工程結構分析論文大全11篇

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【關鍵詞】截潛流；土工膜料；滲渠布置

潛流工程是綜合開發河道地表和地下徑流的一種地下集水工程，采用新型防滲技術土工膜料制作截滲墻和科學布置集水滲渠，是潛流工程設計中的重要內容。土工膜料選擇、厚度確定、結構設計、膜料連接及滲渠布置形式等關系到取水量的大小。

1.土工膜料

1.1土工膜料選擇根據土工膜具體參數指標和工程實際情況，結合防滲工程的工作條件、施工條件，考慮各種膜料性能、單價、產品質量等因素，比較后確定。主要有：聚乙稀薄膜、聚氯乙稀薄膜、PVC復合膜等。

1.2土工膜厚度的確定土工膜厚度與墊層平整度、材料允許拉應力及彈性模量等有關。公式較多，墊層土體粒徑d<22mm時，一般采用前蘇聯水利科學院公式：δ=0.006E1/2Hd1.03［σ］3/2式中：δ——土工膜厚度(mm)；H——鋪設薄膜范圍內的最大水頭(m)；d——墊層土壤最大粒徑(mm)；［σ］——膜的允許拉應力(KPa)；E——膜的彈性模量(KPa)。

1.3結構設計。土工膜防滲量以薄膜防滲、上下墊層保護的組合防滲體，它由墊層——防滲層——墊層——保護層——反濾過渡層共同組成防護體系。一定要作為整體性防滲處理，土工膜要與不透水層岸坡嚴密結合。墊層5~10cm，最大粒徑不超過5mm，保護層土質：粘壤土或砂壤土，干容重15KN/m3，含水量約為20%，厚度0.2~0.3m左右。

1.4薄膜連接。土工膜的連接是施工的關鍵工序，現場連接防滲的方法主要有粘接法、熱焊接法。塑料PVC復合膜一般有粘接法，PE復合膜一般用恒溫電熨斗加熱處理，接縫寬度10cm。

1.5土工膜鋪設。土工膜一般不易張拉太緊，預留5%的伸縮長度成波紋狀折皺，以適應基本變形。兩層膜間不得夾帶泥土、雜物，不得有充氣現象。從土工膜鋪設到上墊層及保護層回填，應避免石塊、重物、尖銳物直接砸擊和接觸土工膜，以免薄膜刺穿破壞。

2.滲渠布置

2.1滲渠作用。滲渠主要用以截取河流滲透水和潛流水其出水量多具有季節性變化的特點，一般枯水期出水量小，富水期出水量大。在計算滲渠的出水量時，應考慮枯水期內的最低流速大于不淤流速，當截取河流滲漏水時，滲渠有一定的凈化作用，其凈化效果與河水濁度及人工濾層結構有關，一般可除去懸浮物70%以上，除去細菌70~95%，除去大腸菌70%以上。

2.2適用條件。含水層厚度大于2m，最大4-6m，透水性較好，一般滲透系數大于10~20m/d，地下水位埋深不大且變化幅度較小，枯水期地下水位埋深不低于5m，在嚴寒地區間歇河谷中含水層較薄的地帶，靠近岸邊的滲渠應布置在河岸穩定、河水較清、水流較急且有一定沖刷力的直線段或凹岸。2.3工程實例

2.3.1總體布置。截潛流工程布置在細河干流上游101國道楊家荒大橋下575m處,采用非完整式集水管型式，采用土工膜做為截滲墻材料，鋪設完整式截滲墻260m。土工膜伸入基巖下0.5m，上部距離河床面0.5m。在截滲墻上游設集水管，集水管垂直于主河道方向布置，集水管長度為120m，集水管兩端設集水井。每40m設一個檢查井。集水管除底面外均設三層反濾層，集水管坡度2‰。

2.3.2截滲墻。截滲墻采用完整式土工膜截滲墻，防滲土工膜按1:1坡度鋪設，土工膜上墊層用20cm厚細砂、下墊層用10cm厚細砂做保護層，土工膜垂直下基巖0.5m后，再水平鋪設0.5m；為加強錨固和防止底邊滲漏，在土工膜上、下水平伸入的0.5m，土工膜上下墊層采用0.25m厚的粘土做隔滲和壓實保護。

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【關鍵詞】基坑支護；結構設計；支撐；監測

1.工程概況湖南住宅建筑工程東面為小區道路，距路邊約20m；南面為單層臨建某酒店，間距約5.5m，該臨建基礎采用600噴粉樁，樁長約15m，但現場觀察有部分墻體有不同程度的開裂，是基礎不均勻沉降引起的，如果地下室深基坑支護結構有較大變化，就會對該酒店造成較大不利影響；西面為圍墻，距離約10m，北面是八層宿舍樓，間距約13m。該建筑物占地成矩形，長55.52m，寬18.5m。總建筑面積約15500m2，樓高15層，設一層地下室，地下室層高分別為4.4m和3.4m，但外露0.9m在地面上。場地自然標高約為-0.90m，地下室基礎承臺墊層底標高分別為-6.4m和-7.35m，即地下室挖土深度分別為5.5m及6.45m，具體布置詳見圖1。圖1地下室圍堰平面圖

2.地質條件

按地質鉆探資料提示，地質情況按孔深分層如下：0～3.7m為雜填土，松散；3.7～16.7m為淤泥質粘土，飽和流塑；16.7～24.1m為中細砂角礫層，飽和，中細砂松散，角礫稍密；24.1～26.6m為粉質粘土，飽和硬塑；26.6～29.3m為粉質土層，濕堅硬；29.3～55.5m為強風化花崗片麻巖。地下水位較高，地表下約0.84m。

3.基坑支護結構設計方案的選擇

根據該建筑物地形及鉆探資料，綜合分析該地下基坑有如下幾個特點：

(1)基坑開挖深度大。

(2)基坑開挖深度范圍內是雜填土、淤泥，土性差；地下水位較高。

(3)地下室南面距某酒店只有5.5m，且酒店有約3.0寬洗車槽場地及海鮮水池設在此5.5m范圍內。鉆孔樁，噴粉樁等機械無法靠近施工。并且一定要保證酒店正常營業，地下室施工時要保證該酒店建筑物的安全。

通過對多種方案綜合分析，最后確定地下室基坑南面采用拉森Ⅲ型鋼板樁圍護，其余三面采用鉆孔樁800間距1100圍護，鉆孔樁外側采用500、400噴粉樁聯成止水帷幕。鉆孔樁除基坑底為-7.35m部分采用兩層水平支撐外，其余鉆孔樁均采用一層水平支撐設計，鋼板樁采用兩層水平支撐設計。第一層支撐體系采用鋼筋混凝土梁（其中鋼板樁仍使用HK300C工字鋼作腰梁，節點利用焊接鋼筋錨入支撐混凝土中），中間設φ800鉆孔支承樁。第二層支撐體系采用HK300C工字鋼。由于部分基礎承臺阻擋節在二層支撐的支撐樁上，考慮到不能拖延加設支撐的時間，因而先加設支撐，然后支撐與承臺混凝土一起澆筑

此設計方案本著“安全、經濟、施工方便”的原則，一方面采用鉆孔樁及鋼筋混凝土支撐，經濟合理，節省工程開支，又能保證基坑支護結構有足夠的剛度和整體性；另一方面，鋼板樁可接駁加長，使樁錘能懸空施打板樁，以解決場地限制問題；另外，鋼板樁的抗滲性能較好，鋼支撐安拆方便，施工速度快，且鋼板及鋼支撐可重復使用。

4.支護結構設計的驗算取值

4.1鉆孔樁的計算（按等值梁法計算）

4.1.1r、Ck、ψk按20m范圍內的加權平均值計算，求得：r＝15.9KN/m，ψK=120；主動土壓力系數Ka=tg2(45-12/2)=0.66；被動土壓力系數Kp=tg2(45+12/2)=1.52；查表得K=1.28；eAh=rhKa=15.9×5.5×0.66=57.7KN/m2；eAq=qKa=2.64KN/m2；

