结构设计论文大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇结构设计论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

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1前言

预应力结构设计技术的发展，为现代高层建筑向更高、体型更复杂，结构形式更多样、功能更全、综合性更强的方向发展提供了更大的可塑空间。通常可使建筑物在同一竖直线上，上部楼层布置住宅、旅馆，中部楼层作为办公用房，下部楼层作商店、餐馆等。以满足综合性的不同需要。本文所介绍的工程设计是一幢集办公、休闲为一体的高档办公楼。

2工程概况

本工程位于益阳市赫山区，建筑面积31000m2，地上21层，地下一层，总高度为83m。其中一层为大型商场，二层为餐厅，三层为娱乐场所，四层及以上为公寓和办公楼。工程结构形式采用框架一剪力墙结构，裙楼为超长结构，结构平面布置随建筑变化而逐层变化，图1为四层的结构平面图，楼层主、次梁均为预应力混凝土技术。

3结构方案设计

混凝土结构构件在混凝土材料收缩和环境温差的作用下发生的体积缩小变形从而增大结构构件的拉应力，当该拉应力大于构件的极限抗拉强度时，构件即开裂。对此，现行规范中规定框架-剪力墙结构伸缩缝最大为45~55m。本结构纵向长度近159.6m，远超过上述规定，而且6个剪力筒大大增强其中间混凝土楼面水平侧向约束。如增加两道或三道结构伸缩缝，必须采用从基础到顶层增加双梁双柱来实现，这除了增加施工难度和成本之外，还大大影响了使用功能和建筑要求。设计采用预应力技术解决这一结构超长问题，通过对结构施加预应力，在结构中预先产生压应力。使其抵消超长结构在季节温差和混凝土收缩过程中产生的拉应力。理论与实践证明预应力对控制超长结构钢筋混凝土结构裂缝是有效的。

预应力除了可有效控制裂缝的作用之外，其主要作用是能有效抵抗竖向荷载并明显降低构件尺寸。经初算,预应力钢筋混凝土结构8.4m跨主梁的梁高可由原来普通钢筋混凝土主梁的700mm降为500mm，次梁梁高可由600mm降为450mm，16.4m跨主梁的梁高可由1600mm左右降为900mm~

1100mm。这样在保持净层高不变的情况下，每层高度可降低200mm。经综合考虑决定采用预应力方案，使楼层数量在建筑总高不变的情况下增加一层，从而取得显著的经济效果。

为此，在设计中我们针对本工程的结构形式和布置特点，确定了以下主要设计原则：

3.1为有效控制混凝土裂缝以及降低层高，结构纵横两个方向的梁均布置预应力筋；考虑到规范要求，采取有粘结预应力，跨后浇带的锁缝预应力筋采用无粘结预应力。

3.2根据文献[2]，混凝土中有效预应力大于0.7Mpa，则可基本避免温度应力导致混凝土开裂。所以间距为2.8m的主次梁均应施加预应力，已达到在板中建立一定预压力避免楼板开裂的目的。

3.3后浇带位置要合理，避免布置在侧向刚度很大的构件周围，以免影响两侧板带的自由收缩。

3.4由于结构复杂，预应力筋数量和形式多样，设计时就必须考虑采取相应的构造和施工措施来避免预应力张拉施工时可能造成混凝土开裂。

4预应力计算

4.1设计重点

a)4~6轴部分结构地下一层至六层纵向均为8.4m跨的框架结构，其中六楼为空中花园，七、八楼中空，到九、十层纵向成为连接两边塔楼的16.4m跨大梁板,其中十层为空中花园。按结构整体计算结果配筋，并对两层柱采取加强措施。另外施工时九层的支撑为两层高，而且后浇带的设置使地下一层至六层的A~C轴和E~F轴以及九、十层A~F轴在后浇带未浇混凝土、锁缝筋未张拉之前形成12.4m的大悬挑结构。所以这些部位结构的支撑均通过认真计算确定并适当加强。

b)如图1所示，十层和十一层17~20/C~G轴之间是一个悬挑大网架，面积为25.2m×33.6m，矢高为一个楼层高度，通过大型预埋件固定在17、18、19、20、E、F、G梁柱节点上。在风荷载的作用下支座对结构产生很大的水平推拉力，十一层G点支座向外拉力最大，为1300kN。为了避免在梁柱节点预埋件处局部混凝土产生过大的集中应力，在预埋件上钻直径20mm的孔，采用无粘结应力筋对预埋件进行锚固,把支座拉力传向远端框架结构。无粘结预应力筋与原结构预应力筋不相干，基本走梁中直线，张拉控制应力为0.6fptk。

c)二十层屋面设置了冷却塔、擦窗机以及沿周边7m高的广告牌。所以本楼层荷载复杂，特别是广告牌支座在风荷载作用下，每个支座最不利弯矩为250kN·m，支座两个支点间距为800mm则支点上下反复集中力约为300KN。支座间距为28m，对于16.8m跨大梁就有5个点落在梁中位置，荷载值很大。

针对以上所述的设计重点难点，预应力设计紧密与建筑、钢结构、设备等专业配合，均采取了相应有效合理的设计措施。

4.2预应力计算标准

材料强度等级:混凝土C40，局部采用杜拉纤维C60混凝土;有粘结和无粘结预应力筋为1860高强低松弛钢绞线，张拉控制应力均为0.75fptk。

本工程采用SATWE以及PREC程序进行抗裂验算以及配筋计算。根据规范要求:结构设计应满足正常使用极限状态、承载能力极限状态以及耐久性的要求。针对结构多样复杂性。对不同情况的构件采取不同的控制标准（见表1）。

所有预应力梁普通钢筋基本采用对称配筋，其受压区高度均小于0.35h0，纵向受拉钢筋折算配筋率均不大于3％，符合规范要求。所有梁均进行两层托一层的施工工况以及楼面自重下一次张拉反拱工况的验算，均未开裂。

