工程结构分析论文大全11篇

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【关键词】截潜流；土工膜料；渗渠布置

潜流工程是综合开发河道地表和地下径流的一种地下集水工程，采用新型防渗技术土工膜料制作截渗墙和科学布置集水渗渠，是潜流工程设计中的重要内容。土工膜料选择、厚度确定、结构设计、膜料连接及渗渠布置形式等关系到取水量的大小。

1.土工膜料

1.1土工膜料选择根据土工膜具体参数指标和工程实际情况，结合防渗工程的工作条件、施工条件，考虑各种膜料性能、单价、产品质量等因素，比较后确定。主要有：聚乙稀薄膜、聚氯乙稀薄膜、PVC复合膜等。

1.2土工膜厚度的确定土工膜厚度与垫层平整度、材料允许拉应力及弹性模量等有关。公式较多，垫层土体粒径d<22mm时，一般采用前苏联水利科学院公式：δ=0.006E1/2Hd1.03［σ］3/2式中：δ——土工膜厚度(mm)；H——铺设薄膜范围内的最大水头(m)；d——垫层土壤最大粒径(mm)；［σ］——膜的允许拉应力(KPa)；E——膜的弹性模量(KPa)。

1.3结构设计。土工膜防渗量以薄膜防渗、上下垫层保护的组合防渗体，它由垫层——防渗层——垫层——保护层——反滤过渡层共同组成防护体系。一定要作为整体性防渗处理，土工膜要与不透水层岸坡严密结合。垫层5~10cm，最大粒径不超过5mm，保护层土质：粘壤土或砂壤土，干容重15KN/m3，含水量约为20%，厚度0.2~0.3m左右。

1.4薄膜连接。土工膜的连接是施工的关键工序，现场连接防渗的方法主要有粘接法、热焊接法。塑料PVC复合膜一般有粘接法，PE复合膜一般用恒温电熨斗加热处理，接缝宽度10cm。

1.5土工膜铺设。土工膜一般不易张拉太紧，预留5%的伸缩长度成波纹状折皱，以适应基本变形。两层膜间不得夹带泥土、杂物，不得有充气现象。从土工膜铺设到上垫层及保护层回填，应避免石块、重物、尖锐物直接砸击和接触土工膜，以免薄膜刺穿破坏。

2.渗渠布置

2.1渗渠作用。渗渠主要用以截取河流渗透水和潜流水其出水量多具有季节性变化的特点，一般枯水期出水量小，富水期出水量大。在计算渗渠的出水量时，应考虑枯水期内的最低流速大于不淤流速，当截取河流渗漏水时，渗渠有一定的净化作用，其净化效果与河水浊度及人工滤层结构有关，一般可除去悬浮物70%以上，除去细菌70~95%，除去大肠菌70%以上。

2.2适用条件。含水层厚度大于2m，最大4-6m，透水性较好，一般渗透系数大于10~20m/d，地下水位埋深不大且变化幅度较小，枯水期地下水位埋深不低于5m，在严寒地区间歇河谷中含水层较薄的地带，靠近岸边的渗渠应布置在河岸稳定、河水较清、水流较急且有一定冲刷力的直线段或凹岸。2.3工程实例

2.3.1总体布置。截潜流工程布置在细河干流上游101国道杨家荒大桥下575m处,采用非完整式集水管型式，采用土工膜做为截渗墙材料，铺设完整式截渗墙260m。土工膜伸入基岩下0.5m，上部距离河床面0.5m。在截渗墙上游设集水管，集水管垂直于主河道方向布置，集水管长度为120m，集水管两端设集水井。每40m设一个检查井。集水管除底面外均设三层反滤层，集水管坡度2‰。

2.3.2截渗墙。截渗墙采用完整式土工膜截渗墙，防渗土工膜按1:1坡度铺设，土工膜上垫层用20cm厚细砂、下垫层用10cm厚细砂做保护层，土工膜垂直下基岩0.5m后，再水平铺设0.5m；为加强锚固和防止底边渗漏，在土工膜上、下水平伸入的0.5m，土工膜上下垫层采用0.25m厚的粘土做隔渗和压实保护。

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【关键词】基坑支护；结构设计；支撑；监测

1.工程概况湖南住宅建筑工程东面为小区道路，距路边约20m；南面为单层临建某酒店，间距约5.5m，该临建基础采用600喷粉桩，桩长约15m，但现场观察有部分墙体有不同程度的开裂，是基础不均匀沉降引起的，如果地下室深基坑支护结构有较大变化，就会对该酒店造成较大不利影响；西面为围墙，距离约10m，北面是八层宿舍楼，间距约13m。该建筑物占地成矩形，长55.52m，宽18.5m。总建筑面积约15500m2，楼高15层，设一层地下室，地下室层高分别为4.4m和3.4m，但外露0.9m在地面上。场地自然标高约为-0.90m，地下室基础承台垫层底标高分别为-6.4m和-7.35m，即地下室挖土深度分别为5.5m及6.45m，具体布置详见图1。图1地下室围堰平面图

2.地质条件

按地质钻探资料提示，地质情况按孔深分层如下：0～3.7m为杂填土，松散；3.7～16.7m为淤泥质粘土，饱和流塑；16.7～24.1m为中细砂角砾层，饱和，中细砂松散，角砾稍密；24.1～26.6m为粉质粘土，饱和硬塑；26.6～29.3m为粉质土层，湿坚硬；29.3～55.5m为强风化花岗片麻岩。地下水位较高，地表下约0.84m。

3.基坑支护结构设计方案的选择

根据该建筑物地形及钻探资料，综合分析该地下基坑有如下几个特点：

(1)基坑开挖深度大。

(2)基坑开挖深度范围内是杂填土、淤泥，土性差；地下水位较高。

(3)地下室南面距某酒店只有5.5m，且酒店有约3.0宽洗车槽场地及海鲜水池设在此5.5m范围内。钻孔桩，喷粉桩等机械无法靠近施工。并且一定要保证酒店正常营业，地下室施工时要保证该酒店建筑物的安全。

通过对多种方案综合分析，最后确定地下室基坑南面采用拉森Ⅲ型钢板桩围护，其余三面采用钻孔桩800间距1100围护，钻孔桩外侧采用500、400喷粉桩联成止水帷幕。钻孔桩除基坑底为-7.35m部分采用两层水平支撑外，其余钻孔桩均采用一层水平支撑设计，钢板桩采用两层水平支撑设计。第一层支撑体系采用钢筋混凝土梁（其中钢板桩仍使用HK300C工字钢作腰梁，节点利用焊接钢筋锚入支撑混凝土中），中间设φ800钻孔支承桩。第二层支撑体系采用HK300C工字钢。由于部分基础承台阻挡节在二层支撑的支撑桩上，考虑到不能拖延加设支撑的时间，因而先加设支撑，然后支撑与承台混凝土一起浇筑

此设计方案本着“安全、经济、施工方便”的原则，一方面采用钻孔桩及钢筋混凝土支撑，经济合理，节省工程开支，又能保证基坑支护结构有足够的刚度和整体性；另一方面，钢板桩可接驳加长，使桩锤能悬空施打板桩，以解决场地限制问题；另外，钢板桩的抗渗性能较好，钢支撑安拆方便，施工速度快，且钢板及钢支撑可重复使用。

