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結構設計論文:數據庫結構設計的科研管理論文

1本?？蒲泄芾硇枨?

在我院的科研管理過程中，科研處需要了解教師的每個項目．每個項目又包括項目名字、項目經費、項目人員、項目狀態等;最特殊之處是本校項目經費編號必須和財務統一，只能按照財務軟件默認給出的編號建立數據編號．這樣才能核對項目經費、縱向經費等;項目所獲得獎勵(科技進步獎等)按照科研管理規定給予相應獎勵;項目人員的信息和項目的每個內容都相關，這里需要指出的是任何單位都有相同名字的人員，所以每個人員的信息至少要包含一個區別碼，可以是身份證，也可以是工作證代碼等等．

2數據庫結構設計

2．1數據庫選擇

由于科研管理的保密性，本?？蒲泄芾聿粚πＭ忾_放，基本不用考慮并行查詢的系統需求，另外，鑒于本系統目標用戶普遍應用Windows系統，所以項目采用了WindowsServers系統下的SQLServer，在跨平臺操作時，可直接用SQL語言進行數據讀寫和查詢等操作命令．用于數據庫中的標準數據查詢語言項目在開發過程中得到了驗證．

2．2數據庫結構設計

數據庫的結構設計一定是在項目的最初完成的．構造數據庫必須考慮所有需求規則．在關系數據庫中，我們習慣稱之為范式，參考關系數據庫的多種范式，依據科研管理的需求分析，為擴大操作功能和減少冗余度選擇了第三范式．科研工作者的信息是貫穿于整個數據庫中的，必須單獨建立的，同時為了避免多人同名可以采用身份證號碼加以區別．其表內信息依據需要建立以下字段:包括年齡、性別、單位院系、職務職稱、技術領域、個人信息(電話)等．每個表單都有一個和人員相關的字段，這個字段可以是工作證號，也可以是身份證號碼．每個表單都可以單獨進行，甚至可以在備份的同時也不影響錄入．如果將來需要查詢某科研人員的詳細成果，只要每個庫調用相同工作證號或身份證等就可以．科研經費是每年國家審計管理的重點，每筆經費一定要保障和項目編號對應．所以建立經費和經費分配兩獨立表單．兩個單獨表中經費都含有項目編號，這個項目編號和項目管理中的項目編號一致．由于項目管理表中有人員信息相連，所以只要通過調出科研經費相關聯的項目編號后自動在邏輯層調用項目表和科研工作者庫中信息，就可以得到的經費信息．而經費分配表中的人員必須符合人員庫，這樣就杜絕了非項目人員經費報銷的可能性，大大降低了查找同一個人員參加的不同項目的經費結果的復雜度．成果管理模塊通過建立專門的成果庫，成果庫可以包括論文、專著、專利、軟件著作權等．在設計時同樣建立一個單獨的表，而成果中也有和經費模塊一樣的地方，也就是包含項目人員，這樣將來查詢某人員的時候，項目和成果可以一起得出．

2．3用戶接口設計

根據科研管理需求分析，設計為多用戶．及時種是數量最多的科研工作者的訪問模塊，每個科研人員可以利用互聯網將在任何地點輸入本人的科研信息和成果，這樣可以將科研管理人員從大量錄入科研工作者的項目成果、專利等繁瑣工作中擺脫出來，同時也可以在保密許可范圍內查詢到自己參加過的所有項目、論文和成果;第二種是科研管理人員的入口(科研處人員)，科研管理人員必須通過授權才可以通過接口進入后臺．在有記錄的情況下，直接管理數據，包括輸入到數據庫、項目審核、項目修改(教師錄入錯誤等)及刪除等．這個入口可看到項目和經費，還可以審批經費等管理功能．超級管理員還可以對科研工作者授權，使之對本人輸入數據的錯誤進行修正．一般來說，科研處的分工有多細，這個入口就有多細．比如項目管理科的人員就只能針對項目管理，項目經費管理科只能針對項目經費管理和項目狀態管理等．這樣，在管理上的細分導致多用戶之間是嚴格不相關并且不能互相越權管理．

3數據庫接口應用

本校科研管理平臺用戶功能在面板左側以項目為例:分別為項目錄入、項目修改、項目查詢和項目分析．

3．1項目錄入

該平臺突破了傳統的手工錄入方法，避免了項目數量巨大，錄入工期長等問題．最重要的是保障了非手工錄入的正確率．創新方法為先在熟悉科研管理方法的基礎上提出一個完善的項目資料存檔要求，并對每個存檔內容給予明確的指示，應包含一個科研項目的所有基本信息．其中項目類型中應包含附加屬性，如是否雙十項目等;項目狀態應添加自動修改的功能，當項目合同時間已到卻仍未結題者，項目應變更為延期．當所有功能都已確定完成后，直接由項目負責人提供符合后臺數據庫格式的excel表格，無論申報還是結題，都由各科研處統一通過審核將各個項目表格匯總，項目錄入工作就是直接導入．這樣大大避免了手工錄入的人為錯誤．如果有臨時的突然增加項目，讓項目負責人填好相應表格，直接導入即可．

3．2前臺的查詢功能

前臺應將任意條件如項目名稱、項目負責人、工作單位和項目編號等檢索，同時應考慮到將來的科研管理需求，如想查詢所有結題項目或經費等于4萬的項目等其他條件等，這樣的檢索可以讓我們在左邊的可選字段中自由搭配，以便于應對不同的科研管理需求．所以平臺開發為檢索條件自由組合。

3．3項目修改

設計了對應不同功能的不同賬號，并分別給予不同權限，如普通院系老師給予查詢功能，首先通過教師的身份證號或者工資卡號等登陸，教師一旦登陸就相當于默認為查詢自己的所有項目．如果是科研處的管理科研工作者登陸，則可以修改和確認．為防止科研處管理科研工作者的人工誤差，可以在確認上有兩個賬號，由領導審核后方可生效．

3．4數據導出

項目查詢完畢后，可以導出的EXCEL表格應是前面檢索條件下檢索結果的表格，要求應包含所有的科研信息．由于現有的數據倉庫技術發展，將導出的數據中與現有其他數據來源(如其他大學的科研數據分析圖)對比，可根據對比數據修整本?？蒲邪l展的方向．

4結語

科研項目管理，不僅可以用于本校，也可應用于各個科研院所及高校研究機構進行科研項目管理;也可用以績效考核等．通過該系統，科研處可對任意項目隨時進行管理．由于所有的數據都在SQL數據庫中，隨時可以調取項目的狀態，使科研管理者能夠為項目服務，從而提升高校的科研能力及成果率．本數據庫未來發展是以科研管理部門為科研人員服務為基礎，推動科研人員的科研積極性為目標．既可以讓項目負責人對項目可以隨時管理，也便于科研處、財務處等宏觀掌控所有項目的情況，建立科研處、財務處以及人事處等統一應用平臺，可以及時有效地掌握近期的科研情況。

作者：李楊 武瑩 單位：長春建筑學院科研處 吉林建筑大學思想政治理論教研部

結構設計論文:高層商業建筑結構設計論文

一基礎設計

商業樓基礎設計等級為甲級，采用樁加防水板基礎。根據前期試樁檢測報告結論，采用Φ700鉆孔灌注樁，抗壓兼抗拔樁?；A埋深12.1m，遠大于建筑結構高度的1/18。經復核，風荷載及水平地震作用下基底均不出現零應力區，可滿足高層建筑結構抗傾覆穩定要求。

二地下車庫設計

地下車庫采用框架剪力墻結構，局部增加的剪力墻，主要有兩個作用:一是為了使得地下1層與地上1層的剪切剛度比大于2，滿足正負零作為地上單體嵌固端的要求，二是為了更好地保障室內外高差處水平力的傳遞。商業樓室內及室外相關范圍內，正負零零層采用梁板式結構，板厚180～250，雙層雙向配筋，且配筋率不小于0.25%。

三上部結構設計

(1)超限情況的判定

根據“住房和城鄉建設部關于印發《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》的通知(建質〔2010〕109號)”，對商業樓的超限情況判定如下:①商業樓結構高度29.2m，采用現澆鋼筋混凝土框架結構，屬于A級高度高層建筑，高度不超限。②商業樓3層以上豎向構件縮進大于25%，屬尺寸突變(立面收進);③商業樓地上樓層存在多處樓板有效寬度小于50%，開洞面積大于30%的情況;④商業樓3層和4層之間質心相差達18m，大于相應邊長的15%，同時，考慮偏心扭轉位移比大于1.2，小于1.4。綜合以上分析，商業樓屬于超限高層建筑。

(2)上部結構計算分析

在小震作用下，全部結構處于彈性狀態，構件承載力和變形應該滿足規范的相關要求。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3－2010第5.1.12條的要求，本工程采用SATWE與PMSAP兩種不同分析軟件分別進行了整體內力及位移計算，兩種軟件的計算結果基本一致，結構體系滿足承載力、穩定性和正常使用的要求。樓層較大位層間移角小于1/550，滿足JGJ3－2010第3.7.3的要求;在剛性樓板假定下，慮偶然偏心影響的規定水平地震力作用下，豎向構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。根據建筑抗震設計規范GB50011－2010第5.1.2條，對不規則建筑應采用時程分析進行多遇地震下的補充計算。本工程所選的三條波為TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每條時程曲線計算得到的結構底部剪力均大于CQC法的65%，三組時程曲線計算得到的底部剪力平均值大于CQC法計算得到的底部剪力的80%，故所選三條波滿足規范要求。時程分析的結果表明，結構體系無明顯薄弱層，時程分析法包絡值較CQC法計算結果小，故結構的小震彈性設計由CQC法計算結果控制。根據高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3－2010第5.1.13條的要求，對商業樓采用彈塑性靜力分析方法進行了補充計算。兩個方向罕遇地震下性能點較大層間位移角均小于1/50，小于規范彈塑性位移角限值，因此宏觀上商業樓所用結構體系能保障大震不倒的設計要求。在通過二階段設計實現三個水準的基本設防目標以外，針對本工程的具體情況，提出了以下抗震性能化目標:①設防地震作用下，中庭連廊等薄弱處樓板內雙層雙向鋼筋不屈服;②設防地震作用下，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計，正截面抗彎按不屈服設計;PMSAP樓板應力分析結果表明，中庭連廊根部、平面凹口陰角位置一般為應力集地區域，在多遇地震作用下，樓板主拉應力不大于混凝土抗拉強度標準值，樓板不會開裂，在設防地震作用下，應力集中位置樓板主拉應力略大于混凝土抗拉強度標準值，但適當加大樓板配筋，即可滿足樓板內鋼筋不屈服。在設防地震作用下，利用SATWE進行彈性設計和不屈服設計，分別校核懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱的箍筋和縱筋，并與多遇地震計算結果一起進行包絡設計。計算結果表明，配筋值均在合理范圍，配筋切實可行。通過以上性能化設計措施，在對結構的經濟性影響較小的情況下，提高了結構的抗震性能，增加了建筑的安全性。

(3)上部結構設計

針對偏心布置和扭轉不規則，設計時，盡量使結構抗側力構件在平面布置中對稱均勻布置，避免剛度中心與質量中心之間存在過大的偏離;加強外圍構件的剛度，增強結構的抗扭性能。計算時，考慮偶然偏心的影響，設計時適當加強受扭轉影響較大部位構件的強度、延性及配筋構造。通過調整結構布置，將考慮偶然偏心下的較大位移比嚴格控制在1.4以下，及時扭轉周期和及時平動周期比嚴格控制在0.9以下。針對立面收進帶來的扭轉不利影響而采取的抗震措施詳第(1)條。構造上，對收進樓層(4層)加厚至140mm且雙層雙向加強配筋，配筋率不小于0.25%，但為減小大跨部分樓板自重，室內大跨度區域樓板厚120mm，屋面大跨度區域樓板厚130mm，收進部位上下層樓板(3層和5層)厚度不小于120mm，并雙層雙向加強配筋。根據《高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3－2010》的相關規定，體型收進部位上、下各兩層塔樓周邊豎向結構構件的抗震等級提高一級，框架柱在此范圍內箍筋全高加密，提高縱筋配筋率;收進部位以下兩層結構周邊豎向構件配筋加強。針對因開洞形成樓板不連續情況，整體計算時按實際開洞情況建模，并將以上樓層定義為彈性膜，以考慮樓板不連續對結構的影響;同時，構造加厚連廊等薄弱區域樓板至130mm厚，并雙層雙向配筋，配筋率不小于0.25%。