5构造设计

5.1后浇带设置

如图1所示，三道后浇带把结构分成长度均为36m左右的四个区段，有效解决了侧向刚度很大的剪力筒约束混凝土楼板自由收缩的问题。混凝土的收缩随时间而增长，初期发展较快，两周可完成全部收缩的1/4，一个月约可完成1/2，三个月完成60％～80％。在后浇带浇筑之前，超长板可视为一种能接近于自由变形的构件，后浇带选择两个月后而且气温低于主体结构浇灌时气温浇灌，考虑竖向结构（柱和墙）的约束影响，可认为此时收缩变形已完成50％。穿越后浇带的锁缝预应力筋在后浇带混凝土达到100％强度时即可张拉。为增强后浇带的抗裂性能，采用比原强度等级高一个等级的膨胀混凝土浇灌。

预应力对于E～F轴段结构从第三层就到17轴为止，则该区段15～16轴之间的后浇带的作用不是很明显。为加快施工进度，从第六层开始把该后浇带取消，预应力筋最长55.4m。同时在16轴与剪力墙之间预留临时施工后浇带，以实现两端张拉和避免拉裂混凝土。同理在C、E轴边板设置200mm宽的临时后浇带，以防止4～6轴间的横向次梁预应力张拉时把内部结构拉裂。

5.2锚具设计

由于荷载和结构形式复杂，预应力梁内的预应力数量种类很多，根据各种组合采用了单孔、4孔、6孔、9孔和12孔等多种型号的锚具。固定端采用了挤压式锚具。因此本工程预应力锚具及相关配筋种类较多。

5.3张拉槽、后浇带构造设计

由于后浇带或梁面张拉槽处需要采用变角张拉技术，而要实现变角张拉的操作，梁面普通钢筋以及箍筋必须有足够的间隔。如设计不作预先充分的考虑，必将带来如截筋而无法补强等施工问题，最终影响工程质量。所以设计时应对构造复杂的地方进行特殊处理，以保证施工质量。

在梁后浇带处或梁面张拉槽处，先按张拉变角块所需的空间以及尽量少断钢筋的原则排好普通钢筋，对割断钢筋采取增加相应搭接筋进行补强。后浇带及梁面张拉槽处张拉端的详细构造设计（见图2和图3）。

5.4张拉顺序设计

根据本工程的结构设计特点，张拉各个区域分开进行，先张拉次梁，后张拉主梁。这主要由于先张拉主梁（特别是与次梁垂直的主梁），有可能会由于主梁反拱抬起未张拉的次梁，而导致后者的开裂。预应力筋张拉顺序如下：

a）先沿着一个方向张拉纵向次梁，再返回张拉纵向主梁；

b）沿一个方向张拉横向主、次梁；

c）横向主梁由于中间16.4m跨所配的预应力筋比两边两短跨多，必须先张拉贯通全50.4m梁的预应力筋，在两边短跨梁内建立起预压力，再张拉中间其余预应力筋。否则必定把两边短跨梁拉裂。

6结语

经各方共同努力，本工程施工进展顺利，经观察没有发现结构裂缝，质量优良。工程实践表明：

6.1采用预应力技术和合理布置后浇带是解决超常结构混凝土开裂的有效途径。

6.2在高层中，施加预应力能起承受主要竖向荷载而降低构件尺寸的作用。所以在保持总高度不变的情况下，采用预应力方案可以增加建筑物层数，从而取得显著的经济效益。

6.3预应力结构配筋计算应根据实际情况而定，对同一幢建筑中的不同构件，同一个构件的不同工况都应采取相应不同的设计标准。

6.4预应力结构设计应全面、深入考虑合理的构造设计和恰当的施工方法、顺序，这有利于指导施工各方配合，保证施工进度和工程质量。

参考文献：

[1]混凝土结构设计规范.GB50010-2002.

[2]美国混凝土协会规范.AC1318.

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结构计算阶段的内容为：

一：荷载的计算。荷载包括外部荷载（例如，风荷载，雪荷载，施工荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等）和内部荷载（例如，结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等等）上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。

二：构件的试算。根据计算出的荷载值，构造措施要求，使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。

三：内力的计算，根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算，包括弯矩，剪力，扭矩，轴心压力及拉力等等。

四：构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制（比如，轴压比，剪跨比，跨高比，裂缝和挠度等等）来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。

施工图设计阶段的内容为：根据上述计算结果，来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。

3.各设计阶段的基本方法：根据方案阶段的主要内容，其基本方法就是根据各种结构形式的适用范围和特点来确定结构应该使用的最佳结构形式，这要看规范中对于各种结构形式的界定和工程的具体情况而定，关键是清楚各种结构形式的极限适用范围。还要考虑合理性和经济性。

在结构计算阶段，就是根据方案阶段确定的结构形式和体系，依据规范上规定的具体的计算方法来进行详细的结构计算，规范上的方法有多种，关键是结合工程的实际情况来选择合适的计算方法，以楼板为例，就有弹性计算法，塑性计算法及弹塑性计算法。所以选择符合工程实际的计算方法是合理的结构设计的前提，是十分重要的。

在施工图设计阶段，就是根据结构计算的结果来用结构语言表达在图纸上。首先表达的东西要符合结构计算的要求，同时还要符合规范中的构造要求，最后还要考虑施工的可操作性。这就要求结构设计人员对规范要很好的理解和把握。另外还要对施工的工艺和流程有一定的了解。这样设计出的结构，才会是合理的结构。

4.规范、手册及标准图集在具体工作中的应用：结构设计的准则和依据就是各种规范和标准图集。在进行不同结构型式的设计时必须要紧扣不同的规范，但这些规范又都是相互联系密不可分的。在不同的工程中往往会使用多种规范，在一个工程确定了结构形式后，首先要根据《建筑结构可靠度设计统一标准》来确定建筑的可靠度和重要性；然后再根据《中国地震动参数区划图》，《建筑抗震设防分类标准》《建筑抗震设计规范》确定建筑在抗震设防方面的规定和要求，在荷载的取值时要按照《建筑结构荷载规范》来确定，这是建筑总体需要运用的规范。在工程的具体设计方面，涉及到砌体部分的要遵循《砌体结构设计规范》的规定；涉及到混凝土部分的要遵循《混凝土结构设计规范》的规定；涉及到钢筋部分的要遵循《钢筋焊接及验收规程》和《钢筋机械连接通用技术规程》的规定；在基础部分的设计时需要遵循的是《建筑地基基础设计规范》的规定。最后在结构绘图时则要符合《建筑结构制图标准》的要求。