4.1.2基坑面以下支護結構的反彎點取在土壓力零的d點，視為一個等值梁的一個鉸支點，計算樁上土壓力強度等于零的點離基坑底面下的距離為：y=Pb/r(K·Kp-Ka)=2.94m。

4.1.3按簡支梁計算等值梁的兩支點反力，求得：Po=127.3KN/m，Ra=134.6KN/m。

4.1.4計算鉆孔樁最小入土深度to=X+Y，X=10m，求得：to=12.94m；t=1.13×to=14.62m；Lh+t=5.5+14.62=20.12m。綜合考慮樁長取L＝20m。

4.1.5按剪力為零處彎矩最大，求得最大彎距：Mmax=246.8KN/m。

4.1.6采用800徑鉆孔樁，每隔1100mm布置，最大彎矩設計值：Mmax＝246.8×1.1×1.2＝325.8KN/m樁混凝土等級為C25，通過常規方法計算，鉆孔樁選配1620（對稱配筋，承受最大彎矩每側配密）。

4.2水平支撐GL1的截面設計。水平支撐GL1的截面尺寸定為500×900mm，作用于GL1的豎向荷載包括GL1的結構自重g=1.25KN/m和支撐頂面的施工荷載q=9.7KN/m2，作用在支撐結構上的水平力包括由土壓力和坑外地面荷載引起的圍護墻對腰梁QL1的側向力。可按圍護墻沿腰梁長度方向分布的水平乘以支撐中心距確定，即支撐的軸向力為NO＝7.5Ra=7.5×134.6=1009.5KN。

水平支撐GL1按偏心受壓構件計算。取內力標準值綜合系數為1.2，則GL1上的彎矩M＝1.2×（g+q）lo2/8=219.1KN/m；軸力為N＝1.2No=1211.4Kn，為了構造簡便，GL1采用對稱截面配筋，經按常規方法計算，GL1上下各選配625，（四肢）。

4.3腰梁QL1的截面設計。

QL1梁的截面尺寸定為500×800mm，圍護墻沿QL1梁長度方向分布的水力為q=Ra=134.6KN/m，考慮八字撐的影響，QL1梁的計算跨度按規范取lo=(l+l1)/2=5.0m，QL1梁按連續梁考慮。查表知Mmax=0.107qlo2×1.2=504.75KN/m，最大剪力Qmax=0.607，qlo=408.5KN。通過正截面承載力計算及斜截面抗能力計算，選配625（每側），(四肢)。

4.4工字鋼I30的強度驗算。查表Wx=472.3×103mm2；（f）=215MPa，得f=Mmax/Wx=106.9MPa＜（f）），所以，采用I30工字鋼偏于安全。

4.5鋼板樁的計算。基坑深6.5m，經驗算是一層內支撐不滿足要求，為此要用第二層內支支撐。采用現在拉森Ⅲ型鋼板樁，其截面特性：Wx=1600×103；f=200N/mm2；最大彎矩設計值：Mmax=1.2189.2=227.04KNm/m；f=Mmax/Wx=142﹤200N/mm2；考慮到現有鋼板樁規格等因素，經驗算樁長設計為20m，保證深基坑支護結構安全。

4.6第二道腰梁QL2的截面設計。設計采用H鋼HK300C，其截面特征值：A=225.1×102mm2；Ix=40948×104mm4；Iy=13734×104mm4；Wx=2559×103mm3；Wy=900×103mm3；ix=135mm；iy=78mm；沿QL2梁上分布水平力q=1.2×243.2=291.8KN/m；M=0.107qLo2=780.7KNm；f=M/Wx=305＜315N/mm2。4.7第二層水平支撐QL2截面設計。GL2梁采用HK300C鋼梁，其自重q=1.77KN/m；自重產生彎矩M=22.2KN/m；軸向力No=7.5RB=2188.8KN；ε=M·A/N；W=0.089＜30；λ=lo/iy=117；ψb=0.374；f=260N/mm2﹤315N/mm2。以上結構設計理論值經驗算，符合設計規范要求。

5.基坑支護結構的施工處理措施要點

5.1鋼板樁的施工。

為避免施工打工程樁時震動及土壤擠壓對酒店的基礎影響，所以靠近酒店（平行于A軸）的鋼板在工程樁施工前先打，打完鋼板樁后在板樁背后做排水溝。

5.2鉆孔樁及噴粉樁施工。全部鉆孔樁均在工程樁完成后才進行鉆孔施工，鉆孔樁采用“跳打”的方式施工。噴粉樁按鉆孔樁的施工進度分段插入施工。

5.3挖土施工及支撐的設置和拆除

5.3.1鉆孔樁完成后，降土約1.3m深(即支撐梁面標高-2.2m)，制作第一層支撐，該層支撐完成后大面積回填300mm厚土，支撐面為不少于300mm厚的準石粉石渣，這樣一方面保護支撐不被機械壓壞，另一方面有利于運泥車在場上行走。

5.3.2地下室大面積降土時，根據加設第一層支撐后，未加設第二層支撐之前，保證鋼板樁安全的驗算挖土深度來開挖土方，并且通過研究核算決定，除坑底設計標高為-7.35m的部分和靠A軸至鋼板樁的范圍內挖土至-5.9m深,并按I-I剖面圖所示在靠近鋼板樁留設土臺外,其余部位均大面積降土至標高-6.4m。這樣，通過預留土臺，增加被動土壓力的土坑力，保證鋼板樁的安全，充分利用機械挖土，加快施工速度。實踐證明該方法是可行的，但不同的土質其留設的土臺的寬度不同。

5.3.3第二層支撐應在挖土后兩天內加設完成，不能拖延時間，保證整個支護結構安全。

5.3.4全部樁承臺施工完畢后，用石粉、石渣將基坑回填至于-5.9m處，這樣，使整個基坑底回復于一層支撐的深度，然后拆除第二層支撐，繼續填土至能施工地下室底板為止。

5.3.5第一層支撐（-2.2m）待±0.00樓面施工完畢，圍堰樁與地下室外壁回填土方至-3.00標高外才拆除。

5.4降排水處理措施。基坑上部采用集水井和排水溝聯合排水，雖然鋼板樁及粉噴樁止水帷幕抗滲性能較好，但為防止基坑開挖時的雨水、少量滲水及土層含水量的影響，基坑底四周共設8個集水井，井壁用磚砌筑，但磚縫必須疏水，井內徑為1.0m，井底標高比施工面低0.8m，井內設潛水泵，集水井用排水溝縱橫聯接。這樣，由排水溝、集水井和抽水設備組成一個簡易的降排水系統將地下水位降低至6.0m以下。

5.5鋼板樁的回收。完成±0.00樓面，全部支撐拆除后，采用吊車在A～B軸的樓面行車回收鋼板樁。

6.施工監測為及時掌握基坑支護工程的變化動態，對該項工程采取專門監測，對所定的監測內容定時進行觀測，印制標準表格，進行數據整理，繪制位移（沉降）-時間坐標圖，以觀察各參數隨時間的變化趨勢，及時反饋信息，指導土方開挖和后續工程施工。

觀察項目包括：

(1)觀察南面酒店及北面八層宿舍樓的軸線標高變化，在靠近基坑支護工程的墻轉角及中間各設四個三角標志；

(2)觀察東面小區道路及西面圍墻的標高位移變化，各設兩個標志；

(3)鋼板樁墻及鉆孔樁墻每隔15m設一點，觀察水平位移和垂直度。

監測結果表明：從挖土到地下室工程完工，共進行18次監測，在整個監測過程中，圍堰的位移、傾斜、支撐變化均正常，周圍建筑物、道路、管線安全。主要監測結果如下：

(1)南面酒店的軸線無變化，最大沉降量為3mm。

(2)東面小區道路及西面圍墻無明顯變化。

(3)鋼板樁最大傾斜13mm，最大移位為18mm；鉆孔樁的最大位移為4mm，無明顯傾斜面。監測結果也說明此基坑支護結構設計方案是十分成功的，并且說明采用鋼板樁和鉆孔樁，鋼支撐和鋼筋砼支撐所組成的基坑支護結構，剛度及整體性良好。