四結語

本文對某超限高層商業樓的結構設計進行了簡要介紹，主要的設計要點可總結如下:(1)結合建筑功能和結構布置合理設縫，規避平面布置的不規則;(2)優化布置結構抗側力構件，適當加強外圈構件的剛度，提高結構的抗扭性能;(3)采用兩種軟件進行多遇地震彈性分些，結構應滿足相應的強度和剛度要求;(4)對結構進行多遇地震下的彈性時程分析，驗證結構體系的合理性，并與振型分解反應譜法進行包絡設計;(5)補充罕遇下的靜力彈塑性分析，控制性能點層間位移角不大于規范要求;(6)根據工程的具體情況，提出合理的抗震性能化設計目標;(7)利用概念設計原理，結合規范要求，對薄弱部位進行構造加強。

作者：黃均亮 單位：上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司

結構設計論文:地下室結構設計建筑工程論文

一、地下室結構設計難點概述

在建筑工程地下室的設計工作開展之前，要對建筑物所處的地質環境及周邊環境進行詳細的考察，由于地下室建造層數逐漸增多，其在建筑位置處于地底深處，因此地下室所處的地質環境是地下室設計的及時手參考資料。設計團隊要根據勘查得出的數據結果進行的研究分析，從而得出設計方案。此外，建筑工程地下室結構設計工作十分的復雜，需要結合很多的實際因素來綜合考慮，通常需要考慮使用功能、防火防水、坑道、通風、采光等等要求，設計過程中也注意多學科知識的共同運用。

二、建筑工程地下室結構中的設計要點

1.地下室結構平面設計

在地下室的設計中通常會設計采光通風井，還要注意采光通風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定性。因整體建筑的建造需求，在地下室的施工建造過程中非常普遍的會出現超長現象，有時都會超過40米到60米，這樣的加長的結構尺寸，當受到外界環境影響時易出現裂縫等影響強度的問題，因此在設計時要采取高效的防裂縫設計?？赏ㄟ^以下方法開展設計：安設伸縮后澆帶，在地下室超長時，所安設的后澆帶的尺寸要結合實際的鋼筋拉普拉斯情況及操作空間進行合理設定；將微膨脹劑摻入混凝土中；分割地下結構等等。建筑工程地下室結構在進行最初的平面設計是，要考慮到建筑的人防要求，要結合其最終用途及使用要求做出合理的安全防水通道設計，并綜合排風、通風及力求采光等相關專業條件進行科學的設計。

2.地下室外墻結構設計

地下室外墻結構的靜止土壓力系數是設計中重點考慮的因素，當靜止土壓力不具備試驗條件時，就需要根據標準要求選取0.34～0.45的砂土和0.5～0.7的黏性土進行合理的操作。地下室外墻的配筋計算在實際設計中就要按照雙向板的要求去計算帶扶壁柱外墻的配筋，按地下室結構的整體電算去分析扶壁柱的配筋結果。此外還需要處理底板標高的變化，根據梁寬和梁內側箍筋傳遞板的支座彎矩進行設計，在地面層的開洞位置設計外墻頂部的樓板支撐梁柱，并結合地下室外墻的實際情況以及車道底板的境況進行設計研究。地下室的外墻必須結合水、土的壓力去驗算外墻的抗裂系數，在設計中注意荷載、靜止土壓力系數，地進行室外墻的配筋計算和地下室的底板標高設計。

3.地下室保護層設計

對于地下室保護層和墊層厚度的設計中，必須保障相應的結構厚度保持有250mm，裂縫寬度則不能超過0.2mm，迎水面的鋼筋保護層厚度保持在50mm。充分確保結構厚度以及迎水面鋼筋保護層厚度大于規范限值，從而確保地下室保護層的質量

4.地下室抗滲抗浮設計

建筑地下室由于其所處的特殊位置，及施工季節的影響，可能存在雨水等因素，因此要對地下室考慮抗浮設計，特別是純地下部分及裙房部位是抗滲抗浮工作的關鍵點。針對該問題通常可采取以下幾種應用措施：（1）在不影響其它結構設計的前提下，應將基坑底的標高最較大限度的提高，達到抗浮效果，特別打出的是，在高層建筑的地下室基礎底板應采用平板閥板或梁板筏板。(2)倡導應用無梁樓蓋與寬扁梁。(3)強化抗滲抗浮設計的另一個有效辦法是增大地下室自重。(4)設抗拔樁。

5.地下室的防水設計

在地下室的設計中防水設計也是其中一個較為重要的設計環節，在設計初期要進行實地考察，對建筑所處地區的氣象環境進行調查，對降雨量等水量因素進行了解，后根據工程的實際性質來確定相應的防水等級有防水層層數，在防水材料的選擇中也要選擇質量高的、防水性能好的防水卷材，避免因防水材料失效而帶來的防水失效問題。此外，還可采用自防水混凝土來增強防水性，設計足夠的混凝土壁厚度，來完善地下室的防水設計。同時由于現在的很多住宅區樓宇的地下室多用作用停車場，因此在防水設計時還要注意地下室車道中積水的排放設計，注重承臺及積水抗等的節點設計等等。

6.地下室基坑支護結構設計

地下室基坑支護結構設計必須滿足強度和變形問題的要求，根據不同的實際情況，采取相應的圍護措施確保基坑支護結構的施工現場能夠實現安全經濟省時的設計目的。在內支撐的設置中必須確保整個支護結構的合理性，滿足設計內力要求，方便于對基坑支護結構和附近建筑的實時監測，實現信息化施工目的，從而保障施工質量和施工安全。

7.地下室的抗震設計

通常在建筑物的設計中，要將搞震設計做為設計的關鍵點之一，而地下室抗震性能的好壞直接影響著整個建筑體的抗震性能。在對地下室防震性進行設計時，通常要確保其埋深大于地下室外地面的高度，這樣在計算總高度時，會將地下部分排除只從地面高度算起。建筑地下室的相關建筑標準中有規定，地下室樓層的頂樓的上部結構部分應梁板結構，且上部結構不能是無梁樓蓋的頂板。當地下室頂板標高變化超出梁高范圍時，不應作為上部結構，除非采取進行處理后方可計入在內。

三、結語

綜上所述，在建筑工程地下室結構設計中，地下室的造價有時都要高出地下建筑的成本價格。由于其在建筑物中所處的特殊位置，及較高的建筑要求，在其設計時就要緊密結合各項設計要求，做好墻體剛度及厚度的選擇，使其成為牢不可破的支撐結構。在建筑物中設置地下室，提高了對土地資源的利用率，為緩解城市住房緊缺及車位緊缺等問題做出了貢獻，其使用及發展前景被十分的看好，因此建筑工程師們要在技術層面上嚴格的把關，將地下室結構的質量與經濟投入做出合理的安全，從而實現建筑工程地下室結構設計的化。

作者：王宇單位：遼寧大建筑設計有限公司

結構設計論文:結構設計下工程造價論文

一、影響工程造價的因素

1決策設計因素。工程項目的形成離不開工程的決策設計，因此，決策設計十分重要，設計方案的性對該項目的造價有重要影響，針對其使用功能、后期的維持費用而言，設計方案的選擇也直接關系到項目的具體落實細節，關系到項目投資效益的實現和造價的多少。

2施工因素。對于處在施工階段的工程來說，工期長短、質量高低、技術是否先進等因素都是影響工程造價的重要問題，如果工程已經可以滿足預先使用功能，就并不應該以追求高規格高品質為理由大幅度上升造價，也不應該為了加快建設進度增加沒有預期的趕工費用。在施工過程中應按照工程建設的基本規律，在滿足工程質量良好及進度無誤差的情況下，應積極尋求工程低造價，實現工程的質量、投資及進度的平衡局面。

3其他因素。導致工程造價的增加的其他無法避免的因素主要包括政府相關政策調整、物價上漲導致的材料價格上升還有各種不可預見的自然災害或社會事件的發生。

二、工程造價的控制方法

1造價的動態控制方法。項目建設的建設時間越長，在工程的施工過程中就越容易發生各種不確定因素導致的風險，因此，經常發生實際施工情況與目標狀態偏離的狀況，這就需要我們在工程的施工過程中不斷對施工過程進行同步跟蹤，及時地了解相關的施工信息，并隨時將工程的實際施工情況與預訂目標進行對比，如果離目標差距過大，就必須采取一定的措施，使項目能及時改正錯誤并朝預期的方向前進，使發生的誤差得到控制。但是任何的控制修改措施都不可能一直有效，即使解決了原有的問題，仍可能會出現不斷地新問題，這就需要對整個工程項目實時進行觀察。類似于這種對項目工程的不斷控制不斷觀察不斷改正是一個不斷循環的過程，它貫穿于整個建設項目的始終。對項目工程的控制不斷地循環、糾正，才能有效的控制實際工程造價。這種方法被稱為工程的動態控制法。采用動態控制法可以有效地控制工程造價，確保整個建筑工程的穩定性。

2全壽命周期控制法。建設項目的項目一般由策劃階段、施工階段、設計階段、使用階段和維護階段構成。理論上所說的造價控制是對施工階段的造價進行控制，而實際上設計結束前的階段影響項目造價較大。在技術設計階段為33%~74%，在規劃設計階段，影響項目造價的可能性為76%~97%，在施工階段，通過技術措施節約造價的可能性只有4%~11%。因此建筑結構設計階段對工程造價影響較大。在對整體建設項目的造價控制中，除了注意決策、設計及施工階段的造價外，還要對工程完工后的維護費用進行預算和控制，也就是對項目全部周期費用的控制。由于決策不正確或者設計不合理，亦或者是施工質量的不合格都可能造成嚴重后果，例如建筑完工后產生的運行費用和維護費用大量增加，而且這種費用是隨著建筑的使用而不斷發生的。因此，在建筑工程的過程中不能為了節省初步投資而降低建筑的質量，縱使節省了初步投資，也會使項目竣工后經常出現各種各樣的問題，從而導致項目維修費的大幅增加。也就是說，我們不能盲目減少對建筑項目的最初投資，應該從整體壽命周期費用的理念出發來考慮建筑物的造價問題。

3系統控制法。工程造價、質量、進度是建筑工程的三大要素，這三大因素在一定程度上是對立的關系。具體而言，如果需要較高質量且功能齊全的建設項目，就必須按照良好的工程設備，使用優良的建筑材料，同時在建設過程中要對各個項目嚴格進行管理，精耕細作，這就會導致工程造價的增加；從另一方面來看，如果一味地強調降低造價，就可能造成在工程中使用劣質材料的現象，同時會對建筑項目偷工減料，就很容易導致工程質量的下降。因此，要想良好地控制工程造價，不能將造價、進度和質量三大因素分割開來，而應該對它們系統地進行控制。同時要注意協調進度控制和質量控制的順序，做到對三大因素的控制的有利配合和相互平衡。例如，當對建筑工程項目采取一些投資措施時，如果該措施會對影響進度、且對項目質量產生不利的影響，就必須考慮是否還有別的更佳的措施，堅決不能為了減小投資就降低工程項目的質量標準，更不能刪減工程項目的具體內容?？傊瑢こ淘靸r的控制是建筑建設項目控制的重要內容，我們可以采取各種不同的有利措施，在確保建設項目造價得到有效控制的同時又不降低工程的總體質量。

建筑結構設計階段的設計結構，是控制造價的關鍵環節，結構設計人員必須正確理解工程造價的相關知識并合理規范建筑項目，同時要注意合理優化結構設計，降低工程造價，在實現經濟效益的同時確保整個建筑項目的穩定性。