在各种结构设计手册中，给出了该结构形式设计的原理，方法，一般规定和计算的算例以及用来直接选用的各种表格。这对于深刻理解和具体设计各种结构形式具有良好的指导作用。我们推荐最好能参照设计手册来手算典型的结构形式。

标准图集是依据规范来制定的国家和省市地方统一的设计标准和施工做法构造。不同的结构形式有不同的标准图集。设计中常用的有，结构绘图时采用：平法制图（03G101-1），砌体中的钢筋混凝土过梁采用：过梁（L03G303），砖混结构抗震构造详图采用：L03G313，钢筋混凝土结构抗震构造详图采用：L03G323，地沟及盖板采用：02J331.需要说明的是，在选用标准图集时一定要根据具体工程的实际情况来酌情选用，必要时应说明选用的页号和图集号，不可盲目采用。

总之，结构设计是个系统的，全面的工作。需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。千里之行始于足下，设计人员要从一个个基本的构件算起，做到知其所以然，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其它专业来进行设计。在工作中应事无巨细，应善于反思和总结工作中的经验和教训。

在结构计算阶段，就是根据方案阶段确定的结构形式和体系，依据规范上规定的具体的计算方法来进行详细的结构计算，规范上的方法有多种，关键是结合工程的实际情况来选择合适的计算方法，以楼板为例，就有弹性计算法，塑性计算法及弹塑性计算法。所以选择符合工程实际的计算方法是合理的结构设计的前提，是十分重要的。

在施工图设计阶段，就是根据结构计算的结果来用结构语言表达在图纸上。首先表达的东西要符合结构计算的要求，同时还要符合规范中的构造要求，最后还要考虑施工的可操作性。这就要求结构设计人员对规范要很好的理解和把握。另外还要对施工的工艺和流程有一定的了解。这样设计出的结构，才会是合理的结构。

4.规范、手册及标准图集在具体工作中的应用：结构设计的准则和依据就是各种规范和标准图集。在进行不同结构型式的设计时必须要紧扣不同的规范，但这些规范又都是相互联系密不可分的。在不同的工程中往往会使用多种规范，在一个工程确定了结构形式后，首先要根据《建筑结构可靠度设计统一标准》来确定建筑的可靠度和重要性；然后再根据《中国地震动参数区划图》，《建筑抗震设防分类标准》《建筑抗震设计规范》确定建筑在抗震设防方面的规定和要求，在荷载的取值时要按照《建筑结构荷载规范》来确定，这是建筑总体需要运用的规范。在工程的具体设计方面，涉及到砌体部分的要遵循《砌体结构设计规范》的规定；涉及到混凝土部分的要遵循《混凝土结构设计规范》的规定；涉及到钢筋部分的要遵循《钢筋焊接及验收规程》和《钢筋机械连接通用技术规程》的规定；在基础部分的设计时需要遵循的是《建筑地基基础设计规范》的规定。最后在结构绘图时则要符合《建筑结构制图标准》的要求。

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2进口事故闸门及其启闭设备

在检修闸门下游侧设有1道1孔1扇事故闸门，在隧洞及出口工作闸门发生事故时可起到保护作用。事故闸门孔口尺寸为10.5m×10.5m，其底坎高程为224.00m，闸门挡水水位按万年校核水位268.50m设计，设计水头按系列水头取为45m，闸门检修平台高程为278.25m。事故闸门为焊接结构，闸门主体材料依据其工作环境温度、操作条件及荷载工况设计为Q345B，由于底主横梁荷载较大，采用箱型梁实腹等截面组合梁，其他主横梁采用工字型实腹等截面组合梁。闸门主轮材料依据轮压荷载选为ZG35Cr1Mo,采用偏心轴定轮支承，以便在现场安装时，调整各主轮踏面高度，使每个主轮踏面尽量在同一平面内。因闸门跨度较大，为保证主轮与主轨踏面接触良好，主轮轴承选用自关节轴承，以便适应主轮处转角。门叶按国家运输单元划分标准分5节设计、制造及运输，在工地焊接连成整体。闸门采用上游止水方式，以避免闸门长期处于挡水状态而使主轮泡水而发生锈蚀破坏。闸门的操作条件为利用配重动水闭门，闸门的配重可选择利用水柱和铸铁配重两种方式，考虑利用水柱闭门闸门结构复杂，启闭机容量大，投资相对较高，选用了简便易行的铸铁加重块布置固定在闸门门叶梁格内，用来满足动水闭门的要求。闸门充水平压方式可采用节间充水和小门充水两种方式，考虑闸门孔口尺寸较大，为大型平面定轮闸门，设计水头又高，为避免充水时引起闸门振动，埋下安全隐患，采用了在门体上开小门充水平压方式，当闸门前后水压差达到设定的数值后静水启门。闸门启闭设备考虑了固定卷扬式启闭机和液压启闭机两种启闭设备，对于该部位两种启闭设备都需要水工布置安装固定排架，如使用液压机需配拉杆，增加了施工及运行期安装与拆卸的工程量。固定卷扬式启闭机较液压启闭机造价低廉，更经济合理，足以满足操作闸门的要求。因此，闸门选择了2×2500kN高扬程固定卷扬式启闭机进行操作。闸门平时处于关闭状态，启闭机吊具直接与闸门吊耳相连接，由于闸门为上游止水，不存在钢丝绳泡水问题。启闭机安装高程根据启闭机上极限、小门充水行程高度及闸门整节吊离孔口在检修平台以上有一定的裕度综合考虑，确定启闭机布置在296.50m高程的平台上。