4.支护结构设计的验算取值

4.1钻孔桩的计算（按等值梁法计算）

4.1.1r、Ck、ψk按20m范围内的加权平均值计算，求得：r＝15.9KN/m，ψK=120；主动土压力系数Ka=tg2(45-12/2)=0.66；被动土压力系数Kp=tg2(45+12/2)=1.52；查表得K=1.28；eAh=rhKa=15.9×5.5×0.66=57.7KN/m2；eAq=qKa=2.64KN/m2；

4.1.2基坑面以下支护结构的反弯点取在土压力零的d点，视为一个等值梁的一个铰支点，计算桩上土压力强度等于零的点离基坑底面下的距离为：y=Pb/r(K·Kp-Ka)=2.94m。

4.1.3按简支梁计算等值梁的两支点反力，求得：Po=127.3KN/m，Ra=134.6KN/m。

4.1.4计算钻孔桩最小入土深度to=X+Y，X=10m，求得：to=12.94m；t=1.13×to=14.62m；Lh+t=5.5+14.62=20.12m。综合考虑桩长取L＝20m。

4.1.5按剪力为零处弯矩最大，求得最大弯距：Mmax=246.8KN/m。

4.1.6采用800径钻孔桩，每隔1100mm布置，最大弯矩设计值：Mmax＝246.8×1.1×1.2＝325.8KN/m桩混凝土等级为C25，通过常规方法计算，钻孔桩选配1620（对称配筋，承受最大弯矩每侧配密）。

4.2水平支撑GL1的截面设计。水平支撑GL1的截面尺寸定为500×900mm，作用于GL1的竖向荷载包括GL1的结构自重g=1.25KN/m和支撑顶面的施工荷载q=9.7KN/m2，作用在支撑结构上的水平力包括由土压力和坑外地面荷载引起的围护墙对腰梁QL1的侧向力。可按围护墙沿腰梁长度方向分布的水平乘以支撑中心距确定，即支撑的轴向力为NO＝7.5Ra=7.5×134.6=1009.5KN。

水平支撑GL1按偏心受压构件计算。取内力标准值综合系数为1.2，则GL1上的弯矩M＝1.2×（g+q）lo2/8=219.1KN/m；轴力为N＝1.2No=1211.4Kn，为了构造简便，GL1采用对称截面配筋，经按常规方法计算，GL1上下各选配625，（四肢）。

4.3腰梁QL1的截面设计。

QL1梁的截面尺寸定为500×800mm，围护墙沿QL1梁长度方向分布的水力为q=Ra=134.6KN/m，考虑八字撑的影响，QL1梁的计算跨度按规范取lo=(l+l1)/2=5.0m，QL1梁按连续梁考虑。查表知Mmax=0.107qlo2×1.2=504.75KN/m，最大剪力Qmax=0.607，qlo=408.5KN。通过正截面承载力计算及斜截面抗能力计算，选配625（每侧），(四肢)。

4.4工字钢I30的强度验算。查表Wx=472.3×103mm2；（f）=215MPa，得f=Mmax/Wx=106.9MPa＜（f）），所以，采用I30工字钢偏于安全。

4.5钢板桩的计算。基坑深6.5m，经验算是一层内支撑不满足要求，为此要用第二层内支支撑。采用现在拉森Ⅲ型钢板桩，其截面特性：Wx=1600×103；f=200N/mm2；最大弯矩设计值：Mmax=1.2189.2=227.04KNm/m；f=Mmax/Wx=142﹤200N/mm2；考虑到现有钢板桩规格等因素，经验算桩长设计为20m，保证深基坑支护结构安全。

4.6第二道腰梁QL2的截面设计。设计采用H钢HK300C，其截面特征值：A=225.1×102mm2；Ix=40948×104mm4；Iy=13734×104mm4；Wx=2559×103mm3；Wy=900×103mm3；ix=135mm；iy=78mm；沿QL2梁上分布水平力q=1.2×243.2=291.8KN/m；M=0.107qLo2=780.7KNm；f=M/Wx=305＜315N/mm2。4.7第二层水平支撑QL2截面设计。GL2梁采用HK300C钢梁，其自重q=1.77KN/m；自重产生弯矩M=22.2KN/m；轴向力No=7.5RB=2188.8KN；ε=M·A/N；W=0.089＜30；λ=lo/iy=117；ψb=0.374；f=260N/mm2﹤315N/mm2。以上结构设计理论值经验算，符合设计规范要求。

5.基坑支护结构的施工处理措施要点

5.1钢板桩的施工。

为避免施工打工程桩时震动及土壤挤压对酒店的基础影响，所以靠近酒店（平行于A轴）的钢板在工程桩施工前先打，打完钢板桩后在板桩背后做排水沟。

5.2钻孔桩及喷粉桩施工。全部钻孔桩均在工程桩完成后才进行钻孔施工，钻孔桩采用“跳打”的方式施工。喷粉桩按钻孔桩的施工进度分段插入施工。

5.3挖土施工及支撑的设置和拆除

5.3.1钻孔桩完成后，降土约1.3m深(即支撑梁面标高-2.2m)，制作第一层支撑，该层支撑完成后大面积回填300mm厚土，支撑面为不少于300mm厚的准石粉石渣，这样一方面保护支撑不被机械压坏，另一方面有利于运泥车在场上行走。

5.3.2地下室大面积降土时，根据加设第一层支撑后，未加设第二层支撑之前，保证钢板桩安全的验算挖土深度来开挖土方，并且通过研究核算决定，除坑底设计标高为-7.35m的部分和靠A轴至钢板桩的范围内挖土至-5.9m深,并按I-I剖面图所示在靠近钢板桩留设土台外,其余部位均大面积降土至标高-6.4m。这样，通过预留土台，增加被动土压力的土坑力，保证钢板桩的安全，充分利用机械挖土，加快施工速度。实践证明该方法是可行的，但不同的土质其留设的土台的宽度不同。

5.3.3第二层支撑应在挖土后两天内加设完成，不能拖延时间，保证整个支护结构安全。

5.3.4全部桩承台施工完毕后，用石粉、石渣将基坑回填至于-5.9m处，这样，使整个基坑底回复于一层支撑的深度，然后拆除第二层支撑，继续填土至能施工地下室底板为止。

5.3.5第一层支撑（-2.2m）待±0.00楼面施工完毕，围堰桩与地下室外壁回填土方至-3.00标高外才拆除。

5.4降排水处理措施。基坑上部采用集水井和排水沟联合排水，虽然钢板桩及粉喷桩止水帷幕抗渗性能较好，但为防止基坑开挖时的雨水、少量渗水及土层含水量的影响，基坑底四周共设8个集水井，井壁用砖砌筑，但砖缝必须疏水，井内径为1.0m，井底标高比施工面低0.8m，井内设潜水泵，集水井用排水沟纵横联接。这样，由排水沟、集水井和抽水设备组成一个简易的降排水系统将地下水位降低至6.0m以下。

5.5钢板桩的回收。完成±0.00楼面，全部支撑拆除后，采用吊车在A～B轴的楼面行车回收钢板桩。

6.施工监测为及时掌握基坑支护工程的变化动态，对该项工程采取专门监测，对所定的监测内容定时进行观测，印制标准表格，进行数据整理，绘制位移（沉降）-时间坐标图，以观察各参数随时间的变化趋势，及时反馈信息，指导土方开挖和后续工程施工。