作者：蔣漢文單位：中山市南粵建筑設計有限公司

結構設計論文:大型表冷器結構設計下的地鐵工程論文

1大型表冷器換熱盤管凍裂原因分析

對于間歇性運行機組而言，在機組停機時若換熱盤管內有余水，雖然此時新風閥關閉，但由于滲漏冷風過多仍會造成換熱盤管凍裂。

2大型表冷器防凍措施防凍措施

從以下兩方面配合實施，分別是大型表冷器換熱盤管結構設計及防凍現場維護管理。

2.1大型表冷器換熱盤管的結構設計

2.1.1大型表冷器換熱盤管排空結構設計從大型表冷器換熱盤管設計思路著手，要保障換熱盤管均為可排空結構，在低點設有排水口，在停機時可將積水排清。每一回路均保持同一傾斜角度方便泄水，排水閥設計布置在集水管最下端，且排水閥要低過最下層的換熱管。

2.1.2大型表冷器換熱盤管排氣和排水設計大型表冷器出水總管路實現自動放氣和手動放水，進出水管上設置關斷閥門、進水管設注液口（配球閥）、出水管設吹氣口（配球閥），可實現對每組表冷器模塊單獨吹干、單獨充注防凍液的功能。表冷器進出總管上設置安全閥，防止受熱高壓引發事故。

2.1.3大型表冷器換熱盤管設計注意事項換熱盤管設計時應認真校核換熱面積，加熱盤管的表面積安全余量不能太大，比計算值不應超過10%，以免在運行時因換熱面積過大而造成熱媒流速減小。換熱盤管設計時應嚴格校核管程數，保障換熱盤管中水的流速在任何情況下都不得小于1m/s，避免水流速過低形成層流，當室外空氣溫度低于0℃時，水會在換熱盤管內結冰而導致凍裂，推薦值為較大值不超過2.5m/s即可，如采用變水量控制，設計時應對室外為0℃的情況進行復核計算。另集水管管徑選取宜小不宜大。

2.1.4大型表冷器換熱盤管流向設計寒冷地區熱水盤管的設計需按順流結構，即熱媒流向應與空氣的流向相同。而非寒冷地區才可按逆流結構，即熱媒流向應與空氣的流向反向。

2.2防凍現場維護管理換熱盤管凍裂問題除了生產設計缺陷、實際工程設計失誤之外，還包含防凍現場維護管理不周。由于空調系統運行管理缺少必要的規章制度，可能造成空調系統使用的不合理。因此在運行管理中有以下問題需要注意。

2.2.1管理人員掌握基礎知識首先管理人員應熟悉、了解空調系統及設備的有關情況和特點，這樣才能做好現場維護管理工作。

2.2.2大型表冷器換熱盤管初次安裝排空在機組初次安裝試水后，一定要注意將換熱盤管排水閥打開以排空積水。

2.2.3大型表冷器換熱盤管強化排空為保障換熱盤管充分排空積水，現場可采用空壓機對換熱盤管進行強化排空處理。當機組需要排水時，打開4電磁閥，先讓機組內積存的冷凍水依靠重力作用排出換熱盤管。然后使用便攜式壓縮空氣機，把5軟管與1進氣軟管連接上，然后由壓縮空氣機產生壓縮空氣，通過5軟管和1進氣軟管進入表冷器內，把換熱盤管內積存的冷凍水全部壓到3排水軟管內排出。

3結語

通過北京地鐵6號線大型表冷器三個采暖期的運行，未發生過大型表冷器凍裂事件的實踐驗證，采用大型表冷器防凍設計方案，并配合采用大型表冷器吹干裝置對表冷器進行吹掃，可以有效的防止冬季換熱盤管凍裂。

作者：蘇鋼單位：中鐵一局集團

結構設計論文:結構設計問題論文

【摘要】本文簡要的闡述了結構設計中常見的問題,并提出了一些可供參考的處理建議,和大家一起探討。

【關鍵詞】結構設計問題分析

引言

建筑工程質量直接關系到人民生命和財產的安全,而施工圖的設計質量又是整個工程質量的基礎,一份高質量的施工圖是工程建設質量保障的前提。但是目前施工圖紙的質量遠沒有人們所想象的那么和完善。通過在多項建筑結構設計施工圖的設計及審查中發現,結構設計中存在比較常見的問題有:超長結構與基礎設計、板面設置溫度應力筋及梁筏基礎板筋位置等問題。

1有關超長結構與基礎設計

混凝土結構設計規范第91111條中規定鋼筋混凝土框架結構伸縮縫較大間距為55m,而71112條則規定當采取后澆帶分段施工,專門的預加應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的,伸縮縫間距可適當增大。這兩條使我們在實際設計過程中較難把握。工程實例中超過55m就設置伸縮縫,這顯然是很難保障的,但采取后澆帶分段施工后究竟應控制房屋長度多少而不至于產生裂縫等不良現象呢?筆者認為這取決于各地區的溫差及混凝土不同的收縮應力。按本人在廣東省地區所做的工程實例經驗,多層房屋長度超過55m但在75m以內時,采取設置施工后澆帶及相應的構造加強措施后,不設置伸縮縫是可行的,這在許多工程竣工使用多年后也已得到證實,多個工程(比如有40m×72m的四層廠房,10m×72m的九層教學樓,2m×65m的九層宿舍,還有長達近100m的三層商業建筑等)均未產生嚴重的裂縫。但在結構設計中必須對梁柱配筋進行概念上的調整。首先是長向板鋼筋應雙層設置,并適當加強后澆帶處的梁板配筋;而兩端梁柱,特別是邊跨的柱配筋必須加強,以抵抗溫度應力帶來的推力;另外,超長結構在角部容易產生扭轉效應,我們在設計中也必須對角部結構進行加強。當框架結構超過75m時,筆者認為必須采取特殊的措施才能不設置伸縮縫,譬如說采用預加應力,摻入抗裂外加劑等等,而且作為超過75m的結構,必須對溫度及收縮裂縫采取定量的分析,并相應施加預應力,這在許多工程實例中應用的效果也是眾目共睹的。如果對超長結構,不能有效的分析清楚受力情況,本人建議還是應按規范要求設置伸縮縫,畢竟建筑上縫只要處理得當還是不影響觀瞻的。目前的短肢剪力墻體系小高層由于考慮埋置深度的要求,一般均設置地下室?；A則采用樁筏基礎。如何對樁進行合理選型,將對整個地下室設計的經濟性產生重要影響。

2防止由于地基沉降或不均勻沉降引起的構件開裂或破壞

預防或減少不均勻沉降的危害，可以從建筑措施、結構措施、地基和基礎措施方面加以控制。諸如：避免采用建筑平面形狀復雜、陰角多的平面布置；避免立面體形變化過大；將體形復雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個單元；加強上部結構和基礎的剛度；同一建筑物盡量采用同一類型基礎并埋置于同一土層中等一系列措施。應該引起重視的是：對高層建筑來說，由于需要一定的埋置深度，從經濟的角度考慮，基礎一般采用樁箱或樁筏結合的形式，此時應保障箱體的整體剛度，群樁布置的形心應與上部結構重心相吻合。當土層有較大起伏時，應使用同一建筑結構下的樁端位于同一土層中，并應考慮可能產生的液化影響。

3從結構計算和構造上滿足規范要求

3．1從結構計算角度，看結構計算應注意的問題：

避免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符，基礎底板上多算或少算土重。底框砌體結構驗算時就應注意：底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構，對具有薄弱層的底層框架混合結構，應考慮塑性變形集中的影響，通常對底層地震剪力乘以1．2—1．5的增大系數；底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。連續板計算不能簡單地用單向板計算方法代替；雙向板查表計算時，不能忽略材料泊松比的影響，否則，由于跨巾彎矩未進行調整，將使計算值偏小對電算結果的正確性進行正確評價。

3.2從構造角度看應注意的問題：

注意構件較大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設計中既要保障建筑結構在地震發生時具有一定的延性，又必須滿足最小配筋的要求。嚴格按照規范要求，保障鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度，材料選用也必須滿足強度要求。為了防止屋面溫度應力引起的墻體開裂，必須采取有效的通風散熱措施。按抗震構造要求設置的構造柱，應在整個建筑物高度內上下對準貫通，上至女兒墻壓頂，下伸人基礎圈梁，或伸人室外地面以下500毫米，構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規范要求。

4剪力墻設計

布置:剪力墻布置必須均勻合理,使整個建筑物的質心和剛心趨于重合,且X,Y兩向的剛重比接近。在結構布置應避免一字形剪力墻,若出現則應布置成長墻(h/w>8)應避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上,若無法避免,則剪力墻相應部位應設置暗柱,當梁高大于墻厚的215倍時,應計算暗柱配筋,轉角處墻肢應盡可能長,因轉角處應力容易集中,有條件兩個方向均應布置成長墻;規范中對普通墻及短肢墻的界定是墻高厚比8倍以下為短墻,大于8倍則為普通墻,這就引起高厚比為719倍及811倍的兩種墻的受力特性截然不同,而配筋亦大相徑庭,這顯得比較機械而不合理,因此筆者建議布置長墻時高厚比能大于9。超級秘書網

5結束語

以上幾點是對設計中經常出現的幾個問題的理解。在今后的設計過程中,設計者要把提高設計質量作為終身奮斗的目標,應以規范為依據,不斷總結,因為安全才是人民利益的根本所在,使我們的設計更經濟合理。

結構設計論文:結構設計創新下土木工程論文

1對于工程結構設計創新及工程施工技術的改進探討

1.1工程結構設計創新--新型施工技術

對于施工技術的要求，總會因一個工程的項目，工程選用地的地質條件、施工的材料性能、建筑需要的荷載條件、施工現場必要的設備環境、各個資源供求情況和當地氣候條件等而受到限制，這在傳統的施工過程中是不得不要求考慮周到的。因此，要想發展新型的施工技術，實現創新，首先須從打開這些限制開始，克服限制條件，從而實現技術的優化。現代這個時代，五花八門的新材料、新結構越來越多，由于更多具有規模，而且技術復雜的土木工程結構要求，施工技術也隨著潮流在更新進步。以下是發展新型施工技術的簡單舉例。深基坑施工技術的開發和展望：目前設計者已經設計出一種適用于深基坑支護設計的軟件設備，但因其費用較高，需要資金和技術要求特別高，使其普及受到限制。但是深基坑施工技術的開發是為了保障土木工程地下結構的安全，和保障基坑周圍地理環境不受影響，而需要提倡的一種對周邊環境的加固、支檔的新措施。因此，對于發展受限的問題，就需要發動國家和政府的力量，幫助解決深基坑設計的限制發展問題，更好的為工程質量的提升打好基礎。鉆孔灌注樁基礎施工技術的介紹：由于我國現狀，高層建筑崛起。鉆孔灌注樁基礎技術的發展，正是為這些高層建筑的安全的起到了保障的作用。該技術對于施工材料質量和施工操作規范性要求非常之高，使得樁基礎施工發展受到阻礙。因此，為了安全起見，該技術問題的解決迫在眉睫。預應力技術的創新：體外預應力是指預應力筋設置在混凝土截面之外的預應力，跟設置在截面內部的預應力筋，完成無粘結或者是有粘結的預應力相對應。目前，在我國建筑混凝土橋梁和大跨度建筑工程以及特殊結構中都會用到。主要形成的兩種體系：一是有粘結體外預應力體系；二是無粘結體外預應力體系，這兩個體系都各具優點。作為后張預應力體系的一個主要的分支，體外預應力與傳統預應力體系比較來看，它的優勢得到了認可，是預應力施工技術的進步和驕傲，且對工程經濟效益有積極影響。