3出口工作闸门及其启闭设备

在隧洞出口闸室段设1道1孔弧形工作闸门，用来调节50年一遇及以下小频率洪水，闸门平时处于开启状态，当事故闸门开启需进行充水平压前，工作闸门下闸挡水，有局部开启要求。由于弧形闸门无门槽，水流条件较平面闸门好，能更好地满足闸门局部开启调节泄量的要求，因此，工作闸门型式选用弧形闸门。工作闸门孔口尺寸为8.8m×8.8m，其底坎高程为193.00m，支铰中心至底板距离确定为13.0m，闸门挡水水位按万年校核水位268.50m设计，设计水头按系列水头取为76m，弧门面板外缘半径为18m，经流激振动试验表明闸门布置合理满足泄洪时支铰不阻水及局部开启要求。闸门采用直支臂主纵梁焊接结构，按常用的计算方法，初步确定断面形式及尺寸，再通过有限元计算方法进行强度、刚度及稳定性分析，根据有限元计算成果加强了断面尺寸。门叶主纵梁为焊接组合箱型梁，纵隔板为实腹T型焊接结构，主梁和支臂均采用组合式焊接结构，闸门主体材料依据其工作环境温度、操作条件及荷载工况设计为Q345B。闸门顶水封结构形式在门叶和门楣上各设一道,门叶上P型橡皮顶止水可沿水流方向在水封座板上移动,避免了支臂受水压后的弹性压缩使闸门漏水，门楣上水封采用转角式,利用水压力将水封压紧在面板上。支铰型式为圆柱铰，支铰材料为ZG35Cr1Mo，支铰轴承为铜基镶嵌自球面轴承。支臂与门叶、支臂与支铰之间均采用螺栓联接，为了承受支铰的作用力和便于闸门的精确安装,设置了支承面经加工的支承钢梁,钢梁埋入二期混凝土内与一期混凝土埋件相连接，有效地将闸门所承受的荷载安全的传递到混凝土中去。潜孔弧形工作闸门启闭设备可选用弧门卷扬式启闭机和液压启闭机两种型式，但经计算该闸门需要1600kN闭门力才可动水闭门，使用弧门卷扬式启闭机操作需要加配重，这样必然增加启门力，启闭机的容量和重量以及外形尺寸都要相应增加，势必造成开挖量增大，造成浪费。液压启闭机本身可以设计成具有1600kN闭门力的型式，节省了配重，减小了启门力，外形尺寸小，布置整齐、美观。经综合比较选择了中间铰支摇摆式液压启闭机操作该闸门。液压启闭机布置在225.8m高程液压启闭机室内，启闭容量为4500kN/1600kN（启门力/闭门力），一台液压启闭机设置一套泵站进行操作和控制，液压启闭机吊点型式为单吊点，根据闸门的启闭高度，确定启闭机的工作行程13m，最大行程13.2m。

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2创造性开展教学，多角度引导思考

借助有效的教学形式促使中职生构建一个完善的服装结构设计知识结构，提升中职生的专业技能，发展他们的创造能力。应以教学、传授知识及提高能力三者为组织课程开展的重点，构建教、学、做3合1的课程教学模式，这样能够让中职生对课程内容进行不同角度的思考，提升教学方法的多元化创新。把平面纸样设计跟立体裁剪进行结合运用到课程教学过程中也是一种非常不错的尝试。有很多的企业都选择采用平面制图后立体裁剪调整这一方式来开展制版工作，此种生产模式的优势已被实际所检验。因此，在课堂教学活动中，借助平面和立体的有机结合可以让教学效果更为显著。并且，教学活动的多元性，也能提升中职生思维能力，让课堂教学更加有效。（1）多媒体教学的多元性。选择多媒体的教学方式穿插到教学当中，借助录像、幻灯片与图片等的不同形式，能很好地增强课堂的感染力，对教学目标的完成具有直接作用，可以让中职生具有更强烈的参与欲望，发展中职生的思维能力。（2）制图教学的多元性。制图活动作为一个相对完备的课堂质量检验过程。制图教学即可对中职生的理论知识及专业能力进行有效检测，又能在绘图过程发现问题、提出问题及解决问题，让中职生了解知识、掌握知识，增强他们的分析力与应用力。（3）语言表达的多元化。服装专业教师口头表达的水平，将直接地影响到课堂教学的质量。高水准的口头表达能够巧妙地唤起中职生的学习欲望，促使他们创造性地学习。

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2抗震性能目标及抗震构造加强措施

主楼超限内容［3］为:1)超过B级适用高度15%;2)2层局部挖空楼板，形成跃层柱。根据超限情况，确定主楼抗震性能目标为C级，多遇地震下满足第1水准，设防地震下满足第3水准，罕遇地震下满足第4水准，具体构件抗震性能目标如表2所示，并要求结构在罕遇地震作用下最大层间位移角不超过1/100。本工程2012年6月已通过广东省超限委员会的超限高层建筑专项审查。

3计算分析

3.1小震弹性反应谱分析小震弹性反应谱分析采用SATWE及MIDASBuilding软件。沿X，Y向输入地震波，安评谱计算的基底剪力大于规范谱的计算结果，故采用安评谱进行分析。考虑偶然偏心，采用刚性楼板假定，主楼周期折减系数为0.9，连梁刚度折减系数取0.7，嵌固端取地下室顶板，分析模型包含3层屋顶架构，共46层。主要分析结果见表3，从表3可以看出，两种软件计算结果比较吻合，各项指标均符合高规［4］和广东省高规［5］(层间位移角限值为1/565)的要求。SATWE软件计算的层间位移角曲线见图4，楼层抗剪承载力比值曲线见图5。

3.2小震弹性时程分析小震弹性时程分析仍采用SATWE软件，采用2条天然波(Oakwh波、Sanfern波)及1条安评波。分析结果见表4。由表4可知，X，Y向单条地震波计算所得基底剪力最小值占CQC法计算结果的百分比分别为84%，78%，X，Y向3条地震波计算所得基底剪力平均值占CQC法计算结果的百分比分别为85%，86%，符合高规［4］的相关规定。