观察项目包括：

(1)观察南面酒店及北面八层宿舍楼的轴线标高变化，在靠近基坑支护工程的墙转角及中间各设四个三角标志；

(2)观察东面小区道路及西面围墙的标高位移变化，各设两个标志；

(3)钢板桩墙及钻孔桩墙每隔15m设一点，观察水平位移和垂直度。

监测结果表明：从挖土到地下室工程完工，共进行18次监测，在整个监测过程中，围堰的位移、倾斜、支撑变化均正常，周围建筑物、道路、管线安全。主要监测结果如下：

(1)南面酒店的轴线无变化，最大沉降量为3mm。

(2)东面小区道路及西面围墙无明显变化。

(3)钢板桩最大倾斜13mm，最大移位为18mm；钻孔桩的最大位移为4mm，无明显倾斜面。监测结果也说明此基坑支护结构设计方案是十分成功的，并且说明采用钢板桩和钻孔桩，钢支撑和钢筋砼支撑所组成的基坑支护结构，刚度及整体性良好。

7.基坑支护结构技术经济分析

该基坑支护结构的总造价约为252万元，总设计基坑支护长度为156.95m，平均每延长米的费用为1.6万。基坑支护结构施工工期为52d。这对于主要土层内磨擦角仅为9°且挖土深度超过6m的地下室基坑支护工程来说是比较经济和省时的。

8.设计体会与监理结论

8.1地下室基坑支护结构的设计必须满足强度和变形两个方面的要求，特别是变形问题。

8.2针对不同的情况，采用因地制宜的围护措施，不仅能达到围护目的，而且安全经济省时。本工程基坑围护针对不同现场情况，不同开挖深度，综合采用了钻孔桩、钢板桩、卸土、挖土预留土台、钢筋混凝土内支撑和钢内支撑等方法，即达到设计的目的，而且围护费也合理。

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关键词： 土木工程；毕业设计；力学教学；理论知识；工程实践

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中图分类号：TU-4；G642477 文献标志码：A 文章编号：1005-2909(2012)04-0126-03

土木工程专业毕业设计是培养计划中最后且最主要的综合性实践教学环节，也是人才培养目标的重要阶段之一。要求学生将大学此前所学的专业知识融会贯通，并应用于实际工程，培养学生综合应用所学基础理论和专业知识，以及独立分析和解决实际工程问题的能力［1］。然而，土木工程毕业课题大部分涉及力学分析和计算，但从指导学生毕业设计中可以看出，学生普遍不能很好应用力学知识去分析、解决问题。为此，加强力学基础教学改革和实践，确保学生毕业设计论文质量是高等院校面临的一个重要课题。

一、土木工程专业毕业设计存在的问题

目前，土木工程专业本科毕业设计课题主要来源于工程建设类和研究项目的实际课题，但这两类课题都涉及力学知识，若缺乏较强的力学分析和计算基础则难以完成高水平的毕业论文。当前土木工程本科专业毕业设计存在的主要问题如下。

（一）缺乏解决实际工程问题的能力

房屋建筑结构方案设计方向论文内容主要包括结构选型、结构布置、建立模型、拟定计算简图、内力分析、内力组合、截面设计、构造处理等。显然，合理的建筑结构设计是以力学分析和计算为基础，然而在指导学生毕业设计的过程中笔者发现，学生严重缺乏利用所学的理论力学、材料力学，尤其是结构力学相关知识分析和解决工程实践问题的能力。已踏入工作岗位的学生反映，虽然已学习了理论力学、材料力学和结构力学，且在期末考试中也取得了较好的成绩，但进入毕业设计阶段仍无从下手。如：毕业设计涉及的力学知识也许不能完全用书本知识解决，但对于简单的力学问题，学生往往感到毫无头绪，只能在教师的指导下做出正确选择。这说明学生还无法将专业基础知识、基础理论知识在头脑

中形成统一体系［2］，学生在本科阶段学到的力学基础知识没有真正起到基础和铺垫的作用。缺乏知识综合应用，尤其是应用力学知识解决实际工程问题的能力是土木工程专业本科毕业设计最突出的问题。表1为笔者所在的土木专业二本学生近年来毕业设计题目。从表中和笔者教学实践调查可以看出，由于学生力学水平较差，因此毕业设计大多数为施工组织设计以及岩土工程方向，而房屋建筑结构方案设计方向的论文偏少，研究型论文的毕业设计基本没有。

（二）结构设计概念模糊，缺少方案论证

土木工程毕业设计的实施过程归根结底是一个结构概念分析的过程。所谓概念设计一般是指不经过具体的数值计算，主要依据整体结构体系与分体系之间的力学关系，根据现象和工程经验得出基本设计原理和思想，从整体的角度确定建筑结构的总体布置以及抗震细部措施的宏观控制，概念设计思想已逐渐被大范围地推广，并在结构的选型、布置、计算参数的确定等方面发挥越来越重要的作用。然而，目前的本科生由于力学基础知识不牢固，工程实践经验不足，加之计算机的大量使用，导致结构设计概念模糊。

从目前笔者所在专业的毕业论文看，论文中普遍缺少方案选择、比较以及方案论证，基本按照既有模式进行计算，有的甚至连计算方法都未弄懂，导致毕业论文中往往在选择结构方案时对受力是否合理缺乏考虑，结构整体把握性差，空间想象力不够，理性分析偏弱。

（三）学生定性分析以及手算能力不足

计算机的普及和高速发展为结构分析提供了多样化的选择，培养学生利用计算机分析结构已成为课程建设和教学的重要内容。为了培养学生利用计算机进行结构分析的能力，东华理工大学土木与环境工程学院在编制结构力学I课程教学大纲时重点增加了6个课时的上机操作，同时在课堂教学中增加了通用工程结构分析软件介绍，如SAP2000，ANSYS等有限元分析软件。然而，负面效应是学生过分依赖计算机分析软件，当遇到必须通过手工计算才能解决的复杂结构时，大部分学生无法应对。另外，当计算出现错误或在使用过程中输入错误参数时，学生无法较快地定性分析内力图是否正确，更不知如何手工校核。

（四）缺乏创新思维和独立分析能力

本科毕业设计目的是重点培养学生的创新思维和独立分析能力。由于本科生知识面偏窄，限制了学生创新思维的发展，学生独立分析与解决问题的能力薄弱，毕业设计时力不从心。通过对本专业2006级毕业生情况调查分析发现，学生对所学的各门课程，特别是对三大力学的综合运用能力不强；对实际工程了解模糊，在将实际工程转化为计算模型时，方法实施不明确，加之对结构构造要求不熟悉，欠缺独立查阅文献的能力，造成了学生过分依赖教师的情况出现。

二、产生原因分析

（一）理论与实际脱节

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0 引言

高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史，1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起，到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大，在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑；同时高强度钢材应运而生，

在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。

1 钢结构稳定设计的原则

稳定性是钢结构的一个突出问题。在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。对于这个问题处理不好，将会造成不应有的损失。

根据稳定问题在实际设计中的特点提出了以下三项原则并具体阐明了这些原则，以更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定。

1.1 结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。

目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。就如上述的1988年加拿大一停车场的屋盖结构塌落，1985年土耳其某体育场看台屋盖塌落，这两次事故都和没有设置适当的文撑而造成出平面失稳。

1.2 结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要。

目前任设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分折而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。

1.3 设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使二者有一致性。

结构计算和构造设计相符合，一直是结构设计中大家都注意的问题。对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋与它足够的刚度和柔度，对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在平面内转动。然而在处理梁整体稳定时上述要求就不够了。支座还需能够阻止梁绕纵轴扭转，同时允许梁在水平平面内转动和梁端截面自由翘曲，以符合稳定分析所采取的边界条件。