1.2如何提高結構設計中的經濟性能

首先是對設計方案進行綜合性評佑，目的是為了更大地降低成本需要。第二，要求設計者設計思路靈活，應充分發揮設計人員的設計能力，以降低工程結構造價和保障安全性能為主，進行合理設計。第三，在施工過程中，努力搞好各個相關部門的合作關系，要求設計人員在設計時，盡力與多個相關部門進行溝通和合作，這樣不僅可以獲取較為的資料和數據，還可以更大程度的提高設計的經濟性。

1.3如何提高結構設計中的安全性能

及時，保障結構設計的安全性：在建筑施工的過程中，為了有效的提升土木工程結構設計的質量，對在建筑的整體安全性起到了保障性的作用的前提下。在選取工程設計單位方面，偏向于選擇實力較強的、質量有保障的、在管理方面較為先進的單位，因為這些設計單位一般都具備較為豐富設計經驗，和先進的設計設備，具有先進的管理手段以及專業素質較高的相關人員，這樣對建筑結構設計安全性就具備了基礎準備。完善和加強建筑和設計的理論。在結構設計中，要想完善和加強設計理論，首先需要對某些概念性的結構設計有一個較為深刻的理解，同時還需要有一個較為清晰明了的設計思路。因當前的概念結構設計方面已經成為保障建筑結構性安全的重點設計思想，所以，設計理論的完善刻不容緩[3]。對要重視對建筑文件的說明。為了保障土木工程施工結構的安全性能，并且確保和預期的安全方向一致性。設計人員需要對說明書的內容編制進行重視。首先做到簡潔明了，太過復雜的話，會使專業素質存在差異的工作人員不能理解說明書中所體現的重點；其次在一些較為復雜的工程設計中，必須注重說明書的文件說明編制，以保障施工的正常進行和安全性能。

2結束語

對于我國這樣一個正處在經濟高速發展時期的國家而言，此時正是需要大量的、規模相當的工程建設，土木工程建設就是這樣一種綜合性的工程，正好符合我國需要，正因為如此，對建筑施工結構技術的要求，都非常之高。這就要建筑部門要高度重視起來，嚴格按照國家標準執行，不僅要保障施工安全，保障建筑的質量，還要為國家的更大發展而不斷創新進取。

作者：吳世明 單位：哈爾濱市華濱建筑工程公司

結構設計論文:鋼結構設計建筑工程論文

1建筑工程鋼結構設計中存在問題及對策

1.1鋼結構設計防腐方面的問題及對策

鋼材受自然因素影響較大，一旦長時間暴露在室外環境中，就極易被銹蝕，不僅鋼材的外觀會深受影響，鋼材的質量也會大打折扣。因此，在鋼結構建筑設計中鋼材防腐問題也是必須引起高度重視。當前，鋼結構建筑設計中對于防腐方面問題的解決方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。設計人員會根據鋼結構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格按照相關要求規范進行操作。此外，對于鋼結構構件也有不同的要求，例如有的構件在出廠前需要涂刷一層底漆。在鋼材上涂抹防腐涂料就目前來看是最為有效的防腐措施。但是這樣做只是基礎性的防腐，因而為了提高鋼結構的防腐效果，就必須選用耐候鋼作為鋼結構建筑的材料，并利用熱浸鍍鋅技術對其進行處理，利用鍍層，達到保護鋼結構不被腐蝕，尤其是應加強有機涂料配套技術的應用，以及陰極保護技術的應用，才能更好地確保其防腐性能得到有效的提升。

1.2鋼結構設計在物理方面的問題及對策

1.2.1噪聲問題及對策

噪聲問題是現代建筑中最為常見的問題之一，且一直沒有得到徹底的解決。怎樣有效降低噪聲已經成為當前建筑學中的重要研究課題之一。人類耳朵能夠聽到許多種聲音，而這些聲音又大致能夠分為兩類，一類是無害悅耳的聲音，例如音樂聲、鳥鳴聲等;另一類則是有害的噪聲，例如各種機械發出的轟鳴聲，刺耳的喇叭聲等。一般情況下，建筑使用功能的不同對隔音的效果要求也不同，例如大型商場建筑，其隔音效果要求較低;尋求安靜的住宅建筑隔音效果要求就較高，這就需要設計人員根據建筑使用功能以及隔音效果的不同要求進行專門的設計。在鋼結構建筑設計中所采用的隔音措施主要有:使用隔聲門、隔聲窗，并在建筑或需隔音的房間外墻上使用隔聲性能較好的材料。根據建筑使用功能的不同，其對吸音的效果要求也不相同。例如音樂廳類型的建筑，其主要使用功能就是讓人類的耳朵吸收發出的音樂聲，所以在音樂廳類型的建筑中通常會在頂棚增加反射板用來反射聲音，若是音樂廳中的聲音無法反射，那么人類的耳朵所聽到的聲音就會有缺失，甚至是聽不到聲音。當前，解決吸音問題的主要措施有兩種:及時種是科學的設計吸聲結構，例如孔石膏板吊頂。第二種是采用先進的吸聲材料，例如玻璃、巖棉等吸聲性能較好的材料。

2建筑工程中鋼結構設計的穩定性與設計要點

2.1建筑工程中鋼結構穩定設計的特點

建筑工程中鋼結構穩定設計的特點主要表現為:及時，鋼結構的多樣性。建筑工程中鋼結構設計方面的問題直接影響著鋼結構的穩定性，特別是承荷載力大的鋼結構部位，在進行這類鋼結構部位設計時必須進行多方面的考慮，并對鋼結構的穩定性進行認真分析、探究。第二，鋼結構的整體性。鋼結構建筑是由多種構件共同組成的一個整體，任何一個構件所具有的作用都是不容忽視的，若是當任意一個構件出現問題，例如失穩、變形等情況，那么必定會對其他構件造成影響，最終導致鋼結構整體穩定性出現問題。

2.2鋼結構穩定性的計算方法

(1)整體剛度計算。在現行的鋼結構計算規范中，通用的計算方法是軸心壓桿穩定計算方法，其主要采用是折減系數方法和臨界壓力求解法。其中，臨界壓力由歐拉公式給出。(2)整體穩定性分析。鋼結構建筑是由多種構件共同組成的一個整體，其整體穩定性受各種構件的制約較大，各構件之間是否具有良好的穩定性，是確保鋼結構整體穩定性的前提基礎。所以，應對其整體穩定性進行分析。(3)其他特點的穩定計算。鋼結構的各種組成構件又能分為兩大類，為彈性構件和柔性構件，因而，在進行鋼結構穩定性時應重視這一特點。由于柔性構件容易發生變形，進而導致鋼結構內部也發生變化，最終對鋼結構整體穩定性產生嚴重的影響，所以，必須重視柔性構件的分析。

2.3鋼結構穩定性的分析方法

(1)靜力法。靜力法的分析原理是結合已經出現了微小變形后的一些結構受力的條件，并根據這些條件來建立相對平衡的微分方程。通過建立的微分方程仔細的計算出構件受力的臨界相關荷載。在實際中應用靜力法構件平衡微分方程時，應遵循相關設定，具體表現為:直桿構件應該為截面，其壓力應始終遵循之前的軸線進行作用。(2)動力法。當鋼結構的結構體系處于平衡狀態下時，若是受到一定的干擾，那么整個結構體系就會產生振動，這時應采用動力法對鋼結構的穩定性進行分析。鋼結構整體穩定性與其所承受的荷載有著密切關聯，在鋼結構出現變形以及鋼結構振動加速時，這種聯系更加緊密。若是鋼結構所承受的荷載值低于鋼結構自身穩定性的極限荷載值時，會出現加速度和之前的鋼結構變形的具體方向相反的狀況。(3)能量法。若是在實際應用中鋼結構載著保守力并且已經具備結構變形的相關受力條件，那么就能以此條件構建總體勢能。如果要計算鋼結構的總體勢能，則必須滿足一個前提條件，即鋼結構處于相對平衡的狀態下。

3結語

總之，建筑工程的快速發展，促使鋼結構廣泛應用于建筑工程中，然而鋼結構設計的穩定性直接影響著鋼結構建筑的整體質量，因此，本文對建筑工程中鋼結構設計的穩定性與設計要點進行了認真分析與探討，希望能為所需者提供借鑒。

作者：文平軍 單位：東莞市金陵鋼結構工程有限公司

結構設計論文:模型自動轉化方法結構設計論文

1構建建筑結構設計信息模型

在建筑結構設計的過程中，不同軟件之間的模型數據交換都要依靠軟件之間的數據接口。出于利益考慮，大多數軟件公司不愿意公開自己的模型數據格式，也就造成信息無法進行有效、順暢的交換，這給實際的工作帶來很多困難。針對這種情況，建立一個統一的工程信息模型是解決上述問題的關鍵，這樣就可以使不同軟件之間的數據信息得以共享和交換。建筑結構信息模型就是依據這樣一個理念而形成的一種新的模型技術。建筑結構設計信息模型主要采用三維數字技術，并綜合了建筑工程項目相關信息的數據模型，這種模型在具有物理模型基本結構和信息的同時還擁有模型的屬性、模型管理以及模型的關聯等信息。建筑結構設計模型信息具有關聯性、一致性和完備性的特點，能夠建立建筑結構設計過程中的數據源，能夠有效解決工程數據之間全局共享和一致性的問題。為建筑結構設計過程中的模型自動轉化提供了合理的解決方法。

2建筑結構設計模型的自動轉化

2.1建筑設計模型與結構設計模型的自動轉化

目前，很多建筑企業在進行設計時還是采用比較傳統的二維圖設計方法，工作人員在進行施工圖紙和建筑內部結構的繪制時還是依據固定的設計設計圖紙來進行設計的。這樣，比較簡單的圖元識別只能幫助施工作業人員對重大構件的位置加以明確，而較小但要求比較高的細節部分并不能來精準定位，因此使得施工過程變得繁雜，施工任務變得比較繁重，從而使施工效率地下。而統一了各建筑產品描述標準的IFC標準則涵蓋了建筑項目的每一個環節，十分精準的描述了建筑設計過程中的幾何模型，對不同模型之間的自動轉化提供了方便，其主要的優勢為：（1）更加容易識別建筑構件，使建筑項目的施工更容易進行。墻體、柱、梁等結構構件是建筑結構設計模型能夠容易識別出來的，而經過IFC標準進行模型轉化以后，建筑墻體不僅包括結構層，還包括墻體兩側的裝飾層和保溫層，同時還明確了門、窗等非結構構件；（2）加強了構件之間的關聯性，轉化以后的信息模型可依據具體實際情況進行二次處理；（3）實體定義和關聯關系相結合，使結構的邏輯性增強，基于洞口和墻體實體對結構墻體進行精準的描述，并且定義建筑結構中墻體的多種材質模型，加強對IFC標準的解析是建筑設計向結構設計轉化的一個難點，IFC文件解析可根據建筑項目的具體情況進行自主研發，也可以采用商業化IFC數據解析接口得以實現，最終通過對IFC文件的解析來獲得建筑結構設計的模型。

2.2結構設計模型與結構分析模型的自動轉化

建筑結構設計過程中的一個比較重要的環節就是建筑結構分析，自動生成結構分析模型以及回傳分析結果都是通過結構分析過程得以實現的，目前從國際上使用最普遍的有限元分析軟件公開模型格式的數據來看，該過程的實現是比較容易的，建筑結構設計模型和結構分析模型之間的轉化還停留在不同有限元分析軟件間幾何模型的基礎上，二者轉化的具體過程如下所示：（1）遍歷生成的建筑結構設計模型利用有限元軟件將結構構成信息導出，進而寫入模型文件；（2）對已生成的模型文件，將其導入置軟件中，并對此模型文件進行定義補充、荷載的施加，并對結構設計加以分析；（3）通過數據庫借口將結構設計結果導入到數據庫；（4）將需要的結構構件和構建信息與所生成的結果進行比較，并通過借口導入從而形成關聯關系，構建完整的施工圖設計模型，對工程的量算和施工圖紙的實際進行指導。

