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21世纪是地下空间作为重要资源开发的世纪，人防工程不仅在战争时期是国家防御体系的重要组成部分，在和平时期的经济建设中同样有着十分重要的地位，但是长久以来地下建筑工程的渗漏已是建设者们伤透脑筋的大事，由于地下室不同程度的渗漏水限制了已建人防工程的开发利用，每年不得不投入大量人力、物力、财力进行维修，所以提高防水效果是当前人防工程建设中需解决的重点问题之一。2001年新修订的《地下工程防水技术规范》（GB50108－2001）把结构自防水明确规定为“应选”，而不是旧规范的“宜选”，体现了以结构自防水为主的思想，结构自防水是人防工程防水的治本措施，提高结构自防水质量是提高人防工程最终防水效果的关键。根据自己亲自参与人防工程设计、质监及施工的实践，谈谈提高人防工程结构自防水中应注重的几个问题。想对当前人防建设起到抛砖引玉的作用。
2影响人防工程结构自防水质量的主要因素
2.1工程地质方面。工程地质对基础的均匀沉降有重要影响，是影响人防工程防水效果的关键因素之一。湖南有些城区地质状况较复杂，岩溶和土洞均有不同程度的分布，属地质灾害发育的场地，如果工程地质状况未掌握清楚，地质钻探深度不到位或抄袭相邻的地质报告，工程地质报告未正确反映土层性质、地下水和土工试验情况，则会造成结构设计方案欠佳，施工措施不到位，可能导致基础不均匀沉降，出现人防地下室渗水现象。
2.2设计方面。在认识上，未真正树立以混凝土结构自防水为防水之本的设计理念，在实际工作中往往重防水材料，轻防水混凝土。在设计时，强调防水混凝土的强度等级，而对混凝土抗裂性能未引起足够重视。细部结构和配筋不合理，防水设计与工程结构设计未很好结合，结构形式设计过于复杂。同时，人防专业设计单位缺乏，非专业设计单位的设计人员掌握的人防工程设计知识参差不齐，造成人防工程设计问题较多，使工程质量受到影响。
2.3施工方面。原材料质量控制不良，坍落度控制不好，施工缝等细部结构处理不当，混凝土浇注后未按照施工规范要求进行养护。混凝土结构自防水施工是个精细过程，必须合理地选用配合比、水灰比、坍落度等参数，把好混凝土浇筑、振捣关，注意养护时间和条件，否则将导致混凝土内部出现空隙，结构表面出现裂缝。
2.4监督管理方面。对防水工程质量监督检查不严，未严格按有关规定进行工程全过程监督检查。图纸设计不够规范，设计审查不严。施工前未认真进行图纸技术交底，承包人未掌握防水施工要点，不少人防工程在建设的关键环节和关键部位上，现场监督没有完全到位。对监理公司的监督管理不严，素质和技术管理水平不高，甚至存在无专项资格的监理。
3提高人防工程结构自防水质量的措施
3.1选用合理的结构形式。结构自防水是利用结构本身的密实性、憎水性以及刚度，提高结构本身的抗渗性能，它要求结构本身必须具备一定的刚度，而合理的结构形式是提高结构整体刚度的关键。因此，在结构选型方面，应根据防护要求、平时和战时使用功能、工程地质和水文地质条件等因素综合确定，避免结构平面突变或断面刚度突变，尽量使结构平面选型规整，借以提升结构的整体刚度。
3.2科学设计防止混凝土开裂方案。提高混凝土结构自防水性能关键是控制钢筋混凝土裂缝的产生，在地下工程防水设计中，应特别注重防止混凝土开裂的设计方案，从混凝土强度设计及材料选用、钢筋及拉结筋布置、防止不均匀沉降等方面减少和控制混凝土开裂。