2 钢结构住宅的设计流程

2.1 判断结构是否适合用钢结构

钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。

2.2 结构选型与结构布置

在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型与布置阶段尤其重要，对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。

2.3 预估截面

结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。

钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。

柱截面按长细比预估。通常50

2.4 结构分析

目前钢结构实际设计中，结构分析通常为线弹性分析，条件允许时考虑P-Δ，p-δ。

新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能.这为更精确的分析结构提供了条件。

2.5 构件设计

构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理，经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中，现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面，这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件，都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步，一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级，并自动重新分析验算，直至通过，如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。

2.6 节点设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致，这必须避免。按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接。

2.7 图纸编制

钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。

设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱，各个设计单位之间及其与钢结构公司之间

不尽相同。初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书，并依据规范规定编制。

3 钢结构住宅设计中应注意的问题：

3.1 钢结构，有低层和多层之分。低层一般不超过3层，用于别墅；多层用于公寓。本文介绍多层公寓住宅钢结构设计中一些问题。

3.2 超过9层为高层。10～12层又称小高层。抗震规范GB50011对12层以下和12层以上的房屋提出不同要求。住宅钢结构一般不宜超过12层。

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0前言

机械结构虚拟优化设计是以计算机建模和仿真技术为基础，集计算机图形学、虚拟现实技术、机械动力学、有限元分析、优化设计等技术为一体，由多学科知识组成的综合系统技术，是机械结构动力学设计技术在计算机环境中数字化、图像化的映射。本文分析了机械产品虚拟动态优化设计的一般过程，以数控车床关键部件一尾架为例，建立了三维可视化的有限元CAE模型，通过对模型进行结构分析，实现该部件结构的动态优化。

1机械结构虚拟动态优化设计过程

机械产品虚拟动态设计的一般过程是:先建立满足工作性能要求的产品初始CAD模型(初步设计图样)，然后对产品结构进行动力学建模和动态特性分析，再根据工程实际情况，给出结构动态特性的要求或预定的动态设计目标，按结构动力学“逆问题”方法直接求解设计参数，或按结构“正问题”分析法，进行结构改进设计，直到满足预期性能设计要求，从而获得一个具有良好静、动态特性的产品设计方案，如图1所示。结构动态设计的主要内容包括:

(1)建立一个切合实际的结构动力学模型;

(2)选择有效的动态优化设计方法。

2机械结构建模分析及优化实例

以数控车床关键部件尾架为例进行研究。数控车床动态设计是在“正问题”处理方法的基础上进行的，数控车床共有零、部件800多个，其中对整机结构性能影响大的零、部件主要有以下几个:床身、主轴箱、尾架等。为使整机具有良好的动态性能，必须对关键部件进行优化。为此，应先建立数控车床主要部件的几何模型和满足其动力学特征的有限元模型，进行动态分析，根据动态分析的结果对原部件结构设计的薄弱环节进行动力学修改和结构分析优化，最终得到一个具有良好静、动态特性的产品设计方案。

数控车床的尾架安置在床身的尾架导轨上，并可沿此导轨调整其纵向位置。尾架套筒的锥孔装有后顶尖，用以支撑工件。由于尾架顶尖与主轴箱卡盘的同轴度直接影响着车床加工零件的精度，因此，尾架的结构是否合理对保证车床加工高精度很重要。

如图2为尾架系统的有限元模型，考虑到实际情况，将尾架导轨与两导轨座作为一体处理，尾架体与导轨之间以互为接触单元为主，每个导轨座均布4个全约束点，系统共有单元7 049个。得到尾架系统前三阶振型如图3(a)，3(b)，3(c)所示。表1列出了尾架系统计算频率及振型特性。

由分析可知，该尾架系统刚度很弱，相当于简支梁，是整机结构中非常薄弱的部分。综合新车床的布局，考虑铸造工艺性，尾架的导轨直接与床身一体，优化后的尾架由上下2部分组成，如图4所示，其有限元模型如图5所示。

建立改进尾架的有限元模型，系统共有2 210个体单元，对尾架上下2部分祸合12个节点，前三阶固有振型如表2所示。

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中图分类号：V447文献标志码：B

0引言

空间光学遥感器在运载、发射以及在轨运行过程中，需要承受各种动力学坏境和热坏境的交互作用.这些坏境约束的存在使得光学遥感器光学元件的支撑结构设计处在一个矛盾的境地：一方面，为避免在运载和发射过程中各个组件出现结构变形、微屈服、疲劳破坏等现象，需要光学元件的支撑结构具有足够的刚度、强度特性；另一方面，系统中各种材料的线膨胀系数不匹配，为避免热变形，导致光学元件镜面面形产生相对位置变化以及光学元件的波前畸变，影响光学系统的成像质量，需要光学元件的支撑结构具有一定的柔性.[1]

本文空间相机采用全透镜的光学系统，光机结构由30多个零部件组成.该系统是卫星的一个子系统，采用有限元法对该相机镜头进行结构分析.

1相机的有限元模型

根据工程图纸，用SolidWorks对相机镜头结构进行精确造型，并完成各个零部件的装配，计算镜头的质量、质心位置以及转动惯量等.根据镜头实际各零件、组件的实测值，换算出几何模型各部分的等效材料特性参数.

相机镜头由镜筒、透镜、反射镜、压圈和隔圈等零件组成.机械结构采用比刚度高，加工性能优良的钛合金和铝合金材料，透镜采用石英玻璃材料，材料基本参数见表1.光学元件采用四周固定的方式，在关键部位进行合理的点胶设计.结构的安装方式包括紧配合、胶黏结和螺栓固结的方式，相机通过镜筒底部凸耳跟卫星平台连接.

5结束语

篇（7）

 

使用Web Service模式进行软件设计越来越受到业界的欢迎，Web Service技术解决了很多以前的技术难以解决或者解决起来比较困难的问题，当然，新技术也带来了一些新的固有问题，本文对web service的体系结构，以及使用的技术进行介绍。

1，软件体系结构简介：

虽然软件体系结构已经在软件工程领域中有着广泛的应用，但迄今为止还没有一个被大家所公认的定义，一般认为：

1，软件体系结构是软件在设计构成上的基本、可供设计选择的形态和总体结构。

2，软件体系结构定义软件的局部和总体计算部件的构成，以及这些部件之间的相互作用关系。即结构（静态）和行为（动态）。

软件体系结构是对子系统、软件系统组件以及他们之间相互关系的描述。论文格式，软件体系。子系统和组件一般定义在不同的视图内，以显示软件系统的相关功能属性和非功能属性。系统的软件体系结构是一件人工制品，这是软件设计活动的结果。

2，软件体系结构的发展基于软件模型的发展

软件模型包括过程模型、对象模型、组件模型、配置型组件模型、Web Services模型、GridServers模型、Intelligence Services模型。

不同的模型决定了不同的软件体系，各种模型的发展是螺旋式的，不是抛弃式的。因此，软件体系的重心也是不同的。

3，web service模型中的体系结构

Web service的定义：Web service平台是一套标准，它定义了应用程序如何在Web上实现互操作性。你可以用任何你喜欢的语言，在任何你喜欢的平台上写Web service ，只要我们可以通过Web service标准对这些服务进行查询和访问。