7.基坑支護結構技術經濟分析

該基坑支護結構的總造價約為252萬元，總設計基坑支護長度為156.95m，平均每延長米的費用為1.6萬。基坑支護結構施工工期為52d。這對于主要土層內磨擦角僅為9°且挖土深度超過6m的地下室基坑支護工程來說是比較經濟和省時的。

8.設計體會與監理結論

8.1地下室基坑支護結構的設計必須滿足強度和變形兩個方面的要求，特別是變形問題。

8.2針對不同的情況，采用因地制宜的圍護措施，不僅能達到圍護目的，而且安全經濟省時。本工程基坑圍護針對不同現場情況，不同開挖深度，綜合采用了鉆孔樁、鋼板樁、卸土、挖土預留土臺、鋼筋混凝土內支撐和鋼內支撐等方法，即達到設計的目的，而且圍護費也合理。

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關鍵詞： 土木工程；畢業設計；力學教學；理論知識；工程實踐

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中圖分類號：TU-4；G642477 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909(2012)04-0126-03

土木工程專業畢業設計是培養計劃中最后且最主要的綜合性實踐教學環節，也是人才培養目標的重要階段之一。要求學生將大學此前所學的專業知識融會貫通，并應用于實際工程，培養學生綜合應用所學基礎理論和專業知識，以及獨立分析和解決實際工程問題的能力［1］。然而，土木工程畢業課題大部分涉及力學分析和計算，但從指導學生畢業設計中可以看出，學生普遍不能很好應用力學知識去分析、解決問題。為此，加強力學基礎教學改革和實踐，確保學生畢業設計論文質量是高等院校面臨的一個重要課題。

一、土木工程專業畢業設計存在的問題

目前，土木工程專業本科畢業設計課題主要來源于工程建設類和研究項目的實際課題，但這兩類課題都涉及力學知識，若缺乏較強的力學分析和計算基礎則難以完成高水平的畢業論文。當前土木工程本科專業畢業設計存在的主要問題如下。

（一）缺乏解決實際工程問題的能力

房屋建筑結構方案設計方向論文內容主要包括結構選型、結構布置、建立模型、擬定計算簡圖、內力分析、內力組合、截面設計、構造處理等。顯然，合理的建筑結構設計是以力學分析和計算為基礎，然而在指導學生畢業設計的過程中筆者發現，學生嚴重缺乏利用所學的理論力學、材料力學，尤其是結構力學相關知識分析和解決工程實踐問題的能力。已踏入工作崗位的學生反映，雖然已學習了理論力學、材料力學和結構力學，且在期末考試中也取得了較好的成績，但進入畢業設計階段仍無從下手。如：畢業設計涉及的力學知識也許不能完全用書本知識解決，但對于簡單的力學問題，學生往往感到毫無頭緒，只能在教師的指導下做出正確選擇。這說明學生還無法將專業基礎知識、基礎理論知識在頭腦

中形成統一體系［2］，學生在本科階段學到的力學基礎知識沒有真正起到基礎和鋪墊的作用。缺乏知識綜合應用，尤其是應用力學知識解決實際工程問題的能力是土木工程專業本科畢業設計最突出的問題。表1為筆者所在的土木專業二本學生近年來畢業設計題目。從表中和筆者教學實踐調查可以看出，由于學生力學水平較差，因此畢業設計大多數為施工組織設計以及巖土工程方向，而房屋建筑結構方案設計方向的論文偏少，研究型論文的畢業設計基本沒有。

（二）結構設計概念模糊，缺少方案論證

土木工程畢業設計的實施過程歸根結底是一個結構概念分析的過程。所謂概念設計一般是指不經過具體的數值計算，主要依據整體結構體系與分體系之間的力學關系，根據現象和工程經驗得出基本設計原理和思想，從整體的角度確定建筑結構的總體布置以及抗震細部措施的宏觀控制，概念設計思想已逐漸被大范圍地推廣，并在結構的選型、布置、計算參數的確定等方面發揮越來越重要的作用。然而，目前的本科生由于力學基礎知識不牢固，工程實踐經驗不足，加之計算機的大量使用，導致結構設計概念模糊。

從目前筆者所在專業的畢業論文看，論文中普遍缺少方案選擇、比較以及方案論證，基本按照既有模式進行計算，有的甚至連計算方法都未弄懂，導致畢業論文中往往在選擇結構方案時對受力是否合理缺乏考慮，結構整體把握性差，空間想象力不夠，理性分析偏弱。

（三）學生定性分析以及手算能力不足

計算機的普及和高速發展為結構分析提供了多樣化的選擇，培養學生利用計算機分析結構已成為課程建設和教學的重要內容。為了培養學生利用計算機進行結構分析的能力，東華理工大學土木與環境工程學院在編制結構力學I課程教學大綱時重點增加了6個課時的上機操作，同時在課堂教學中增加了通用工程結構分析軟件介紹，如SAP2000，ANSYS等有限元分析軟件。然而，負面效應是學生過分依賴計算機分析軟件，當遇到必須通過手工計算才能解決的復雜結構時，大部分學生無法應對。另外，當計算出現錯誤或在使用過程中輸入錯誤參數時，學生無法較快地定性分析內力圖是否正確，更不知如何手工校核。

（四）缺乏創新思維和獨立分析能力

本科畢業設計目的是重點培養學生的創新思維和獨立分析能力。由于本科生知識面偏窄，限制了學生創新思維的發展，學生獨立分析與解決問題的能力薄弱，畢業設計時力不從心。通過對本專業2006級畢業生情況調查分析發現，學生對所學的各門課程，特別是對三大力學的綜合運用能力不強；對實際工程了解模糊，在將實際工程轉化為計算模型時，方法實施不明確，加之對結構構造要求不熟悉，欠缺獨立查閱文獻的能力，造成了學生過分依賴教師的情況出現。

二、產生原因分析

（一）理論與實際脫節

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0 引言

高層鋼結構建筑在國外已有110多年的歷史，1883年最早一幢鋼結構高層建筑在美國芝加哥拔地而起，到了二次世界大戰后由于地價的上漲和人口的迅速增長，以及對高層及超高層建筑的結構體系的研究日趨完善、計算技術的發展和施工技術水平的不斷提高，使高層和超高層建筑迅猛發展。鋼筋混凝土結構在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大，在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結構受到質疑；同時高強度鋼材應運而生，

在超高層建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的理論研究與設計建造可說是同步前進。

1 鋼結構穩定設計的原則

穩定性是鋼結構的一個突出問題。在各種類型的鋼結構中，都會遇到穩定問題。對于這個問題處理不好，將會造成不應有的損失。

根據穩定問題在實際設計中的特點提出了以下三項原則并具體闡明了這些原則，以更好地保證鋼結構穩定設計中構件不會喪失穩定。

1.1 結構整體布置必須考慮整個體系以及組成部分的穩定性要求。

目前結構大多數是按照平面體系來設計的，如桁架和框架都是如此。保證這些平面結構不致出平面失穩，需要從結構整體布置來解決，亦即設計必要的支撐構件。這就是說，平面結構構件的出平面穩定計算必須和結構布置相一致。就如上述的1988年加拿大一停車場的屋蓋結構塌落，1985年土耳其某體育場看臺屋蓋塌落，這兩次事故都和沒有設置適當的文撐而造成出平面失穩。

1.2 結構計算簡圖和實用計算方法所依據的簡圖相一致，這對框架結構的穩定計算十分重要。

目前任設計單層和多層框架結構時，經常不作框架穩定分折而是代之以框架柱的穩定計算。在采用這種方法時，計算框架柱穩定時用到的柱計算長度系數，自應通過框架整體穩定分析得出，才能使柱穩定計算等效于框架穩定計算。然而，實際框架多種多樣，而設計中為了簡化計算工作，需要設定一些典型條件。