3.2.1选择适宜的主体结构材料强度。提到防水混凝土质量，人们自然想到如何提高强度和抗渗等级，混凝土设计强度、抗渗等级越高，单位水泥用量也就越多，水泥水化产生的热量也高，收缩变形加大，结果导致混凝土结构开裂。因此，要根据使用功能、防水等级、工程埋深等，考虑适宜的人防地下室工程主体结构材料强度，混凝土强度等级不宜低于C30，但也不应过高，抗渗等级应根据工程埋置深度在S6～S12范围内选用。
3.2.2合理选择混凝土原材料及配合比。一是正确选择水泥品种和用量。一般选用水化热较低的水泥，在保证混凝土强度和其他性能的前提下，通过优选砼配合比，尽量减少水泥用量。二是严格骨料质量，特别应重视粗骨料的选择，宜选用表面粗糙、质地坚硬、级配良好、空隙率和含砂率小的石料。三是掺用符合国家标准要求的粉煤灰替代混凝土中的部分水泥制成粉煤灰混凝土，降低水化热，增加密实性，增强砼后期强度，提高砼的抗掺性和抗裂性。四是掺入适量的膨胀剂，配制成补偿收缩混凝土。补偿收缩防水混凝土不但可以减少混凝土在各龄期的收缩值，而且使混凝土在硬化过程中推迟了收缩的产生时间，提高了混凝土抵抗收缩应力的能力，从而减少了收缩裂缝的数量。
3.2.3钢筋布置的设计。一是适当增加墙体水平构造筋。墙体受力钢筋过多，水平构造筋过少是墙体容易开裂原因之一。为了防止这些裂缝的产生，可以采用螺纹钢筋，并适当减少水平构造筋的间距，增加墙体水平构造筋，以提高混凝土极限拉伸强度。二是合理设计拉结筋结构。在设置拉结筋时，采用“梅花型”布置，尽量少而精。双面配筋采用统一的模数确定钢筋间距，保证双面钢筋交叉点连线垂直于钢筋网。在拉结筋中间焊接止水环，或将拉结筋与模板拉杆二者结合起来，合设一个止水环。
3.2.4防止基础不均匀沉降。在开始设计前，要取得全面、准确的工程地质情况资料。在设计时应注意上部结构的均衡布置，以减少上部荷载不均导致沉降差，地基基础设计以控制变形值为主，设计单位必须进行基础最终沉降量和偏心距离的验算。岩溶和土洞有不同程度分布的人防工程，应对持力层范围内的岩溶、土洞进行相应处理，在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处设置沉降缝。
3.3提高防水混凝土的施工质量
3.3.1控制好原材料的质量。混凝土的原材料必须符合现行国家标准、施工及验收规范和设计的有关规定。在施工前进场材料必须现场抽样检验，达不到要求不得使用，重点控制好水泥的用量、强度，砂石含泥量及级配，要通过增加优质粉煤灰等来减少水泥用量，避免混凝土实际强度超过设计强度，提高抗裂性能。
3.3.2把好混凝土浇筑、振捣关。混凝土应分层浇筑、分层振捣，相邻两层浇筑时间应根据气温情况合理确定，以确保上、下层混凝土在初凝之前的牢固结合。混凝土泵送入模时，应使其水平均匀入模，并控制其自由倾落的高度。混凝土振捣前应先根据具体的结构物设计振捣点，振捣时间一般为10～30s，以混凝土开始出浆和不冒气泡为准,避免漏振、欠振和超振。
3.3.3选择合理的混凝土坍落度。实践证明，在同等条件下，混凝土坍落度越小，混凝土早期收缩越小，施工后主体结构出现的裂缝越少。用于防水的商品混凝土入模坍落度应控制在120±20mm，目前，人防地下室普遍采用混凝土泵送施工方法，为控制坍落度同时又保证可泵性，应选择质量好的混凝土输送泵，最好选用进口混凝土输送泵。
3.3.4设置、处理好细部构造。混凝土应尽量做到连续浇筑，不留或少留施工缝。施工缝的设置，主要考虑一次混凝土浇筑强度和有效控制混凝土的收缩裂纹，在施工缝处继续浇筑混凝土前，对接缝表面应进行凿毛处理,粘贴遇水膨胀止水条或中埋式止水带。因工程设计需要设置后浇带的地方应提高施工质量，采用补偿收缩混凝土，其配合比应经试验确定，施工前，应将接缝面用钢丝刷认真清理，凿去表面砂浆层，完全露出新鲜混凝土后再浇筑。