3.3中震分析中震分析采用SATWE软件，连梁刚度折减系数仍取0.7，不考虑构件承载力抗震调整系数及与抗震等级相关的内力调整系数，材料强度中震弹性取设计值，中震不屈服取标准值，其余输入参数(考虑偶然偏心、周期折减系数、双向输入地震力)同小震分析。配筋较大的第10层墙、柱、梁的配筋见表5，其中各构件编号见图3(b)。由表5可知，墙柱配筋取小震分析结果即可满足中震分析要求，梁的配筋取小震和中震分析的较大值。首层典型剪力墙抗剪承载力见表6。由表6可知，剪力墙抗剪承载力有很大富余。由表5，6可知，各构件均符合抗震性能目标的要求。

3.4大震动力弹塑性时程分析

3.4.1基底剪力和层间位移角采用MIDASBuilding进行大震动力弹塑性时程分析，梁柱铰特性值均采用武田三折线模型(考虑刚度退化修正)，剪力墙采用纤维单元模拟，并采用施工图的实配钢筋。采用小震弹性时程分析的3条地震波，峰值加速度均为220cm/s2，持续时间均为30s，地震波的时间间距为0.02s。主要分析结果见表7，层间位移角响应见图6。由表7可知，大震动力弹塑性时程分析的基底剪力与小震弹性时程分析的基底剪力的比值的平均值为3.53(X向)、3.78(Y向)，满足高规［4］要求，同时也说明结构耗能良好。Sanfern波作用下结构响应最大，X，Y向的最大层间位移角分别为1/195，1/189，均小于高规［4］限值1/100的要求。由图6可知，X向层间位移角呈弯剪型，Y向层间位移角呈剪切型，主楼X向采用弱连梁连接的双筒，比Y向有较好的耗能机制和耗能次序。

3.4.2结构抗侧力体系损伤情况取结构响应最大的1条天然波(Sanfern波)X向地震作用下的结果进行分析。由图7，8可知，在罕遇地震作用下，塔楼结构主要抗侧力构件没有发生严重破坏，大部分连梁和框架梁屈服耗能，框架柱未屈服，底部加强区墙体少量进入抗弯屈服状态，墙体未出现剪切屈服，这说明结构是“梁铰破坏”机制。计算结果还表明，结构的耗能机制和耗能次序为:弱连梁耗能屈服强连梁及框架梁耗能屈服核心筒部分抗弯耗能屈服框架柱部分开裂。这说明结构是通过弱连梁和框架梁的屈服作为第1道耗能防线，双核心筒作为第2道耗能防线，框架柱作为第3道耗能防线，实现了良好的耗能机制，有效保护了竖向构件，延缓了主体结构的损伤。由图9可知，弱连梁延性系数大部分在0.5～3.5之间，极少部分在3.5～5之间，弱连梁仍具有较大变形能力，可以承受竖向荷载作用，结构整体和各类构件还有较大的弹塑性变形能力储备。

3.5无梁楼盖的屈曲分析本工程设5层地下室，为满足在相同净空要求的前提下能有效减小建筑层高，同时也能够减少土方开挖量，地下3层～地下1层地下室楼盖采用无梁楼盖体系，板厚270mm，柱帽厚550mm。由于埋深较深，土的侧压力和水压力较大，故采用SAP2000软件(V15.2.1版)对地下3层无梁楼盖(图10)进行屈曲分析。取恒载G+活载L作为初始荷载，屈曲荷载工况为:(Kaγh1+γwh1)h。其中Ka为静止土压力系数;γ为土的浮容重;γw为水容重;h1为计算点深度;h为地下室层高。屈曲模态见图11。计算结果表明，第1阶屈曲模态特征值为54.1，第2阶屈曲模态特征值为62.5，第3阶屈曲模态特征值为72.3。由此可见屈曲模态特征值远大于10，无梁楼盖稳定性有足够的安全储备。

3.6抗震构造加强措施根据主楼超限内容及计算分析的结果，采取如下的抗震构造加强措施:1)全楼抗震等级按一级采用，适当提高核心筒剪力墙分布筋的配筋率。2)对于连接双核心筒的弱连梁，其承载力为抗弯控制，抗剪承载力富余较大，同时配置加强箍筋及横向拉筋，提高该处连梁的变形能力。3)底部第2层由于建筑双层柱廊要求，结构楼板缩进，形成边框柱跨两层高。柱计算长度l为14m，l/b(b为柱宽)为8.5＞4，为中长柱，其稳定系数接近于1，具有很好的延性。为了提高1～2层结构的侧向刚度及水平承载力，采取了加大底部两层墙体厚度和加大边框柱截面的措施。4)工程无竖向不规则，无抗剪承载力突变，无楼层质量不均匀，除顶部局部平面不规则外无平面不规则;无扭转不规则，除个别楼层外，其余楼层的扭转位移比均在1.2以内;通过改变柱尺寸、剪力墙厚度、采用剪力墙开洞口等方式逐步缩短剪力墙长度，使结构刚度由下至上逐渐均匀减小，不出现刚度突变。5)工程双筒的连梁配筋取小震作用下两端刚接和两端铰接的较大值。

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1.2球与滚道之间的摩擦力分析球与滚道之间的摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦，滑动摩擦因数一般较大，摩擦的能量损失也较大，球在轨道上滑动的整个过程中产生的损失也最大，而整个过程中滚动摩擦力只是把平动动能转化为转动动能，因为转动动能在碰撞过程中大部分损失，所以为了减小碰撞的整个运动过程中能量的损失，必须尽可能地减小平动动能转化为转动能，较好的方法就是通过增加轨道和滚球的刚度，从而减小滚动摩擦因数μ以及正压力f。由f=μmgcosθ可知，滚槽的水平倾角θ越大，正压力越小。因此，θ越大，小球与滑槽之间的摩擦力越小。

1.3轨道基本轨迹的确定综上，对于该单摆球滚道“永动器”的轨道路径设计为圆弧-直线的组合式轨道，如图3（b）所示选用直线形轨迹，由于希望保持对心碰撞，轨迹底部加工出一段小水平直线，且该段直线的粗糙度较大，便于在小球碰撞摆锤时，小球将转动能转化为较大的摩擦力作用在摆锤上。考虑到命题要求以及工程上的因素，我们选用的轨道为圆弧-直线式组合轨道，其示意图如图4所示。

