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篇（1）

文章編號：1674-3520（2015）-06-00-01

在我國加快社會主義現(xiàn)代化建設的過程中，工業(yè)成為國家的重點關(guān)注行業(yè)，工業(yè)的規(guī)模逐漸擴大，經(jīng)濟效益也隨之增加，這都為國家建設提供了巨大的資金數(shù)額。工業(yè)要獲得發(fā)展，離不開基礎的施工操作基地，也就是工業(yè)廠房的建設，因而工業(yè)廠房的設計建設與工業(yè)發(fā)展息息相關(guān)。在實際設計中，雖然廠房的設計理念大致相同，但由于設計人員對自身掌握的理論與實際建設的結(jié)合程度不同，對廠房的設計有著各自的觀點看法，使得廠房的設計存在差異性，并且相關(guān)設計人員在參與設計的過程中積累的經(jīng)驗不同，使得工業(yè)廠房設計也呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)形式。對此，本文將針對相關(guān)問題進行分析討論。

一、工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化的方法解析

當前階段，工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設計中主要存在兩種優(yōu)化方法。第一，主觀判斷優(yōu)化。主觀判斷優(yōu)化利用的就是設計者自身的主觀能動意識，設計者是建筑方案的直接制定者，在廠房正式開始施工建設之前，設計者會根據(jù)建筑地的實際情況，結(jié)合自己在廠房建設中的設計經(jīng)驗加以分析，規(guī)劃出廠房結(jié)構(gòu)的大致情況，并將設計理念和相關(guān)設計知識融入其中，設計出最佳廠房結(jié)構(gòu)，盡管設計行業(yè)中的人員普遍認為主觀設計是兩種方式中較好的一種，但其仍舊因為過于依賴主觀意識在造成了實際建設缺乏科學性和可靠度，這就具有一定的設計建設風險。第二，理論知識優(yōu)化。理論知識設計更多的是依靠科學知識來進行設計，但在實際建設中會出現(xiàn)一些不能夠用固定的設計理論知識解決的設計問題，因而在實踐應用中這種方法的可行性不大，其發(fā)展仍處于初級階段，適用范圍有所限制，不能得到大眾的認可。

工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設計是一項理論綜合性的工程建設，主觀判斷優(yōu)化和理論知識優(yōu)化這兩種方法都各自存在優(yōu)缺點，因而在實際建設時不能單純的依靠一種優(yōu)化方法來進行設計，可以將兩種方法結(jié)合起來綜合應用，互補缺陷，使廠房結(jié)構(gòu)設計更加合理完善。

二、工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)建設中的設計技術(shù)講解

為提高工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設計的水平，就要對其中的設計技術(shù)進行具體的分析，以下將以鋼結(jié)構(gòu)廠房的設計建設為例，進行設計技術(shù)的講解。

（一）結(jié)構(gòu)設計中的基本原則

工業(yè)廠房的建設不同于一般的民用住宅建設，因而其結(jié)構(gòu)的設計原則也存在不同，在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設計中的基本原則主要有以下四點。第一，工業(yè)廠房的設計以簡約化為主。工業(yè)廠房建設完成并投入使用后，首先是要用于放置各類加工設備，大量大型的機械設備需要有充足的空間來容納，因而廠房不僅占地面積要廣闊，內(nèi)部的設計也要盡量朝著簡約化方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)層次設計簡單可以給工廠工作人員的工作帶來便利。第二，廠房的隔音效果和安全性要好。一般的工業(yè)廠房中都會使用大機器進行生產(chǎn)，這些大機器在工作時通常會產(chǎn)生噪音，如果廠房的隔音效果不好就會給周邊住戶帶來噪音上的污染，同時眾多機器設備共同運作帶來的震動是對廠房結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一種考驗，因而在設計廠房結(jié)構(gòu)時應當將廠房的隔音效果和安全性考慮在內(nèi)。

（二）提高抗震性能的具體措施

廠房設計的抗震性能主要是應對地震等自然災害對廠房造成的影響，保證廠房具有強大的穩(wěn)定性，將損失降到最低，提高廠房抗震性能的措施主要有三種。第一，保證結(jié)構(gòu)重量分布均勻。廠房在遭受巨大動蕩時，重量較大的部分在地心引力的影響下，墜落倒塌趨勢更為明顯，因此在進行結(jié)構(gòu)的整體布局設計時，要盡量使各部分結(jié)構(gòu)的重量分布均勻，提高整個廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。第二，廠房結(jié)構(gòu)設計中要設置必要的支撐系統(tǒng)。廠房的穩(wěn)定性除了材料本身的質(zhì)量以外，還受到支撐結(jié)構(gòu)的影響，支撐系統(tǒng)包括縱向、橫向等多個支撐角度，支撐系統(tǒng)完善的廠房比缺乏支撐系統(tǒng)的廠房能夠承受更大的力度。第三，確保廠房支撐用材能夠提前進行塑性。廠房在投入使用后有一定的使用期限，過了這個使用期限，廠房就會進入危險期，為確保廠房的安全，就要在建筑用材進入屈服階段前實行塑性工作，使廠房的抗震性能得到保障。

（三）提高耐熱性能的具體措施

鋼結(jié)構(gòu)建設使用鋼材為建設原料，鋼材屬于金屬類別，因而具有較強的導熱性能。在鋼結(jié)構(gòu)廠房中，這種導熱性能卻具有危害性，耐熱性能不高使得整個廠房的防火功效令人擔憂。據(jù)科學研究表明，以250度溫度為界：在250度以下，隨著溫度的提高，鋼材的抗拉強度會減小，而塑性有所提高；在250度以上，隨著溫度的提高，剛才的抗拉強度會增大，而塑性有所降低，同時鋼材的強度變小；當溫度達到500度時，鋼材的強度就會降到最低。當鋼結(jié)構(gòu)應用到廠房建設中時，溫度過高就會給廠房帶來倒塌的危險，為此需要在提高廠房耐熱性能方面做出改善，可以在鋼結(jié)構(gòu)上涂抹隔熱物質(zhì)，盡量減少熱量對鋼結(jié)構(gòu)的影響，同時為避免意外情況的發(fā)生，廠房內(nèi)部中還應當安裝溫控系統(tǒng)，當溫度達到危險數(shù)字范圍，就會發(fā)出警報，使相關(guān)工作人員能夠提前做好防備工作，減少高溫對廠房安全的威脅。

工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的設計應當建立在滿足工業(yè)生產(chǎn)要求的基礎上，著眼于廠房建設的實際應用，充分考慮廠房結(jié)構(gòu)設計的抗震性能和耐熱性能等，確保廠房使用的安全性。在目前設計水平還有待提高的情況下，相關(guān)設計人員要不斷豐富專業(yè)知識，充分發(fā)揮主觀意識，提高廠房設計水平，為工業(yè)發(fā)展提高良好的生產(chǎn)基地。

參考文獻：

[1]張妤，周安. 大跨度組合梁與預應力砼梁地震響應對比研究[J]. 長春工業(yè)大學學報（自然科學版）. 2014（06）

篇（2）

中圖分類號： TB482 文獻標識碼： A

引言

隨著城市交通事業(yè)的快速發(fā)展，地鐵已成為人們?nèi)粘Ｉ睢⒐ぷ髦斜夭豢缮俚慕煌üぞ撸惶貏e是上、下班高峰時段，客流量很大。因此，地鐵車站結(jié)構(gòu)設計經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)安全可靠具有重要意義。

一、地鐵車站結(jié)構(gòu)設計中需要考慮的原則

1、在結(jié)構(gòu)設計的過程中，要根據(jù)使用條件、結(jié)構(gòu)類型、施工工藝以及荷載特性等進行設計。

2、對于地鐵車站結(jié)構(gòu)凈空尺寸來說，不僅要滿足建筑設計、建筑限界、施工工藝以及一些使用要求，還要對施工誤差、結(jié)構(gòu)變形、測量誤差以及后期沉降等進行充分的考慮。

3、地鐵車站結(jié)構(gòu)設計的過程中，要以車站結(jié)構(gòu)類型以及施工方法作為依據(jù)，按照相關(guān)的規(guī)范對施工階段以及正常使用階段分別進行強度的計算，并進行穩(wěn)定性、剛度以及裂縫寬度的計算和驗算。

4、地鐵車站結(jié)構(gòu)設計過程中要對運營、施工、城市規(guī)劃、防水、防火以及防雜散電流等進行充分的考慮，并按照100年使用壽命設計，確保結(jié)構(gòu)具有很強的耐久性。

5、地鐵車站結(jié)構(gòu)設計過程中的抗浮穩(wěn)定驗算要按照最為不利的情況進行，不對側(cè)壁摩擦阻力進行考慮的時候，要確保抗浮安全系數(shù)不小于1.05，如果考慮側(cè)壁摩阻力，則要確保其抗浮安全系數(shù)不小于1.15，如果滿足不了這一要求，則應采取相關(guān)的抗浮措施。

6、地鐵車站結(jié)構(gòu)設計的時候要進行抗震驗算，并且按照抗震設防烈度提高一度的要求進行抗震構(gòu)造措施的選擇，進而提升整體抗震能力。

7、設計過程中要對施工給車站周邊所帶來的影響進行充分考慮，降低其負面影響。

8、地鐵車站結(jié)構(gòu)要進行人防荷載的驗算，在核爆炸作用下，動力分析采用等效靜載法，主體結(jié)構(gòu)及出入口按等效靜荷載均勻作用在結(jié)構(gòu)各部位上進行計算。

9、針對深基坑支護結(jié)構(gòu)以及其相關(guān)構(gòu)件來說，要符合穩(wěn)定、強度以及變形的要求，當使用降水措施的時候，要對地表沉降量進行嚴格的控制，確保重要管線以及鄰近建筑物的管線能夠正常的使用，此外我們還要依照安全等級提出相應的監(jiān)測要求。

二、施工圖設計

1、地鐵車站結(jié)構(gòu)設計的重點

結(jié)構(gòu)設計的重點:在初步設計、招標設計基礎上深化、細化設計，偏重于各構(gòu)件及構(gòu)件連接的設計、結(jié)構(gòu)細部處理。車站主體結(jié)構(gòu)一般不宜設置后澆帶(有明確要求除外)，設計文件中一般不宜交代跳段施工；頂縱梁盡量不要上翻或部分上翻;底縱梁盡量不要下翻。中縱梁錯臺底面和底縱梁錯臺頂面應設在柱外側(cè)(伸過柱)，便于縱梁鋼筋錨入柱內(nèi)；主次梁交接處箍筋加密，并且次梁斷面也要加箍筋，因為地鐵中次梁的寬度較寬且剪力較大；折梁盡量不要上翻或下翻，要用板的砼來抵抗折梁產(chǎn)生的合力。如必須上翻或下翻，應多于一跨柱距開始翻折，折梁鋼筋連接方式；頂板邊支座非側(cè)墻而是通道、風道開孔時，由于側(cè)墻開孔導致頂板在邊支座處的支座條件弱化，不能達到固端支座的條件，此時在該邊支座處附加鋼筋無益，應考慮將鄰近跨中進行加強；主體結(jié)構(gòu)與通道和風道接口處暗梁受扭轉(zhuǎn)作用，暗梁箍筋直徑適當加大，并全長加密；當洞口開到墻邊或離墻很近時，懸挑板的箍筋應做成封閉箍筋來抵抗水平力；頂板外側(cè)鋼筋不宜伸入邊墻作為邊墻附加鋼筋，邊墻外側(cè)鋼筋不宜伸入底板作為底板附加鋼筋，施工較困難；樓扶梯孔邊梁設置不能影響樓扶梯凈空，樓扶梯柱設置不能影響公共區(qū)使用功能；扶梯吊環(huán)不能設置在兩根近距離梁之間，吊環(huán)方向與扶梯運行方向一致；注意軌頂風道結(jié)構(gòu)找坡(主要用于排水)，板厚度漸變。