Web service平台需要一套协议来实现分布式应用程序的创建。任何平台都有它的数据表示方法和类型系统。要实现互操作性，Web service平台必须提供一套标准的类型系统，用于沟通不同平台、编程语言和组件模型中的不同类型系统。在传统的分布式系统中，基于界面(interface)的平台提供了一些方法来描述界面、方法和参数。同样的，Web service平台也必须提供一种标准来描述Web service，让客户可以得到足够的信息来调用这个Web service。最后，我们还必须有一种方法来对这个Web service进行远程调用。这种方法实际是一种远程过程调用协议(RPC)。为了达到互操作性，这种RPC协议还必须与平台和编程语言无关。

Web Service结构如图1-1

图1-1

Web service的执行模式如图1-2

图1-2

3.1 XML和XSD

可扩展的标记语言XML是Web Service平台中表示数据的基本格式。除了易于建立和易于分析外，XML主要的优点在于它既与平台无关，又与厂商无关。XML是由万维网协会(W3C)创建，W3C制定的XML SchemaXSD定义了一套标准的数据类型，并给出了一种语言来扩展这套数据类型。XML结构如下图1-3

图1-3

Web Service平台是用XSD来作为数据类型系统的。当你用某种语言如VB.NET或C#来构造一个Web Service时，为了符合Web Service标准，所有你使用的数据类型都必须被转换为XSD类型。如想让它使用在不同平台和不同软件的不同组织间传递，还需要用某种东西将它包装起来。这种东西就是一种协议，如 SOAP。

3.2 SOAP

SOAP即简单对象访问协议(Simple Object Access Protocol)，它是用于交换XML编码信息的轻量级协议。它有三个主要方面：XML-envelope为描述信息内容和如何处理内容定义了框架，将程序对象编码成为XML对象的规则，执行远程过程调用(RPC)的约定。SOAP可以运行在任何其他传输协议上。例如，你可以使用 SMTP，即因特网电子邮件协议来传递SOAP消息，这可是很有诱惑力的。在传输层之间的头是不同的，但XML有效负载保持相同。论文格式，软件体系。

SOAP消息封装的模型如图1-4

图1-4

Web Service 希望实现不同的系统之间能够用“软件-软件对话”的方式相互调用，打破了软件应用、网站和各种设备之间的格格不入的状态，实现“基于Web无缝集成”的目标。

3.3 WSDL

Web Service描述语言WSDL就是用机器能阅读的方式提供的一个正式描述文档而基于XML的语言，用于描述Web Service及其函数、参数和返回值。因为是基于XML的，所以WSDL既是机器可阅读的，又是人可阅读的。论文格式，软件体系。WSDL 你会怎样向别人介绍你的Web service有什么功能，以及每个函数调用时的参数呢？你可能会自己写一套文档，你甚至可能会口头上告诉需要使用你的Web service的人。这些非正式的方法至少都有一个严重的问题：当程序员坐到电脑前，想要使用你的Web service的时候，他们的工具(如Visual Studio)无法给他们提供任何帮助，因为这些工具根本就不了解你的Web service。解决方法是：用机器能阅读的方式提供一个正式的描述文档。Web service描述语言(WSDL)就是这样一个基于XML的语言，用于描述Web service及其函数、参数和返回值。论文格式，软件体系。论文格式，软件体系。因为是基于XML的，所以WSDL既是机器可阅读的，又是人可阅读的，这将是一个很大的好处。一些最新的开发工具既能根据你的Web service生成WSDL文档，又能导入WSDL文档，生成调用相应Web service的代码。图1-5为WSDL文档的元素结构

图1-5

3.4 UDDI

UDDI 的目的是为电子商务建立标准；UDDI是一套基于Web的、分布式的、为Web Service提供的、信息注册中心的实现标准规范，同时也包含一组使企业能将自身提供的Web Service注册，以使别的企业能够发现的访问协议的实现标准。图1-6为UDDI的原理

图1-6

3.5 远程过程调用RPC与消息传递

Web Service本身其实是在实现应用程序间的通信。我们现在有两种应用程序通信的方法：RPC远程过程调用和消息传递。使用RPC的时候，客户端的概念是调用服务器上的远程过程，通常方式为实例化一个远程对象并调用其方法和属性。RPC系统试图达到一种位置上的透明性：服务器暴露出远程对象的接口，而客户端就好像在本地使用的这些对象的接口一样，这样就隐藏了底层的信息，客户端也就根本不需要知道对象是在哪台机器上。

4 总结

Web service是创建可互操作的分布式应用程序的新平台。Web service 的主要目标是跨平台的可互操作性。为了达到这一目标，Web service 是完全基于XML、XSD等独立于平台、独立于软件供应商的标准的。

Webservice在应用程序跨平台和跨网络进行通信的时候是非常有用的。Web service适用于应用程序集成、B2B集成、代码和数据重用，以及通过Web进行客户端和服务器的通信的场合。

当然，Web service也不是万能的，你不能到处滥用Web service。在有些情况下，Web service 会降低应用程序的性能，而不会带来任何好处。论文格式，软件体系。例如，一台机器或一个局域网里面运行的同构应用程序就不应该用Web service 进行通信。

参考文献

1．《大型软件体系结构：使用UML实践指南》 （美）盖兰德等著 叶俊民等译

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中图分类号：TV331文献标识码： A

1引言

预应力混凝土连续刚构桥具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简单以及抗震能力强等优点。其与连续梁的主要区别在于柔性桥墩的作用，使结构在竖向荷载作用下基本上属于一种墩台无推力的结构，而上部结构具有连续梁桥一般特点。

预应力混凝土连续刚构桥在施工过程中，由于桥梁结构的空间位置及形状随施工的进展将不断发生变化，要经过多次的体系转换过程，若同时考虑到施工过程中的结构自重、施工荷载以及混凝土材料的收缩、徐变、施工荷载等因素的影响，将可能导致桥梁合拢困难、成桥线形与设计要求不相符、设计状态难以保证等问题。因此，必须对大跨度桥梁的施工预拱度、主梁梁体内的应力等进行严格的施工控制。施工控制是连续刚构桥修建和发展必不可少的保证措施，主要包括几何（变形控制）、应力控制、稳定控制和安全控制，其中安全控制是桥梁施工控制的重要内容，变形控制、应力控制、稳定控制的综合体现。由于结构形式不同，直接影响施工安全的因素也不一样，在施工控制中需根据实际情况，确定其安全控制重点。

本文以温福铁路客运专线田螺大桥作为工程背景，对该桥悬臂浇筑施工过程进行了应力控制研究，对施工控制理论在工程实践中的具体运用进行了详细的分析，采用大型计算软件MIDAS/CIVIL对全桥进行了仿真模拟分析，并对实测值和计算值进行比较分析。

2. 工程背景及测试方法

温福铁路客运专线田螺大桥位于云淡门海纯潮区，通航净空为120 m×24 m，主跨为(88+160+88)m预应力混凝土连续刚构。全桥立面布置见图1。

图1 田螺大桥总体布置立面图（单位：cm）

梁体采用C60混凝土，墩柱采用C45混凝土，承台和桩基采用C30混凝土。预应力钢绞线均采用《预应力混凝土钢绞线》（GB/T5224-1995），标准强度1860MPa，直径15.2mm,弹性模量Ey=1.95x105MPa的低松弛钢绞线。

3 有限元计算模型的建立

田螺大桥为三跨高墩的大跨径连续刚构梁桥梁，分析计算采用有限元综合分析程序MIDAS/CIVIL， 且桥的单元类型采用MIDAS/CIVIL中的“变截面梁单元”，由2个节点构成的，是属于“等截面或变截面平面梁单元”，具有压、剪、弯的变形刚度。为了更真实的模拟实际工程现场，在MIDAS/Civil中材料的选取时混凝土选用自定义材料，从现场及实验室的资料定义材料参数。全桥计算模型共划分155个单元，164个节点，其中上部结构123个单元，桥墩32个单元，全桥采用“自适应控制法”进行施工监控。全桥计算模型如下图2所示。田螺大桥

图2田螺大桥有限元模型

4 成桥阶段内力及应力计算结果

施工控制仿真分析，就是通过合理的模型，采取有效的结构分析方法，对桥梁的成桥线形、受力状态和施工中的线形、受力状态进行一定精确度的模拟分析的过程。现以田螺大桥的成桥状态为例，在恒载+活载组合下结构的内力及应力见图3和图4.