2摆系统设计

2.1摆锤与滚球的选取摆锤到达最低点与位于轨道上的小球发生正碰，由动量守恒定律，因此，当摆锤以速度v1的速度正碰静止的小球时，理想状态下，摆锤和小球可达到速度交换，从而实现永动碰撞的效果。由此类推，小球的质量是摆锤的3倍时，依然可以实现速度交换，理论上，两种方案都能实现速度交换，从而实现不断碰撞，但由于碰撞能量损失和小球在轨道上滚动时的摩擦，因此摆锤和小球的速度不断地交换下去实际上是不可能的。当选用方案二时，通过碰撞的速度交换规律得知，摆锤与滚球在实际中更容易在碰撞后一起摆动。为了尽可能地实现摆锤与小球多次碰撞，应选用方案一，即小球的质量与摆锤的质量相等。其摆锤和小球的参数为：小球直径为20mm，摆锤直径为20mm，二者都为实心钢球。

2.2摆锤与摆杆的连接命题要求摆杆直径为5mm的实心刚性杆件，由于摆杆自身的重量从而影响摆锤与滚球发生质心碰撞，因此为尽可能减小这种影响，摆杆的材料采用铝合金。摆锤的直径为20mm，考虑到摆球为刚性实心小球，其强度较大，不易攻螺纹孔，因此采用激光打通孔，在摆杆端部打一个M2.5的螺纹孔，通过紧固螺纹件将摆锤和摆杆相连。其三维设计图如图5所示。

3螺杆轴的强度校核

根据圆轴在扭转和弯曲组合变形下的强度条件。

4总体设计与调试

对于该装置，我们已经讨论得出其各个方面的大致情况，下面进行结构尺寸设计与调试。我们在调试中发现两个小球的碰撞过程分离开的时间极短，经过少量的几次碰撞后两个小球就会在一起摆动，这对于运动时间的延长极为不利，现进行如下分析：1）运动的小球在轨道上的速度衰减量极大，且最后近似于单摆的简谐运动，在空气阻力的影响下，经过若干次的振动后近似趋于静止。2）调试阶段我们选取了杆套与滑动摩擦的部分进行分析，观察发现其影响不大。且分析发现滑动转轴的精度如果设计不够好，会极大地损耗能量。3）摆锤与摆球的质量影响也比较大，且在运动的过程中我们发现，当大球碰撞小球时其运动过程较小球碰撞大球更易粘在一起运动。4）小球在轨道上下滚速度太快，致使摆锤与小球在第一次碰撞后运动过程无规律性，且最终的结果不太理想，这与周期有关。5）摆锤与小球碰撞点影响极大，因此在设计过程中需要能够满足支架和杆套可以进行一定的微调。单摆-球滚道“永动器”总体设计的示意图如图6所示。

5轨道工艺分析

为了防止轨道过于笨重，以及便于加工，轨道材料选用铝合金相对比较适宜。滑槽为矩形槽，其加工有两种方案［5］：方案一：用四轴联动的数控机床铣。方案二：将轨道分成两部分进行加工，即直接平面数控铣中间的滑槽面，另一边的挡板再用螺栓固定。但是方案一加工难度大，成本高，且滑槽面的精度不够高，而方案二采用普通的数控铣机床就可以加工，因此，从工程管理上考虑优先采用方案二加工。

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2参照首根线缆设计后续线缆

后续线缆可参照先前创建的线缆布线。当布线需用另外一个布线网络中的一部分，而这两个布线网络又不连接时，需先将借用的那个布线网络设置共享后，对原本两个不相连接的布线网络创建连接，再从一个布线网络到另外一个布线网络借用参考布线，实现线缆跨网络布线；当两个或多个布线网络交叉时，布线时系统不知道哪个布线网络是优先走线路径参考，可将优先考虑的那个布线网络与其他布线网络交叉点后方紧接着的那个位置点属性设置为“必须”，并配合将另外一个布线网络交叉点后方紧接着的那个位置点属性设置为“不允许”，以此来设置布线网络的优先级层次。

3后期线缆规范调整，美化走线设计

当一个布线网络被多条线缆参照使用时，常出现线缆扭曲交叉干涉的情况。可通过设置线缆扭曲交叉干涉较严重的位置点及其前后位置点的属性，改变角度值，调整理顺线缆；对多股线可修改设置位置点的“最大直径”，增大其间隙，消除干涉。如果线缆很多，常通过增加走线槽加以规整，使其规范。在虚拟布线中，线缆扭曲交叉干涉现象不影响实际布线，可酌情放宽要求。

4提高布线美观性,优化结构设计完整性,验证布线工艺可行性

增加线号、扎带、走线槽及护套元件，美化和规整线缆，使其更加逼真，与实际工艺相一致。与此同时，它也能反馈虚拟布线的位置是否满足结构设计要求，布线工具是否适用，操作和后期维护是否方便，是否需要对产品增加布线结构工艺件，满足布线工艺可行性，或对某些零部件增加辅助工艺，如扎线孔、引线支架和引线桥等。在总装中，审阅当前布线的工艺和结构，通过对需要增加辅助工艺特征的零部件进行激活，增加辅助工艺开孔特征或引线支架和引线桥等元件。由于CREO统一数据库具有全相关性，对零部件的修改会实时反映到总装上，从而使总装效果的审阅非常方便。当确认所有的工作完成后，可把线缆装配下的骨架模型隐藏，消除总装配中复制几何模型和原来零部件模型干涉造成的显示重影问题，完整的布线仿真三维模型全部生成。布完线的骨架模型和完整布线三维模型如图2所示。

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2电动机重点结构设计

2．1轴承

传统的同步电动机结构是采用座式滑动轴承，电动机机座与端罩及轴承同装在一个底板上，两轴承中心的轴向距离为2000mm(图3)。而采用端盖滑动轴承后两轴承中心的轴向距离压缩为1770mm。通过本次改进，采用滚动轴承后的两轴承中心的轴向距离压缩到了1297mm。