2、圍護結(jié)構(gòu)設計

首先，計算軟件的選取。地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)設計一般采用理正深基坑或者同濟啟明星支護分析軟件進行計算，支撐在計算中以鉸支桿單元考慮。其次，計算模式。圍護結(jié)構(gòu)計算模擬施工全過程，根據(jù)先開挖后支撐的實際情況，分各個階段進行計算。采用增量法計算連續(xù)墻各階段的內(nèi)力和位移，每階段的內(nèi)力或位移為前階段增量產(chǎn)生的所有內(nèi)力或位移之和與本階段增量產(chǎn)生的內(nèi)力、位移分別疊加的值。最后荷載計算。施工期間的主動土壓力，水土分算或合算應以滲透系數(shù)為判斷依據(jù)。運用朗金土壓力公式進行計算分析，開挖面以下采用矩形分布。施工期間路面超載按20kN/計。

（1）主要計算參數(shù)

土體計算指標參照巖土工程勘察詳勘報告。

（2）入土深度的確定

圍護墻（樁）的嵌固深度一般根據(jù)計算及工程經(jīng)驗最終確定，以廣東地區(qū)為例：當基坑底面位于強風化層時，圍護墻（樁）的嵌固深度不小于4.0m；位于中風化層時，不小于2.5米；位于微風化層時，不小于1.5米。

三、地鐵車站結(jié)構(gòu)設計的合理性探討

在地鐵車站結(jié)構(gòu)設計的過程中，每一種方法都有其對應的特點，受制于篇幅，對所有方法結(jié)構(gòu)設計的合理性進行探討是不現(xiàn)實的，本文將結(jié)合應用非常廣泛的明挖法對這一問題進行分析。具體來說，地鐵站結(jié)構(gòu)設計中合理性要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、初步設計階段

地鐵工程屬于一個非常龐大的工程，各部分專業(yè)之間會相互牽制，而初步設計階段屬于各專業(yè)進行溝通、協(xié)調(diào)的關(guān)鍵時期，這一階段工作做不好必然會給后期設計帶來很多的麻煩，具體來說，我們要做到以下幾點：

（1）做好勘探以及資料的收集工作，具體來說，包括了管線類型、材質(zhì)、直徑走向信息的收集；地面交通狀況的了解；基坑開挖的影響；站址附加是否存在合理的車站施工用地，要確保施工場地靠近車站的主體結(jié)構(gòu)，一般來說，施工場地應該在4000到5000的范圍之內(nèi)，有盾構(gòu)始發(fā)的車站還需滿足盾構(gòu)始發(fā)的場地要求。

（2）對周邊的環(huán)境信息進行收集，以此作為車站結(jié)構(gòu)以及施工可行性的依據(jù)。具體來說，以下幾點工作是必須的：首先，結(jié)合車站埋深以及平面位置提出關(guān)于對車站站位起控制作用管線的遷改方案，在這個過程中，管線遷改要滿足其相關(guān)的設計要求，如果管線不能遷改，則要進行相關(guān)的溝通以解決這一問題。此外，還要對市政管線中的雨水管、污水管以及中水管進行認真的考慮，并給予重視。其次，需要確定合理的交通疏解方案，一般來說，機動車道依照3.5m處理，人行道依照2m處理，機動車道轉(zhuǎn)彎半徑則依照30m處理。另外，不同施工順序也各有優(yōu)缺點，我們要結(jié)合實際的情況來選擇最合適的施工工序。

（3）結(jié)構(gòu)尺寸擬定及輔助計算。在這一工作中，我們要做的工作有以下幾點：首先，結(jié)合周邊環(huán)境、地質(zhì)條件等，利用對控制斷面的試算，確定一種合理的、經(jīng)濟的圍護結(jié)構(gòu)尺寸，確保基坑被影響的范圍在要求之內(nèi)。其次，在主體結(jié)構(gòu)設計過程中，主要要做到結(jié)構(gòu)布置合理，并利用對控制斷面的計算，確定縱梁、板、柱結(jié)構(gòu)尺寸的合理性。另外，還要注意的問題有：要準確計算盾構(gòu)始發(fā)、調(diào)出井位置孔邊梁尺寸，因為其會給結(jié)構(gòu)外輪廓造成比較大的影響，要對主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件和線路中心線距離始發(fā)符合要求進行核實，要判斷中板上橫梁截面尺寸是否符合要求等。

結(jié)束語

文章結(jié)合明挖法對地鐵車站結(jié)構(gòu)設計中需要考慮的原則以及地鐵車站結(jié)構(gòu)設計的合理性進行了分析，希望能與同行相互交流學習。

參考文獻

[1]高志宏.淺談明挖法地鐵車站的設計分析方法[J].甘肅科技,2010,09:118-120+184.

[2]趙鍇.明挖法地鐵車站結(jié)構(gòu)設計探討[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學院學報，2011，04：19-23.

篇（3）

中圖分類號：U662 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）17-0069-01

前言

在基于安全的情況下，如何快速設計出優(yōu)秀的船體結(jié)構(gòu)并且實現(xiàn)快速修改，是船舶設計師夢寐以求的目標，針對這個目標的制定，設計師們提出了船體結(jié)構(gòu)的快速設計方案，將知識工程原理和參數(shù)化技術(shù)相結(jié)合，對船體結(jié)構(gòu)的設計做出了研究和分析。

1 船體結(jié)構(gòu)設計中的主要內(nèi)容

解決船體結(jié)構(gòu)的形式、構(gòu)構(gòu)件的尺度和連接的設計問題，使得船體結(jié)構(gòu)具有良好的經(jīng)濟性能和十分有益的強度。船體結(jié)構(gòu)的設計質(zhì)量的好壞主要從船體結(jié)構(gòu)設計中的安全性和整體性以及經(jīng)濟性等方面來分析。

1.1 船體結(jié)構(gòu)的整體性

船體結(jié)構(gòu)的設計是一個十分復雜的水上工程項目，各種設備和儀器以及結(jié)構(gòu)的布置都和船體結(jié)構(gòu)的設計緊密相關(guān)，所以船體結(jié)構(gòu)的設計必須滿足船體自身的性能、設備、電氣和通風等功能的要求，確保船只的工作性能在各方面都能協(xié)調(diào)配合、具備良好的工作性能。

1.2 船體結(jié)構(gòu)的安全性

安全問題在任何領域領域都是最重要的問題，船體結(jié)構(gòu)設計應該保證船體結(jié)構(gòu)不會受到各種外力的作用下，具備一定的強度和穩(wěn)定，不會因為構(gòu)件強度不足出現(xiàn)失去平衡從而導致結(jié)構(gòu)損壞的情況發(fā)生，同時船體結(jié)構(gòu)還必須具有十分良好的防震性能，使其在各種激蕩力的作用下，都不會產(chǎn)生較大的振動。

1.3 船體結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性

船體結(jié)構(gòu)在設計的過程中在考慮結(jié)構(gòu)強度和構(gòu)件的腐蝕和使用以及維修之后，還要力求減少結(jié)構(gòu)的重量和成本的投入，船體結(jié)構(gòu)材料在保障安全性的前提下要適當?shù)倪x擇，使得船體結(jié)構(gòu)本身就具有良好的經(jīng)濟性能。

2 采用先進設計工藝對船體結(jié)構(gòu)進行分層優(yōu)化

船體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)人員，還需要對輪船的主尺度、靜水力性能、船舶參數(shù)和螺旋槳敞水性能進行控制優(yōu)化，嚴格生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的船只性能測試，發(fā)現(xiàn)不良問題應該及時采取生產(chǎn)維修措施。根據(jù)船底板、內(nèi)底板、三層甲板、二層甲板到主甲板區(qū)域的設計順序，對船體結(jié)構(gòu)進行設計。對于船體板的設計方式，技術(shù)人員可以采用分割設計的方法，確保船體的底部防撞性能提高。

使用雙層船體結(jié)構(gòu)，不僅可以顯著提高船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還能夠使用雙層底部儲存更多的油料。船體設計一般都是由多根較差構(gòu)件和很多主向梁組成的板架，對于橫骨架式的板架結(jié)構(gòu)，使用主向梁（實肋板）作為肋板間距范圍內(nèi)的承重材料。保證船體架構(gòu)的較差構(gòu)架只需要承受節(jié)點反力。對于縱骨架式板架設計來說，可以通過提高底部結(jié)構(gòu)的載荷效果的方法，利用縱骨傳給實肋板，保證交叉構(gòu)建也只需要承受節(jié)點反力。對于艙長很短的船底板架設計（例如艙長與板架計算寬度之間的比值小于 0.8 時），為了更好地確定這種板架中板材的彎曲應力，可以將中板材當做單跨梁進行單獨處理。

3 船體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計

3.1 船體尺寸的優(yōu)化設計

尺寸優(yōu)化是用來修改船體內(nèi)部各單元之間的基本屬性，例如厚度和橫截面以及剛度等。某些結(jié)構(gòu)單元的個屬性之間可能彼此相關(guān)聯(lián)，例如慣性距、梁的更界面和截面幾何等。因此在優(yōu)化過程中各單元的屬性并不一定作為設計變量來進行計算。對船體結(jié)構(gòu)設計分析的問題大多數(shù)都將問題歸納與對船體尺寸的設計中，船體結(jié)構(gòu)游蛇設計中尺寸是十分重要的組成部分。例如利用商業(yè)軟件來對小水線面的雙體船結(jié)構(gòu)進行尺寸優(yōu)化，或者在船體坐墩墩上布局進行尺寸優(yōu)化，利用分級優(yōu)化的分式來進行計算。

3.2 船體形狀的優(yōu)化設計

結(jié)構(gòu)形狀的優(yōu)化設計是通過選擇描述邊界形狀的若干參數(shù)來作為設計變量，通過特殊的方式來改變這些參數(shù)值使其能夠確定其本身的形態(tài)結(jié)構(gòu)來完成的。在船體的結(jié)構(gòu)設計中，部分部件的邊界位置容易因為承受載荷而產(chǎn)生應力集中造成疲勞或者斷裂破壞的，造成船體結(jié)構(gòu)的損傷，所以在船體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計r要通過尋求良好的邊界形狀來改變應力的分布。

4 船體結(jié)構(gòu)的設計方法

船舶自身的造價高昂、使用期限長、工作環(huán)境十分惡劣。在其使用期間會遇到多種事故，這些事故本身就會對船舶的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種惡劣的影響，甚至會導致整個船體結(jié)構(gòu)失去工作能力，造成很大的經(jīng)濟損失，降低社會效益，目前船體結(jié)構(gòu)的設計方法主要分為確定性設計法和結(jié)構(gòu)可靠性分析法。