3.3.5重视混凝土拆模及养护工作。抗裂防水混凝土由于掺加了大量矿物掺合料，早期强度增长一般较为缓慢，后期强度有较高的持续增长，因此拆模时间和养护制度与普通混凝土不同，混凝土侧模的拆除时间一般比普通混凝土晚2d，严禁过早拆模。混凝土终凝后应进行养护，养护时间不少于14d，以防止在硬化期间产生干裂。
3.4加强质量监督管理，把好设计审查、施工监督、竣工验收关
3.4.1坚持标准，严把设计审查关。要选择有资质的设计单位，提高设计质量。抓好施工图设计审查，对不符合人防工程建设设计规范、强制性条文及行业标准的施工图，提出审查修改意见，由设计单位进行修改，经审核批准后方可施工。进行设计交底和图纸会审，使施工单位熟悉设计图纸，了解工程特点和设计意图以及人防工程施工的质量要求等。
3.4.2跟踪到位，严把施工监督关。人防工程质监部门要对建设、勘查设计、施工、监理单位在工程建设中作出的具体质量行为合法性进行监督检查，对每一项报监工程制定质量监督计划，对关键工序、关键部位、关键环节实行跟踪监督检查，采取法律、经济、行政手段及时纠正问题，严防不合格的工序质量形成或进入下一道工序。建设、施工单位要建立健全质量管理制度，设置工序控制点，把好工程材料进场关，加强施工过程质量控制，杜绝随意变更设计和不按审查批准的设计图纸施工现象的发生，确保设计、施工方案和质量保证措施在实际工作的落实。
3.4.3规范管理，严把竣工验收关。利用人防工程竣工验收备案这一强制手段，强化监督管理，检查设计、施工等环节的工作成效，对存在的问题要求及时整改，使得不合格的工程不能备案，更不能投入使用。
4工程实践
某综合楼地上十二层，地下二层，建筑高度约56m，总建筑面积约10.41万m2，该工程地下一、二层为汽车库及配套设备用房，其中，主楼地下二层设有部分人防地下室，防水等级为一级。近年来，由于结构裂缝影响人防工程地下室正常使用的问题越来越突出，该工程一开始就对结构自防水问题认真对待，确定“综合治理，以混凝土结构自防水为主”的防水原则，重点对结构自防水采取了以下措施：
4.1强化地质状况调查，采用合理的主体结构形式。根据该工程所在地的地质情况，对持力层范围内的岩溶、土洞进行了相应处理，设人防地下室的主楼基础形式通过采用复合地基和调整桩基的桩长、桩数、桩径等来调整各部分的沉降量。地下室布置规整，为现浇钢筋混凝土结构，从结构选型方面提高了结构整体刚度。
4.2优化配合比设计。混凝土配合比经与混凝土厂家反复试配后慎重决定。如C45、S8剪力墙1m3混凝土各种材料用量分别为：水泥340kg、河砂649kg、碎石1058kg、粉煤灰73kg、矿碴73kg、缓凝高效减水剂7.29kg、水180kg，即配合比为1：1.909:3.112:0.215:0.215:0.021:0.529。本配合比最大特点是通过掺入优质粉煤灰和矿碴(每m3混凝土掺入量达146kg)，减少了水泥用量，降低了混凝土最高绝对温升，同时节约了成本。
4.3严格施工工艺和方法。严格控制混凝土坍落度，当坍落损失后不能满足施工要求时，加入原水灰比的水泥浆或二次掺加减水剂进行搅拌，严禁直接加水。严格控制混凝土入模温度，避免在高温时段灌注混凝土。主体结构施工时，采用合理振捣方法，拆模时间不宜过早，混凝土养护及时到位，采用混凝土养护自动喷淋系统。
4.4加强工程质量的监督。对设计中存在的问题提出了审查修改意见，经再次审核批准后施工。制定了该项目质量监督方案，对关键工序进行重点监督抽查验收。