1.3 設計結構的細部構造和構件的穩定計算必須相互配合，使二者有一致性。

結構計算和構造設計相符合，一直是結構設計中大家都注意的問題。對要求傳遞彎矩和不傳遞彎矩的節點連接，應分別賦與它足夠的剛度和柔度，對桁架節點應盡量減少桿件偏心這些都是設計者處理構造細部時經常考慮到的。但是，當涉及穩定性能時，構造上時常有不同于強度的要求或特殊考慮。例如，簡支梁就抗彎強度來說，對不動鉸支座的要求僅僅是阻止位移，同時允許在平面內轉動。然而在處理梁整體穩定時上述要求就不夠了。支座還需能夠阻止梁繞縱軸扭轉，同時允許梁在水平平面內轉動和梁端截面自由翹曲，以符合穩定分析所采取的邊界條件。

2 鋼結構住宅的設計流程

2.1 判斷結構是否適合用鋼結構

鋼結構通常用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。

2.2 結構選型與結構布置

在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是“概念設計”，它在結構選型與布置階段尤其重要，對一些難以作出精確理性分析或規范未規定的問題，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易于手算、概念清晰、定性正確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。

2.3 預估截面

結構布置結束后，需對構件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。

鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H型鋼截面等。根據荷載與支座情況，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時，可回避鋼梁的整體穩定的復雜計算，這種方法很受歡迎。確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規范中局部穩定的構造規定預估。

柱截面按長細比預估。通常50

2.4 結構分析

目前鋼結構實際設計中，結構分析通常為線彈性分析，條件允許時考慮P-Δ，p-δ。

新近的一些有限元軟件可以部分考慮幾何非線性及鋼材的彈塑性能.這為更精確的分析結構提供了條件。

2.5 構件設計

構件的設計首先是材料的選擇。通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理，經濟考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。構件設計中，現行規范使用的是彈塑性的方法來驗算截面，這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。當前的結構軟件，都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步，一些軟件可以將驗算時不通過的構件，從給定的截面庫里選擇加大一級，并自動重新分析驗算，直至通過，如sap2000等。這是常說的截面優化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量。

2.6 節點設計

連接節點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構分析前，就應該對節點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是，最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致，這必須避免。按傳力特性不同，節點分剛接，鉸接和半剛接。

2.7 圖紙編制

鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段，設計圖為設計單位提供，施工詳圖通常由鋼結構制造公司根據設計圖編制，有時也會由設計單位代為編制。由于近年鋼結構項目增多和設計院鋼結構工程師缺乏的矛盾，有設計能力的鋼結構公司參與設計圖編制的情況也很普遍。

設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間

不盡相同。初學者可參考他人的優秀設計并參考相關的工具書，并依據規范規定編制。

3 鋼結構住宅設計中應注意的問題：

3.1 鋼結構，有低層和多層之分。低層一般不超過3層，用于別墅；多層用于公寓。本文介紹多層公寓住宅鋼結構設計中一些問題。

3.2 超過9層為高層。10～12層又稱小高層。抗震規范GB50011對12層以下和12層以上的房屋提出不同要求。住宅鋼結構一般不宜超過12層。

篇（5）

0前言

機械結構虛擬優化設計是以計算機建模和仿真技術為基礎，集計算機圖形學、虛擬現實技術、機械動力學、有限元分析、優化設計等技術為一體，由多學科知識組成的綜合系統技術，是機械結構動力學設計技術在計算機環境中數字化、圖像化的映射。本文分析了機械產品虛擬動態優化設計的一般過程，以數控車床關鍵部件一尾架為例，建立了三維可視化的有限元CAE模型，通過對模型進行結構分析，實現該部件結構的動態優化。

1機械結構虛擬動態優化設計過程

機械產品虛擬動態設計的一般過程是:先建立滿足工作性能要求的產品初始CAD模型(初步設計圖樣)，然后對產品結構進行動力學建模和動態特性分析，再根據工程實際情況，給出結構動態特性的要求或預定的動態設計目標，按結構動力學“逆問題”方法直接求解設計參數，或按結構“正問題”分析法，進行結構改進設計，直到滿足預期性能設計要求，從而獲得一個具有良好靜、動態特性的產品設計方案，如圖1所示。結構動態設計的主要內容包括:

(1)建立一個切合實際的結構動力學模型;

(2)選擇有效的動態優化設計方法。

2機械結構建模分析及優化實例

以數控車床關鍵部件尾架為例進行研究。數控車床動態設計是在“正問題”處理方法的基礎上進行的，數控車床共有零、部件800多個，其中對整機結構性能影響大的零、部件主要有以下幾個:床身、主軸箱、尾架等。為使整機具有良好的動態性能，必須對關鍵部件進行優化。為此，應先建立數控車床主要部件的幾何模型和滿足其動力學特征的有限元模型，進行動態分析，根據動態分析的結果對原部件結構設計的薄弱環節進行動力學修改和結構分析優化，最終得到一個具有良好靜、動態特性的產品設計方案。

數控車床的尾架安置在床身的尾架導軌上，并可沿此導軌調整其縱向位置。尾架套筒的錐孔裝有后頂尖，用以支撐工件。由于尾架頂尖與主軸箱卡盤的同軸度直接影響著車床加工零件的精度，因此，尾架的結構是否合理對保證車床加工高精度很重要。

如圖2為尾架系統的有限元模型，考慮到實際情況，將尾架導軌與兩導軌座作為一體處理，尾架體與導軌之間以互為接觸單元為主，每個導軌座均布4個全約束點，系統共有單元7 049個。得到尾架系統前三階振型如圖3(a)，3(b)，3(c)所示。表1列出了尾架系統計算頻率及振型特性。

由分析可知，該尾架系統剛度很弱，相當于簡支梁，是整機結構中非常薄弱的部分。綜合新車床的布局，考慮鑄造工藝性，尾架的導軌直接與床身一體，優化后的尾架由上下2部分組成，如圖4所示，其有限元模型如圖5所示。

建立改進尾架的有限元模型，系統共有2 210個體單元，對尾架上下2部分禍合12個節點，前三階固有振型如表2所示。

篇（6）

中圖分類號：V447文獻標志碼：B

0引言

空間光學遙感器在運載、發射以及在軌運行過程中，需要承受各種動力學壞境和熱壞境的交互作用.這些壞境約束的存在使得光學遙感器光學元件的支撐結構設計處在一個矛盾的境地：一方面，為避免在運載和發射過程中各個組件出現結構變形、微屈服、疲勞破壞等現象，需要光學元件的支撐結構具有足夠的剛度、強度特性；另一方面，系統中各種材料的線膨脹系數不匹配，為避免熱變形，導致光學元件鏡面面形產生相對位置變化以及光學元件的波前畸變，影響光學系統的成像質量，需要光學元件的支撐結構具有一定的柔性.[1]

本文空間相機采用全透鏡的光學系統，光機結構由30多個零部件組成.該系統是衛星的一個子系統，采用有限元法對該相機鏡頭進行結構分析.

1相機的有限元模型

根據工程圖紙，用SolidWorks對相機鏡頭結構進行精確造型，并完成各個零部件的裝配，計算鏡頭的質量、質心位置以及轉動慣量等.根據鏡頭實際各零件、組件的實測值，換算出幾何模型各部分的等效材料特性參數.

相機鏡頭由鏡筒、透鏡、反射鏡、壓圈和隔圈等零件組成.機械結構采用比剛度高，加工性能優良的鈦合金和鋁合金材料，透鏡采用石英玻璃材料，材料基本參數見表1.光學元件采用四周固定的方式，在關鍵部位進行合理的點膠設計.結構的安裝方式包括緊配合、膠黏結和螺栓固結的方式，相機通過鏡筒底部凸耳跟衛星平臺連接.