4.1 確定性設計法

船體結(jié)構(gòu)的確定性設計法又可以分為兩類，第一類是規(guī)范設計法，即根據(jù)船體主尺度和結(jié)構(gòu)形式，以及各種營運和施工要求，按照船級社制定的船體建造規(guī)范的相關(guān)規(guī)定來決定構(gòu)件的布置和尺度的，最后再進行總強度和局部強度的審查，同時還要對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性進行檢查，一旦發(fā)生任何不足植株，則在原設計方案上進行修改之后在進行局部的加強，指導達到相應的目標。第二類是直接計算法，直接計算法是根據(jù)船型和構(gòu)件布置的不同，來通過規(guī)范不可能羅列的全部特征來進行設計的，所以要求設計師具有結(jié)構(gòu)力學的知識，可以按照各種構(gòu)件和受力情況，直接進行強度的計算。使得船體結(jié)構(gòu)本身就具備良好的力學合理性，而且可以預先選擇目標函數(shù)，進行優(yōu)化設計。

4.2 結(jié)構(gòu)可靠性分析法

在船體結(jié)構(gòu)強度的確定性設計方式中，將有關(guān)參數(shù)都設置為定值。所采用的安全系數(shù)都表現(xiàn)為強度的儲備，使得人們對結(jié)構(gòu)已經(jīng)產(chǎn)生了固定的印象，認為結(jié)構(gòu)是絕對安全不會被破壞的，然后，所有船體結(jié)構(gòu)不論哪種船型或者結(jié)構(gòu)形式，都是通過空間的板梁組合結(jié)構(gòu)來完成的，這樣的話，當船體結(jié)構(gòu)中的一個構(gòu)件失去效果之后，內(nèi)力重新分配。整個結(jié)構(gòu)還能繼續(xù)工作，只有當相當數(shù)量的構(gòu)建都失效之后，整個構(gòu)建才會失去效果。這就促使人們?nèi)パ芯看w中某些構(gòu)件結(jié)構(gòu)被破壞的原因，和損壞后對船體的影響，這樣才能形成某種采用概率法對結(jié)構(gòu)進行可靠性的分析和計算。結(jié)構(gòu)可靠性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)和條件下完成預定功能的概率，即達到結(jié)構(gòu)的功能極限狀態(tài)就可以認定為結(jié)構(gòu)實效，目前我國所采用的是基于概率論的結(jié)構(gòu)可靠性全概率的分析法，還存在很大的局限性。近年來。結(jié)構(gòu)系統(tǒng)風險的評估和決策建議在海洋工程領域以及船舶的應用中正逐步推廣，世界上主要的船級都已經(jīng)制定了合理規(guī)范的風險評估方法和文件。

5 結(jié)束語

船體結(jié)構(gòu)設計主要是在滿足船舶總體性和船舶本身的功能性的前提下，通過結(jié)構(gòu)設計使得船舶在試用期間滿足穩(wěn)定性和剛度、強度的要求，船舶設計的內(nèi)容決定了其設計任務的繁重程度。目前各國的船舶業(yè)之間的競爭十分激烈，世界各國船舶業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)正朝著機械化、自動化和集成化的方向發(fā)展。提高船舶結(jié)構(gòu)設計的要求已經(jīng)成為船舶業(yè)十分重要的問題。

參考文獻

篇（4）

供應鏈是指產(chǎn)品生產(chǎn)和流通過程中所涉及的原材料供應商、生產(chǎn)商、分銷商、零售商以及最終消費者等成員，通過與上游、下游成員的連接，組成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。近年來，隨著供應鏈在全球范圍內(nèi)配置資源的重要性日益凸顯，關(guān)于供應鏈的研究已然成為熱點。而供應鏈結(jié)構(gòu)設計作為供應鏈管理中的一項重要內(nèi)容，也日益得到學術(shù)界和理論界的關(guān)注。

供應鏈結(jié)構(gòu)設計理念研究現(xiàn)狀

（一）精益供應鏈研究

“精益”的思想最早起源于豐田公司的生產(chǎn)系統(tǒng)（TPS），該系統(tǒng)專注于降低和消除企業(yè)的浪費。在需求相對確定、產(chǎn)品多樣化程度低的環(huán)境下，以豐田公司為代表的眾多企業(yè)實施精益化管理，從而實現(xiàn)了零庫存和較短的提前期。精益思想的三大支撐技術(shù)為：準時制造（JIT）、全面質(zhì)量管理（TQM）和成組技術(shù)（GT）。

1.對精益供應鏈內(nèi)涵特征的研究。Christopher（2000）指出，精益供應鏈在特定的環(huán)境中有其優(yōu)越的地方，特別是需求可以被預測、產(chǎn)品多樣性低以及數(shù)量較大的情況；Womack和Jones（1996）將敏捷供應鏈理解為一組在產(chǎn)權(quán)上獨立的個體和功能的有機結(jié)合，其思想是通過精益技術(shù)將價值鏈上下游的獨立公司聯(lián)系起來，組成連續(xù)的價值流；Naylor等（1999）認為精益供應鏈管理的核心是消除包括時間在內(nèi)的各種浪費，從而建立一種有效的分級調(diào)度。

2.對精益供應鏈應用領域的研究。Karlsson等（1997）將精益思想在規(guī)模較小的商業(yè)團體中的應用進行了研究；Abernathy（2000）對精益供應鏈管理在紡織和制衣業(yè)中的應用進行了分析。

（二）敏捷供應鏈研究

隨著供應鏈內(nèi)外部環(huán)境不穩(wěn)定性的增加（諸如市場波動和顧客需求多樣化的提高），企業(yè)意識到僅僅采用精益供應鏈難以實現(xiàn)更高的經(jīng)營績效時，敏捷供應鏈應運而生。而計算機、網(wǎng)絡和通信技術(shù)的日益成熟，也為實現(xiàn)敏捷供應鏈提供了技術(shù)支持。

1.對敏捷供應鏈內(nèi)涵的研究。Jones（1999）將敏捷解釋為在波動的市場里，使用市場知識和虛擬公司來發(fā)現(xiàn)潛在的市場機會的能力；Christopher（2000）則將敏捷定義為供應鏈對產(chǎn)品數(shù)量和類型的需求改變作出應對的能力。將實現(xiàn)敏捷供應鏈的途徑歸納為：市場敏感、虛擬供應鏈、流程整合、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

2.敏捷供應鏈評價與應用研究。Yusuf等（2004）做了一項涉及600家英格蘭公司的調(diào)查后指出，客戶的流動和技術(shù)需要促使制造商去發(fā)展敏捷供應鏈，以保持競爭優(yōu)勢；Hoek等（2001）認為，現(xiàn)有的文獻中將敏捷當作是一種一般的管理理念或誤解為一種制造概念，并沒有將敏捷放在整條供應鏈系統(tǒng)中進行整體分析；Xun等（2009）開發(fā)了一個6維度、12項內(nèi)容的工具來判斷供應鏈的敏捷程度。國內(nèi)學者也對敏捷供應鏈進行了廣泛而深入的研究。陳志祥、馬士華（2005）對敏捷供應鏈的供應和需求協(xié)調(diào)績效關(guān)聯(lián)進行了實證研究；綦方中等（2003）研究了敏捷供應鏈系統(tǒng)環(huán)境下的多人協(xié)同問題。

（三）彈性供應鏈研究

近年來，隨著干擾事件發(fā)生的頻度越來越強，理論界提出一種新型的供應鏈設計理念——彈性供應鏈。1973年，奧地利學者Holling首次將彈性這一自然科學名詞運用于社會科學中，以解釋某些社會現(xiàn)象；Mallak（1998）則首次將彈性這一概念運用于企業(yè)管理或供應鏈管理中，指出組織應當提高彈性來應對內(nèi)外部的變化。自此以后，國內(nèi)外學者紛紛對彈性供應鏈進行了研究。

Christopher（2004）將供應鏈彈性定義為：在受到干擾后，系統(tǒng)能夠回到最初狀態(tài)或一個新的、更合理狀態(tài)的能力。給出了彈性供應鏈結(jié)構(gòu)設計的兩條原則：一是制定多種方案的供應鏈戰(zhàn)略；二是權(quán)衡效率和充足的關(guān)系。Sheffi（2005）指出供應鏈彈性不僅僅是處理風險的能力，而是在面對干擾時，能夠比競爭對手處于更有利的位置，甚至能夠在干擾中獲益。國內(nèi)學者李永紅、趙林度（2010）利用供應鏈彈性分析方法，建立了數(shù)學模型以描述供應鏈彈性系統(tǒng)，通過仿真實驗表明，彈性驅(qū)動的供應鏈系統(tǒng)是一個動態(tài)漲落、破壞成長的過程，需要成員企業(yè)共同營造供應鏈彈性，只有這樣才能使供應鏈保持競爭優(yōu)勢。

供應鏈結(jié)構(gòu)設計定量化研究現(xiàn)狀

（一）供應商選擇研究

篇（5）

1、前言

剪力墻近些年來被廣泛的運用到了建筑的建設過程當中，尤其是一些高層建筑，剪力墻的運用更為普遍，這主要是因為剪力墻具有多個方面的有點，才被逐漸的運用到了建筑的建設過程當中。剪力墻能夠承受建筑當中所有載荷所引起的內(nèi)力，因此為了更好的滿足建筑要求，剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中必須遵循一定的設計原則，才能滿足建筑的要求。

2、剪力墻的結(jié)構(gòu)設計原則

剪力墻要想更好的滿足建筑的建設要求，在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中，必須嚴格按照一定的原則來進行設計。對此為了更好更加深入的認識與了解剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計當中的運用，本小節(jié)將主要對剪力墻結(jié)構(gòu)設計當中所遵循的原則進行簡單的分析闡述。

2.1肢長與厚度比值的要求

剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的當中，首先需要遵循的一個原則就是要嚴格按照相關(guān)技術(shù)標準規(guī)定的肢長與厚度的比值來進行構(gòu)件設計。剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中，肢長與厚度比值的計算需要按照受力形態(tài)以及幾何特征來進行計算，這主要是因為剪力墻的寬度以及高度都在很大程度上存在著差別。只有在完成肢長與厚度比值的計算之后，相關(guān)的設計人員才能夠按照所計算出來的結(jié)果對柱體以及雙向受壓構(gòu)件進行設計。因此，為了更好的為后續(xù)的設計環(huán)節(jié)所服務，我們在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設計的過程當中，必須嚴格按照相關(guān)要求來計算出肢長與厚度之間的比值。

2.2滿足剛度、變形性能以及延性方面的要求

剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中，除了要準確的計算出肢長與厚度之間的比值之外，我們還要使得剪力墻的剛度、變形性能以及延性等三個方面滿足要求。相關(guān)設計人員在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設計之前，一定要清楚的認識到剪力墻需要承受多個方面的力度，主要包括：第一，建筑所產(chǎn)生的水平方向的剪力以及彎矩；第二，豎直方向的壓力；第三，軸力以及其他各種剪力。因此，剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中，一般都是將剪力墻設計為延性彎曲型。剪力墻設計成延性彎曲型主要是為了最大限度的增加建筑整體的抗震性能，也可以在很大程度上防止脆性剪力對建筑造成的破壞。總之，剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中，一定要最大限度的滿足剛度、變形性能以及延性等三個方面的要求，只有這樣才能充分的發(fā)揮剪力墻在整個建筑當中的作用。

2.3防止平面外搭接的出現(xiàn)

剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中，一定要采取各種措施來盡最大可能避免平面外搭接的出現(xiàn)。這樣做的目的也是為了使得剪力墻能夠更好的滿足設計方面的要求以及更好的發(fā)揮剪力墻在建筑當中的作用。如果在剪力墻結(jié)構(gòu)設計的過程當中，平面外搭接不能夠避免，那么一定要根據(jù)實際情況采取一定的措施，來最大限度的確保剪力墻平面的外安全。