该人防工程地下室建成近一年来，工程质量完好，未出现渗漏水现象，取得了良好的效果。
5结语
以上是多年来自己从理论到实践从事人防工程设计、施工、质监工作中的点滴体会，是对人防工程结构自防水问题的研究和探讨，总的来说可以归纳总结出提高人防工程结构自防水质量的“一个理念、一个重点、四项手段”的解决方案。即树立“混凝土结构自防水为主，防排结合”的理念；以防止混凝土开裂为重点，提高人防工程防水耐久性；采取“四项手段”：一是选择规整的结构平面形式，二是从混凝土强度选择、优化配合比、钢筋及拉结筋布置、防止不均匀沉降等方面科学设计防止混凝土开裂的方案，特别是针对龙岩优质粉煤灰较多情况，在保证混凝土强度的前提下，减少混凝土中水泥用量，增加粉煤灰用量，三是提高防水混凝土施工质量，特别是在许可的范围内尽可能降低混凝土坍落度，把好混凝土浇筑、振捣、养护关，四是加强质量监督管理，做好防水混凝土施工前、施工中和竣工的全过程质量监督管理。希望能对提高人防工程结构自防水有所帮助，不当之外，请批语指正。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家标准.GB50038－2005，人民防空地下室设计规范.
[2]中华人民共和国国家标准.GB50134－2004，人民防空工程施工及验收规范.
[3]朱祖熹.浅谈地下工程防水规范实施中的若干问题.施工技术2003.（03）
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1.1整体结构监测
整体结构监测的主要内容包括沉降观测，位移观测、挠度观测、裂缝观测和振动观测等。每一种建筑物的观测内容，应根据建筑物的具体情况和实际要求综合确定测量项目。健康监测方法与测量仪器的发展密切相关。目前，GPS定位技术已经在区域性变形观测和大型工程变形监测中应用，并具有实时、连续、自动监测的优点，甚至与远程数据传输相结合，实现监测与决策智能化。监测的准确性取决于监测方案的科学性、监测点布置的合理性及测量仪器的精确度。
结构监测的方法可分为四类：(1)空间域方法，(2)模态域方法，(3)时域方法，(4)频域方法。其中空间域方法是根据质量、阻尼和刚度矩阵的改变来检测和确定损伤位置I模态域方法根据自振频率、模态阻尼比和模态振型的改变来检测损伤；在时域方法中。系统参数通过在一定时间内采样的数据来直接确定，精度较高，但很费时，在频域方法中，模态参数如自振频率、阻尼比和振型等是确定的，谱分析和频率响应函数被广泛应用。上述方法各有其优缺点。如频域方法和模态域方法使用转换的数据，数据转换存在误差和噪声。在空间域方法中，质量和刚度矩阵的建模与修正还存在问题，并且难以精确。将两三种方法结合起来检测和评估结构的损伤具有很强的发展趋势，比如将静载测试和模态测试的数据结合起来诊断损伤，这样可以克服各自方法的缺点并相互检查。与损伤检测的复杂性相适应。
1.2结构性能的检测
结构性能的检测是可靠性鉴定工作中的重要环节，内容一般有结构材料的力学性能检测、结构的构造措施检测、结构构件尺寸和钢筋位置及直径的检测、结构及构件的开裂和变形情况检测等。
1.2.1混凝土结构