5結束語

篇（7）

 

使用Web Service模式進行軟件設計越來越受到業界的歡迎，Web Service技術解決了很多以前的技術難以解決或者解決起來比較困難的問題，當然，新技術也帶來了一些新的固有問題，本文對web service的體系結構，以及使用的技術進行介紹。

1，軟件體系結構簡介：

雖然軟件體系結構已經在軟件工程領域中有著廣泛的應用，但迄今為止還沒有一個被大家所公認的定義，一般認為：

1，軟件體系結構是軟件在設計構成上的基本、可供設計選擇的形態和總體結構。

2，軟件體系結構定義軟件的局部和總體計算部件的構成，以及這些部件之間的相互作用關系。即結構（靜態）和行為（動態）。

軟件體系結構是對子系統、軟件系統組件以及他們之間相互關系的描述。論文格式，軟件體系。子系統和組件一般定義在不同的視圖內，以顯示軟件系統的相關功能屬性和非功能屬性。系統的軟件體系結構是一件人工制品，這是軟件設計活動的結果。

2，軟件體系結構的發展基于軟件模型的發展

軟件模型包括過程模型、對象模型、組件模型、配置型組件模型、Web Services模型、GridServers模型、Intelligence Services模型。

不同的模型決定了不同的軟件體系，各種模型的發展是螺旋式的，不是拋棄式的。因此，軟件體系的重心也是不同的。

3，web service模型中的體系結構

Web service的定義：Web service平臺是一套標準，它定義了應用程序如何在Web上實現互操作性。你可以用任何你喜歡的語言，在任何你喜歡的平臺上寫Web service ，只要我們可以通過Web service標準對這些服務進行查詢和訪問。

Web service平臺需要一套協議來實現分布式應用程序的創建。任何平臺都有它的數據表示方法和類型系統。要實現互操作性，Web service平臺必須提供一套標準的類型系統，用于溝通不同平臺、編程語言和組件模型中的不同類型系統。在傳統的分布式系統中，基于界面(interface)的平臺提供了一些方法來描述界面、方法和參數。同樣的，Web service平臺也必須提供一種標準來描述Web service，讓客戶可以得到足夠的信息來調用這個Web service。最后，我們還必須有一種方法來對這個Web service進行遠程調用。這種方法實際是一種遠程過程調用協議(RPC)。為了達到互操作性，這種RPC協議還必須與平臺和編程語言無關。

Web Service結構如圖1-1

圖1-1

Web service的執行模式如圖1-2

圖1-2

3.1 XML和XSD

可擴展的標記語言XML是Web Service平臺中表示數據的基本格式。除了易于建立和易于分析外，XML主要的優點在于它既與平臺無關，又與廠商無關。XML是由萬維網協會(W3C)創建，W3C制定的XML SchemaXSD定義了一套標準的數據類型，并給出了一種語言來擴展這套數據類型。XML結構如下圖1-3

圖1-3

Web Service平臺是用XSD來作為數據類型系統的。當你用某種語言如VB.NET或C#來構造一個Web Service時，為了符合Web Service標準，所有你使用的數據類型都必須被轉換為XSD類型。如想讓它使用在不同平臺和不同軟件的不同組織間傳遞，還需要用某種東西將它包裝起來。這種東西就是一種協議，如 SOAP。

3.2 SOAP

SOAP即簡單對象訪問協議(Simple Object Access Protocol)，它是用于交換XML編碼信息的輕量級協議。它有三個主要方面：XML-envelope為描述信息內容和如何處理內容定義了框架，將程序對象編碼成為XML對象的規則，執行遠程過程調用(RPC)的約定。SOAP可以運行在任何其他傳輸協議上。例如，你可以使用 SMTP，即因特網電子郵件協議來傳遞SOAP消息，這可是很有誘惑力的。在傳輸層之間的頭是不同的，但XML有效負載保持相同。論文格式，軟件體系。

SOAP消息封裝的模型如圖1-4

圖1-4

Web Service 希望實現不同的系統之間能夠用“軟件-軟件對話”的方式相互調用，打破了軟件應用、網站和各種設備之間的格格不入的狀態，實現“基于Web無縫集成”的目標。

3.3 WSDL

Web Service描述語言WSDL就是用機器能閱讀的方式提供的一個正式描述文檔而基于XML的語言，用于描述Web Service及其函數、參數和返回值。因為是基于XML的，所以WSDL既是機器可閱讀的，又是人可閱讀的。論文格式，軟件體系。WSDL 你會怎樣向別人介紹你的Web service有什么功能，以及每個函數調用時的參數呢？你可能會自己寫一套文檔，你甚至可能會口頭上告訴需要使用你的Web service的人。這些非正式的方法至少都有一個嚴重的問題：當程序員坐到電腦前，想要使用你的Web service的時候，他們的工具(如Visual Studio)無法給他們提供任何幫助，因為這些工具根本就不了解你的Web service。解決方法是：用機器能閱讀的方式提供一個正式的描述文檔。Web service描述語言(WSDL)就是這樣一個基于XML的語言，用于描述Web service及其函數、參數和返回值。論文格式，軟件體系。論文格式，軟件體系。因為是基于XML的，所以WSDL既是機器可閱讀的，又是人可閱讀的，這將是一個很大的好處。一些最新的開發工具既能根據你的Web service生成WSDL文檔，又能導入WSDL文檔，生成調用相應Web service的代碼。圖1-5為WSDL文檔的元素結構

圖1-5

3.4 UDDI

UDDI 的目的是為電子商務建立標準；UDDI是一套基于Web的、分布式的、為Web Service提供的、信息注冊中心的實現標準規范，同時也包含一組使企業能將自身提供的Web Service注冊，以使別的企業能夠發現的訪問協議的實現標準。圖1-6為UDDI的原理

圖1-6

3.5 遠程過程調用RPC與消息傳遞

Web Service本身其實是在實現應用程序間的通信。我們現在有兩種應用程序通信的方法：RPC遠程過程調用和消息傳遞。使用RPC的時候，客戶端的概念是調用服務器上的遠程過程，通常方式為實例化一個遠程對象并調用其方法和屬性。RPC系統試圖達到一種位置上的透明性：服務器暴露出遠程對象的接口，而客戶端就好像在本地使用的這些對象的接口一樣，這樣就隱藏了底層的信息，客戶端也就根本不需要知道對象是在哪臺機器上。

4 總結

Web service是創建可互操作的分布式應用程序的新平臺。Web service 的主要目標是跨平臺的可互操作性。為了達到這一目標，Web service 是完全基于XML、XSD等獨立于平臺、獨立于軟件供應商的標準的。

Webservice在應用程序跨平臺和跨網絡進行通信的時候是非常有用的。Web service適用于應用程序集成、B2B集成、代碼和數據重用，以及通過Web進行客戶端和服務器的通信的場合。

當然，Web service也不是萬能的，你不能到處濫用Web service。在有些情況下，Web service 會降低應用程序的性能，而不會帶來任何好處。論文格式，軟件體系。例如，一臺機器或一個局域網里面運行的同構應用程序就不應該用Web service 進行通信。

參考文獻

1．《大型軟件體系結構：使用UML實踐指南》 （美）蓋蘭德等著 葉俊民等譯

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中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

1引言

預應力混凝土連續剛構橋具有變形小、結構剛度好、行車平順舒適、伸縮縫少、養護簡單以及抗震能力強等優點。其與連續梁的主要區別在于柔性橋墩的作用，使結構在豎向荷載作用下基本上屬于一種墩臺無推力的結構，而上部結構具有連續梁橋一般特點。

預應力混凝土連續剛構橋在施工過程中，由于橋梁結構的空間位置及形狀隨施工的進展將不斷發生變化，要經過多次的體系轉換過程，若同時考慮到施工過程中的結構自重、施工荷載以及混凝土材料的收縮、徐變、施工荷載等因素的影響，將可能導致橋梁合攏困難、成橋線形與設計要求不相符、設計狀態難以保證等問題。因此，必須對大跨度橋梁的施工預拱度、主梁梁體內的應力等進行嚴格的施工控制。施工控制是連續剛構橋修建和發展必不可少的保證措施，主要包括幾何（變形控制）、應力控制、穩定控制和安全控制，其中安全控制是橋梁施工控制的重要內容，變形控制、應力控制、穩定控制的綜合體現。由于結構形式不同，直接影響施工安全的因素也不一樣，在施工控制中需根據實際情況，確定其安全控制重點。