2.4做好相應的設計計算

剪力墻在結(jié)構(gòu)設計的過程當中，除了要做好上述三個方面的要求之外，還要做好相應設計計算方面的工作。剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中，一定要根據(jù)墻的設計計算來從水平以及豎向兩個方面對結(jié)構(gòu)的整體性進行分析。剪力墻的內(nèi)力在計算出來之后，如果載荷力比較大，那么一定要采取各種措施來盡可能的滿足相應方面的要求。

3、剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計當中的應用

上述小節(jié)已經(jīng)對剪力墻結(jié)構(gòu)設計所需要遵循的四個方面的原則進行了簡單的分析介紹，本小節(jié)將主要對剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計當中的運用所包含的幾個方面的內(nèi)容進行介紹。剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中所做的工作主要包含以下幾個方面的內(nèi)容：第一，墻肢長度與厚度的選取；第二，連梁的設計；第三，剪力墻的結(jié)構(gòu)布置。

3.1 墻肢長度以及厚度的選取

剪力墻墻肢長度以及厚度兩個參數(shù)在進行選取的過程當中，一定要嚴格按照相關(guān)的技術(shù)標準來進行。一般情況下，剪力墻的墻肢長度都要小于等于8m。剪力墻的墻肢高度也就是我們通常所說的墻肢截面的高度。剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中，一定要注意剪力墻一定要具有延性，這樣可以在很大的程度上來避免剪力墻脆性方面的破壞。一般情況下，剪力墻的墻肢高寬比需要滿足比值為2的要求。與此同時，剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中，還要使得剪力墻的厚度滿足相關(guān)的要求。在進行剪力墻厚度選取的過程當中，一定要按照相關(guān)的技術(shù)標準來首先確定剪力墻的最小厚度，這樣可以在很大的程度上來保證剪力墻平面的穩(wěn)定性能以及剛度等方面滿足建筑的整體要求。

3.2連梁的設計

連梁設計方面的工作也是剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計過程當中一個比較重要的環(huán)節(jié)。連梁的主要作用就是為了使得墻肢與墻肢之間能夠更好的連接起來。當墻肢在水平載荷的作用下，墻肢會發(fā)生一定程度的彎曲變形，那么此時連梁則會受到一定的內(nèi)力。為了滿足連梁內(nèi)力方面的要求，剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中一定要使得連梁滿足相關(guān)的要求。因此，連梁對于剪力墻來說是一項非常關(guān)鍵的工作。

如果剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計的過程當中，需要布置連梁，那么我們一定要做好跨高比以及截面尺寸兩個方面的設計工作。這主要是因為跨高比與截面尺寸兩個方面受到多個方面因素的影響。為了使得連梁的跨高比以及截面尺寸更好的滿足設計方面的要求，那么我們可以采取以下幾種措施來進行：第一，連梁的高度需要按照相關(guān)的設計標準來進行嚴格的控制，如果在設計完成之后，連梁的跨高比以及截面尺寸不能夠很好的滿足設計方面的要求，那么要對連梁的高度進行適當?shù)恼蹨p。第二，剪力墻洞口的寬度需要按照相關(guān)的設計標準進行增加，除此之外，連梁的高度還需要適當?shù)倪M行減小。這樣做的主要目的就是為了使得連梁的剛度能夠被適當?shù)臏p小，同時也從整體上增強了建筑整體的抗震性能。第三，剪力墻厚度的增加。剪力墻厚度的增加也就是對連梁的截面寬度進行增加。第四，混凝土材料的等級要進行增加。混凝土材料等級的提高可以從很大的程度上提高建筑整體的剛度。

3.3剪力墻的結(jié)構(gòu)布置

剪力墻的結(jié)構(gòu)布置同樣也是剪力墻在進行結(jié)構(gòu)設計過程當中一項非常重要的工作。只有剪力墻的結(jié)構(gòu)布置合理之后，剪力墻才能最大限度在建筑整體當中發(fā)揮作用。因此，在對剪力墻的結(jié)構(gòu)進行布置之前，一定要進行充分的論證以及理論計算，當滿足相關(guān)的設計要求之后，再確定剪力墻的結(jié)構(gòu)布置的具置。

4、結(jié)束語

綜上所述，本文主要從剪力墻結(jié)構(gòu)設計所遵循的四個方面的原則以及剪力墻結(jié)構(gòu)設計所包含的幾個方面的內(nèi)容等兩個方面進行了分析闡述。我們在今后的設計工作當中，一定要更加充分的做好剪力墻結(jié)構(gòu)設計方面的工作，以此來提高建筑的整體建設質(zhì)量。

參考文獻：

[1]鄧霽.剪力墻結(jié)構(gòu)設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用[J].中華民居，2012，12（19）：34-36.

篇（6）

1引言

空間異形柱框架由L、T、+字形等多種性能差別很大的異形截面柱組成，這些不同類型截面的柱組合后產(chǎn)生特有的結(jié)構(gòu)性能。隨著我國住宅產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及人們對住宅建筑使用要求的不斷提高，普通的矩形框架柱會給室內(nèi)裝飾和家具布置帶來極大的不便。如何合理地利用建筑物的有效面積，這對住宅結(jié)構(gòu)設計提出了一項新的要求。異型柱框架結(jié)構(gòu)體系在一定程度上滿足了上述要求，它博采了框架及剪力墻結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點，它將是今后住宅結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展方向之一。

2異型柱框架結(jié)體系主要技術(shù)優(yōu)點

柱肢厚通常采用180-200mm，肢厚基本與填充墻等厚，框架梁寬也同墻厚，室內(nèi)不凸出梁柱，便于使用又美觀，同時還增加了房間的使用面積，比相同形式的磚混結(jié)構(gòu)可增加約8％-10％的使用面積；圍護墻通常是非承重的輕質(zhì)隔墻，原則上允許任意穿墻打洞，甚至拆除重砌，這使得房間布置更加靈活，能更好地實現(xiàn)建筑功能的要求；雖然增加了施工難度，但因擴大了使用面積。加之自重較輕，減少了基礎費用，綜合考慮總體經(jīng)濟效益較好。

3異形柱結(jié)構(gòu)設計的一般規(guī)定

3．1結(jié)構(gòu)布置

與一般鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)相比，異形柱框架結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)布置時應注意以下原則：

(1)結(jié)構(gòu)平面宜盡量對稱。使平面和剛度均勻，2個主軸方向應協(xié)調(diào)布置，避免扭轉(zhuǎn)帶來的不利影響；如果有明顯的不對稱，應考慮扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)受力的不利影響。

(2)異形框架宜雙向設置，框架柱應對齊，框架梁應拉通，避免縱橫框架粱相互支撐，使結(jié)構(gòu)形成空間受力并具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，同時具有良好的整體性和較好的抗震性能。

(3)豎向布置應力求體型規(guī)則、均勻，避免過大的外挑和內(nèi)收，防止樓層剛度沿豎向的突變，盡量避免錯層。

3．2適用高度、高寬比及長細比限制

異形柱框架在7度抗震設防烈度區(qū)，要求房屋高度≤35m，層數(shù)＜12，建筑物的高寬比不宜大于5；8度區(qū)房屋高度不大于25m，建筑物的高寬比不宜大于4。另外，柱凈高與截面長邊之比，即長細比宜大于4小于8。長細比小于4，(即短柱)，容易發(fā)生脆性剪切破壞；長細比大于8，易引起失穩(wěn)破壞。

3．3抗震等級

異形柱框架結(jié)構(gòu)應根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、房屋高度及抗震設防烈度采用不同的抗震等級，并應符合相應的計算和構(gòu)造措施要求。

4異形柱的結(jié)構(gòu)計算方法

目前，異形柱的結(jié)構(gòu)設計還沒有統(tǒng)一的國家規(guī)范，僅有兩部地方性法規(guī)，即廣東省和安徽省的標準就可供參考。異形柱不宜套用普通柱的配筋公式，也不宜直接用剪力墻的配筋公式，一般來說，有以下幾種計算方法。

4．1直接計算法

根據(jù)國內(nèi)外的部分試驗結(jié)果，進行統(tǒng)計分析。擬合成經(jīng)驗公式。按T型截面分別計算出縱向力作用，x軸及y軸，考慮相應的初始偏心距增大系數(shù)后，按僅考慮曲肘邊縱向受力鋼筋計算的偏心受壓構(gòu)件所能承載的縱向力Nx和Ny，然后以初始偏心距與截面邊長的比值為參數(shù)進行修正。

4．2等代矩形柱計算法

(1)將異形柱截面折算成慣性矩相等的矩形截面且將等代矩形柱的形心置于異形柱兩肢桿軸線的交點上。

(2)將其輸入空間分析程序(如TBSA)進行位移和內(nèi)力計算，可簡化工作量。

(3)以上電算輸出的是作用在等代矩形桿形心處的組合內(nèi)力，需將其回歸到各個單肢截面的形心處。這樣每個單肢就可按其各自的組合內(nèi)力進行正、斜截面的配筋計算。

這種用面積等效換算作抗壓抗剪分析的方法在工程中應用較多，但用這種方法計算時應明確的是：按矩形柱計算時得出的內(nèi)力要轉(zhuǎn)換到異形柱上斷面形心的位置。然后按異形柱計算配筋‘按矩形柱得出的軸壓比應乘以矩形柱斷面面積與異形柱斷面面積之比值才是異形柱的軸壓比。

4．3先配筋再復核法

對于有經(jīng)驗的設計人員，在參考一些相關(guān)算例的前提下，可以先對異形柱配筋再復核截面就顯得更為簡便，截面復核時可分。x軸和y軸均按T型截面分別復核。不論是哪種計算方法，都可以參與GB(50010-2002)混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范有關(guān)偏心受壓構(gòu)件的內(nèi)容來進行計算。

5異形柱框架結(jié)構(gòu)的計算要點

5．1剪跨比的限制

剪跨比是反映柱截面所受彎矩與剪力相對大小的一個參數(shù)，是影響框架柱破壞形態(tài)的最重要的因素。控制剪跨比即控制柱凈高與柱截面肢長之比。由于異形柱的抗剪性能差，選擇異形柱截面時，為避免出現(xiàn)短柱。

5．2軸壓比的限制

它是影響柱破壞形態(tài)和變形能力的另一個重要因素。有關(guān)研究結(jié)果表明：軸壓比對異形柱的影響遠遠超過對普通矩形柱的影響，為保證異形柱的延性，必須嚴格控制軸壓比，柱應具有足夠大的截面尺寸，以防止出現(xiàn)小偏壓破壞，并應滿足抗震要求，同時避免長細比小于4的短柱。由于異形柱的截面積比具有相同抗彎剛度的矩形柱小，因此用矩形柱替換后計算出的軸壓比數(shù)值不能直接應用于異形柱。

5．3主筋配筋率及配箍率的調(diào)整

軸壓比控制值的調(diào)整，使計算得出的矩形柱配筋值一般均較小，用于異形柱截面配筋時比值應予以放大。考慮到異形柱自身的受力特點，把柱縱向鋼筋的最小總配筋率限值提高0.1％。另外由于異形柱較普通柱易于開裂的特點，設計時以普通框架柱的構(gòu)造體積配箍率0.8％-1.2％為依據(jù)，異形柱的配箍率取其上限，并且配箍形式選用矩形復合箍筋。