（1）主梁弯矩图（kN.m）

图3全桥弯矩图

（2）主梁剪力图（kN）

图4全桥剪力图

（3）主梁应力图（MPa）：

图5全桥上缘应力图

图6全桥下缘应力图

通过图3-图9可以看出，成桥状态下的弯矩、剪力和应力完全符合设计要求以及满足铁路桥涵施工规范中对C60混凝土的抗压极限强度为20MPa，抗拉极限强度为1.17MPa的安全要求。

5 应力监控

在施工过程中，对每一节段的施工循环，在立模、混凝土浇筑之前、混凝土浇筑之后、张拉预应力之前、张拉预应力之后均应进行应力应变测试并与变形测试同时进行。

图7 计算应力与实测应力的比较

图8 计算应力与实测应力的比较

图11 计算应力与实测应力的比较

图4-34计算应力与实测应力的比较

通过以上的比较可以明显的看出，计算应力与实测应力的曲线形状大致相同，这说明本桥的有限元计算模型符合实际，施工也是基本符合规范要求的。对于梁段的上缘应力，实测值明显大于理论计算值，这是由于施工过程中预应力的超张拉及施工过程桥面上的施工荷载等引起的。对于梁段的下缘应力，则基本上表现为在20#块施工前实测应力小于计算值；而在20#块施工之后以及后续的合拢段施工中则表现为实测值大于计算值。这是由于前期受桥梁自重以及施工荷载影响导致箱梁下缘受压，抵消了一部分张拉的预应力，使得实测值偏小；而自20#块的施工开始桥梁即将合拢并完成体系转换，使下缘压力减小，实测值重新高于计算值。

由上述实测值与理论值的比较可以看出主梁应力实测值与理论计算值的误差较小，箱梁混凝土采用C60，在允许应力法施工中其抗压极限强度为20MPa，抗拉极限强度为1.17MPa，计算值及施工过程实测值均在规范限值之内，整个过程混凝土的应力是安全的。这说明混凝土浇注、预应力张拉以及合拢等施工过程是规范的，同时也说明了本文所采用的计算模型是正确的、计算结果是可靠的、测点的埋设是成功的，进而可以判断连续刚构桥在悬臂施工过程中是安全可行的。

6.结论

本论文从工程实际出发，以田螺大桥为工程依托，对大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工监控、稳定性分析。监控过程表明，“自适应控制”理论能很好的适用于连续刚构桥的施工监控，只要系统逐渐过渡到自适应状态，桥梁状态即在控制之中。因此，对系统参数以及计算模型的修正是施工控制的核心内容。

结构自重误差在大跨度桥梁中普遍存在，并且对结构的变形和应力影响都很大，施工中应严格控制自重误差。本工程在施工过程中应力与位移均在控制范围内，并且实现了误差极其微小的主跨精准合拢，合龙后线形与预计线形有很好的吻合，可见田螺大桥的控制系统是有效的。

参考文献

[1] 黄建跃, 王树林.大跨度连续刚构桥施工主梁变形监测的必要性与方法. 桥梁建设，2003（1）：48-52

[2] 武芳文等. 连续刚构桥梁悬臂施工线形控制分析. 铁道工程学报，2006,7 (4) :29-34

[3] 张永水, 曹淑上. 连续刚构桥线形控制方法研究. 中外公路，2006, 12 (6): 83-86

[4] 雷俊卿, 王楠. 预应力混凝土连续刚构桥施工监测与仿真分析. 铁道学报，2006, 4 (2):74-78

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中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）01-0196-02

研究生课程是研究生培养的起点和重要组成部分[1]。土木工程学科的研究生开设的课程除了英语、数学、政治等基础课之外，还包括有限元分析、结构动力学、弹塑性力学在内的专业基础课，以及与专业相关的大量专业选修课，总学时在250～320之间。研究生课程教学的目的，一方面是提高研究生的基础理论水平，培养研究生的基础科研能力，另一方面是加强本专业的专业知识，为后续的论文研究和职业实践做准备[2-3]。

但是，随着土木工程学科的迅猛发展，目前开设的课程体系和课程内容都出现了与当前的研究进展脱节，所学知识不能满足论文研究和职业发展需要的趋势[4]，亟待改革和优化。为解决这一问题，广州大学对当前土木工程专业的研究生课程设置进行了广泛而深入的调研，并提出了优化改革的初步方案。

一、土木工程学科研究生课程体系调研报告

为了解我国各高校土木工程学科研究生课程设置情况，本文采取多种方式进行了调研，主要包括：参加2015年5月在先建筑科技大学举办的第八届全国建筑与土木工程领域工程硕士培养工作研讨会，听取东南大学、同济大学、清华大学、西安建筑科技大学等兄弟院校的专题报道，了解其课程设置情况；通过主办广东省结构力学系列课程教学经验交流会的机会，与省内十五所院校土木工程学科的教师座谈；在广州大学土木工程学院研究生答辩期间，邀请大量兄弟院校和企业专家参加答辩，征求其对于研究生课程体系优化的意见；充分利用各高校网站上有关土木工程学科点的研究生教育、教学资料信息，并对其进行调研、收集和整理。调研结论和收获如下：

1.学术型研究生和专业型研究生应当突出特点，分类培养。根据教育部2009年《教育部关于做好全日制硕士专业学位研究生培养工作的若干意见》，设立专业型研究生的目的是“积极主动适应经济社会发展对高层次应用型专门人才的需要”，与学术型研究生培养高层次科研人才有所不同[5]。因此，学术型研究生和专业型研究生的培养应该突出重点，坚持分类培养。就土木工程学科而言，学术型研究生应当注重数学、力学等系列专业基础课程的教学，拓宽知识面，加强其基础科研能力培养；专业型研究生应当强调职业能力培养，注重课程体系设置对工程实践能力的提升，可以邀请拥有大量实际工程经验的企业专家开设实践课程或相关讲座。

2.研究生课程设置应当与当前科学研究和工程实践的新方法、新技术充分结合，增强课程设置的针对性和实用性。理论性较强的课程，如有限元方法、结构动力学等，应当强调编程和数值模拟能力的培养，充分结合通用的工程应用软件（如Matlab，Abaqus等）进行教授；实践性较强的课程，应强调其在工程实践中的应用，结合工程实例进行分析和讨论，鼓励学生在实习和实践中学习；个别内容可以根据需要，在施工现场实习教学。

