就地平衡無(wú)功功率，效果好，且無(wú)需增加控制開(kāi)關(guān)，通常用于單臺(tái)功率較大的設(shè)備并與其同時(shí)投切;分區(qū)補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率一般難以計(jì)算，可按區(qū)域配電變壓器額定容量的20%～30%配置容性無(wú)功功率，并將其分成幾組，采用無(wú)功功率補(bǔ)償控制器對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)投切。變流裝置都必然因非線性而產(chǎn)生高次諧波，有時(shí)會(huì)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(jìn)線端安裝接線組別為V/Y/的變壓器)，也可采用LC無(wú)源濾波器或有源電力濾波裝置(APF)等方法，對(duì)抑制諧波、提供容性無(wú)功功率，都有較好的效果。
(5)發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，實(shí)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(duì)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到較高額定轉(zhuǎn)速;若只有1臺(tái)發(fā)電機(jī)在網(wǎng)運(yùn)行，當(dāng)負(fù)載下降至發(fā)電機(jī)額定功率的25%以下時(shí)，原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)相應(yīng)自動(dòng)降低至較高額定轉(zhuǎn)速的50%左右;若是多臺(tái)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行機(jī)組的轉(zhuǎn)速已降至較高額定轉(zhuǎn)速的50%時(shí)，總負(fù)載功率仍小于并網(wǎng)發(fā)電機(jī)總功率的25%。PMS是維持多臺(tái)發(fā)電機(jī)低速并列運(yùn)行，還是將其中1臺(tái)或幾臺(tái)發(fā)電機(jī)自動(dòng)撤出電網(wǎng)，應(yīng)事先與船級(jí)社進(jìn)行磋商確定。
5結(jié)語(yǔ)
一個(gè)安全、、環(huán)保、節(jié)能的船舶電網(wǎng)對(duì)船舶的安全性和經(jīng)濟(jì)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(xiàng)規(guī)定;也有各自需要注意的方面，即設(shè)計(jì)與調(diào)試中需要引起重視的問(wèn)題。在實(shí)踐中，各類(lèi)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(mǎn)足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，采用比較先進(jìn)的技術(shù)。受篇幅限制，在本文中未對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)設(shè)計(jì)層面進(jìn)行展開(kāi)討論，所提出的觀點(diǎn)主要是在長(zhǎng)期實(shí)踐中，不斷遇到和不斷解決的問(wèn)題，可供船電設(shè)計(jì)、產(chǎn)品訂貨與性能調(diào)試時(shí)參考。
作者：溫莉 韓杰 周洋 單位：江蘇省鎮(zhèn)江船廠集團(tuán)公司
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文:脊加載同軸徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(chēng)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(gè)周期內(nèi)的基波相移φ，通過(guò)本征模求解器計(jì)算出諧振頻率，取最小本征值f對(duì)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(zhǎng)度。改變指定的相移φ數(shù)值，就可以得到一組對(duì)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(chǎng)幅值；P為波導(dǎo)系統(tǒng)中電磁波的總功率。對(duì)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(chǎng)計(jì)算器，通過(guò)上述定義式可以計(jì)算出慢波結(jié)構(gòu)的耦合阻抗。
2模擬與分析
電磁場(chǎng)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(duì)一個(gè)周期進(jìn)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(duì)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?？梢钥闯鲭S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(shí)，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(shí)，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(shí)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(shuō)明耦合阻抗的提高是以增加系統(tǒng)的色散為代價(jià)的，因此在設(shè)計(jì)慢波結(jié)構(gòu)時(shí)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(zhǎng)度L對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)度，從而提高電子注與電場(chǎng)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(duì)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?？梢钥闯鲭S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(shí)，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(shí)，其耦合阻抗如圖7中的曲線C所示。