5．4抗震調(diào)整系數(shù)的選取

考慮地震作用組合的異形柱，其截面承載力應除以承載力抗震調(diào)整系數(shù)。對于正截面承載能力，取0.8；對于斜截面承載力0.85。

6異形柱結(jié)構(gòu)提高延性、防止粘結(jié)破壞的措施

篇（7）

中圖分類號：TU208 文獻標識碼： A

一、應用現(xiàn)狀

某工程的鋼板-混凝土組合剪力墻中的混凝土為高強混凝土，在 2d 拆模后，發(fā)現(xiàn)表面出現(xiàn)大量交錯雜亂的裂縫，如圖 1 所示。

二、開裂性分析

1、開裂原因簡述

鋼板-混凝土組合剪力墻結(jié)構(gòu)中混凝土的厚度尺寸通常超過 1. 0m，屬于大體積混凝土，因此，簡單而言，涉及大體積混凝土開裂的因素均是該類剪力墻結(jié)構(gòu)開裂的因素，例如，混凝土水化熱導致的穩(wěn)定溫度場、混凝土的收縮、外部約束等，但由于鋼板-混凝土組合剪力墻結(jié)構(gòu)不同于普通鋼筋混凝土剪力墻的特殊性，涉及鋼板與混凝土 2 種材料的接觸變形協(xié)調(diào)性問題，因此，對該類結(jié)構(gòu)的開裂原因不能簡單以大體積混凝土籠統(tǒng)加以解釋。鋼的熱膨脹系數(shù)在 300℃ 以內(nèi)通常是恒定的，約為 12. 0 × 10-6/℃，而混凝土的熱膨脹系數(shù)隨齡期而變化，早期變化較大，尤其是在混凝土硬化初期，而后期相對較為穩(wěn)定。從圖 2 可見，混凝土的熱膨脹系數(shù)在3d 齡期以前變化大，1d 齡期內(nèi)膨脹系數(shù)有微小一段從高到低的變化后，1 ～ 3d 齡期出現(xiàn)由低到高的變化，且變化速率快，3d 齡期后，熱膨脹系數(shù)增加速率降低，約 7d 齡期之后基本穩(wěn)定，且混凝土熱膨脹系數(shù)

由于鋼板與混凝土熱膨脹系數(shù)的差異，當混凝土中膠凝材料水化熱引起混凝土內(nèi)部溫度變化，并傳遞至鋼板的過程中，引起鋼板與混凝土接觸部位產(chǎn)生不協(xié)調(diào)的溫度變形，與混凝土的收縮變形相互疊加，在鋼板與混凝土相互約束條件下，產(chǎn)生拉應力或壓應力，當產(chǎn)生的拉應力超過混凝土對應齡期的抗拉強度時，在接觸部位即產(chǎn)生裂縫。顯然，在二者接觸部位產(chǎn)生的裂縫其危害程度遠大于大體積混凝土自約束溫度應力引起的表面裂縫。

2、開裂數(shù)學分析

由 2. 1 節(jié)對鋼板-混凝土組合剪力墻開裂原因的分析得知，在對該類結(jié)構(gòu)進行開裂分析時，必須考慮二者的溫度變形不協(xié)調(diào)性及混凝土的收縮特性。膨脹或收縮為矢量，帶有方向性，在本文后續(xù)表述中均將混凝土相對鋼板發(fā)生的收縮定義為“+”值，將混凝土相對鋼板發(fā)生的膨脹定義為“”值。

2.1 混凝土收縮變形

混凝土既發(fā)生自干燥的收縮變形，同時發(fā)生因環(huán)境濕度降低的干燥收縮變形、碳化收縮等各種非溫度非荷載的變形，而鋼板通常不會發(fā)生類似收縮變形，因此，混凝土的收縮變形即為鋼板與混凝土的相對變形，在約束條件下，始終產(chǎn)生拉應力。

2.2 溫度變形不協(xié)調(diào)性

在溫升階段，鋼板與混凝土均發(fā)生溫度膨脹，但由于鋼板的熱膨脹系數(shù)高于混凝土的熱膨脹系數(shù)，鋼板的膨脹率大于混凝土的膨脹率，因此，混凝土相對鋼板發(fā)生的為收縮變形，約束條件下，產(chǎn)生拉應力；降溫階段反之。為準確分析鋼板與混凝土的變形協(xié)調(diào)性問題，首先分析二者無相對約束，即二者不發(fā)生相互作用，均可發(fā)生自由變形，從而定量分析無相對約束下的變形差；其次，考慮二者相互約束，即二者發(fā)生相互作用，各自的變形受到相互牽扯，從而使得分析符合實際情況。

鋼板-混凝土無相對約束狀態(tài)將鋼板與混凝土視為無相互約束的單獨個體，相互之間只發(fā)生溫度傳遞不發(fā)生相互作用，各自發(fā)生收縮和（或）膨脹變形，從而確定二者在該條件下的相對變形。

1）收縮特性：前已表述，在只考慮非荷載非溫度變形時，混凝土發(fā)生自干燥收縮、干燥收縮、碳化收縮等，鋼板不發(fā)生變形，因此，鋼板與混凝土的相對變形即為混凝土自身的收縮變形。將鋼板視為參照物，混凝土與鋼板的相對變形為收縮率 ε，ε 是一個與時間相關(guān)的參數(shù)，記為 ε（t），其中 t 為齡期。

2）溫度變形不協(xié)調(diào)性前已表述，鋼板與混凝土溫度變形不協(xié)調(diào)性的關(guān)鍵因素是鋼板與混凝土 2種材料熱膨脹系數(shù)的差異，鋼板熱膨脹系數(shù)恒定，記為 s，混凝土熱膨脹系數(shù)為一隨時間變化的函數(shù)，記為 c（t），其中 t 為齡期。溫度變形不協(xié)調(diào)性初始溫度狀態(tài)分 3 種情況：①鋼板初始溫度等于混凝土澆筑溫度；②混凝土澆筑溫度高于鋼板初始溫度；③混凝土澆筑溫度低于鋼板初始溫度。1）當混凝土澆筑溫度等于鋼板初始溫度時，在混凝土水化期間，將混凝土與鋼板溫度視為同步變動的過程，如圖 3 所示。

在 dt 時間內(nèi)，鋼板與混凝土同步溫升 dT（t），混凝土相對鋼板的變形為：

對齡期 t 積分，可得在齡期 t 內(nèi)，混凝土相對鋼板總的溫度變形為：

式中： s為鋼的熱膨脹系數(shù)，為常數(shù)； c（t） 為混凝土的熱膨脹系數(shù)，為隨齡期變化的函數(shù)； T'（t） 為鋼板-混凝土組合剪力墻的溫度變化速率； t 為齡期。

2）混凝土澆筑溫度高于鋼板初始溫度，如圖 4所示。

混凝土水化歷程在初凝前存在放熱潛伏期，通常該潛伏期在初凝之前，在放熱潛伏期內(nèi)混凝土放熱速率極低，溫升發(fā)展緩慢；商品混凝土初凝時間通常在 6 ～7h，若采用緩凝技術(shù)，則初凝時間會進一步延長，在初凝前，混凝土溫升慢，且混凝土處于流態(tài)與流塑態(tài)之間，此時混凝土發(fā)生的收縮或膨脹變形基本不產(chǎn)生應力，對結(jié)構(gòu)無害。因此，在鋼板-混凝土組合剪力墻澆筑過程中，存在的初始溫度差假定在初凝之前達到平衡溫度，且不考慮混凝土的收縮或膨脹變形是可行的；而鋼板的變形對后期硬化混凝土而言是與其發(fā)生的相對變形，對后期硬化混凝土存在變形影響，因此，需要考慮鋼板初始階段的變形。

鋼板與混凝土達到的初始平衡溫度可以依據(jù)混合律計算：

式中： T0為鋼板與混凝土達到的初始平衡溫度； cc，mc，Tc分別為混凝土的比熱容、質(zhì)量、澆筑溫度； cs，ms，Ts分別為鋼板的比熱容、質(zhì)量、初始溫度。則鋼板由初始溫度 Ts到平衡溫度 T0發(fā)生的變形為膨脹變形，可理解為后期硬化混凝土相對此階段的鋼板發(fā)生的變形為收縮變形 Δε：

在鋼板與混凝土達到初始平衡溫度后，鋼板與混凝土視為一個體系，溫度同步發(fā)展，此時，在 dt 時間內(nèi)混凝土相對鋼板的溫度變形 dε'T為：

對齡期 t 積分，可得在齡期 t 內(nèi)，混凝土相對鋼板的溫度變形為：

將式（4）和式（6）結(jié)合，從混凝土澆筑時刻起，混凝土相對鋼板總的溫度變形為：

3）鋼板初始溫度高于混凝土澆筑溫度，如圖 5所示。

鋼板初始溫度高于混凝土澆筑溫度，分析處理方法與鋼板初始溫度低于混凝土澆筑溫度相同，可采用式（3）求解初始平衡溫度，所不同的是之前依據(jù)式（3）求得的初始平衡溫度高于鋼板初始溫度，而本部分內(nèi)容求得的初始平衡溫度低于鋼板初始溫度，因此，在本節(jié)中鋼板發(fā)生的為收縮變形，則混凝土相對鋼板發(fā)生的為膨脹變形 Δε：

在鋼板與混凝土達到初始平衡溫度之后，鋼板與混凝土視為一個體系，溫度同步發(fā)展，此時，在 dt時間內(nèi)混凝土相對鋼板的溫度變形 dε'T為：

對齡期 t 積分，可得在齡期 t 內(nèi)，混凝土相對鋼板的溫度變形為：

將式（8）和式（10）結(jié)合，從混凝土澆筑時刻起，混凝土相對鋼板總的溫度變形為：

3 種情況考慮收縮的總變形量分別為：

3、防裂措施

1）減小鋼板與混凝土熱膨脹系數(shù)的差異鋼

板的熱膨脹系數(shù)可改變的空間非常小，可以從混凝土配合比對混凝土自身熱膨脹系數(shù)的影響方面深入研究，提高混凝土尤其是早期（溫升階段）的熱膨脹系數(shù)，以減小溫升階段鋼板與混凝土的變形不協(xié)調(diào)，減小溫升期的拉應變。

2）降低混凝土溫升速率

從式（12） ～ （15）可見，混凝土溫升速率是影響鋼板與混凝土變形協(xié)調(diào)性的關(guān)鍵參數(shù)，降低溫升速率可以減小積分函數(shù)，則在積分區(qū)域基本相同時，積分數(shù)值即鋼板與混凝土變形差較小，對降低組合剪力墻開裂有利。

3）降低混凝土的收縮

從 2. 1 節(jié)和 2. 2 節(jié)的分析可見，混凝土的收縮，無論自收縮或干燥收縮在鋼板與混凝土變形協(xié)調(diào)性中始終表現(xiàn)為混凝土相對鋼板發(fā)生的收縮，自始至終產(chǎn)生的為相對拉應變；鋼板與混凝土的變形協(xié)調(diào)性取決于溫度變形與混凝土收縮變形，早期混凝土的熱膨脹系數(shù)過低，溫度變形較大，因此，降低混凝土的收縮尤其是早期收縮可以大大削弱早期鋼板與混凝土總的變形不協(xié)調(diào)性。

4）降低混凝土的彈性模量

從式（17）可見，混凝土的彈性模量是影響應力計算的關(guān)鍵參數(shù)，通過配合比的優(yōu)化降低彈性模量可有效降低拉應力，從而降低開裂風險。

5）適當提高鋼板初始溫度高于混凝土澆筑溫度

從式（15）可見，鋼板初始溫度高于混凝土澆筑溫度，可以發(fā)揮鋼板由初始溫度降至與混凝土同溫度階段的收縮變形，即發(fā)揮混凝土相對鋼板初始階段發(fā)生的膨脹變形，從而削弱總的相對收縮變形。