本文以溫福鐵路客運專線田螺大橋作為工程背景，對該橋懸臂澆筑施工過程進行了應力控制研究，對施工控制理論在工程實踐中的具體運用進行了詳細的分析，采用大型計算軟件MIDAS/CIVIL對全橋進行了仿真模擬分析，并對實測值和計算值進行比較分析。

2. 工程背景及測試方法

溫福鐵路客運專線田螺大橋位于云淡門海純潮區，通航凈空為120 m×24 m，主跨為(88+160+88)m預應力混凝土連續剛構。全橋立面布置見圖1。

圖1 田螺大橋總體布置立面圖（單位：cm）

梁體采用C60混凝土，墩柱采用C45混凝土，承臺和樁基采用C30混凝土。預應力鋼絞線均采用《預應力混凝土鋼絞線》（GB/T5224-1995），標準強度1860MPa，直徑15.2mm,彈性模量Ey=1.95x105MPa的低松弛鋼絞線。

3 有限元計算模型的建立

田螺大橋為三跨高墩的大跨徑連續剛構梁橋梁，分析計算采用有限元綜合分析程序MIDAS/CIVIL， 且橋的單元類型采用MIDAS/CIVIL中的“變截面梁單元”，由2個節點構成的，是屬于“等截面或變截面平面梁單元”，具有壓、剪、彎的變形剛度。為了更真實的模擬實際工程現場，在MIDAS/Civil中材料的選取時混凝土選用自定義材料，從現場及實驗室的資料定義材料參數。全橋計算模型共劃分155個單元，164個節點，其中上部結構123個單元，橋墩32個單元，全橋采用“自適應控制法”進行施工監控。全橋計算模型如下圖2所示。田螺大橋

圖2田螺大橋有限元模型

4 成橋階段內力及應力計算結果

施工控制仿真分析，就是通過合理的模型，采取有效的結構分析方法，對橋梁的成橋線形、受力狀態和施工中的線形、受力狀態進行一定精確度的模擬分析的過程。現以田螺大橋的成橋狀態為例，在恒載+活載組合下結構的內力及應力見圖3和圖4.

（1）主梁彎矩圖（kN.m）

圖3全橋彎矩圖

（2）主梁剪力圖（kN）

圖4全橋剪力圖

（3）主梁應力圖（MPa）：

圖5全橋上緣應力圖

圖6全橋下緣應力圖

通過圖3-圖9可以看出，成橋狀態下的彎矩、剪力和應力完全符合設計要求以及滿足鐵路橋涵施工規范中對C60混凝土的抗壓極限強度為20MPa，抗拉極限強度為1.17MPa的安全要求。

5 應力監控

在施工過程中，對每一節段的施工循環，在立模、混凝土澆筑之前、混凝土澆筑之后、張拉預應力之前、張拉預應力之后均應進行應力應變測試并與變形測試同時進行。

圖7 計算應力與實測應力的比較

圖8 計算應力與實測應力的比較

圖11 計算應力與實測應力的比較

圖4-34計算應力與實測應力的比較

通過以上的比較可以明顯的看出，計算應力與實測應力的曲線形狀大致相同，這說明本橋的有限元計算模型符合實際，施工也是基本符合規范要求的。對于梁段的上緣應力，實測值明顯大于理論計算值，這是由于施工過程中預應力的超張拉及施工過程橋面上的施工荷載等引起的。對于梁段的下緣應力，則基本上表現為在20#塊施工前實測應力小于計算值；而在20#塊施工之后以及后續的合攏段施工中則表現為實測值大于計算值。這是由于前期受橋梁自重以及施工荷載影響導致箱梁下緣受壓，抵消了一部分張拉的預應力，使得實測值偏小；而自20#塊的施工開始橋梁即將合攏并完成體系轉換，使下緣壓力減小，實測值重新高于計算值。

由上述實測值與理論值的比較可以看出主梁應力實測值與理論計算值的誤差較小，箱梁混凝土采用C60，在允許應力法施工中其抗壓極限強度為20MPa，抗拉極限強度為1.17MPa，計算值及施工過程實測值均在規范限值之內，整個過程混凝土的應力是安全的。這說明混凝土澆注、預應力張拉以及合攏等施工過程是規范的，同時也說明了本文所采用的計算模型是正確的、計算結果是可靠的、測點的埋設是成功的，進而可以判斷連續剛構橋在懸臂施工過程中是安全可行的。

6.結論

本論文從工程實際出發，以田螺大橋為工程依托，對大跨度預應力混凝土連續剛構橋施工監控、穩定性分析。監控過程表明，“自適應控制”理論能很好的適用于連續剛構橋的施工監控，只要系統逐漸過渡到自適應狀態，橋梁狀態即在控制之中。因此，對系統參數以及計算模型的修正是施工控制的核心內容。

結構自重誤差在大跨度橋梁中普遍存在，并且對結構的變形和應力影響都很大，施工中應嚴格控制自重誤差。本工程在施工過程中應力與位移均在控制范圍內，并且實現了誤差極其微小的主跨精準合攏，合龍后線形與預計線形有很好的吻合，可見田螺大橋的控制系統是有效的。

參考文獻

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[2] 武芳文等. 連續剛構橋梁懸臂施工線形控制分析. 鐵道工程學報，2006,7 (4) :29-34

[3] 張永水, 曹淑上. 連續剛構橋線形控制方法研究. 中外公路，2006, 12 (6): 83-86

[4] 雷俊卿, 王楠. 預應力混凝土連續剛構橋施工監測與仿真分析. 鐵道學報，2006, 4 (2):74-78

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中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）01-0196-02

研究生課程是研究生培養的起點和重要組成部分[1]。土木工程學科的研究生開設的課程除了英語、數學、政治等基礎課之外，還包括有限元分析、結構動力學、彈塑性力學在內的專業基礎課，以及與專業相關的大量專業選修課，總學時在250～320之間。研究生課程教學的目的，一方面是提高研究生的基礎理論水平，培養研究生的基礎科研能力，另一方面是加強本專業的專業知識，為后續的論文研究和職業實踐做準備[2-3]。

但是，隨著土木工程學科的迅猛發展，目前開設的課程體系和課程內容都出現了與當前的研究進展脫節，所學知識不能滿足論文研究和職業發展需要的趨勢[4]，亟待改革和優化。為解決這一問題，廣州大學對當前土木工程專業的研究生課程設置進行了廣泛而深入的調研，并提出了優化改革的初步方案。

一、土木工程學科研究生課程體系調研報告

為了解我國各高校土木工程學科研究生課程設置情況，本文采取多種方式進行了調研，主要包括：參加2015年5月在先建筑科技大學舉辦的第八屆全國建筑與土木工程領域工程碩士培養工作研討會，聽取東南大學、同濟大學、清華大學、西安建筑科技大學等兄弟院校的專題報道，了解其課程設置情況；通過主辦廣東省結構力學系列課程教學經驗交流會的機會，與省內十五所院校土木工程學科的教師座談；在廣州大學土木工程學院研究生答辯期間，邀請大量兄弟院校和企業專家參加答辯，征求其對于研究生課程體系優化的意見；充分利用各高校網站上有關土木工程學科點的研究生教育、教學資料信息，并對其進行調研、收集和整理。調研結論和收獲如下：

1.學術型研究生和專業型研究生應當突出特點，分類培養。根據教育部2009年《教育部關于做好全日制碩士專業學位研究生培養工作的若干意見》，設立專業型研究生的目的是“積極主動適應經濟社會發展對高層次應用型專門人才的需要”，與學術型研究生培養高層次科研人才有所不同[5]。因此，學術型研究生和專業型研究生的培養應該突出重點，堅持分類培養。就土木工程學科而言，學術型研究生應當注重數學、力學等系列專業基礎課程的教學，拓寬知識面，加強其基礎科研能力培養；專業型研究生應當強調職業能力培養，注重課程體系設置對工程實踐能力的提升，可以邀請擁有大量實際工程經驗的企業專家開設實踐課程或相關講座。