2.3結構施工圖設計模型與工程量算模型的自動轉化

工程量算是否直接影響項目的造價和工程項目的投資控制。建筑設計模型是建筑工程中工程量算數據的直接來源。目前，我國量算模型數據的轉化大多采用三維圖形量算軟件，實現不了IFC數據的交換，因此只能通過專用的接口來實現數據間的轉換。目前，國內應用比較廣泛的廣聯達鋼筋抽樣軟件是通過XML映射模型來實現結構設計與工程量算之間轉化的，首先定義XML模型機制，再對模型模板進行定義，多采用模式定義或者文檔定義，經過研究實踐表明，可替代文檔定義類型和穩定定義類型相比，前者表示方式比較靈活，文檔采用的語法與相關模型機制語法相比具有高度一致性，并且具有強伸縮性，因此可替代文檔類型可實現建筑施工設計模型向工程量算模型的轉化。

3結語

本文針對建筑結構設計中不同軟件模型之間轉化的問題，探究并解決了模型自動轉化的方法，這使得建筑設計模型、結構設計模型、結構分析模型以及工程量算模型之間的自動轉化得以實現，在建筑工程實際應用過程中具有十分重要的意義。

作者：李學芳 梅神兵 單位：天津市建筑工程職工大學 天津市醫藥設計院

結構設計論文:超限高層商業建筑結構設計論文

1工程概況

某工程由1棟6層商業樓，4棟超高層住宅樓，1棟59層超高層辦公樓組成。本文以6層商業樓為例，分析總結超限高層商業建筑的結構設計方法。結合6層商業樓的建筑功能和結構平面布置的特點，設兩道防震縫將其分為A、B、C三個區，分區后僅A區屬超限高層，故本文主要介紹商業樓A區，下文所提商業樓均指商業樓A區。本工程所在地區基本設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組為及時組，建筑場地類別為Ⅱ類，場地特征周期，多遇地震為0.35s，罕遇地震為0.40s。商業A區結構單元抗震設防類別為重點設防類，應按高于本地區抗震設防烈度提高一度的要求加強其抗震措施，故商業樓框架抗震等級應為2級。多遇地震計算時結構阻尼比取0.05，風振計算時結構阻尼比取0.02。

2基礎設計

商業樓基礎設計等級為甲級，采用樁加防水板基礎。根據前期試樁檢測報告結論，采用Φ700鉆孔灌注樁，抗壓兼抗拔樁。基礎埋深12.1m，遠大于建筑結構高度的1/18。經復核，風荷載及水平地震作用下基底均不出現零應力區，可滿足高層建筑結構抗傾覆穩定要求。

3地下車庫設計

地下車庫采用框架剪力墻結構，局部增加的剪力墻，主要有兩個作用:一是為了使得地下1層與地上1層的剪切剛度比大于2，滿足正負零作為地上單體嵌固端的要求，二是為了更好地保障室內外高差處水平力的傳遞。商業樓室內及室外相關范圍內，正負零零層采用梁板式結構，板厚180～250，雙層雙向配筋，且配筋率不小于0.25%。

4上部結構設計

(1)超限情況的判定根據“住房和城鄉建設部關于印發《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》的通知(建質〔2010〕109號)”，對商業樓的超限情況判定如下:①商業樓結構高度29.2m，采用現澆鋼筋混凝土框架結構，屬于A級高度高層建筑，高度不超限。②商業樓3層以上豎向構件縮進大于25%，屬尺寸突變(立面收進);③商業樓地上樓層存在多處樓板有效寬度小于50%，開洞面積大于30%的情況;④商業樓3層和4層之間質心相差達18m，大于相應邊長的15%，同時，考慮偏心扭轉位移比大于1.2，小于1.4。綜合以上分析，商業樓屬于超限高層建筑。(2)上部結構計算分析在小震作用下，全部結構處于彈性狀態，構件承載力和變形應該滿足規范的相關要求。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3－2010第5.1.12條的要求，本工程采用SATWE與PMSAP兩種不同分析軟件分別進行了整體內力及位移計算，兩種軟件的計算結果基本一致，結構體系滿足承載力、穩定性和正常使用的要求。樓層較大位層間移角小于1/550，滿足JGJ3－2010第3.7.3的要求;在剛性樓板假定下，慮偶然偏心影響的規定水平地震力作用下，豎向構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。根據建筑抗震設計規范GB50011－2010第5.1.2條，對不規則建筑應采用時程分析進行多遇地震下的補充計算。本工程所選的三條波為TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每條時程曲線計算得到的結構底部剪力均大于CQC法的65%，三組時程曲線計算得到的底部剪力平均值大于CQC法計算得到的底部剪力的80%，故所選三條波滿足規范要求。時程分析的結果表明，結構體系無明顯薄弱層，時程分析法包絡值較CQC法計算結果小，故結構的小震彈性設計由CQC法計算結果控制。根據高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3－2010第5.1.13條的要求，對商業樓采用彈塑性靜力分析方法進行了補充計算。兩個方向罕遇地震下性能點較大層間位移角均小于1/50，小于規范彈塑性位移角限值，因此宏觀上商業樓所用結構體系能保障大震不倒的設計要求。在通過二階段設計實現三個水準的基本設防目標以外，針對本工程的具體情況，提出了以下抗震性能化目標:①設防地震作用下，中庭連廊等薄弱處樓板內雙層雙向鋼筋不屈服;②設防地震作用下，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計，正截面抗彎按不屈服設計;PMSAP樓板應力分析結果表明，中庭連廊根部、平面凹口陰角位置一般為應力集地區域，在多遇地震作用下，樓板主拉應力不大于混凝土抗拉強度標準值，樓板不會開裂，在設防地震作用下，應力集中位置樓板主拉應力略大于混凝土抗拉強度標準值，但適當加大樓板配筋，即可滿足樓板內鋼筋不屈服。在設防地震作用下，利用SATWE進行彈性設計和不屈服設計，分別校核懸挑梁根部框架柱及大跨梁兩端相連框架柱的箍筋和縱筋，并與多遇地震計算結果一起進行包絡設計。計算結果表明，配筋值均在合理范圍，配筋切實可行。通過以上性能化設計措施，在對結構的經濟性影響較小的情況下，提高了結構的抗震性能，增加了建筑的安全性。(3)上部結構設計針對偏心布置和扭轉不規則，設計時，盡量使結構抗側力構件在平面布置中對稱均勻布置，避免剛度中心與質量中心之間存在過大的偏離;加強外圍構件的剛度，增強結構的抗扭性能。計算時，考慮偶然偏心的影響，設計時適當加強受扭轉影響較大部位構件的強度、延性及配筋構造。通過調整結構布置，將考慮偶然偏心下的較大位移比嚴格控制在1.4以下，及時扭轉周期和及時平動周期比嚴格控制在0.9以下。針對立面收進帶來的扭轉不利影響而采取的抗震措施詳第(1)條。構造上，對收進樓層(4層)加厚至140mm且雙層雙向加強配筋，配筋率不小于0.25%，但為減小大跨部分樓板自重，室內大跨度區域樓板厚120mm，屋面大跨度區域樓板厚130mm，收進部位上下層樓板(3層和5層)厚度不小于120mm，并雙層雙向加強配筋。根據《高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3－2010》的相關規定，體型收進部位上、下各兩層塔樓周邊豎向結構構件的抗震等級提高一級，框架柱在此范圍內箍筋全高加密，提高縱筋配筋率;收進部位以下兩層結構周邊豎向構件配筋加強。針對因開洞形成樓板不連續情況，整體計算時按實際開洞情況建模，并將以上樓層定義為彈性膜，以考慮樓板不連續對結構的影響;同時，構造加厚連廊等薄弱區域樓板至130mm厚，并雙層雙向配筋，配筋率不小于0.25%。

5結語

本文對某超限高層商業樓的結構設計進行了簡要介紹，主要的設計要點可總結如下:(1)結合建筑功能和結構布置合理設縫，規避平面布置的不規則;(2)優化布置結構抗側力構件，適當加強外圈構件的剛度，提高結構的抗扭性能;(3)采用兩種軟件進行多遇地震彈性分些，結構應滿足相應的強度和剛度要求;(4)對結構進行多遇地震下的彈性時程分析，驗證結構體系的合理性，并與振型分解反應譜法進行包絡設計;(5)補充罕遇下的靜力彈塑性分析，控制性能點層間位移角不大于規范要求;(6)根據工程的具體情況，提出合理的抗震性能化設計目標;(7)利用概念設計原理，結合規范要求，對薄弱部位進行構造加強。

作者：黃均亮 單位：上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司

結構設計論文:攔擋壩結構設計論文

1壩型選擇

攔擋壩壩型主要分為實體攔擋壩和格柵壩兩種。其中實體攔擋壩是依靠自身實體結構來抵擋泥石流整體沖擊，將砂石攔蓄在庫區，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來攔截可能會導致河道壅塞的大塊石，并將小粒徑砂石排至溝道下游以延長泥庫使用壽命。由于鷹嘴巖溝溝口即為下游漁子溪一級水電站庫尾，且溝口處河道寬度僅約40m，根據已經發生的泥石流溝口堆積情況分析，粒徑超過50cm的大塊石少，粒徑50cm以下的中小塊石較多，堆積扇侵占河道后壅高上游水位。加之上游各支溝暴發的不同規模的泥石流導致河水挾沙量大，對沖積扇的淘刷能力不強，因此在鷹嘴巖溝溝口沖出物質量并不大且粒徑不大的情況下仍容易對河道造成壅塞。所以，鷹嘴巖溝口攔擋壩宜采用實體式攔擋壩，將泥石流沖出的固體物質盡可能的攔截在庫內，才能起到防治效果?？紤]到壩址處谷底寬度達到80m，且壩址下游地形成喇叭形，故采用重力式實體攔擋壩進行設計。

2攔擋壩壩體設計

2.1主壩壩高確定

在50年一遇的設計暴雨情況下，該溝下泄的泥石流總量為11.5萬m3。由于地形條件及工期制約，減災治理只能在溝口修建一道攔擋壩。同時由于壩軸線左右岸巖質邊坡高度限制，攔擋壩高度不宜超過22m，此時攔擋壩的天然庫容僅4萬多方，但經過對河床淤積物進行清理，可使其總庫容能達到容納一次50年一遇的設計暴雨形成的泥石流總的固體物質量11.5萬m3的能力。經庫容計算，攔擋壩的溢流頂高程綜合確定為1229.50m，壩高為22m。非溢流壩段較大壩高25.0m，壩軸線長度104m。

2.2壩體斷面和結構設計

攔擋壩因地基均為泥石流堆積體，承載力較低且覆蓋層厚度大，不能滿足建壩要求，因此大壩基礎置于覆蓋層上，采用樁基承臺混凝土重力壩。為充分利用泥石流溝內豐富的塊石，壩體采用C15埋石混凝土澆筑。參考國內外泥石流治理經驗，泥石流攔擋壩最危險工況為空庫過流工況，壩體采用上游面緩的型式，可在該工況下利用泥石流堆積體自重來改善攔擋壩的整體穩定條件，下游壩面則宜采用較陡的坡比，以免過壩泥石流沖刷磨蝕破壞壩體。上游壩體迎水坡坡比從上到下分別擬定為1∶0.6和1∶2.5，背坡坡比1∶0.3;溢流口為梯形斷面，邊坡坡度為1∶1，壩頂寬3m。溢流壩段:壩頂高程1229.50m，壩頂寬3.0m，壩底樁基平臺寬33.65m，壩高22.0m，溢流壩段長20m。為達到泥石流在大壩處形成水砂分離，溢流壩段設置斷面尺寸為1.0m×1.0m的方型排水孔，梅花型布置，間距4.0m、排距3.0m。溢流壩段下游與消力塘底板連接。非溢流壩段:壩頂高程為1232.50m，壩頂寬3.0m，壩底樁基平臺寬26.6～33.65m，較大壩高為25.0m。