可以看出：在交錯(cuò)圓盤(pán)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(méi)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(zhǎng)度k對(duì)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(shí)，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(zhǎng)度k對(duì)慢波結(jié)構(gòu)的高頻特性的影響不明顯，在對(duì)慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)加載脊棱的長(zhǎng)度可以不用過(guò)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(duì)它的高頻特性進(jìn)行了研究，分析了不同內(nèi)徑、不同周期長(zhǎng)度、不同脊加載寬度和長(zhǎng)度對(duì)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(zhǎng)度對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)度的變化對(duì)色散特性和耦合阻抗都沒(méi)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(chǎng)理論分析會(huì)遇到困難，還需要進(jìn)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(jì)論文:擺錘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文
1軌道設(shè)計(jì)
1.1滑槽的設(shè)計(jì)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(diǎn)接觸，其受力情況為垂直于兩斜坡面指向球心，因?yàn)榕鲎埠笮∏虻乃俣确较虿皇抢硐氲那芯€方向，若與理想的切線方向有角度的偏移，可能會(huì)發(fā)生干涉。方案二：圖1（b）中小球與軌道為理想的單點(diǎn)接觸，其受力情況垂直于底面向上，小球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中與軌道始終保持單點(diǎn)接觸，實(shí)現(xiàn)理想的純滾動(dòng)，這對(duì)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(diǎn)接觸，其摩擦力比圖1（a）和圖1（b）小一點(diǎn)，但是軌道截面形狀的參數(shù)不易求解，加工實(shí)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(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦，滑動(dòng)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(dòng)的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的損失也較大，而整個(gè)過(guò)程中滾動(dòng)摩擦力只是把平動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能在碰撞過(guò)程中大部分損失，所以為了減小碰撞的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量的損失，必須盡可能地減小平動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)能，較好的方法就是通過(guò)增加軌道和滾球的剛度，從而減小滾動(dòng)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(duì)于該單擺球滾道“永動(dòng)器”的軌道路徑設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)，小球?qū)⑥D(zhuǎn)動(dòng)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(jì)
2.1擺錘與滾球的選取擺錘到達(dá)低點(diǎn)與位于軌道上的小球發(fā)生正碰，由動(dòng)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(shí)，理想狀態(tài)下，擺錘和小球可達(dá)到速度交換，從而實(shí)現(xiàn)永動(dòng)碰撞的效果。由此類(lèi)推，小球的質(zhì)量是擺錘的3倍時(shí)，依然可以實(shí)現(xiàn)速度交換，理論上，兩種方案都能實(shí)現(xiàn)速度交換，從而實(shí)現(xiàn)不斷碰撞，但由于碰撞能量損失和小球在軌道上滾動(dòng)時(shí)的摩擦，因此擺錘和小球的速度不斷地交換下去實(shí)際上是不可能的。當(dāng)選用方案二時(shí)，通過(guò)碰撞的速度交換規(guī)律得知，擺錘與滾球在實(shí)際中更容易在碰撞后一起擺動(dòng)。為了盡可能地實(shí)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(shí)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(shí)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?yàn)閯傂詫?shí)心小球，其強(qiáng)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(gè)M2.5的螺紋孔，通過(guò)緊固螺紋件將擺錘和擺桿相連。其三維設(shè)計(jì)圖如圖5所示。
3螺桿軸的強(qiáng)度校核
根據(jù)圓軸在扭轉(zhuǎn)和彎曲組合變形下的強(qiáng)度條件。
4總體設(shè)計(jì)與調(diào)試
對(duì)于該裝置，我們已經(jīng)討論得出其各個(gè)方面的大致情況，下面進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)與調(diào)試。我們?cè)谡{(diào)試中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小球的碰撞過(guò)程分離開(kāi)的時(shí)間極短，經(jīng)過(guò)少量的幾次碰撞后兩個(gè)小球就會(huì)在一起擺動(dòng)，這對(duì)于運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)極為不利，現(xiàn)進(jìn)行如下分析：1）運(yùn)動(dòng)的小球在軌道上的速度衰減量極大，且近似于單擺的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在空氣阻力的影響下，經(jīng)過(guò)若干次的振動(dòng)后近似趨于靜止。2）調(diào)試階段我們選取了桿套與滑動(dòng)摩擦的部分進(jìn)行分析，觀察發(fā)現(xiàn)其影響不大。且分析發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)轉(zhuǎn)軸的精度如果設(shè)計(jì)不夠好，會(huì)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大球碰撞小球時(shí)其運(yùn)動(dòng)過(guò)程較小球碰撞大球更易粘在一起運(yùn)動(dòng)。4）小球在軌道上下滾速度太快，致使擺錘與小球在及時(shí)次碰撞后運(yùn)動(dòng)過(guò)程無(wú)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(diǎn)影響極大，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要能夠滿(mǎn)足支架和桿套可以進(jìn)行一定的微調(diào)。單擺-球滾道“永動(dòng)器”總體設(shè)計(jì)的示意圖如圖6所示。