混凝土强度及缺陷的检测技术目前得到了广泛的应用和发展，分为非破损检测技术和局部破损检测技术。由于非破损检测技术具有适用性强、可连续大面积测试、不破坏结构且能获得破坏试验不能获得的信息(如内部孔洞、疏松、不均匀性等)等特点，因此，一般情况下，均采用非破损检测技术(但检测结果的精确度较差)。到目前为止，关于混凝土强度的非破损检测技术有回弹法、超声法等，局部破损检测技术有钻芯法、拔出法和灌入法等，以及由上述基本方法组合而成的超声回弹综合法、钻芯回弹综合法等。混凝土强度的检测技术已基本成熟，成熟的标志在于测试理论的完善和测试仪器性能。如；“回弹值——碳化深度——强度”关系，反映了回弹值与混凝土强度之间的基本规律。回弹、超声、钻芯和拔出等较为成熟的混凝土强度和缺陷检测方法已经有了全国性的检测本论文由整理提供技术规程。
混凝土构件钢筋配置情况的检测有破损和非破损两类方法。破损方法是凿去检测部位的混凝土，直接量测钢筋的数量、直径及保护层厚度，然后与设计图纸比较。这种方法对构件有损伤，应尽可能少用。非破损方法主要有电磁法、雷达法和超声法，雷达法测试速度较快，电磁法相对较慢；对保护层厚度的测定用超声法精度相对较高。上述几种方法均不能准确测定出钢筋直径，也不能测定节点区的钢筋和构件中刚进的连接情况。而这些检测项目的结果客观上又是结构鉴定与加固的依据。因此迫切需要开发研制测试精度高的检测仪器。
1.2.2砌筑结构
砌筑结构检验测试技术起步比混凝土结构略晚一些，技术成熟程度比混凝土强度检测技术略差，但该项技术的发展势头猛，在国内形成了百家争鸣的可喜局面，目前，砌体结构材料强度的检测技术正日益成熟。
砌筑强度检测方法有现场检测法和间接测试法，现场测试法有推剪法、单剪法、轴压法、扁千斤顶和拔出法等五种检测方法，需要从墙体上截取试件，比较困难，且试件稍经搬动，强度就会受到影响，故应用较少。间接测试法是通过检测砖和砂浆的强度，然后依据现行规范直接确定砌体强度。砖的强度检测通常可以从砌体上取样按常规方法进行检测，方法比较简单。砂浆强度检测方法有冲击法、点荷法、回弹法、筒压法、射钉法和剪切法等。
1.2.3钢姑构
与混凝土结构和砌体结构相比，工程建设中钢结构的数量相对较少，加之冶金、机械、交通、航空、石油、化工等工业部门对钢材物理力学性能、内部缺陷，焊缝探伤等检验方法比较完普。因而其检验测试技术发展之路基本是借鉴学习国内其他行业的先进方法，如焊缝和钢材的超声波探伤方法、射线探伤方法、磁粉探伤方法和渗透探伤方法等。
结构鉴定与评估技术的发展与建筑市场和社会的需求有直接的关系，与国家的经济状况有密切的关系，同时又受到检测技术发展的影响。结构的可靠性评级是根据检测的结果进行评定，它是结构维修，加固的重要依据。根据《危险房屋鉴定标准》(JGJ125—99)(2004年版)，房屋的综合评定按三个层次进行；第一层次应为构件危险性鉴定，其等级评定分为危险构件(Td)和非危险构件(Fd)两类；第二层次应为房屋组成部分(地基基础、上部承重结构、围护结构)危险性鉴定。其等级评定应分为a、b、c、d四等级；第三层次应为房屋危险性鉴定，其等级评定应分为A、B、C、D四等级。超级秘书网
建设工程质量的检测与鉴定技术已超出了单纯的结构安全的范畴，包括了结构的安金性、耐久性、适用性和抗灾害能力以及工程质量问题产生原因的鉴定与分析等综合问题。建设工程质量的检测与鉴定为治理工程质量通病。如设计造成的多层砖房温度裂缝问题，混凝土工程施工阶段的开裂问题等起到了积极的作用。为设计规范和施工验收规范的修编提供了依据。
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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1620（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625，（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625（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。