2.3壩基設計

因壩基為深厚泥石流堆積體，地基承載力不能滿足設計要求，因此采用樁基方案。溝床為松散堆積物，鉛直堆積厚度約17～21m，主要有地震產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，為碎礫石土，厚度平均20m。溝床堆積物結構不均一，較松散，局部架空。其下基巖為花崗閃長巖，巖體較完整。由于泥石流區沖刷深度較大，基底主要為碎礫石土。參考映秀鎮紅椿溝泥石流治理工程的成功案例，鷹嘴巖溝攔擋壩基礎也采用樁基承臺結構形式，設計承臺厚度1.5m，樁為圓樁，直徑800mm，樁間距為4.0m;樁基承臺為鋼筋混凝土結構，混凝土強度設計為C25。經布置設計樁基進尺為924m，樁基混凝土量為464m3。

2.4壩肩邊坡防護設計

根據勘查資料，兩岸壩肩邊坡均為基巖，巖體呈弱風化，局部強風化，強卸荷;節理裂隙較發育，巖體完整性差～較完整，多呈次塊狀～鑲嵌結構。兩岸邊坡整體穩定，但局部存在不穩定塊體，為防止局部崩塌，治理前采用人工清除不穩定塊體，杜絕施工過程中的安全隱患，待清除完后，采用固結灌漿處理壩肩節理裂隙較發育部位。

2.5壩下防沖設計

根據壩下沖刷計算，攔擋壩下游需設置消能防護，壩下消能措施，擬設置主壩與副壩之間進行消能防護，消減泥石流和水流勢能。護底寬46.0m，厚度2.0m，護坦底至相應下游副壩溢流頂部范圍內鋪設干砌塊石，護底采用C20鋼筋混凝土結構。副壩為重力式壩，壩體為溢流和非溢流壩段組成。根據(DZ/T0239－2004)《泥石流災害防治工程設計規范》規定，計算確定主副壩壩軸線距離為40.0m。據地形布置后，副壩壩體總長92.0m，其中溢流壩段長40.0m，右岸非溢流壩段長31.6m，左岸非溢流壩長20.4m。副壩溢流段壩頂與消力池頂部同高程為1210.50m，壩頂寬2.0m，壩高12.0m，壩底寬12.0m。非溢流壩段壩頂高程為1213.50m，壩頂寬2.0m，較大壩高為15.0m。4.6壩體穩定計算(1)荷載組合。根據(DZ/T0239－2004)《泥石流災害防治工程設計規范》，攔擋壩設計工況按滿庫過流、半庫過流、空庫過流三種工況結合地震因素進行計算(考慮地震和不考慮地震)，其組合型式見表2。

3結語

由于鷹嘴巖溝位于耿達水電站廠房和漁子溪一級電站閘首之間，溝道內相對較寬的溝谷和溝口狹窄的河道地形，決定了鷹嘴巖溝減災治理工程宜在溝口布置攔擋壩，用以攔擋泥石流沖出物以免進入河道造成壅塞。結合本工程特點，攔擋壩采用重力式實體攔擋壩能夠起到更大的防災減災效果。通過采用上游緩、下游陡的結構斷面型式，攔擋壩能夠在各種泥石流工況下保持自身穩定和結構安全。針對壩基應力較大的問題，通過設置樁基礎予以解決。鷹嘴巖溝攔擋壩是該溝減災治理的一個重要建筑物之一，能夠從一定程度上減輕泥石流災害造成的損失。

作者：袁泉 靳偉 單位：中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司 自貢市水利電力建筑勘測設計院

結構設計論文:船舶電網結構設計模式論文

1船舶傳統電網結構智能化

船舶電網的傳統結構，通常是由2臺及以上由專用柴油機驅動的主發電機與1臺及以上由螺旋槳軸驅動的軸帶發電機作為電源，向主配電板供電，主配電板采用放射式向各用電負載配電，同時還有應急配電板與主配電板相聯接。電網正常運行時，應急配電板由主配電板供電，主配電板發生斷電時，應急發電機自動啟動，供電即切換至應急發電機。在船舶正常航行工況下，通常由1臺軸帶發電機(SG)向主配電板供電;在進、出港或港口作業工況下，由1臺及以上主發電機(DG)向主配電板供電;在停港工況下，如果用電負載不大，可以由應急發電機(EG)作為停泊發電機向主配電板供電。通過對PMS和FCS編制一定的程序，即可實現船舶傳統電網智能化，把主發電機組的起動或停止，軸帶發電機的勵磁或滅磁，發電機的投網或撤出、并聯或解列，發電機的調頻、調載、有功功率與無功功率的分配，重載詢問以及將軸帶同步發電機轉換成“助推電動機”等，全部根椐負載對功率的需求與設備的狀況，進行自動控制，具備通訊功能的PMS與FCS相結合，可以將各臺發電機運行中的主要參數、開關位置、故障類型等完整信息，在中央監控系統的模擬圖上動態顯示并進行記錄、打印與儲存，同時還具有對發電機進行繼電保護與遠程控制等功能。設計程序時應做到一旦PMS或FCS出現故障，應確保不降低電網向負載供電的性。

2公用電網結構

當前，電力推進(主推、Z推或側推)和大型起重機等專用設備，不僅功率很大，而且還要求預留較大的儲備功率以應對特殊工況，其所需電力，一種是由專用發電機提供，另一種是由公用電網供給，即電力推進等專用設備與船舶輔機等其他設備所需電力，全部由發電裝置組成的公共電網提供電源。船舶電力負載的共同特點為電力推進等專用設備與船舶輔機等其他用電設備的較大負載，不可能在同一時間出現。實踐說明采用公用電網結構，無論原動機是柴油機、燃氣機，還是汽輪機，或者是不同能源的原動機進行組合，都通過發電機將能源電力化，對電力進行綜合利用和分配調度，有利于提高發供電設備的利用率，能夠減少全船所需原動機和發電機的裝機功率。

(1)公用電網的控制系統，應保障在電力推進和船舶其他用電負載之間，安全、合理地分配功率，在必要時應當能自動卸載非重要設備。

(2)公用電網中，發電機組的臺數和額定功率應能在1臺機組停止工作時，余下的機組能提供所有重要和維持船舶正常負載所需功率，同時保持推進功率在有效的程度。

(3)如果公用電網中所需電力正常由并聯工作的2臺或更多臺發電機組提供，當1臺機組突然停止供電時，余下機組的功率應足夠保障重要負載和有效程度的推進功率不間斷地工作。

(4)提高公用電網的功率因數，確保電網動態功率因數在0．95左右，同時也應防止發生過補償。

3高壓環形電網結構

有關標準把相電壓在1kV以上的定為高壓。船舶三相交流高壓電力系統常見的標稱電壓等級為線電壓3．3(3．0)、6．6(6．0)、11(10)、16．5(15)kV，通常把上述電壓等級稱為中壓，其標稱頻率為60Hz，括號中的電壓等級的標稱頻率為50Hz。面對功率日益增大的船舶電網，若采用低壓電網供電，有數萬安培電流，傳輸電力所需要的電纜截面太大，其負面影響是多方面的。對于功率相同的負載，當采用0．44kV供電，與采用11kV供電相比較，后者的負載電流約為前者的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，雖然后者內阻會比前者增大約25倍，但短路電流釋放的熱功率卻比前者降低約90%，電壓損失可從前者的29．7%降為后者的1．2%，線損可從前者的17%降為后者的0．7%。由此可見，采用高壓供電，能夠節能降損，提高電壓質量，減少有色金屬用量，便于電纜敷設，有利于減輕船舶自重和減小短路電流造成的危害，降低船舶建造成本與營運費用。盡管高壓供電有許多優越性，但要在全船都采用高壓電氣設備是不現實的。比較合理的方法是按不同的用途采用不同的電壓等級，對功率很大的電推等專用設備，由高電壓直接供電，采用高壓電動機驅動，也可通過專用變壓器將電壓降至驅動裝置所需電壓等級，特別是需要進行變頻控制時，可利用該專用變壓器可起到抑制諧波的作用;在船舶用電設備集中的區域，裝設配電變壓器，其初級電源(1級配電)采用高壓環形電網結構，次級(2級配電)采用低電壓向用電設備放射式供電。通過在各區域性配電變壓器初級電源控制開關進線側形成的高壓環形電網，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)高壓配電板與環網柜應為封閉式金屬鎧裝型，通常為抽屜式或抽出式。高壓開關優先選用真空斷路器或采用六氟化硫(SF6)斷路器，對其應按較大可能通過的短路電流進行動、熱穩定校驗。

(2)各屏高壓配電板之間應隔開，其匯流排至少要分成獨立的2段，每段匯流排上至少有1臺高壓發電機供電，也可提供至少2個及以上安裝在不同處所相互獨立的電源裝置進行環網。

(3)應當通過高壓母排分段與母聯開關(如圖3中的H6與H7)來實現分段母排的并列運行，設計時需要根據負載情況選擇一組環網柜的2臺環網開關與圖3中的高壓開關H1、H12實行“四合三”互鎖，例如選擇環網開關H23、H24與H1、H12這4只開關中同時只能有3臺合閘，以防止通過環網形成高壓分段母排并列的旁路，從而影響母聯開關的保護功能。若考慮當高壓母排分段與母聯開關無法合閘時，需要用環網作為高壓分段母排并列的備用回路，在設計時應按其可能通過的電流選配環網電纜與環網開關容量。

(4)高壓配電板與環網柜都應具備“五防”功能，應裝設帶電顯示閉鎖裝置與防淋露自動加熱器。

(5)高壓配電變壓器可選用三相雙繞組干式變壓器。除規范限制外，高壓側宜采用中性點接地系統，在非限制類船舶中的“地”即“船體”，高壓側中性點接地，有利于防止初、次級繞組之間可能發生的絕緣降低而產生的過電壓。但中性點對地連接應通過阻抗器等限流裝置，使接地故障電流既不小于接地故障監測保護裝置所需最小動作電流的3倍，又要不高于連接至配電板的較大發電機的額定滿載電流(此處所指電流均為電流互感器的二次電流)，以滿足保護裝置的選擇性與靈敏度。

(6)應當保障中性點接地的連續性。當一屏高壓配電板分為獨立運行的分段或有幾屏單獨的高壓配電板時，應為每個分段或每一屏高壓配電板設置單獨的中性點接地，并有措施以保障當發電機被隔離時，接地連接線不會被開路。

(7)高壓電纜的電壓等級與載流能力應符合要求。在中性點對地絕緣的系統中，電纜相與地額定電壓應不低于系統的標稱電壓;在中性點接地系統中，電纜的相與相額定電壓應不低于系統的標稱電壓;環網電纜有可能會取代高壓配電板的某段主匯流排進行放射式配電。例如圖3中當高壓配電板的11kVⅡ段失電，由高壓環網電纜向11kVⅡ段供電時，H1出線電纜與各高壓環網電纜應具備相應的載流能力。

(8)應當有效地進行無功補償。對大功率電感性設備，宜進行無功就地補償;對各區域配電變壓器，可以分區進行無功自動補償，以提高發、配電設備的利用率，減少線路損耗，提高電壓質量。