5軌道工藝分析
為了防止軌道過(guò)于笨重，以及便于加工，軌道材料選用鋁合金相對(duì)比較適宜?；蹫榫匦尾?，其加工有兩種方案［5］：方案一：用四軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床銑。方案二：將軌道分成兩部分進(jìn)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(jī)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(yǔ)
類(lèi)牛頓擺球式碰撞裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程涉及理論的推理與分析，特別是軌道設(shè)計(jì)中的方案選取和各部件的尺寸參數(shù)的取值對(duì)于“永動(dòng)”時(shí)間的影響較大，當(dāng)然，在規(guī)定的尺寸約束條件下，工程計(jì)算的結(jié)果只能作為一個(gè)可行的有效解，理論計(jì)算與現(xiàn)實(shí)情況差別的進(jìn)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(jī)械自動(dòng)化學(xué)院
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文:隔振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文
1設(shè)備熱設(shè)計(jì)電子設(shè)備的熱設(shè)計(jì)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(guò)估算，自然散熱不能滿(mǎn)足該設(shè)備的散熱需求，需考慮采用強(qiáng)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(shí)可以看出，該電子設(shè)備的主要散熱集中在2個(gè)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(diǎn)，最終選擇了局部強(qiáng)迫風(fēng)冷和自然散熱相結(jié)合的熱設(shè)計(jì)方式。由于設(shè)備尺寸限制和模塊熱耗特點(diǎn)，該電子設(shè)備選擇了一款體積小風(fēng)力足的EBM風(fēng)機(jī)。該設(shè)備的熱設(shè)計(jì)主要集中在功放芯片散熱上，通過(guò)去掉安裝架及不必要的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型如圖2所示。采用熱仿真軟件flotherm計(jì)算［2］，計(jì)算模型如圖2所示，計(jì)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(gè)功放芯片散熱問(wèn)題，由于擴(kuò)散熱阻的存在，散熱器基板溫差較大可達(dá)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(jìn)行仿真計(jì)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(jì)算結(jié)果對(duì)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(guò)表2可以看出，采用強(qiáng)迫風(fēng)冷加均溫板的方案解決設(shè)備散熱問(wèn)題是可行的。
2設(shè)備振動(dòng)強(qiáng)度及減重設(shè)計(jì)
由于設(shè)備裝機(jī)位置處環(huán)境條件要求嚴(yán)格，根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)看，設(shè)備振動(dòng)條件相對(duì)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(jiǎn)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(duì)設(shè)備進(jìn)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(guò)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(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)件和內(nèi)部器件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(dòng)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(chēng)載荷為1.5kg；隔振器單只重量為130g。同時(shí)為滿(mǎn)足設(shè)備的裝機(jī)要求，還設(shè)計(jì)了設(shè)備安裝架，安裝架通過(guò)4個(gè)底部隔振器安裝于飛機(jī)平臺(tái)，而整機(jī)則通過(guò)安裝架后面的導(dǎo)銷(xiāo)，前面的鎖緊裝置固定在安裝架上，以實(shí)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(jì)的隔振系統(tǒng)再次對(duì)安裝了隔振器的設(shè)備進(jìn)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(gè)方向的平動(dòng)振動(dòng)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(duì)尺寸，就可以避免扭振的發(fā)生。從仿真分析來(lái)看，該振動(dòng)設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足設(shè)備振動(dòng)需求。