2．2集电环

对用户要求集电环防护等级为IP23的同步机，原来设计的集电环为下端采用支架承托和上端用螺杆拉紧联合固定形式(到机座端面距离为850mm)。在本电动机设计时改变大型同步机集电环的支撑形式，在电动机端盖上加工止口，并设计了高度为100mm的连接环，实行过渡连接(集电环端面到机座端面距离为650)。由于连接环的高度有限，原用轴承测温元件WZP－280体积大，考虑到安装特别困难，设计时改用体积小，经济实惠的端面热电阻WZPM－201来检测轴承温度。改进集电环连接形式后，安装方便，电动机结构因此而更加紧凑。

2．3连接环

设计连接环时，在保证连接环与轴承外盖不干涉的情况下，考虑用户给轴承加脂以及排脂时的空间、方便安装轴承测温和把合螺丝，所以连接环的圆周设计为辐射筋、周边为敞开的形式。

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路桥过渡段设计质量影响着道路桥梁的日常行车安全。这就要求相关部门在进行路桥过渡段路面路基结构设计过程中，结合实际情况，防止设计不合理而造成路桥过渡段出现变形现象发生。同时，技术人员需对道路桥梁过渡段情况进行详细检查，从而为道路桥梁的性能提供保障。

1路桥过渡段路基路面结构设计的重要性

当前，各个地区的经济往来越来越频繁，这就要求相关部门进一步加快路桥建设步伐，这也是社会主义现代化建设的需要。在这一背景下，就必须对路桥工程进行进一步设计，促使工程建设水平得到有效提升，满足新时期路桥运输要求。针对路桥过渡段而言，结构设计对于路桥的安全性、稳定性均具有重要影响。因此，要满足路桥工程稳定性要求，就必须增强设计方案的可行性和实用性。

2路桥过渡段路基路面结构的常见问题

2.1桥头引道过渡段结构设计不当。针对桥头引道路基过渡段而言，较为常见的处理方式有粗粒填筑、加筋土、钢筋混凝土过渡板法等[1]。上述方式难以避免桥头跳车现象，通过研究发现，桥头跳车主要原因在于人们没有找到可行的定型搭板处理计算方式。同时，搭板的长度不符合规定也会导致这一现象发生。2.2桥头引道软土地基处理不当。开展图纸设计过程中，如果设置的地质钻孔比较少，钻探的深度不符合标准规定，就会导致工作人员很难明确路基深度和范围，也难以探明软土路基性质，这种情况下，会导致软土路基段出现沉降，从而导致桥头跳车。进行设计过程中，针对软土地基，理论和实际之间存在一定的差异，会导致路基设置难以达到预期效果。2.3桥头引道路堤边坡防护措施不合理。雨水侵袭，道路桥梁会受到一定影响。我国一些沿海地区，降雨比较多，因此，需要对桥头引道路堤采取相应的防护措施。但是，若防护措施不够合理，即便实施相应的道路桥梁防水、排水工作，也难以实现预期效果，进而使台背填土冲刷流失，进一步降低了路基的强度，从而引发桥头跳车现象。

3路桥过渡段路基路面结构设计措施

3.1无搭板设计方案。近年来，路桥过渡段结构设计中，搭板设计得到广泛应用，能够有效降低路基沉降发生率。在采用该方式进行具体施工过程中，为使施工质量得到提高，采用不设置搭板的设计方案，需要进一步转移设计重心，重点设计填筑工程，对其进行适当的填筑和加固，促使道路桥梁的性能以及路面、路基面承载力得到提升。相关单位需要采用先进的科学技术，进一步提高压实力度，进而为路桥过渡段的施工质量提供保障。3.2有搭板设计方案。路桥过渡段沉降问题相对普遍，针对这一情况，可在桥头位置设置搭板，从而防止桥头跳车情况发生。此外，对桥台搭板进行进一步分析，其长度主要是以坡度值作为依据进行设计，通过这种方式，能够保障其有能力承担车辆行驶过程中所带来的负荷，从而有效降低沉降发生率[2]。采用这种方式比较简单快捷，但不是全部的路桥工程均能够使用这一方式。对于路桥过渡段，设置相应的桥头搭板，以防止桥头出现沉降现象，取得了一定的效果，但是还是存在一定弊端。例如，一些承受较大交通压力的路桥，如果为其设置搭板，跳车现象就难以解决，导致这一路段被磨损，若路堤台衔接处发生沉降问题，逐渐向其他方位转移，会促使局部位置出现沉降问题。这种情况下，技术人员需将实际工程情况作为依据，从而对搭板进行合理化设计。图1为搭板设置示意图。对桥梁搭板的宽度进行设置，对搭板的宽度以及桥面的宽度进行控制，要求宽度一致，采用这一方式进行设计，能够有效防止行车过程中发生安全事故。针对桥梁板的边缘位置，两者之间要设置0.5m的差距。这种情况下，相应技术人员和施工人员，需针对搭板厚度进行科学设置，并且充分考虑位移情况，设置的搭板厚度越大，出现的位移就会越小。在对桥梁建设过程中，工作人员应控制搭板厚度。在我国，一些小型路桥搭板厚度在20~36cm之间。但是对大型搭板进行设计过程中，需要对厚度做进行一定调整，一般情况下，其厚度被控制在30~40cm之间[3]。设计人员进行搭板设计过程中，需进一步研究搭板的长度，从而避免搭板设计缺乏合理性。同时，可以利用锚固栓连接台顶和塔板，从而有效降低沉降情况。此外，结合桥台实际情况，对搭板筋进行合理设计，从而有效提升过渡段性能。3.3路桥过渡段路基路面压实设计。对路桥过渡段进行具体施工过程中，可以同时对路桥台背和桥坡填实和填土，采用这一方式，能够有效防止沉降现象的发生。同时，结合相关施工方案对其进行具体施工，也可以采用分层填筑的方式。对每一层的厚实度进行合理控制，按照相关规定对不同环节进行具体施工，首先将土卸下车，然后使用推土机推平，此后对路面进行洒水[4]。相应施工人员要使用专用工具对路面进行填平，然后使用压路机实施具体的压实操作。

4结语

当前我国基础设施的建设还不是十分完善，如道路和桥梁的过渡段位置，结构设计存在一定问题，影响车辆行驶的安全性。这种情况下，相关部门应当加大重视力度，并对路桥施工技术进行深入研究，使我国路桥施工质量和施工水平得到有效提高，从而为人们提供一个安全、良好的出行环境。

作者:史龙 单位:石家庄宏业交通建设监理有限公司

参考文献：

[1]范明亮.浅谈路桥过渡段路基路面结构设计[J].黑龙江科技信息，2017（9）：219.