篇4
材料结构分析技术是研究晶体结构及其变化规律的重要手段，是材料科学工作者必须掌握的基本知识。随着科学技术的不断发展，众多新型材料不断涌现，材料微观组织与结构分析在材料科学研究中所扮演的角色也越来越重要。因此，高校理工科专业开设有关材料结构分析相关课程，其必要性与重要程度不言而喻。
中南大学材料学院开设的“材料结构分析”一课是全院乃至全校示范性课程，其拥有一流的教师队伍，课程教学内容充实、教学方法先进，教学管理制度完善，教学团队还根据课程内容出版了一系列高水平教材和实验指导书籍。课程的主要内容是有关材料结构表征，以及相关分析仪器和测试技术的介绍，一直是金属材料工程、材料加工工程、粉末冶金工程、材料科学与工程等本科专业必修的专业基础课，并于2008年被评为湖南省精品课程、国家精品课程。在多年的教学实践中，各位任课教师和学者积累了丰富的经验，形成了一支科研业务强、教学水平高的一流团队，为学生创造出了一套完整、科学的理论和实践能力培养体系，在教学改革方面也取得了显著的效果。
一、以创新教育为核心，建立人才创新体系，培养高水平人才
本课程按照国家精品课程的标准和要求进行建设，在教师队伍、教学内容、教学模式、教学方法、教材建设和教学管理等方面争创一流，旨在培养学生的创新思维和创新能力。
学生通过本课程的学习，了解材料科学研究工作者通常关注的主要显微结构分析内容；掌握各种常见分析仪器的功能和基本原理，掌握材料结构分析的基本实验技术、样品制备方法；能与专门从事X射线、电子显微分析等材料结构分析工作的实验人员共同设计试验方案，正确分析检测结果，熟练选用材料结构分析手段开展相关科学研究。
通过扎实的基础理论学习和过硬的实验技能训练，培养学生从事材料科学研究必备的结构分析实验技能，提升从事材料科学研究的基本能力和综合素质，为后继专业课学习、开展毕业论文及科学研究奠定坚实的基础。
二、加强师资培养，形成了一支结构合理、水平较高的主讲教师队伍
本课程已有近五十年历史，近半个世纪的传承，经过经验丰富的老教师的传、帮、带，形成了一支由黄伯云院士担任教学顾问，教授/博导、副教授、讲师和高级实验师组成的高水平教学团队，具有博士学历者60%以上；知识结构和年龄结构合理，既有经验丰富的老教师，也有年富力强的中青年教师骨干；师资配置合理，主讲教师9人，讲授/辅导教师4人，实验教师5人。其中教授/博导6人，研究员1人，副教授4人，讲师/实验师6人，助教1人。其中具有博士学位的11人，留学回国人员10人。教学队伍师德优良，学术造诣高，教学能力强，责任心强，团队和谐，长期承担本课程和相关课程教学工作，经验丰富，特色鲜明，青年教师培养计划科学合理，卓有成效。
五年来，材料结构分析精品课程教学团队中45岁以下主讲教师3人晋升为教授，1人晋升为研究员，4人评聘为博导。获国家级、省级、校级教学成果奖10人次，1人获政府特殊津贴，2人被评为教育部优秀人才，1人被评为芙蓉学者，2人选为湖南省青年骨干教师培养对象。由45岁以下主讲教师参与、主持国家级教学改革项目2项，主持国家863项目4项，国家自然科学基金项目3项，军工配套项目2项，其它省、部级重大科研项目12项。期间，他们发表高水平学术300多篇论文，申请专利6项。