6）減弱鋼板與混凝土之間的相互作用

從式（15）可見，如果減弱鋼板與混凝土之間的相互作用即減弱相互約束，可使二者盡量發(fā)揮自身的自由變形，從而降低約束應力，大大提高抗裂性。

三、工程案例

本文以某超高層建筑鋼板-混凝土組合剪力墻為例，通過優(yōu)化 C60 混凝土配合比，降低混凝土溫升速率，降低混凝土早期收縮，從而減小鋼板-混凝土組合剪力墻的變形不協(xié)調(diào)性，實現(xiàn)了降低開裂趨勢的效果。選擇了 3 組 C60 混凝土配合比進行 1m3模型的溫度監(jiān)測和室內(nèi)收縮對比試驗。溫度監(jiān)測模型如圖 6 所示，中心溫度監(jiān)測結(jié)果如圖 7 所示，自收縮結(jié)果如圖 8 所示。結(jié)合開裂性分析得出的防裂要素與試驗結(jié)果，確定了早期溫升速率低、溫度峰值低、早期自收縮率低的配合比 3 進行工程應用，應用效果表明無肉眼可見裂縫。

結(jié)束語

本文結(jié)合目前超高層建筑中通常采用的鋼板-混凝土組合剪力墻結(jié)構(gòu)特點，在概述鋼板-混凝土組合剪力墻開裂基礎上，通過分析影響鋼板與混凝土變形協(xié)調(diào)性的參數(shù)，采用數(shù)學方法描述了鋼板與混凝土在水化全階段的變形協(xié)調(diào)性問題。討論了鋼板初始溫度與混凝土澆筑溫度差異的 2 種情況，指出適當提高鋼板初始溫度有利于提高該結(jié)構(gòu)的抗裂性；對鋼板與混凝土相互約束狀態(tài)下的應變發(fā)展規(guī)律與應力描述方式進行了較為詳細的闡述，指出約束狀態(tài)下相互之間產(chǎn)生的約束應變發(fā)展規(guī)律與溫度發(fā)展規(guī)律基本一致，混凝土在溫升階段產(chǎn)生拉應力，降溫階段產(chǎn)生壓應力并逐步消除溫升階段積累的拉應力；在數(shù)學分析基礎上提出了該類結(jié)構(gòu)的防裂要素，并結(jié)合工程實例進行了初步驗證。

參考文獻

[1]張媛，王禹.淺析建筑結(jié)構(gòu)設計中剪力墻結(jié)構(gòu)設計的應用[A].科技部.2014年全國科技工作會議論文集[C].科技部：，2014：1.

篇（8）

中圖分類號： TU2 文獻標識碼： A

一、建筑設計與結(jié)構(gòu)設計的概念

（1）建筑設計指的是建筑工程在建造之前，建筑設計師充分按照工程任務，把可能在工程施工過程中或者使用過程中出現(xiàn)的問題作好通盤的設想，并擬定好解決問題的方案。建筑設計的主要內(nèi)容包括：初步方案、初步設計、搜集資料、技術(shù)設計施工圖、技術(shù)設計施工詳圖等。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑設計中越來越深入廣泛的利用各種科學技術(shù)的成果。

（2）結(jié)構(gòu)設計的概念。結(jié)構(gòu)設計指的是建筑工程的結(jié)構(gòu)設計，主要包括建筑工程的基礎設計和上部結(jié)構(gòu)設計。建筑工程的上部結(jié)構(gòu)設計的主要內(nèi)容和步驟包括：(1)根據(jù)建筑工程設計來確定建筑物的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)的主要材料；(2)建筑物的結(jié)構(gòu)平面布置；(3)初步篩選建筑材料的類型和強度等級，并根據(jù)以往經(jīng)驗初步確定建筑物構(gòu)件的截面尺寸；(4)建筑物的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析、各種荷載作用分析、結(jié)構(gòu)荷載計算；(5)建筑物結(jié)構(gòu)荷載效應組合；(6)建筑物構(gòu)件的截面設計。

二、建筑設計與結(jié)構(gòu)設計是相互協(xié)調(diào)的

建筑設計需要設計人員具有創(chuàng)新理念，而結(jié)構(gòu)設計則需要務實精神。創(chuàng)新和務實，是我們進行工程設計必不可少的兩個要素，任何一個建筑工程的設計都必須協(xié)調(diào)好建筑設計和結(jié)構(gòu)設計這兩方面的內(nèi)容。結(jié)構(gòu)設計為建筑設計提供可靠的技術(shù)保證，它是建筑設計的技術(shù)依據(jù)，也是建筑設計理念的價值體現(xiàn)。建筑設計和結(jié)構(gòu)設計相互協(xié)調(diào)，共同貫穿于建筑工程設計的整個過程，即方案設計、初步設計、技術(shù)設計和施工詳圖設計等步驟。建筑結(jié)構(gòu)是構(gòu)成建筑物的最主要元素，也是體現(xiàn)建筑功能和藝術(shù)追求的載體，它承擔著整個建筑物自身重力、外界振動及風力等載荷，同時對建筑物的整體造型、藝術(shù)追求等起到?jīng)Q定性的影響。優(yōu)秀的建筑作品是建筑設計與結(jié)構(gòu)設計相互協(xié)調(diào)的結(jié)果。雖然有時候人們側(cè)重于建筑的美觀要求和藝術(shù)追求，有時候側(cè)重于建筑的安全要求和經(jīng)濟要求，但有一點是確定的：任何一個建筑，都凝聚著建筑設計與結(jié)構(gòu)設計，并對二者的相互協(xié)調(diào)所產(chǎn)生的“美”進行詮釋。也就是說，我們所看到的建筑，實際上就是建筑設計與結(jié)構(gòu)設計的協(xié)調(diào)之美。

三、建筑設計與結(jié)構(gòu)設計結(jié)合的對策

隨著科技的發(fā)展，建筑行業(yè)也慢慢崛起形成了規(guī)模性的發(fā)展，這就使得更多的人投身其中謀取利益，在建筑行業(yè)中，開發(fā)者除了應具備基本的建設素質(zhì)之外，還要有清晰的審美觀等要求。在建筑的設計中其結(jié)構(gòu)設計是一份謹慎的工作，來滿足現(xiàn)代人的追求。在現(xiàn)今的建筑行業(yè)里，環(huán)保建設理念贏得了越來越多人的認可，我們的理念是堅持以人為本，進而實現(xiàn)人與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。建筑結(jié)構(gòu)設計的合理性、安全性、方便性及可持續(xù)性都是在建筑設計中經(jīng)濟合理的表現(xiàn)。所以，在建筑設計的過程中，針對其合理的設計及理念的統(tǒng)籌規(guī)劃是值得我們?nèi)猿值模瑧M量使二者有效地結(jié)合起來運用到建筑設計上。

（1）系統(tǒng)全面規(guī)劃和科學設計、計算。對于一個具體的建筑工程項目而言，建筑設計就是設計建筑物的總體布局，內(nèi)外形狀、大小、構(gòu)造等。滿足人們修養(yǎng)生息、活動和人們的審美需求的愿望而創(chuàng)造的一個空間環(huán)境。設計的成果主要有總平面圖，平面圖，立面圖，剖面圖，詳圖，還有必要輔助的效果圖等。結(jié)構(gòu)是能夠承受荷載并且維持幾何不變的構(gòu)件體系，那么結(jié)構(gòu)設計就是設計能夠承受建筑荷載的結(jié)構(gòu)。主要設計房屋建筑的承重構(gòu)件的布置，構(gòu)件形狀，大小，材料，構(gòu)造等，其設計成果主要有基礎平面圖，基礎詳圖，結(jié)構(gòu)平面圖和鋼筋混凝土構(gòu)件詳圖，節(jié)點鋼筋構(gòu)造詳圖等。在構(gòu)思規(guī)劃、設計、施工過程中，應該系統(tǒng)、全面地了解各方面的工程數(shù)據(jù)、信息，科學地進行建筑設計，同時進行重點環(huán)節(jié)、重點部位的結(jié)構(gòu)設計，考慮外觀造型對材料、承載力、剪力、延性、剛度、抗壓、平衡、抗震等的實現(xiàn)難度，整體構(gòu)思結(jié)構(gòu)總體方案，明確結(jié)構(gòu)總體系與水平分體系、豎向分體系空間的關(guān)系和設計要求。有必要通過概念性的近似計算進行探索優(yōu)化，確定結(jié)構(gòu)分體系及其結(jié)構(gòu)分體系及其構(gòu)件的基本尺寸，確認建筑設計方案的可行性，確保建筑空間形式與結(jié)構(gòu)受力特征的協(xié)調(diào)性和一致性。

（2） 全面進行建筑的規(guī)劃，制定科學的設計標準。建筑設計在規(guī)劃階段要以整體觀念實施，要把建筑施工的周邊環(huán)境和社會環(huán)境有效地結(jié)合起來。在具體實施項目的設計規(guī)劃時，我們一定要以環(huán)保為理念，來確定建筑的整體風格，這就包括建筑的外形、內(nèi)飾，如加強建筑設計的視覺感官性，不僅把它當做建筑物來看，而把其看做是一件藝術(shù)品，進而來保障百姓對建筑的滿意度。因此，在建筑設計規(guī)劃時，設計師應從多個角度來分析設計，不但實現(xiàn)其合理性、科學性，還要達到其審美性，在這個過程中要不斷進行完善與修改，突破傳統(tǒng)理念來盡量滿足現(xiàn)代人的需求。在項目設計的全部過程上，要多方位的對建筑工程系統(tǒng)進行分析、處理和完善，權(quán)衡好其實用性和科學性，進而來考慮建筑設計的整體結(jié)構(gòu)和要求。基于建筑設計的安全性和美觀性，還要對其每個規(guī)劃階段進行合理的評估，反復修改，進而保障建筑項目的可行性實施。

（3）設計中要充分考慮施工的可行性。設計師通常只指出結(jié)構(gòu)方案的合理性，其結(jié)果的準確性，卻不夠重視建筑施工時的便利性和可行性。這可能對原本合理的建設帶來更大的困難，從而影響了項目的質(zhì)量，導致不安全的建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)象的發(fā)生。

建筑物的好壞取決于建筑設計與結(jié)構(gòu)設計結(jié)合的完美程度，在建筑物的評價標準中，一方面要注重建筑物的外形美觀度和新穎度，另一方面要注意建筑物結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，以及對自然災害的抵御能力，這些都是對建筑物綜合評價的基礎。那么在建筑的實施過程中，就要充分考慮這兩方面的內(nèi)容，最大限度的達到兩者的兼容，從而發(fā)揮建筑的效用，也為建筑的向前推進起到促進的作用。

隨著當代建筑的不斷發(fā)展，不能只注重建筑的設計方面，而忽視了結(jié)構(gòu)設計方面，隨著人們審美觀念的逐步提升，更要在保證建筑物發(fā)揮自身作用的同時創(chuàng)造額外的價值，這是今后建筑發(fā)展的趨勢。所以，在建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，要把二者放在同等重要的位置上，把建筑設計和結(jié)構(gòu)設計的理念發(fā)揮到極致，避免自然災害帶來的對建筑物的損傷，為現(xiàn)代建筑的向前推進做出貢獻。

【參考文獻】

【1】谷拴成;任建喜;;土木工程國家級特色專業(yè)建設實踐研究[A];高等學校土木工程專業(yè)建設的研究與實踐――第十屆全國高校土木工程學院（系）院長（主任）工作研討會論文集[C];2010年