(9)高壓配電系統的繼電保護宜采用帶通訊接口的數字式綜合保護裝置進行主保護與后備保護。

4變頻電網結構

在多臺柴油發電機組并聯運行時，總負載功率中有功功率分配的理想狀況是各臺柴油發動機的負載與其額定功率的比值均等，主要通過各臺柴油發動機的調速器根據有功負載的變化來調節進油量實現的，維持轉速始終趨向于額定轉速，通常穩態特性參數選擇為4%范圍內;總負載功率中無功功率分配的理想狀況是各臺發電機的電流與其額定電流的比值均等，可通過各臺發電機的電壓調節器(AVR)根據負載電流的變化自動調節勵磁電流實現，通常穩態特性參數選擇2%范圍內。對于功率經常處于非常大范圍變化的負載，船舶電網有可能發生持續波動，比較難以在規定的時間內將電源頻率、相位、電壓都調節到允許范圍之內，一旦引起電網失步，可能導致設備損毀。變頻電網結構采用AC-DC-AC變換模式，即各臺發電機輸出的交流電經整流后送到配電板上進行直流并網，再通過變頻器或逆變器將直流電變換成交流電，向用電設備進行放射式供電。由于整流器的輸出電壓值與輸入電壓值成一定比例，與輸入電源頻率變化無關，因而可將原動機的轉速設計成與負載閉環控制。當負載增大時，原動機轉速相應增加;當負載減少時，原動機轉速相應降低。變頻電網結構對中頻發電機應用于船舶，對不同參數、不同能源的發電裝置容易并網運行及采用直流輸電，都成為現實;在避免發生同步故障，提高電網調控能力，降損增效等方面，都具有實質性的意義。最近，為美國某公司建造的PSV船有4臺柴油發電機組，發電機額定電壓AC690V，轉速900～1800r/min時頻率為45～90Hz。1號與2號發電機輸出的交流電經整流后向主配電板Ⅰ段直流匯流排供電，3號與4號發電機輸出的交流電經整流后向主配電板Ⅱ段直流匯流排供電，2段直流匯流排額定電壓均為DC930V。在2段直流母排上各接有多臺變頻器，其中共有4臺變頻器用AC690V分別向主電推、側電推與Z電推供電;此外在2段直流母排上各接有1臺逆變器將DC930V直流電變換成60Hz、690V交流電，分別向1號和2號主變壓器供電，2臺主變壓器的次級分別用60Hz、440V供電給2段交流匯流排，再放射式向輔機及全船其他負載供電，其電網結構如圖4所示。通過在該船調試過程中所遇到的問題，有幾點值得在進行變頻電網結構設計與調試時作為參考:

(1)整流器的AC-DC變換電路，應根據負載特性而定，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，但都應當備有與負載電流閉環控制的電壓負反饋自動穩壓環節，其響應速度遠遠超過AVR。在設計或調試中，應考慮管壓降、漏抗壓降和線路壓降等因素。對AVR的整定，宜將發電機空載時的輸出電壓調節得高于額定電壓，但不應高于發電機額定電壓的6%;通過對整流器穩壓環節的整定，宜將整流器的輸出電壓調節得高于直流額定電壓，但不應高于直流額定電壓的10%，而且此時三相半控橋初始控制角應大于0°。這種設置，可以保障在負載劇烈變化時，發電機與整流器的電壓都有足夠的調節范圍。當多臺整流器并列運行時，其穩壓環節應保持響應速度同步;整流器輸出端應并聯續流二極管，以防止迅速將可控硅控制角調到0°或緊急切斷控制電路時，可能發生的可控硅關不斷現象。在大多數情況下，整流器的交流電源輸入需要通過1臺兼作抑制諧波用的整流變壓器，把電壓變換到需要的數值。該變壓器的變壓比，應當在設計時經過比較的計算。圖4中，整流器輸入端電壓是AC690V，如果不通過整流變壓器將AC690V升高到一定的程度，即使把整流電路的控制角調節到0°，只要輸出端稍加負載，整流器輸出端的電壓肯定會低于DC930V，由此會產生不良影響，重負載時有可能造成整個變流系統瓦解。

(2)變頻器與逆變器中的DC-AC變換電路，通常采用IGBT半橋電路。高電壓時可選用IGCT或IEGT半橋電路，控制方式為可逆脈寬調制(PWM)，也可采用智能化功率模塊(IPM)和空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術。應考慮由換向或其他工況所產生的過電壓尖峰或振蕩，不應導致供電電壓波形從一個疊加的等效正弦波偏離該等效正弦波較大值超過10%。

(3)變流裝置的額定功率應按所需工作方式確定，并且要考慮峰值負載、系統瞬態及過電壓等情況。變流裝置應能在穩態短路狀態下，至少必須能在3s時間內承受≥3倍滿載額定電流。DC-AC或AC-AC逆變器，宜通過逆變變壓器進行輸入與輸出隔離，以提高系統安全性和抗沖擊能力，同時可以滿足對輸出電壓的要求。

(4)應考慮變流裝置的無功需求和諧波抑制。整流器、變頻器與逆變器這類變流裝置不但不能為電網提供無功功率，反而要吸收無功功率。比較簡便的方法是并聯濾波電容器模塊，容抗比一般選7%，船舶電網的無功補償方式宜采用末端補償和分區補償。末端補償是就地平衡無功功率，效果好，且無需增加控制開關，通常用于單臺功率較大的設備并與其同時投切;分區補償的無功功率一般難以計算，可按區域配電變壓器額定容量的20%～30%配置容性無功功率，并將其分成幾組，采用無功功率補償控制器對其進行自動投切。變流裝置都必然因非線性而產生高次諧波，有時會造成十分嚴重的后果。在船舶電網中，采用變流回路的多重化(中在變頻器進線端安裝接線組別為V/Y/的變壓器)，也可采用LC無源濾波器或有源電力濾波裝置(APF)等方法，對抑制諧波、提供容性無功功率，都有較好的效果。

(5)發電機原動機的轉速調節，實際上是電流(或功率)正反饋系統。由于是變頻調速模式，對頻率的變化率已不再有嚴格要求，但在額定功率與額定功率因數工況下，仍需將原動機轉速調節到較高額定轉速;若只有1臺發電機在網運行，當負載下降至發電機額定功率的25%以下時，原動機轉速應相應自動降低至較高額定轉速的50%左右;若是多臺發電機并網運行，當運行機組的轉速已降至較高額定轉速的50%時，總負載功率仍小于并網發電機總功率的25%。PMS是維持多臺發電機低速并列運行，還是將其中1臺或幾臺發電機自動撤出電網，應事先與船級社進行磋商確定。

5結語

一個安全、、環保、節能的船舶電網對船舶的安全性和經濟性具有重要意義。各種電網結構，既有共同要求，即船舶規范與SOLAS公約的各項規定;也有各自需要注意的方面，即設計與調試中需要引起重視的問題。在實踐中，各類船舶不一定局限于某一種電網結構模式，經常是幾種不同電網結構的綜合應用，在此情況下，應當在滿足規范要求的基礎上，進行技術經濟分析，采用比較先進的技術。受篇幅限制，在本文中未對電網結構的技術設計層面進行展開討論，所提出的觀點主要是在長期實踐中，不斷遇到和不斷解決的問題，可供船電設計、產品訂貨與性能調試時參考。

作者：溫莉 韓杰 周洋 單位：江蘇省鎮江船廠集團公司

結構設計論文:脊加載同軸徑結構設計論文

1模擬仿真理論

1.1色散特性慢波結構中行波縱向傳播的相速pv和頻率f的關系稱為色散特性。利用電磁仿真軟件HFSS提供的周期邊界條件，指定一個周期內的基波相移φ，通過本征模求解器計算出諧振頻率，取最小本征值f對應于低傳播模式。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；nβ是低傳播模式第n次空間諧波的相位傳播常數；pv是低模式的第零次空間諧波的相速；φ是相移常數；ω是角頻率；L是慢波結構單位周期長度。改變指定的相移φ數值，就可以得到一組對應的pv與f的色散關系曲線。

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。根據皮爾斯的理論，慢波結構中第n次空間諧波的耦合阻抗可定義為。式中：znE是第n次空間諧波的縱向電場幅值；P為波導系統中電磁波的總功率。對于脊加載同軸徑向線慢波結構而言，一般是基波成分與電子注速度同步并發生有效能量交換，所以通常只考慮基波的耦合阻抗0K，利用HFSS軟件中的場計算器，通過上述定義式可以計算出慢波結構的耦合阻抗。

2模擬與分析

電磁場仿真軟件HFSS提供了準周期邊界條件設置的方法，因此只需要對一個周期進行建模分析，利用軟件提供的本征模求解器，能方便地求出慢波結構的色散特性和耦合阻抗。圖3和圖4分別給出了不同內徑ra對色散特性和耦合阻抗的影響，結構參數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ra為1.1mm時，結構的歸一化相速pv/c在0.25附近，而當ra增大到1.5mm時，歸一化相速在0.315附近，所以減小內徑的大小有助于降低慢波結構的相速，用作行波管時可以降低工作電壓。從圖4可以看出耦合阻抗隨著內導體半徑的減小而增大，這說明耦合阻抗的提高是以增加系統的色散為代價的，因此在設計慢波結構時應當選擇合適的尺寸使得器件既有較好的色散曲線，又有較大的耦合阻抗。圖5和圖6分別給出了不同周期長度L對色散特性和耦合阻抗的影響，結構參數除取ra=1.5mm外,其余參數與圖3和圖4相同。可以看出隨著周期L的增加，相速增加，色散曲線平行上升，另外隨著周期L的增加，耦合阻抗也得到了提高。減小單位周期長度可以在保持色散曲線平坦的情況下有效地降低相速，因此帶寬允許的情況下可以適當地調整慢波結構單位周期的長度，從而提高電子注與電場的互作用效率。圖7和圖8分別給出了不同加載脊棱寬度S對色散特性和耦合阻抗的影響，結構參數ra=1.5mm，rb=1.8mm，rc=2.5mm，rd=2.7mm，L=0.8mm，w=0.1mm，k=0.6mm。可以看出隨著加載脊棱寬度S的增加，器件的相速得到了降低，但是降低的幅度不明顯。耦合阻抗隨著加載脊棱寬度的增加得到了顯著的提高。當S=0時，脊加載同軸徑向線慢波結構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S=0.04時，其耦合阻抗如圖7中的曲線C所示。可以看出：在交錯圓盤的中心加載上脊棱后，慢波結構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，慢波結構的色散特性沒有明顯的變化，而耦合阻抗卻得到了提高，這可以在保障行波管工作帶寬的情況下提高整管的增益。圖9和圖10分別給出了不同加載脊棱長度k對色散特性和耦合阻抗的影響，結構參數除取S=0.02mm外，其余參數與圖7和圖8所取的值相同。從圖中可以看出，當k減小時，慢波結構相速有所提高，耦合阻抗也有所增加，但是相速和耦合阻抗的變化都不明顯，所以脊棱的長度k對慢波結構的高頻特性的影響不明顯，在對慢波結構進行設計時，對加載脊棱的長度可以不用過多地考慮。

3結論

本文提出了一種脊加載同軸徑向線慢波結構，并對它的高頻特性進行了研究，分析了不同內徑、不同周期長度、不同脊加載寬度和長度對色散特性及耦合阻抗的影響。結果表明：改變內徑大小和周期長度對結構的色散特性影響較大，隨著內徑的減小和周期長度的增加，結構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構的耦合阻抗，且色散特性變化較??；加脊的長度的變化對色散特性和耦合阻抗都沒有明顯的影響。由于這種結構的邊界條件比較復雜，采用嚴格的電磁場理論分析會遇到困難，還需要進一步深入研究。

作者：王兵文光俊王文祥單位：電子科技大學 通信與信息工程學院物理電子學院

結構設計論文:擺錘結構設計論文

1軌道設計

1.1滑槽的設計有以下三種方案方案一：在圖1（a）中小球與軌道理想為兩點接觸，其受力情況為垂直于兩斜坡面指向球心，因為碰撞后小球的速度方向不是理想的切線方向，若與理想的切線方向有角度的偏移，可能會發生干涉。方案二：圖1（b）中小球與軌道為理想的單點接觸，其受力情況垂直于底面向上，小球在運動的過程中與軌道始終保持單點接觸，實現理想的純滾動，這對于減少能量損失有幫助。圖1（c）中小球與軌道的接觸理想為單點接觸，其摩擦力比圖1（a）和圖1（b）小一點，但是軌道截面形狀的參數不易求解，加工實施困難。因此綜合以上三種的方案的比較分析，方案二更有利于加工和減少能量的損失，從而滑槽選擇方案二更適宜。