本课程教学队伍一直工作在教学科研第一线，具有多年从事教学工作的丰富经验和强烈的敬业奉献精神。经过多年的教学改革与实践，建立了长期的合作伙伴关系和友好的团队协作精神，是一支“强业务，高水平，爱岗敬业的年富力强”的教学团队。
三、精炼教学内容，形成特色体系
“材料结构分析”原理与技术是晶体学、结构化学、金属学、原子物理、微电子学等多学科的交叉与融合。本课程针对全校材料学、材料加工工程、材料化学、粉体材料、冶金工程、机械工程等不同专业的共性和个性，整合、优化教学内容，凝炼核心技术，科学设计课程体系，形成了自己的体系特色。
针对我校材料科学与工程专业本科人才培养目标和“材料结构分析”课程定位，在“以学生为本，融知识传授、能力培养、素质教育于一体”的现代教学理念指引下，本课程结合“材料结构分析”的基本原理和学科的前沿发展，立足于“重基础、宽口径”、“服务有色金属行业、拓展新材料领域”的大材料学科人才培养思想，精选“X射线衍射分析”和“电子显微分析技术”为主要教学内容，遵循现代教育教学规律，科学地设计了课程体系，实现了理论教学与实践教学的有机统一。
理论教学以材料结构表征、分析仪器及测试技术为主线，突出晶体X射线衍射、电子衍射等重点教学内容，恪守“表征为核心、仪器重操作、技术抓应用”的原则，注重先修基础课及后续专业课的衔接。且善于采用案例教学法，将主讲教师承担科研项目获得的典型实验结果（照片）引入课堂，既正确处理好了经典与现代的关系，又确保了教学内容的基础性、研究性和前沿性。
实践教学以其优越的条件为学生提供了一个应用理论来解决实际问题的平台。目前，我院拥有4台不同型号的X射线衍射仪，2台透射电镜，4台扫描电镜，仪器强件较多，而且全部实现了开放运行，有条件安排本科生上机练习。实践教学的主要方式是由实验老师配合课程授课内容，对照仪器讲解，介绍仪器结构、工作原理和操作步骤，学生在教师的指导下自己动手制备样品，操作仪器进行样品测试，实验获得图谱或照片也要求由学生进行自行分析，教师最后组织讨论和讲解。
实践教学针对“基本操作”、“测试手段”和“研究方法”三大训练模块开设了多层次、多方位的多种类型实验。其中“基础型”实验4项，主要针对X射线衍射仪、透射电镜、扫描电镜和能谱仪的结构、原理及操作方法进行训练，加深学生对“材料结构分析”理论的理解，让学生熟悉仪器构造和基本操作方法；“综合型”实验6项，主要包括为X射线衍射物相分析、点阵常数的精确测量、金属薄膜样品的制备及典型组织的观察、扫描电镜成分衬度像及高倍组织观察，让学生学会样品制备和实验结果分析，熟悉材料结构分析的基本应用，学会针对不同研究对象选择正确的分析方法，了解“材料结构分析”的应用；“设计创新型实验”3项，主要是结合学生课外创新研究课题及导师课题设计大型实验，运用已掌握的知识真刀实枪地解决材料科学研究中的实际问题，从而提升从事材料科学研究的基本能力和综合素质，为后继专业课学习、开展毕业论文及科学研究奠定坚实的基础。另外，我们制订并实施了引导学生参加课外科技创新实验和科学研究的方法与政策，并进行考核，形成了“课程实验+课外创新实验+毕业论文”四年不断线的实践教学格局。
四、启发式教学，以灵活的教学手段保证教学质量
在先进的教学理念指引下，创新了教学方法和教学设计，既重视发挥教师的主导作用，又尊重学生在学习活动中的主体地位，实行启发式教学，鼓励学生积极参与学校组织的本科生创新实验和科研活动。并将多种教学方法有机结合，改革考试考核办法，建立了完善的教学评价与考核体系，有效地调动了学生学习的主观能动性和积极性，极大地激发了学生的学习潜能。我们在教学手段和教学方法等方面进行了全面改革，完全淘汰了传统的黑板加粉笔式教学模式，将多媒体教学、网络教学、双语教学相结合，且取得了很好的成效。