篇（9）

中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：

引言：概念設計的宗旨是在特定的建筑空間及環(huán)境條件下，用整體概念來考慮結(jié)構(gòu)的總體方案，并能有意識地發(fā)揮利用結(jié)構(gòu)總體系和各構(gòu)件分體系之間的力學特性與關(guān)系。建筑物是一個整體空間結(jié)構(gòu)，各種構(gòu)件以相當復雜的方式共同工作，并不是脫離總的結(jié)物體系的單獨構(gòu)件。作為結(jié)構(gòu)工程師，不應過度依賴計算機和盲目照搬規(guī)范，應把概念設計應用到實際工作中去。

一、概念設計

1、所謂概念設計一般是指不經(jīng)數(shù)值計算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。

2、運用概念設計的思想，能讓結(jié)構(gòu)設計的思路得到了拓寬。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計算理論的研究和結(jié)構(gòu)設計似乎只關(guān)注如何提高結(jié)構(gòu)抗力，以至混凝土的等級越用越高，配筋量越來越大，造價越來越高。結(jié)構(gòu)工程師往往只注意到不超過最大配筋率，結(jié)果肥梁、胖柱、深基礎處處可見。以抗震設計為例，一般是根據(jù)初定的尺寸、砼等級算出結(jié)構(gòu)的剛度，再由結(jié)構(gòu)剛度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，結(jié)構(gòu)剛度越大，地震作用效應越大，配筋越多，剛度越大，地震力就越強。這樣為抵御地震而配的鋼筋，增加了結(jié)構(gòu)的剛度，反而使地震作用效應增強。

3、目前在抗震設計中，隔震消能的研究就是一個很好的例子。隔震消能的一般做法是在基礎與主體之間設柔性隔震層；加設消能支撐(類似于阻尼器的裝置)；有的在建筑物頂部裝一個“反擺”，地震時它的位移方向與建筑物頂部的位移相反，從對建筑物的振動加大阻尼作用，降低加速度，減少建筑物的位移，來降低地震作用效應。合理設計可降低地震作用效應達60％，并提高屋內(nèi)物品的安全性。

4、在建筑抗震設計中，更應注重概念設計。這是因為建筑結(jié)構(gòu)的復雜性，發(fā)生地震時，地震力的不確定性，人們對地震時結(jié)構(gòu)效應認識的局限性與模糊性，結(jié)構(gòu)抗震分析計算的精確度，材料性能與施工安裝時的變異性以及其他不可預測的因素，致使設計計算結(jié)果(尤其是經(jīng)過實用簡化后的計算結(jié)果)可能和實際相差較大，甚至有些作用效應至今尚無法定量計算出來。

二、建筑結(jié)構(gòu)設計中概念設計的應用淺析

（一）建筑結(jié)構(gòu)設計中應用概念設計應遵循的結(jié)構(gòu)規(guī)律

在建筑結(jié)構(gòu)設計中應用概念設計，必須就建筑體型的設計進行概念化、合理化的修正，盡可能的確保設計的簡單化，具有對稱性和規(guī)則性，并確保剛度和質(zhì)量上分布的均勻性，盡可能的預防局部出現(xiàn)剛性過大的問題，建筑結(jié)構(gòu)的布局合理與否對建筑的抗震是否有利是應用概念設計必須考慮的問題。簡單而對稱的建筑在建筑抗震中的應力分析與實際反映容易分析和做到，且極易實現(xiàn)一致性。雖然所設計的凹凸立面與錯層的設計能具有較強的藝術(shù)性，然而一旦發(fā)生地震就會形成極其復雜的地震效應，因而抗震效果難以達到最大化，所以必須遵循建筑結(jié)構(gòu)設計的簡單化和對稱性與規(guī)則性的結(jié)構(gòu)規(guī)律。

（二）初期方案階段的應用中概念設計的應用分析

對于當前設計流程中往往結(jié)構(gòu)在初步設計階段才能接觸到完整的平立剖建筑圖，而且建筑方案中很多沒有考慮到基本的結(jié)構(gòu)布置，作為結(jié)構(gòu)設計人員，只能依靠自身所基本的結(jié)構(gòu)概念去布置結(jié)構(gòu)方案，而且應該以空間結(jié)構(gòu)概念來控制桿件受力模式。運用概念設計方法在初期方案階段，能根據(jù)簡化的計算模型，較為準確的估算出主要的構(gòu)件截面。

（三）抗震設計中概念設計的應用分析

建筑抗震設計過程中，大多數(shù)構(gòu)造的設計主要按照概念設計而得，并不是根據(jù)軟件計算而得，大都依據(jù)結(jié)構(gòu)設計師的來進行，例如在強柱弱梁方面，軟件并不能反映，而只能由設計人員在工作中將柱子截面放大，又如在設置底部加強區(qū)時，不管是構(gòu)造邊緣構(gòu)件還是最小或最大配筋率的要求，都必須按照抗震的概念設計來確定，從而成為地震力模擬計算的有效補充，確保抗震設計的可靠性和合理性。

（四）結(jié)構(gòu)體系設計中概念設計的應用分析

在建筑結(jié)構(gòu)中，主要由水平和豎向的構(gòu)件形成空間架構(gòu)，水平構(gòu)件用于承擔豎向荷載并傳給豎向構(gòu)件，直到傳給基礎水平與豎向構(gòu)件一起承擔水平荷載，從而形成抗側(cè)力體系再傳遞給基礎，且豎向構(gòu)件的不同，其形成的抗側(cè)力體系也不相同，一般抗側(cè)力體系主要有以下幾點：一是框架結(jié)構(gòu)；二是剪力墻結(jié)構(gòu)；三是剪力墻與框架相結(jié)合的結(jié)構(gòu)；四是核心筒與框架相結(jié)合的結(jié)構(gòu)、以及筒中筒等抗側(cè)力體系以及它們之間的有機結(jié)合。建筑結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟和合理與否，主要取決于抗側(cè)力體系。因此我們可以得知，在結(jié)構(gòu)體系設計中應用概念設計，主要是按照構(gòu)筑物的抗震等級需求與高度，確保選擇的抗側(cè)力體系及其布置的合理性。采取概念近似手算而確定建筑結(jié)構(gòu)設計方案的合理性、可行性和主要構(gòu)件的一般尺寸。此外，在建筑結(jié)構(gòu)設計中，延性及其重要，不僅能確保建筑結(jié)構(gòu)承載性能與延性的協(xié)調(diào)一致，還能在發(fā)生地震災害時盡可能的減少對建筑結(jié)構(gòu)造成的危害。

（五）概念設計方法

概念設計中應避免非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設置不合理，從而影響到整個結(jié)構(gòu)的受力情況，導致抗震效果的下降。所以在設計應做好細部構(gòu)造的設計， 防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件直接進入到抗震體系；防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震的作用下出現(xiàn)平面性的損毀；避免非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件的連續(xù)損毀。

三、概念設計的意義

1、展現(xiàn)先進設計思想的關(guān)鍵。概念設計的根本宗旨，是在特定的建筑空間及地理條件下，用整體概念來考慮建筑結(jié)構(gòu)的總體方案，且能有意識地發(fā)揮和利用結(jié)構(gòu)總體系與分體系之間的力學特性與關(guān)系。運用概念設計從整體上把握結(jié)構(gòu)的各項性能，方能對計算分析的結(jié)果進行科學判斷和合理取舍。在概念設計之初的方案階段，能迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進行構(gòu)思、比較、分析與選擇，可采用概念性設計到工程中去。

2、體現(xiàn)結(jié)構(gòu)設計的原則與靈活。建筑物是一個完整的空間結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件都在以相當復雜的受力方式共同工作，而并非是獨立于總體結(jié)構(gòu)體系之外的單獨構(gòu)件。當前在建筑結(jié)構(gòu)設計界，對具體空間結(jié)構(gòu)體系的整體研究上還存在著局限性，以至于在設計過程中采用了許多假定與簡化方法。

3、彌補設計、計算理論的不足。目前的結(jié)構(gòu)設計計算水平難以有效地保證結(jié)構(gòu)設計的抗震、抗風性能，尤其是抗震設計。

結(jié)束語：

結(jié)構(gòu)工程師，要善于運用概念設計的基本原理，注重全面整體設計的構(gòu)思、減輕結(jié)構(gòu)自重的理念、恰當運用剛度理論及變形協(xié)調(diào)的原則，不斷在實踐中總結(jié)經(jīng)驗，設計出概念清晰，定性、定量準確、新穎有效的優(yōu)秀作品。

參考文獻：

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2方案設計

方案設計即投標方案設計，根據(jù)潛在用戶提出的文件的種類不同又可稱為詢價方案設計。方案設計的主要目的在于：根據(jù)潛在用戶提出的初步要求確定產(chǎn)品方案的結(jié)構(gòu)、性能、安全性。方案設計完成后若潛在用戶消失則設計過程中止。

2．1廣泛開展國內(nèi)外的文獻、資料調(diào)研．根據(jù)設計輸入文件提出的具體要求，明確設計目標，提出總體設計方案。

2．2根據(jù)總體設計方案確定技術(shù)路線，并確定基本性能。

2．3明確工作原理、結(jié)構(gòu)形式、幾何尺寸等主要設計參數(shù)。對可能影響總體性能的關(guān)鍵部件設計參數(shù)的提出要有依據(jù)，如借鑒國內(nèi)外的設計參數(shù)、已有的實驗結(jié)果、近似計算結(jié)果或經(jīng)驗值等。

2．4對設計方案在可靠性、可行性、維修性、有效性、適應性、經(jīng)濟性等方面加以分析、比較、開展綜合評價，確定最終方案。

3初步設計

3．1初步設計的目的初步設計的目的在于：確定設計各主要設計參數(shù)，以便做出完善的設計。完成與系統(tǒng)設計院進行的第一次設計聯(lián)絡會。

3．2初步設計的內(nèi)容

3．2．1在充分考慮到強度、剛度、工藝性、維修性等方面的因素的基礎上。建立關(guān)鍵設計的分析計算模型。開展有關(guān)方面的性能計算。提供設計依據(jù)。根據(jù)計算結(jié)果改進方案，調(diào)整參數(shù)。

3．2．2開展技術(shù)經(jīng)濟和安全性分析與評估，特別是對于結(jié)構(gòu)復雜的關(guān)鍵技術(shù)要開展詳細的分析評估，完成設計報告。

4技術(shù)設計

4．1技術(shù)設計的目的技術(shù)設計的主要目的在于具體確定組件及分組件的結(jié)構(gòu)設計，最終確定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材料和加工方式。

4．2技術(shù)設計的主要內(nèi)容依據(jù)初步設計及初步評審結(jié)果完成技術(shù)設計報告及圖紙，對各組件及分組件開展詳細的結(jié)構(gòu)設計。在完成關(guān)鍵組件的詳細結(jié)構(gòu)設計之后，還應對其開展必要的性能分析校核。根據(jù)評審結(jié)果正式完成產(chǎn)品總圖、組件及分組件裝配圖的設計。不同種類的鍋爐，如煤粉爐、CFB鍋爐、余熱爐、特種鍋爐等，鋼結(jié)構(gòu)布置形式是不同的，鋼結(jié)構(gòu)布置形式在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載的前提下，還受鍋爐的特殊要求限制。技術(shù)設計時注意以下幾點參數(shù)的確定：