2.研究生課程設置應當與當前科學研究和工程實踐的新方法、新技術充分結合，增強課程設置的針對性和實用性。理論性較強的課程，如有限元方法、結構動力學等，應當強調編程和數值模擬能力的培養，充分結合通用的工程應用軟件（如Matlab，Abaqus等）進行教授；實踐性較強的課程，應強調其在工程實踐中的應用，結合工程實例進行分析和討論，鼓勵學生在實習和實踐中學習；個別內容可以根據需要，在施工現場實習教學。

3.研究生課程應當因應學科的發展和研究生的培養情況分類設置，動態調整。近年來，我國土木工程行業迅猛發展，相關理論和技術日新月異。土木工程學科點研究生課程的設置應當與學科的發展相適應，動態調整專業課程的設置，既保證基礎課和專業基礎課程的教學，又使研究生的課程能夠最大程度地滿足論文研究和工程實踐能力培養的需要[6]。

二、研究生課程體系優化方案

根據以上調研結果和結論，廣州大學土木工程學科點對學術型和專業型研究生的課程體系進行了調整和優化。優化調整的基本思想包括：以提高研究生培養質量為最終目標，課程體系優化為培養研究生基礎科研能力和工程實踐能力服務；與科技發展和工程實踐的需要充分結合，對研究生課程體系分類建設，動態調整。

為保證和促進研究生課程體系的調整和優化，廣州大學確定了加強研究生課程體系建設的多項措施，主要包括加強研究生授課管理，獎懲結合，鼓勵相關教師開展研究生課程教學研究等，其目的就是積極促進理論課程教學與工程實踐能力培養的充分結合，對研究生課程體系進行有針對性的調整，提高研究生的培養質量。其具體措施包括：

1.土木工程學科點研究生課程系統設計和整體優化。對于學位課程和專業基礎課程，要保證授課學時，優化教學內容，培養土木工程學科研究生扎實的理論基礎，為后續的學位論文研究做好準備。對專業課和專業選修課，要針對不同學科的要求進行系統設計，開展分學科的專業課群建設[7]。目前廣州大學土木工程學科點在建的碩士研究生專業課群包括結構工程課群、防災減災工程課群、工程管理課群、工程力學課群等。

2.學術型研究生課程體系應強化基礎理論課程與學科研究前沿的聯系。學術型研究生的基礎理論課程要面向當前學科的研究前沿，與實踐應用相接軌。土木工程學科的基礎理論已經發展到了用大型計算軟件代替傳統的手工計算的階段，這些軟件都已經成為土木工程行業進行結構分析和設計必備的工具。因此，基礎理論課程的教學就兼顧理論知識的教授和相關計算模型和分析軟件的學習，既要讓研究生對基礎理論有深入的理解和認識，又要引導其熟悉和使用先進的計算軟件求解結構分析和設計中的實際問題。

3.專業型研究生課程體系應因職業能力培養的要求增加實踐類課程的比例。專業型研究生的培養目標是高層次的一線技術人員，土木工程界的設計、施工單位都希望學校輸出的研究生畢業后能夠經過盡量短的適應期就正式開展工作[8]。因此，專業型研究生的課程體系應當根據論文研究和職業規劃的要求，適度增加實踐類課程的數量和比例，充分利用實習和實踐的機會，提高其職業能力和專業素養。

除了積極派遣研究生去工程設計和施工單位實習之外，廣州大學土木工程學院還積極邀請企事業單位專家來學校開設講座，甚至直接參與研究生課程的教學。特別是一些實用性強的課程，如鋼結構、混凝土結構等，采取由校內主課教師確定教學內容和基本框架，由校外專家授課的方式進行教學，收到了學生的歡迎，取得了較為明顯的教學效果。

三、研究生課程體系管理

為保證上述研究生課程體系優化方案的執行，廣州大學土木工程學院采取了一系列的支持措施，具體包括：

1.完善了研究生課程教學評價和監督體系。邀請校內外專家組成研究生課程教學督導組，對研究生理論課程和實踐課程進行定量不定期現場聽課、監督，給出對課程建設、教學內容和教學方法的評價和建議。特別是校外企事業單位的專家給出的建議，對于研究生課程與工程實踐能力的銜接具有重要意義。在此基礎上，完善了研究生課程學生評價體系，根據研究生及其導師對課程的反饋對研究生課程體系和課程內容有效管理，動態調整。

2.支持和鼓勵相關教師進行教學創新，提高教學能力，改善教學效果。建立了常態化的研究生教學研究支持體系，鼓勵相關教師開展教學研究，設立了一系列研究生教學科研項目；鼓勵與工程實踐關系緊密的課程擴大與相關企事業單位的對接，提高實踐教學學時的比例；鼓勵和支持教授同一課程的教師不定期舉行教學研討會，對教學內容和教學方法進行深入探討。

四、結語

在土木工程行業迅速發展，研究生數量逐年增加，專業型研究生比例逐漸增大的背景下，研究生的培養與當前科技研究的前沿相結合，強調工程實踐能力的培養，是一個必然的趨勢。針對這一變化，土木工程學科點碩士研究生的課程也必須做出積極響應和調整優化。本文在深入調研國內各高校土木工程學科碩士研究生課程設置的基礎上，提出了碩士研究生課程體系優化的方案，并給出了教學管理方面的支持和激勵方案。

參考文獻：

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[3]秦力，鞠彥忠，楊世東.土木工程學科碩士研究生培養模式改革研究[J].2013 International Conference on Psychology，Management and Social Science.

[4]張華.全日制專業學位碩士培養模式改革探索――以建筑與土木工程專業為例[J].教育觀察，2015，4（13）.

[5]朱麗華，史慶軒，任瑞，等.建筑與土木工程領域全日制專業學位研究生課程教學改革[J].高等建筑教育，2014，23（4）.

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中圖分類號：V414文獻標識碼： A 文章編號：

引言

蜂窩式鋼結構（Cellular steel frame structure）是主要由蜂窩構件通過焊接或螺栓連接而成的新型鋼結構體系。蜂窩構件是對H型鋼或工字鋼按一定的折線或圓弧線進行切割后錯位焊接而成的新型鋼結構構件。蜂窩構件按開孔形式分類可分為：六邊形、圓形、橢圓形和矩形孔等。這種構件自重輕，抗彎剛度大，承載力高，構件截面高度可達到原來型鋼高度的1.3-1.6倍，在同樣承載力下比實腹式構件節約鋼材25-30%。

蜂窩式鋼框架結構，是一種將蜂窩梁與蜂窩柱，或蜂窩梁與實腹柱結合在一起構成的鋼框架結構形式。該結構形式不僅具有傳統鋼框架結構體系的優點，還具有蜂窩構件的自重輕等特點，蜂窩孔洞便于管道的穿越，增加了樓層的凈高，適用于多層與高層框架結構。因此，在蜂窩構件研究的基礎上，有必要對蜂窩鋼框架的性能進行研究。

一、 蜂窩構件的研究現狀

國外對蜂窩構件的計算方法研究較早.西方國家大多都將蜂窩構件的設計納入規范，其中日本鋼結構協會編制的《新版H型鋼系列》，前蘇聯規范（CHипⅡ23-81）中，英國鋼結構規范（BS5950），已經包含了蜂窩梁的計算公式。

國內對蜂窩構件的使用歷史也較長，50-70年代，鞍鋼、重鋼、攀鋼和首鋼等冶金企業已經少量地應用過蜂窩梁。迄今為止，國內學者已經分別對蜂窩梁的強度，剛度，穩定性以及對蜂窩柱等方面進行了較為廣泛的研究。

2004年廣西大學蘇益聲對六邊形和圓形孔的蜂窩梁進行研究，提出這兩種蜂窩梁的強度以及穩定簡化計算方法，并編制了六邊形孔蜂窩梁的承載能力表，和梁的最佳擴張比、梁橋高度和梁墩寬度取值的建議。