3.研究生课程应当因应学科的发展和研究生的培养情况分类设置，动态调整。近年来，我国土木工程行业迅猛发展，相关理论和技术日新月异。土木工程学科点研究生课程的设置应当与学科的发展相适应，动态调整专业课程的设置，既保证基础课和专业基础课程的教学，又使研究生的课程能够最大程度地满足论文研究和工程实践能力培养的需要[6]。

二、研究生课程体系优化方案

根据以上调研结果和结论，广州大学土木工程学科点对学术型和专业型研究生的课程体系进行了调整和优化。优化调整的基本思想包括：以提高研究生培养质量为最终目标，课程体系优化为培养研究生基础科研能力和工程实践能力服务；与科技发展和工程实践的需要充分结合，对研究生课程体系分类建设，动态调整。

为保证和促进研究生课程体系的调整和优化，广州大学确定了加强研究生课程体系建设的多项措施，主要包括加强研究生授课管理，奖惩结合，鼓励相关教师开展研究生课程教学研究等，其目的就是积极促进理论课程教学与工程实践能力培养的充分结合，对研究生课程体系进行有针对性的调整，提高研究生的培养质量。其具体措施包括：

1.土木工程学科点研究生课程系统设计和整体优化。对于学位课程和专业基础课程，要保证授课学时，优化教学内容，培养土木工程学科研究生扎实的理论基础，为后续的学位论文研究做好准备。对专业课和专业选修课，要针对不同学科的要求进行系统设计，开展分学科的专业课群建设[7]。目前广州大学土木工程学科点在建的硕士研究生专业课群包括结构工程课群、防灾减灾工程课群、工程管理课群、工程力学课群等。

2.学术型研究生课程体系应强化基础理论课程与学科研究前沿的联系。学术型研究生的基础理论课程要面向当前学科的研究前沿，与实践应用相接轨。土木工程学科的基础理论已经发展到了用大型计算软件代替传统的手工计算的阶段，这些软件都已经成为土木工程行业进行结构分析和设计必备的工具。因此，基础理论课程的教学就兼顾理论知识的教授和相关计算模型和分析软件的学习，既要让研究生对基础理论有深入的理解和认识，又要引导其熟悉和使用先进的计算软件求解结构分析和设计中的实际问题。

3.专业型研究生课程体系应因职业能力培养的要求增加实践类课程的比例。专业型研究生的培养目标是高层次的一线技术人员，土木工程界的设计、施工单位都希望学校输出的研究生毕业后能够经过尽量短的适应期就正式开展工作[8]。因此，专业型研究生的课程体系应当根据论文研究和职业规划的要求，适度增加实践类课程的数量和比例，充分利用实习和实践的机会，提高其职业能力和专业素养。

除了积极派遣研究生去工程设计和施工单位实习之外，广州大学土木工程学院还积极邀请企事业单位专家来学校开设讲座，甚至直接参与研究生课程的教学。特别是一些实用性强的课程，如钢结构、混凝土结构等，采取由校内主课教师确定教学内容和基本框架，由校外专家授课的方式进行教学，收到了学生的欢迎，取得了较为明显的教学效果。

三、研究生课程体系管理

为保证上述研究生课程体系优化方案的执行，广州大学土木工程学院采取了一系列的支持措施，具体包括：

1.完善了研究生课程教学评价和监督体系。邀请校内外专家组成研究生课程教学督导组，对研究生理论课程和实践课程进行定量不定期现场听课、监督，给出对课程建设、教学内容和教学方法的评价和建议。特别是校外企事业单位的专家给出的建议，对于研究生课程与工程实践能力的衔接具有重要意义。在此基础上，完善了研究生课程学生评价体系，根据研究生及其导师对课程的反馈对研究生课程体系和课程内容有效管理，动态调整。

2.支持和鼓励相关教师进行教学创新，提高教学能力，改善教学效果。建立了常态化的研究生教学研究支持体系，鼓励相关教师开展教学研究，设立了一系列研究生教学科研项目；鼓励与工程实践关系紧密的课程扩大与相关企事业单位的对接，提高实践教学学时的比例；鼓励和支持教授同一课程的教师不定期举行教学研讨会，对教学内容和教学方法进行深入探讨。

四、结语

在土木工程行业迅速发展，研究生数量逐年增加，专业型研究生比例逐渐增大的背景下，研究生的培养与当前科技研究的前沿相结合，强调工程实践能力的培养，是一个必然的趋势。针对这一变化，土木工程学科点硕士研究生的课程也必须做出积极响应和调整优化。本文在深入调研国内各高校土木工程学科硕士研究生课程设置的基础上，提出了硕士研究生课程体系优化的方案，并给出了教学管理方面的支持和激励方案。

参考文献：

[1]李炎锋，侯昱晟，李俊梅，等.土木工程学科开设建筑火灾安全技术研究生课程的探索[J].高等建筑教育，2014，23（5）.

[2]虞翔，段秋枫.建筑与土木工程领域工程硕士培养及学位标准探讨[J].文教资料，2010，（12）.

[3]秦力，鞠彦忠，杨世东.土木工程学科硕士研究生培养模式改革研究[J].2013 International Conference on Psychology，Management and Social Science.

[4]张华.全日制专业学位硕士培养模式改革探索――以建筑与土木工程专业为例[J].教育观察，2015，4（13）.

[5]朱丽华，史庆轩，任瑞，等.建筑与土木工程领域全日制专业学位研究生课程教学改革[J].高等建筑教育，2014，23（4）.

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中图分类号：V414文献标识码： A 文章编号：

引言

蜂窝式钢结构（Cellular steel frame structure）是主要由蜂窝构件通过焊接或螺栓连接而成的新型钢结构体系。蜂窝构件是对H型钢或工字钢按一定的折线或圆弧线进行切割后错位焊接而成的新型钢结构构件。蜂窝构件按开孔形式分类可分为：六边形、圆形、椭圆形和矩形孔等。这种构件自重轻，抗弯刚度大，承载力高，构件截面高度可达到原来型钢高度的1.3-1.6倍，在同样承载力下比实腹式构件节约钢材25-30%。

蜂窝式钢框架结构，是一种将蜂窝梁与蜂窝柱，或蜂窝梁与实腹柱结合在一起构成的钢框架结构形式。该结构形式不仅具有传统钢框架结构体系的优点，还具有蜂窝构件的自重轻等特点，蜂窝孔洞便于管道的穿越，增加了楼层的净高，适用于多层与高层框架结构。因此，在蜂窝构件研究的基础上，有必要对蜂窝钢框架的性能进行研究。

一、 蜂窝构件的研究现状

国外对蜂窝构件的计算方法研究较早.西方国家大多都将蜂窝构件的设计纳入规范，其中日本钢结构协会编制的《新版H型钢系列》，前苏联规范（CHипⅡ23-81）中，英国钢结构规范（BS5950），已经包含了蜂窝梁的计算公式。

国内对蜂窝构件的使用历史也较长，50-70年代，鞍钢、重钢、攀钢和首钢等冶金企业已经少量地应用过蜂窝梁。迄今为止，国内学者已经分别对蜂窝梁的强度，刚度，稳定性以及对蜂窝柱等方面进行了较为广泛的研究。

2004年广西大学苏益声对六边形和圆形孔的蜂窝梁进行研究，提出这两种蜂窝梁的强度以及稳定简化计算方法，并编制了六边形孔蜂窝梁的承载能力表，和梁的最佳扩张比、梁桥高度和梁墩宽度取值的建议。