4．2．1首先根據(jù)方案設計確定立柱柱距及運轉(zhuǎn)層平臺的布置，立柱柱距根據(jù)鍋爐本體及設計院管道位置的載荷要求合理布置；

4．2．2水平支撐的層數(shù)的確定。爐體露天布置或在地震區(qū)時，水平支撐要承受風載和地震水平力的作用。為了保證梁的穩(wěn)定性和梁系統(tǒng)水平方向具有一定的整體剛性，應設置支撐桿件，支撐桿件一般采用節(jié)點板相連接，各桿件內(nèi)力通過桿端焊縫傳給節(jié)點板，水平支撐桿件傳遞力最后到達節(jié)點板，水平支撐應設置在承載較大的平面并盡量沿爐膛四周形成一封閉的、具有一定剛度的平面。在滿足結(jié)構(gòu)要求前提下．應盡可能較少剛性水平支撐的層數(shù)，一般對10米左右設置一層剛性水平支撐。

4．2．3垂直支撐的布置。垂直支撐應布置在承載較大的框架平面內(nèi)，垂直支撐的布置應保持傳力連續(xù)并傳遞至基礎簡潔地傳遞。

4．2．4頂板的布置。頂板梁是鍋爐鋼結(jié)構(gòu)主要的懸掛承重部件，在布置時應保證傳力明確、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易于安裝。由于受到運輸?shù)南拗疲辶旱母叨炔荒艹^4000mm．立柱柱頂與頂板連接處一般采用鉸支連接，高度超限時應進行高度分段，即做成疊梁形式。

4．2．5選擇鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點連接形式根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)布置形式要求選擇合理的節(jié)點連接形式，按節(jié)點的基本特性分：剛性連接，半剛性連接，和鉸接，剛性連接是指節(jié)點和其他構(gòu)件一樣要承受彎矩，剪力和軸力；半剛性連接一般在設計中是不采用的；鉸接理論講是不受彎矩的，不能中間拼接，只用桿件端部的連接。

4．2．6荷載統(tǒng)計及計算簡圖荷載統(tǒng)計在鋼結(jié)構(gòu)設計中起著舉足輕重的作用，按分析軟件及結(jié)構(gòu)簡化模型確定荷載統(tǒng)計的形式，同時根據(jù)選用的鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范GB／T22395—2008確定荷載的計算方法和取值。

4．2．7計算分析根據(jù)以上的準備，使用結(jié)構(gòu)分析軟件進行結(jié)構(gòu)分析，如同濟大學結(jié)構(gòu)分析計算然軟件3D3S及美國的STAAD。結(jié)構(gòu)分析的關(guān)鍵是根據(jù)規(guī)范及經(jīng)驗選擇荷載組合工況，同時確定取值界限(應力、撓度、剛度、結(jié)構(gòu)側(cè)移等)，選取合理的截面形式，經(jīng)分析計算確定最經(jīng)濟的截面，打印計算結(jié)果(包括應力、軸力、彎矩剪力、位移、基礎負荷等)。

4．2．8節(jié)點計算節(jié)點計算是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)連接，實現(xiàn)計算模型的必要環(huán)節(jié)，是鋼結(jié)構(gòu)計算的重要環(huán)節(jié)。節(jié)點計算采用計算和編制通用節(jié)點相結(jié)合的形式。

4．2．9繪制鋼結(jié)構(gòu)總圖根據(jù)以上結(jié)構(gòu)布置、計算分析、節(jié)點計繪制基礎負荷、鋼結(jié)構(gòu)總圖(包括平、立面布置圖、平臺扶梯布置圖、基礎載荷圖、運轉(zhuǎn)層開孔圖等)，該圖中應包括桿件布置、桿件截面、節(jié)點連接形式、桿件編號、材料、技術(shù)說明要求等信息。

5施工設計

施工設計是鋼結(jié)構(gòu)的制造圖，是一種詳細的設計。包括柱、梁、水平支撐、垂直支撐、頂板梁、支承梁、支吊梁、小罩支撐、柱底板、剛性梁、爐頂小室、平臺扶梯、地腳螺栓和支架等12個部件的施工圖繪制。

5．1施工設計的目的施工設計的主要目的在于具體確定零部件的結(jié)構(gòu)設計，最終確定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材料和加工方式，為工藝部門編制工藝流程提供依據(jù)。

篇（11）

1絕緣結(jié)構(gòu)設計的發(fā)展概況

1.1絕緣結(jié)構(gòu)設計的基本原理

在進行絕緣結(jié)構(gòu)的設計時要注意設計出來的結(jié)構(gòu)需要符合絕緣結(jié)構(gòu)設計的基本原理，只有首先符合絕緣結(jié)構(gòu)設計基本原理才能保證絕緣的效果安全性。絕緣結(jié)構(gòu)設計的基本原理是進行絕緣結(jié)構(gòu)設計時最重要的依據(jù)，在進行對絕緣材料的選擇是就要首先對被絕緣的部分進行分析，了解被絕緣部分的基本材質(zhì)，之后將所有的絕緣物質(zhì)再進行系統(tǒng)的比較與分析，找出既不能夠與被絕緣物質(zhì)進行反應，又不會對需要絕緣的物質(zhì)進行破壞的材料，這樣基本材料選擇時就已經(jīng)遵循了原理。在選擇玩所要用的材料后，就要對絕緣的大體結(jié)構(gòu)進行細致的分析與設計，不同功能的被絕緣部位是需要不同的絕緣結(jié)構(gòu)來進行絕緣工作的，所以對功能的分析也是絕緣結(jié)構(gòu)設計過程中較為重要的步驟。例如在進行變壓器進行絕緣結(jié)構(gòu)設計時就要將變壓器進行全方位的絕緣，不能夠使變壓器的中心工作位置在外界有所暴露，在絕緣的強度要求上變壓器也是有較高要求的，只有用絕緣效果在常溫的狀態(tài)下最好的物質(zhì)進行變壓器的絕緣才能保證變壓器附近的人員生命健康。絕緣結(jié)構(gòu)設計的基本原理是較為嚴格的，絕緣效果的好壞直接影響到工作的安全性以及人員的生命安全，所以嚴格的遵循絕緣結(jié)構(gòu)設計的基本原理是進行絕緣的必要規(guī)則。

1.2現(xiàn)階段我國絕緣結(jié)構(gòu)設計中存在的問題

目前我國的經(jīng)濟水平正在逐漸的提高，這對我國的發(fā)展是十分有利的，國家對許多需要進一步加強的研究項目進行了經(jīng)濟上的大力支持，這就使得我國的多項研究項目在近年來有了較好的成績。現(xiàn)階段我國絕緣結(jié)構(gòu)設計雖然有了較大的進步，但是進步的同時還存在著一定的問題需要進一步的進行解決。我國絕緣結(jié)構(gòu)設計時還不能夠?qū)⒂绊懡^緣效果的客觀因素進行更好的避免干擾，一般在絕緣的過程中影響絕緣效果的因素有溫度，空氣中的濕度以及絕緣材料本身的性質(zhì)。這三大類影響因素會使絕緣效果大幅度的減弱，最終導致發(fā)生更加嚴重的安全性問題。絕緣結(jié)構(gòu)的設計還存在有一些技術(shù)上的問題，在現(xiàn)有的設計水平中，還不能將絕緣的效果達到最佳的狀態(tài)。在一些電力十分強的設備中，對其外殼進行合理的絕緣化是十分必要的，但是基于絕緣材料受到的限制與絕緣技術(shù)的落后導致不能使絕緣效果得到更高的保證。這些問題都是制約我國絕緣結(jié)構(gòu)設計的主要因素，所以對這些問題進行很好地解決就是提高我國絕緣結(jié)構(gòu)設計水平的最直接方式。

1.3完善絕緣結(jié)構(gòu)設計理念的重要性

絕緣結(jié)構(gòu)設計應用于我國很多的產(chǎn)業(yè)之中，對居民日產(chǎn)生活也有著較大的作用。從小的方面來進行闡述，絕緣結(jié)構(gòu)在生活中是一種十分常見的結(jié)構(gòu)，例如生活中的用電器外殼大多數(shù)都是由很好地絕緣結(jié)構(gòu)來進行對使用者的保護，如果這些家用電器沒有較好質(zhì)量的絕緣外殼，使用起來的危險性就將大大加強，人民的生命健康就要受到嚴重的威脅。從大的方面來進行闡述，絕緣結(jié)構(gòu)應用于多類生產(chǎn)當中，幾乎在所有需要進行電力供應的機械設備都需要進行一定的絕緣結(jié)構(gòu)設計，否則在其進行工作時會使其他的設備及工作人員受到電力的干擾，從而使工作的效率降低，嚴重的將導致工作人員受到較為危險的生命健康威脅，一旦電流流入到設備的外殼，后果將不堪設想。所以完善絕緣結(jié)構(gòu)設計理念是對保障居民及機械設備工作人員最為有效的方式，是對我國發(fā)展起到重要作用的一項基本內(nèi)容。

2影響絕緣效果的因素及解決措施

2.1溫度對絕緣效果的影響

影響絕緣效果的首要因素就是溫度，因為溫度的改變會使大多數(shù)絕緣物質(zhì)的絕緣性受到較大的影響。一些特殊的材料在超低溫的狀態(tài)下將變?yōu)橥耆^緣的物質(zhì)，但是一旦溫度有所提高，該物質(zhì)的絕緣效果將大大的降低。這種完全絕緣物質(zhì)的應用就要對溫度作出較高的要求，時刻注意溫度的變化，只有將溫度控制在低溫的狀態(tài)下才能保證絕緣的效果。還有一些絕緣材料是需要在較高溫度下才能夠發(fā)生作用的，在對其進行應用時也要將溫度控制好。雖然絕大多數(shù)的絕緣材料對溫度的要求較低，但是這并不意味著溫度的改變對其沒有影響，一般的絕緣物質(zhì)對溫度都十分敏感，所以絕緣性也將隨溫度的改變而改變。所以在進行絕緣結(jié)構(gòu)設計時就要首先考慮到需要絕緣物質(zhì)的環(huán)境溫度，根據(jù)溫度來選擇正確的絕緣物質(zhì)。

2.2空氣中濕度對絕緣效果的影響

空氣中的濕度對絕緣效果也有較大的影響，濕度的改變就是空氣中的含水量的改變，空氣中水蒸氣的含量是改變絕緣效果的主要因素。一般在濕度較大的環(huán)境中絕緣效果都將明顯的降低，水蒸氣吸附于絕緣結(jié)構(gòu)的表面將使絕緣結(jié)構(gòu)受到較為嚴重的破壞，進而導致絕緣效果的減弱。對于空氣中濕度的控制是較難的，所以在進行絕緣結(jié)構(gòu)設計時在絕緣物質(zhì)的外層在進行一層絕水層的設計就將是適度對絕緣效果的影響降到最低，從而進一步的保證絕緣結(jié)構(gòu)的效果與穩(wěn)定性。

2.3材料本身對絕緣效果的影響

絕緣材料本身都具有不同的特點以及性質(zhì)，不同的絕緣材料適合進行應用的范圍是不一樣的，只有選擇正確的絕緣材料才能保證絕緣更好地效果。在進行絕緣結(jié)構(gòu)設計時首先就是要對進行設計的需要進行絕緣處理部分進行分析，了解環(huán)境因素以及其他必要的外在影響因素，然后再將符合標準的絕緣物質(zhì)進行進一步的研究，最終得到最適合進行絕緣結(jié)構(gòu)設計的材料，這種材料的確定將對日后的絕緣效果造成主要的影響，所以在材料的分析與選擇過程中要進行認真細致的考慮。