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b、地上一层的框架结构柱和抗震墙墙底截面的弯矩设计值除应按规范各相关条文进行各项调整外，位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承载力之和，不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和。

2、关于转换梁新的《高规》已经明确规定，当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等至少一种措施，减小梁端部弯距对墙的不利影响。但有个别工程设计，将框支梁（转换梁）直接垂直支承于一般厚度的剪力墙上，而未对墙体采取上述加强措施。其中有些转换梁是大跨度单跨梁垂直支承于两端墙体；有些转换梁甚至位于支承墙的门洞边；有些支承墙因多层架空，高厚比不满足要求。这类情况，为增强转换梁两端的约束能力，满足其钢筋锚固要求，必须在转换梁两端的墙体中设置墙体端柱或扶壁柱，或加厚墙体设置暗柱（必要时加型钢），并按框支柱的要求进行设计。

3、新《高规》第10.2.8条，对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求，同时增加了最小面积配箍率的要求，并作为强制性条文。

4、对一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位控制轴压比，并设置约束边缘构件，是《高规》为保证剪力墙的延性，新增加的要求。在剪力墙约束边缘构件配箍特征值为λv/2的区段，规范允许配置箍筋或拉筋。所设拉筋应同时钩住墙体的水平分布筋（或箍筋）和竖向分布筋，而不能有一部分拉筋仅钩住墙体的竖向分布筋。当此区段的体积配箍率或拉筋的竖向间距不能满足规范要求时，应同时设置箍筋。

5、新的《抗震规范》和《高规》对各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高（或无支长度）的比值作了更详细的规定，比旧规范要求更严。当难以满足墙体厚高比的要求时，新规范也给出了墙体稳定的计算方法。

6、地下室外墙作为混凝土构件，在进行截面设计时，侧土压力作为地下室外墙的永久荷载，不仅要乘荷载分项系数，而且因为它起控制作用，按新的《建筑结构荷载规范》其分项系数应取》1.35，（与人防荷载组合时仍取1.2）。另外，严格来讲，地下室外墙的侧土压力应按静止土压力计算，但在实际设计中，经常采用主动土压力计算，已经偏小。因此，不能再不乘分项系数。

7、高层建筑地下室布置的一些墙体，地上对应位置无墙。如果在设计基础底板时将这些不出地面的墙作为支座，则此墙应按深梁进行设计，核算其剪压比能否满足要求。

8、有些工程的结构设计中，框架梁或剪力墙连梁的抗震等级较高，对构件剪压比验算应予以重视，当电算超限时做必要的处理.

9、一些高层建筑设计，南北侧窗台高度不同。如南侧为落地窗或低窗台（200-300mm），北侧为高窗台（900-1100mm）。在结构整体计算中，剪力墙的连梁高度均未考虑窗台，且连梁刚度折减系数取规范最小值0.5，周期折减系数取1.0.但施工图设计，窗台与墙同宽，且与主体混凝土结构整体现浇。在水平荷载作用下，剪力墙结构的实际刚度分布及对整体结构的影响、外墙肢及连梁的内力将与设计状态不符。因此，应按实际连梁高度进行整体计算，或采取以下措施：

a、未作为连梁设计的窗台后砌，采取有效施工措施防止不同墙体材料之间出现裂缝；

b、减薄混凝土窗台厚度或在窗台墙与窗间墙连接处设控制缝。

10、关于主次梁结点部位（梁面同高）的间接受荷情况，我国新老规范都明确规定应设置附加横向钢筋，并承担全部集中荷载。同时，不允许用布置在集中荷载影响区内的斜截面受剪箍筋代替附加横向钢筋。

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1.1休息娱乐区休息娱乐区位于旅居车前部，由一个可翻转三人座椅、可拆卸桌子、2部沙发及沙发靠垫组成。车辆行驶状态时，可翻转座椅座椅处于前向状态，作为乘员座椅使用。车辆处于停泊状态时，可翻转三人座椅使用方式一为向右侧和前方滑动拉出一定距离，靠背旋转90°与2部沙发以及沙发靠垫一起组合成床铺，供临时休息使用。使用方式二为调整可翻转三人座椅的靠背与垫底，使之处于后向状态，提供乘员进餐与娱乐。

1.2厨房区厨房区位于车厢的右侧后部，由箱体、车载冰箱、清水水箱、污水水箱、水龙头、洗菜盆等专业设备组成。箱体缝隙采用防水密封胶进行密封防水渗漏。厨房用水使用12V的水泵将水送往水龙头，而污水直接储存在污水水箱，方便集中清理。

1.3卫浴区卫浴区在车厢左侧后部，主要安装一台车载便携式座便器。座便器本身自带污水存储盒，可以集中处理污水。

2供电系统

为保证旅居车的强弱电的供给，加装了一台12V转220V1500W正弦波转换器和12V辅助免维护铅酸蓄电池。为节省用电，旅居车的各种灯均采用发热量小、安全、节能的LED灯作为光源。为保证用电安全，对电缆采用绝缘护套防护且将其牢固的固定在车体上，所有用电设备均进行接地保护并设有电路断电器。

3温度控制系统

因其车内空间没有想应变大，采用原车自带的暖风机可以保证车内温度，为监测车内温度在车内加装温度传感器并通过显示屏显示。