2006年，沈阳建筑大学徐晓霞在硕士学位论文《蜂窝式压弯构件弯矩作用平面内稳定分析》中，在考虑孔洞影响下，通过对比分析实腹和蜂窝压弯构件，研究了蜂窝式压弯构件弯矩作用平面内的稳定承载力，提出了其在弯矩作用平面内的设计方法。

2008年，沈阳建筑大学耿琳在硕士学位论文《蜂窝式压弯构件弯矩作用平面内稳定承载力计算的试验研究》中，通过实验的方法，比较实腹式与扩高后蜂窝压弯构件平面内稳定极限承载力，从而确定极限荷载的提高幅度；引入换算长细比，修正格构式压弯构件平面内稳定计算公式，给出了蜂窝式压弯构件平面内稳定的计算公式。

还有很多学者对蜂窝构件进行了研究，中南大学周朝阳提出了确定六边形孔、圆形孔的蜂窝梁等效抗弯刚度的方法，提出了蜂窝梁等效刚度的合理表达式，并得到了腹板刚度折减系数表。哈尔滨工业大学吴迪、武岳对蜂窝梁跨度、孔间距、开孔率等参数进行了研究，提出了这些参数对圆形、六边形孔的蜂窝梁的强度、刚度及稳定性的影响。哈尔滨工业大学邵永波、刘洪波、谢礼立进行了楔形蜂窝压弯和悬臂构件静力性能分析，得出了楔形蜂窝构件的近似计算模型。

二、 蜂窝式钢框架的研究现状

蜂窝式钢框架结合了蜂窝梁与蜂窝柱的优点，必将随着城市建设的发展得到广泛的应用。目前，国内对蜂窝式钢框架结构研究还少，从文献上看，基本仅有沈阳建筑大学对此进行了研究。

2009年，沈阳建筑大学王健在硕士学位论文《蜂窝式梁-柱钢框架结构抗震性能分析》中，对蜂窝式钢框架在低周反复荷载作用下进行抗震分析，研究了蜂窝式钢框架结构的受理机理和破坏过程，延性、耗能能力。

2010年，沈阳建筑大学孙宏达在硕士学位论文《蜂窝式梁-柱钢框架结构抗震性能分析》中，通过试验研究和模拟相结合的方式对蜂窝式钢框架进行分析。分析得到蜂窝式钢框架具有良好的延性，抗震性能。并在试验基础之上，建立有限元蜂窝式钢框架结构模型分析，得到在扩高比K=1.3~1.5时，蜂窝式钢框架的刚度退化较为均匀，而且具有良好的延性。

2011年，沈阳建筑大学齐政在蜂窝式钢框架结构拟静力试验的基础之上，利用通用有限元分析软件进行模拟分析，对不同孔洞形状，扩高比，开孔位置的蜂窝式钢框架结构进行在低周反复荷载作用下的抗震性能分析，得出合理蜂窝梁开孔位置、扩高比的建议取值范围。

(a) 蜂窝梁与实腹柱 (b) 蜂窝梁与蜂窝柱

图2 蜂窝式钢框架

三、 有待研究解决的问题

蜂窝构件的研究较多，而蜂窝式钢框架作为一种新型结构，研究相对较少。为获得蜂窝式钢框架的性能，它们都还有有待研究解决的问题。

（1） 目前对普通截面的钢框架结构分析方法越来越完善，而对蜂窝框架的结构分析方法还有待研究。

（2） 针对于蜂窝梁-蜂窝柱的蜂窝框架，框架柱扩高成蜂窝柱后腹板的削弱会造成蜂窝柱的抗剪强度降低，影响蜂窝式钢框架结构抵御地震剪力的能力。因此，应该对蜂窝梁-蜂窝柱钢框架结构进行进一步深入分析，研究其相对的孔洞关系，以满足框架“强柱弱梁”“强节点弱构件”的设计要求。

（3） 蜂窝柱和蜂窝式框架节点在地震作用下的受力性能和破坏形式，通过改变孔洞参数形成强柱弱梁、强节点弱构件的合理抗震体系，考虑混凝土组合楼板的作用时蜂窝框架的抗震性能，影响多层多跨蜂窝式钢框架结构抗震性能的因素，在蜂窝构件制作过程中产生的焊接应力对蜂窝式钢框架性能影响等等更为复杂的力学行为尚无研究。

四、 结语

蜂窝式钢框架相比较于传统钢框架，减轻了自重，降低了成本，当扩高比和孔洞位置合适，能达到框架“强柱弱梁”的要求，这种新型的框架结构形式，建议可在以后的工程中采用。

References

[1] 2011贾连光, 王健. 蜂窝式梁-柱钢框架结构抗震性能分析[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版）.

[2] 孙宏达. 蜂窝式梁-柱钢框架结构抗震性能分析[D]. 沈阳: 沈阳建筑大学. 2010

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1、概况

宝兰线客专为一次双线，武威路中桥位于R=2000的圆曲线上，线路高度受站场布置控制。跨越甘肃省兰州市武威路，跨越角度为87°42′14″，武威路为城市道路，沥青路面，现状宽度为12.0m，较为繁忙。

2.主跨结构及设计资料

2.1桥梁跨度LP=80.0m，矢跨比1/5，拱轴线方程。吊杆间距6 m，采用双吊杆。系梁混凝土采用C55， 桥面宽，拱脚处16.60m，跨中15.00m。

拱脚处梁高3.1m，跨中梁高2.5m，截面形式采用单箱三室。拱肋采用外径为1.0m 、壁厚为20mm钢管形成拱肋，缀板厚度20mm，缀板外间距70cm，钢管外间距2.8m，拱肋矢高16.0m，钢管的钢材采用Q345D，拱肋内灌注微膨胀C55混凝土。

2.2二期恒载 包括线路设备重，人行道栏杆及扶手，电缆槽、挡碴墙、竖墙、防水层及保护层。取200kN/m计算。

2.3温度力 按整体升温25℃，降温25℃计算。

2.4限界计算： 表1

3.系杆拱计算分析

3.1拱肋计算

3.1.1拱肋截面换算

拱肋采用钢管混凝土哑铃形截面，两侧各设置1道“K”撑和“一”撑。

图2 拱肋截面图

考虑缀板，拱肋及拱肋内混凝土的换算容重：

=23.8kN/m3

考虑钢管内其余杆件：23.8×1.3=30.94 kN/m3

3.1.2拱肋的稳定检算

平面内稳定参照《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）第5.2.13条计算。

计算得平面内稳定系数为33.8

平面外稳定采用MIDAD Civil2012软件计算，计算得平面外稳定系数为7.5

3.2系梁计算

3.2.1系梁纵向计算

采用桥梁结构分析系统BSAS软件对系梁部分进行计算分析，主要控制条件及计算结果：

表2

3.2.2系梁横向环框计算

1、单元划分及加载图示，纵向采用1m长

4.结语

本桥受制于城市道路及铁路线路高程控制，结构高度严重受限。采用一跨跨越的系杆拱结构，造型美观，结构简单，施工环节较少，施工方便，工期短、成桥快。文中详细设计过程，计算分析了结构、截面、稳定性等，对站场附近同类桥梁起到很好的借鉴参考作用。

参考文献

[1]李亚东.桥梁工程概论[M].成都：西南交通大学出版社，2001.

[2]范立础.桥梁工程（下）[M].北京：人民交通出版社，1987.

[3] 马胜双. 京沪高速铁路跨济兖公路钢箱系杆拱桥主桥方案设计 [J].铁道标准设计，客运专线铁路桥梁设计论文专辑.