1.2球與滾道之間的摩擦力分析球與滾道之間的摩擦可分為滑動摩擦和滾動摩擦，滑動摩擦因數一般較大，摩擦的能量損失也較大，球在軌道上滑動的整個過程中產生的損失也較大，而整個過程中滾動摩擦力只是把平動動能轉化為轉動動能，因為轉動動能在碰撞過程中大部分損失，所以為了減小碰撞的整個運動過程中能量的損失，必須盡可能地減小平動動能轉化為轉動能，較好的方法就是通過增加軌道和滾球的剛度，從而減小滾動摩擦因數μ以及正壓力f。由f=μmgcosθ可知，滾槽的水平傾角θ越大，正壓力越小。因此，θ越大，小球與滑槽之間的摩擦力越小。

1.3軌道基本軌跡的確定綜上，對于該單擺球滾道“永動器”的軌道路徑設計為圓弧-直線的組合式軌道，如圖3（b）所示選用直線形軌跡，由于希望保持對心碰撞，軌跡底部加工出一段小水平直線，且該段直線的粗糙度較大，便于在小球碰撞擺錘時，小球將轉動能轉化為較大的摩擦力作用在擺錘上?？紤]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擺系統設計

2.1擺錘與滾球的選取擺錘到達低點與位于軌道上的小球發生正碰，由動量守恒定律，因此，當擺錘以速度v1的速度正碰靜止的小球時，理想狀態下，擺錘和小球可達到速度交換，從而實現永動碰撞的效果。由此類推，小球的質量是擺錘的3倍時，依然可以實現速度交換，理論上，兩種方案都能實現速度交換，從而實現不斷碰撞，但由于碰撞能量損失和小球在軌道上滾動時的摩擦，因此擺錘和小球的速度不斷地交換下去實際上是不可能的。當選用方案二時，通過碰撞的速度交換規律得知，擺錘與滾球在實際中更容易在碰撞后一起擺動。為了盡可能地實現擺錘與小球多次碰撞，應選用方案一，即小球的質量與擺錘的質量相等。其擺錘和小球的參數為：小球直徑為20mm，擺錘直徑為20mm，二者都為實心鋼球。

2.2擺錘與擺桿的連接命題要求擺桿直徑為5mm的實心剛性桿件，由于擺桿自身的重量從而影響擺錘與滾球發生質心碰撞，因此為盡可能減小這種影響，擺桿的材料采用鋁合金。擺錘的直徑為20mm，考慮到擺球為剛性實心小球，其強度較大，不易攻螺紋孔，因此采用激光打通孔，在擺桿端部打一個M2.5的螺紋孔，通過緊固螺紋件將擺錘和擺桿相連。其三維設計圖如圖5所示。

3螺桿軸的強度校核

根據圓軸在扭轉和彎曲組合變形下的強度條件。

4總體設計與調試

對于該裝置，我們已經討論得出其各個方面的大致情況，下面進行結構尺寸設計與調試。我們在調試中發現兩個小球的碰撞過程分離開的時間極短，經過少量的幾次碰撞后兩個小球就會在一起擺動，這對于運動時間的延長極為不利，現進行如下分析：1）運動的小球在軌道上的速度衰減量極大，且近似于單擺的簡諧運動，在空氣阻力的影響下，經過若干次的振動后近似趨于靜止。2）調試階段我們選取了桿套與滑動摩擦的部分進行分析，觀察發現其影響不大。且分析發現滑動轉軸的精度如果設計不夠好，會極大地損耗能量。3）擺錘與擺球的質量影響也比較大，且在運動的過程中我們發現，當大球碰撞小球時其運動過程較小球碰撞大球更易粘在一起運動。4）小球在軌道上下滾速度太快，致使擺錘與小球在及時次碰撞后運動過程無規律性，且最終的結果不太理想，這與周期有關。5）擺錘與小球碰撞點影響極大，因此在設計過程中需要能夠滿足支架和桿套可以進行一定的微調。單擺-球滾道“永動器”總體設計的示意圖如圖6所示。

5軌道工藝分析

為了防止軌道過于笨重，以及便于加工，軌道材料選用鋁合金相對比較適宜?；蹫榫匦尾?，其加工有兩種方案［5］：方案一：用四軸聯動的數控機床銑。方案二：將軌道分成兩部分進行加工，即直接平面數控銑中間的滑槽面，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控銑機床就可以加工，因此，從工程管理上考慮優先采用方案二加工。

6結語

類牛頓擺球式碰撞裝置的設計過程涉及理論的推理與分析，特別是軌道設計中的方案選取和各部件的尺寸參數的取值對于“永動”時間的影響較大，當然，在規定的尺寸約束條件下，工程計算的結果只能作為一個可行的有效解，理論計算與現實情況差別的進一步縮小，仍需要后續的深入研究探討。

作者：謝玄劉波代恒鄭華生單位：武漢科技大學機械自動化學院

結構設計論文:隔振系統結構設計論文

1設備熱設計電子設備的熱設計是指

依據設備內部熱耗的情況，具體如表1所示，通過估算，自然散熱不能滿足該設備的散熱需求，需考慮采用強迫風冷的方式冷卻，設備自帶風扇提供風源。從表1同時可以看出，該電子設備的主要散熱集中在2個功放芯片上（中放芯片和末放芯片），根據該設備的散熱特點，最終選擇了局部強迫風冷和自然散熱相結合的熱設計方式。由于設備尺寸限制和模塊熱耗特點，該電子設備選擇了一款體積小風力足的EBM風機。該設備的熱設計主要集中在功放芯片散熱上，通過去掉安裝架及不必要的結構簡化模型如圖2所示。采用熱仿真軟件flotherm計算［2］，計算模型如圖2所示，計算結果如圖3~圖6。由仿真分析可知，使用常規風冷散熱，難以解決設備內部2個功放芯片散熱問題，由于擴散熱阻的存在，散熱器基板溫差較大可達100℃。如果使用均溫板（即毛細散熱腔VC板），則可降低基板溫差，提高散熱利用效率。按保守的均溫板導熱系數（1000W（/m?K））［3］，保守的較大熱流密度（100W/cm2）進行仿真計算，其安裝面溫度可控制在110~120℃左右，該設備的器件結溫/殼溫要求及計算結果對比如表2所示，考慮到所設定均溫板的數值偏保守，通過表2可以看出，采用強迫風冷加均溫板的方案解決設備散熱問題是可行的。

2設備振動強度及減重設計

由于設備裝機位置處環境條件要求嚴格，根據以往工程經驗看，設備振動條件相對其它設備非常惡劣，再加上設備本身要求有很高的性和耐久性，該設備傾向于選擇加裝隔振系統。首先簡化設備模型、約束處理、網格劃分和設置材料參數，在不裝隔振系統情況下，對設備進行模態分析。得出1階模態：470.8Hz、2階模態：702.Hz、3階模態：875.6Hz、4階模態：1043Hz。通過模態分析可以看出，設備的1階和2階模態頻率和結構件容易產生共振，對設備結構件和內部器件的結構強度和剛度容易造成損壞［4］，這樣就更加論證了需要加隔振系統的方案。根據設備的振動條件定制了所需的隔振器，隔振器主要參數是：固有頻率為70Hz；較大共振放大率小于3；單只公稱載荷為1.5kg；隔振器單只重量為130g。同時為滿足設備的裝機要求，還設計了設備安裝架，安裝架通過4個底部隔振器安裝于飛機平臺，而整機則通過安裝架后面的導銷，前面的鎖緊裝置固定在安裝架上，以實現快速拆卸，其整體結構形式如圖7所示。

根據設計的隔振系統再次對安裝了隔振器的設備進行了模態分析，結果如表3和圖8所示。從表3和4圖8可以看出，安裝減振器后，設備的前3階模態以減振器3個方向的平動振動為主，第4階模態以減振器的水平扭振為主，其它低階模態主要集中在安裝架上。扭振的發生與設備重心位置及減振器的安裝位置密切相關，如果減小減振器的安裝平面位置與系統重心的相對尺寸，就可以避免扭振的發生。從仿真分析來看，該振動設計能夠滿足設備振動需求。當然除了滿足振動設計以外，設備還需要滿足裝機重量要求。目前綜合考慮剛度-密度比、加工性和成本等多方面因素，設備結構材料主要采用5A06鋁。從整體看，該設備為LRU設備，設備采用安裝架固定方式，結構設計必須受到接插件、冷板和減振器裝配及安裝諸多特殊要求的限制，結構優化設計余量很小，該設備在滿足上述設計要求的前提下，盡量削減所有非重要承力部件（其中外部結構強度和電磁屏蔽要求，預留2.5mm左右薄板。設備內部有3處需要考慮電磁屏蔽要求，隔板厚度暫設定為3mm）。在此基礎上完成結構設計后，對設備進行了隨機振動響應分析，通過對設備內部標準差位移和標準差加速度的對比分析，經過幾次耦合設計，最終設計出一個既滿足振動設計又盡可能輕的電子設備。

3結語

在機載電子產品的結構設計中，熱設計、振動強度及減重設計已成為設計的重點和難點，它們設計的好壞已成為產品是否成功的關鍵因素。本文闡述了一種機載功率放大設備的結構設計，對熱設計、振動強度和減重設計進行了重點闡述，通過多次改進設計并結合仿真分析和試驗驗證得到的設計參數，為同類的機載電子設備的結構設計提供借鑒。

作者：王彥斌單位：西南電子技術研究所

結構設計論文:儲罐結構設計論文

1結構型式

1.1優點：（1）該結構由于設置有帶孔的擴散管以及防沖板，因此可有效降低油品進入罐內的速度，從而避免引起靜電；（2）該結構由于內伸至罐中心，因此油品可視為從儲罐中心漫流至儲罐四周，流動較為平穩，不會對浮盤等部件產生沖擊和旋轉作用；

1.2缺點及存在的問題：（1）該結構由于內伸較長，一直內伸至罐中心，對1萬方以上的儲罐，油進出管均達到10m以上，儲罐水壓試驗完成后，若發生地基沉降，油進出管隨之發生彎曲，極易對罐壁焊接處產生非常大的拉力，使罐壁與油進出管焊接部位產生很大應力；（2）此外由于罐底均有一定的坡度，當油進出管中心高度較低時，極易使油進出管的防沖板或擴散管與罐底碰撞；

2新結構的設計方案

基于以上兩種油進出管結構存在的問題，在綜合考慮儲罐的地基沉降、油品流動速度和流動狀態等因素的基礎上提出新型油進出管結構型式，具體結構如圖3所示。該種結構分為兩段，及時段管徑與進口相等；第二段為擴散部分，設置帶小孔的擴散管和防沖擋板；兩段之間不采用焊接方式連接，僅需兩段的中心線對齊即可，這樣油品在通過及時段，可順利流至第二段，通過擴散管和防沖板的作用降低流速。同時油進出管內伸為0.4D（D為儲罐內徑），且不應大于10m。該結構的優點：

2.1設置有擴散管和防沖擋板，可以有效降低油品的流速，避免產生靜電；

2.2及時段與第二段不進行焊接，當發生地基沉降時，不會對罐壁產生拉力，避免油進出管與罐壁焊接部位產生過大的應力；

2.3油進出管內伸為0.4D，可使出口盡量靠近罐中心，不使罐內介質產生旋轉運動；

2.4同時，油進出管內伸不超過10m，當擴散管直徑較大時，可有效避免油進出管與罐底發生碰撞。

3結語

3.1油進出管設計應考慮地基沉降作用，避免地基沉降使油進出管對罐壁產生過大拉力；

3.2油進出管設計應考慮油品出口流速過大引起的摩擦靜電；

3.3油進出管設計應使罐內油品流動平穩，避免形成油品旋轉運動；

3.4油進出管設計應避免擴散管或防沖板與罐底的碰撞；

3.5綜合考慮多種因素，建議油進出管的結構設計為兩段，及時段管徑與進口相等；第二段為擴散部分，設置帶開孔的擴散管和防蟲擋板；兩段之間不需焊接，僅需兩段的中心線對齊即可，油進出管內伸為0.4D（D為儲罐內徑），且不大于10m。

作者：王澤宋嘉寧單位：侯馬北銅銅業有限公司中國石油集團工程設計有限責任公司華北分公司