2006年，沈陽建筑大學徐曉霞在碩士學位論文《蜂窩式壓彎構件彎矩作用平面內穩定分析》中，在考慮孔洞影響下，通過對比分析實腹和蜂窩壓彎構件，研究了蜂窩式壓彎構件彎矩作用平面內的穩定承載力，提出了其在彎矩作用平面內的設計方法。

2008年，沈陽建筑大學耿琳在碩士學位論文《蜂窩式壓彎構件彎矩作用平面內穩定承載力計算的試驗研究》中，通過實驗的方法，比較實腹式與擴高后蜂窩壓彎構件平面內穩定極限承載力，從而確定極限荷載的提高幅度；引入換算長細比，修正格構式壓彎構件平面內穩定計算公式，給出了蜂窩式壓彎構件平面內穩定的計算公式。

還有很多學者對蜂窩構件進行了研究，中南大學周朝陽提出了確定六邊形孔、圓形孔的蜂窩梁等效抗彎剛度的方法，提出了蜂窩梁等效剛度的合理表達式，并得到了腹板剛度折減系數表。哈爾濱工業大學吳迪、武岳對蜂窩梁跨度、孔間距、開孔率等參數進行了研究，提出了這些參數對圓形、六邊形孔的蜂窩梁的強度、剛度及穩定性的影響。哈爾濱工業大學邵永波、劉洪波、謝禮立進行了楔形蜂窩壓彎和懸臂構件靜力性能分析，得出了楔形蜂窩構件的近似計算模型。

二、 蜂窩式鋼框架的研究現狀

蜂窩式鋼框架結合了蜂窩梁與蜂窩柱的優點，必將隨著城市建設的發展得到廣泛的應用。目前，國內對蜂窩式鋼框架結構研究還少，從文獻上看，基本僅有沈陽建筑大學對此進行了研究。

2009年，沈陽建筑大學王健在碩士學位論文《蜂窩式梁-柱鋼框架結構抗震性能分析》中，對蜂窩式鋼框架在低周反復荷載作用下進行抗震分析，研究了蜂窩式鋼框架結構的受理機理和破壞過程，延性、耗能能力。

2010年，沈陽建筑大學孫宏達在碩士學位論文《蜂窩式梁-柱鋼框架結構抗震性能分析》中，通過試驗研究和模擬相結合的方式對蜂窩式鋼框架進行分析。分析得到蜂窩式鋼框架具有良好的延性，抗震性能。并在試驗基礎之上，建立有限元蜂窩式鋼框架結構模型分析，得到在擴高比K=1.3~1.5時，蜂窩式鋼框架的剛度退化較為均勻，而且具有良好的延性。

2011年，沈陽建筑大學齊政在蜂窩式鋼框架結構擬靜力試驗的基礎之上，利用通用有限元分析軟件進行模擬分析，對不同孔洞形狀，擴高比，開孔位置的蜂窩式鋼框架結構進行在低周反復荷載作用下的抗震性能分析，得出合理蜂窩梁開孔位置、擴高比的建議取值范圍。

(a) 蜂窩梁與實腹柱 (b) 蜂窩梁與蜂窩柱

圖2 蜂窩式鋼框架

三、 有待研究解決的問題

蜂窩構件的研究較多，而蜂窩式鋼框架作為一種新型結構，研究相對較少。為獲得蜂窩式鋼框架的性能，它們都還有有待研究解決的問題。

（1） 目前對普通截面的鋼框架結構分析方法越來越完善，而對蜂窩框架的結構分析方法還有待研究。

（2） 針對于蜂窩梁-蜂窩柱的蜂窩框架，框架柱擴高成蜂窩柱后腹板的削弱會造成蜂窩柱的抗剪強度降低，影響蜂窩式鋼框架結構抵御地震剪力的能力。因此，應該對蜂窩梁-蜂窩柱鋼框架結構進行進一步深入分析，研究其相對的孔洞關系，以滿足框架“強柱弱梁”“強節點弱構件”的設計要求。

（3） 蜂窩柱和蜂窩式框架節點在地震作用下的受力性能和破壞形式，通過改變孔洞參數形成強柱弱梁、強節點弱構件的合理抗震體系，考慮混凝土組合樓板的作用時蜂窩框架的抗震性能，影響多層多跨蜂窩式鋼框架結構抗震性能的因素，在蜂窩構件制作過程中產生的焊接應力對蜂窩式鋼框架性能影響等等更為復雜的力學行為尚無研究。

四、 結語

蜂窩式鋼框架相比較于傳統鋼框架，減輕了自重，降低了成本，當擴高比和孔洞位置合適，能達到框架“強柱弱梁”的要求，這種新型的框架結構形式，建議可在以后的工程中采用。

References

[1] 2011賈連光, 王健. 蜂窩式梁-柱鋼框架結構抗震性能分析[J].沈陽建筑大學學報（自然科學版）.

[2] 孫宏達. 蜂窩式梁-柱鋼框架結構抗震性能分析[D]. 沈陽: 沈陽建筑大學. 2010

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1、概況

寶蘭線客專為一次雙線，武威路中橋位于R=2000的圓曲線上，線路高度受站場布置控制。跨越甘肅省蘭州市武威路，跨越角度為87°42′14″，武威路為城市道路，瀝青路面，現狀寬度為12.0m，較為繁忙。

2.主跨結構及設計資料

2.1橋梁跨度LP=80.0m，矢跨比1/5，拱軸線方程。吊桿間距6 m，采用雙吊桿。系梁混凝土采用C55， 橋面寬，拱腳處16.60m，跨中15.00m。

拱腳處梁高3.1m，跨中梁高2.5m，截面形式采用單箱三室。拱肋采用外徑為1.0m 、壁厚為20mm鋼管形成拱肋，綴板厚度20mm，綴板外間距70cm，鋼管外間距2.8m，拱肋矢高16.0m，鋼管的鋼材采用Q345D，拱肋內灌注微膨脹C55混凝土。

2.2二期恒載 包括線路設備重，人行道欄桿及扶手，電纜槽、擋碴墻、豎墻、防水層及保護層。取200kN/m計算。

2.3溫度力 按整體升溫25℃，降溫25℃計算。

2.4限界計算： 表1

3.系桿拱計算分析

3.1拱肋計算

3.1.1拱肋截面換算

拱肋采用鋼管混凝土啞鈴形截面，兩側各設置1道“K”撐和“一”撐。

圖2 拱肋截面圖

考慮綴板，拱肋及拱肋內混凝土的換算容重：

=23.8kN/m3

考慮鋼管內其余桿件：23.8×1.3=30.94 kN/m3

3.1.2拱肋的穩定檢算

平面內穩定參照《鐵路橋涵設計基本規范》（TB10002.1-2005）第5.2.13條計算。

計算得平面內穩定系數為33.8

平面外穩定采用MIDAD Civil2012軟件計算，計算得平面外穩定系數為7.5

3.2系梁計算

3.2.1系梁縱向計算

采用橋梁結構分析系統BSAS軟件對系梁部分進行計算分析，主要控制條件及計算結果：

表2

3.2.2系梁橫向環框計算

1、單元劃分及加載圖示，縱向采用1m長

4.結語

本橋受制于城市道路及鐵路線路高程控制，結構高度嚴重受限。采用一跨跨越的系桿拱結構，造型美觀，結構簡單，施工環節較少，施工方便，工期短、成橋快。文中詳細設計過程，計算分析了結構、截面、穩定性等，對站場附近同類橋梁起到很好的借鑒參考作用。

參考文獻

[1]李亞東.橋梁工程概論[M].成都：西南交通大學出版社，2001.

[2]范立礎.橋梁工程（下）[M].北京：人民交通出版社，1987.

[3] 馬勝雙. 京滬高速鐵路跨濟兗公路鋼箱系桿拱橋主橋方案設計 [J].鐵道標準設計，客運專線鐵路橋梁設計論文專輯.