當(dāng)然除了滿(mǎn)足振動(dòng)設(shè)計(jì)以外，設(shè)備還需要滿(mǎn)足裝機(jī)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L(zhǎng)RU設(shè)備，設(shè)備采用安裝架固定方式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)余量很小，該設(shè)備在滿(mǎn)足上述設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jì)后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析，通過(guò)對(duì)設(shè)備內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)差位移和標(biāo)準(zhǔn)差加速度的對(duì)比分析，經(jīng)過(guò)幾次耦合設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出一個(gè)既滿(mǎn)足振動(dòng)設(shè)計(jì)又盡可能輕的電子設(shè)備。
3結(jié)語(yǔ)
在機(jī)載電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，熱設(shè)計(jì)、振動(dòng)強(qiáng)度及減重設(shè)計(jì)已成為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，它們?cè)O(shè)計(jì)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(jī)載功率放大設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)熱設(shè)計(jì)、振動(dòng)強(qiáng)度和減重設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)闡述，通過(guò)多次改進(jìn)設(shè)計(jì)并結(jié)合仿真分析和試驗(yàn)驗(yàn)證得到的設(shè)計(jì)參數(shù)，為同類(lèi)的機(jī)載電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)論文:儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文
1結(jié)構(gòu)型式
1.1優(yōu)點(diǎn)：（1）該結(jié)構(gòu)由于設(shè)置有帶孔的擴(kuò)散管以及防沖板，因此可有效降低油品進(jìn)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(chǔ)罐中心漫流至儲(chǔ)罐四周，流動(dòng)較為平穩(wěn)，不會(huì)對(duì)浮盤(pán)等部件產(chǎn)生沖擊和旋轉(zhuǎn)作用；
1.2缺點(diǎn)及存在的問(wèn)題：（1）該結(jié)構(gòu)由于內(nèi)伸較長(zhǎng)，一直內(nèi)伸至罐中心，對(duì)1萬(wàn)方以上的儲(chǔ)罐，油進(jìn)出管均達(dá)到10m以上，儲(chǔ)罐水壓試驗(yàn)完成后，若發(fā)生地基沉降，油進(jìn)出管隨之發(fā)生彎曲，極易對(duì)罐壁焊接處產(chǎn)生非常大的拉力，使罐壁與油進(jìn)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(jìn)出管中心高度較低時(shí)，極易使油進(jìn)出管的防沖板或擴(kuò)散管與罐底碰撞；
2新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案
基于以上兩種油進(jìn)出管結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，在綜合考慮儲(chǔ)罐的地基沉降、油品流動(dòng)速度和流動(dòng)狀態(tài)等因素的基礎(chǔ)上提出新型油進(jìn)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(shí)段管徑與進(jìn)口相等；第二段為擴(kuò)散部分，設(shè)置帶小孔的擴(kuò)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(duì)齊即可，這樣油品在通過(guò)及時(shí)段，可順利流至第二段，通過(guò)擴(kuò)散管和防沖板的作用降低流速。同時(shí)油進(jìn)出管內(nèi)伸為0.4D（D為儲(chǔ)罐內(nèi)徑），且不應(yīng)大于10m。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：
2.1設(shè)置有擴(kuò)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(shí)段與第二段不進(jìn)行焊接，當(dāng)發(fā)生地基沉降時(shí)，不會(huì)對(duì)罐壁產(chǎn)生拉力，避免油進(jìn)出管與罐壁焊接部位產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力；
2.3油進(jìn)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(yùn)動(dòng)；
2.4同時(shí)，油進(jìn)出管內(nèi)伸不超過(guò)10m，當(dāng)擴(kuò)散管直徑較大時(shí)，可有效避免油進(jìn)出管與罐底發(fā)生碰撞。
3結(jié)語(yǔ)
3.1油進(jìn)出管設(shè)計(jì)應(yīng)考慮地基沉降作用，避免地基沉降使油進(jìn)出管對(duì)罐壁產(chǎn)生過(guò)大拉力；
3.2油進(jìn)出管設(shè)計(jì)應(yīng)考慮油品出口流速過(guò)大引起的摩擦靜電；
3.3油進(jìn)出管設(shè)計(jì)應(yīng)使罐內(nèi)油品流動(dòng)平穩(wěn)，避免形成油品旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
3.4油進(jìn)出管設(shè)計(jì)應(yīng)避免擴(kuò)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(jìn)出管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為兩段，及時(shí)段管徑與進(jìn)口相等；第二段為擴(kuò)散部分，設(shè)置帶開(kāi)孔的擴(kuò)散管和防蟲(chóng)擋板；兩段之間不需焊接，僅需兩段的中心線對(duì)齊即可，油進(jìn)出管內(nèi)伸為0.4D（D為儲(chǔ)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(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司華北分公司