在理论基础部分的教学过程中，通过多媒体课件和动画将理论公式的推导思路分步、形象、启发式地进行讲述，有效地促进了学生的积极思考，培养了学生思考问题、解决问题的能力；在有关仪器设备内容的教学过程中，通过模拟动画进行解剖和分析，使原来在黑板上难以讲深讲透的内容形象、生动地展示在学生面前，提高了学生的学习兴趣和学习热情，加深了学生对所学知识的理解和掌握，同时启发学生对现有设备提出结构改进意见，培养了学生的创新性思维能力。此外，利用留学回国教师和青年教师具有良好英语基础的优势，开展了双语教学。本课程“晶体基础”、“电子显微分析”部分采用英语课件，向学生推荐优秀的国外原版教学参考书，在传授专业知识的同时，提高了学生的外语学习兴趣和外语应用水平，同时为本课程与国际接轨奠定了基础。
网络教学环境学校的校园局域网及宽带网均与校内各教学楼、办公室、学生宿舍及教职工住宅区相通，并与国内外Internet网相联，网络教学软件资源齐备，硬件运行环境良好。 我们自行制作能满足本课程教学需要的一整套授课教案、电子课件以及一系列仪器设备模拟动画和录像等教学软件，并从日本引进了Jade 6射线衍射数据处理软件，可通过学校的局域网及宽带网经常保持更新，在教学过程中发挥积极的作用。在课程网站上建立了电子教案、教学指导、自测练习等，学生可以在网上自主学习，促进了教学效果的发挥。
重点、难点理论部分的教学采用“课前预习-学生发问-难点讲解-老师质疑-小组报告-学生汇报讲演”的“六步教学法”。通过学生自主学习，老师难点讲解的办法，逐步加深学生对教学重点、难点的理解，最后通过“汇报讲演”的形式牢固紧握。除此，本课程主讲教师都承担了大量的科研项目，在介绍材料结构分析方法基础知识后，结合科研案例讲解材料结构分析方法在材料研究中的具体应用，激发了学生的学习热情，加深了学生对所学知识的理解和掌握。
五、编纂特色教材，夯实教学基础
在教学条件保障上，所在学科为一级国学重点学科，该课程开设历史悠久，积淀深厚。自1980年以来，中南大学编写了《金属X射线衍射与电子显微分析技术》、《晶体X射线衍射学基础》（李树棠主编，冶金工业出版社出版）等教材，姜锋、尹志民主编的《材料结构分析》被纳入新世纪材料科学丛书选题；出版了《X射线衍射学实验方法》（李树棠主编，冶金工业出版社出版）及《金属材料科学与工程实验教程》（潘清林主编，中南大学出版社出版）等实验指导书籍，另外，尹志民主编了实验讲义《材料电子显微分析实验技术》，黄继武主编了网络讲义《Jade 5使用手册》。这些教材、实验教材及网络讲义等被全国多所高校选为本科教材和考研参考书，在国内产生极大的影响和反响。
精品课程建设旨在利用现代信息技术，发挥高校人才优势和知识文化传承创新作用，广泛传播国内外文化科技发展趋势和最新成果，展示我国高校教师先进的教学理念、独特的教学方法、丰硕的教学成果。经过课程建设，使本课程形成系统、完善的全方位、立体化的教学体系，取得高质量的教学研究成果的同时，将中南大学“材料结构分析”课程建设成教学资源网络共享、在全国具有示范作用的国家级精品课程。
参考文献：
篇5
1、较好地掌握基本理论，树立爱国主义和集体主义思想，遵纪守法，具有较强的事业心和责任感，具有良好的道德品质和学术修养，身心健康；
2、系统掌握本学科坚实的基础理论和专门知识，具有从事安全技术工程领域的科学研究或独立担任专门技术工作的能力；
3、比较熟练地运用一门外国语。
二、学科专业及研究方向简介
1、本专业隶属的一级学科为矿业工程。安全技术与工程是针对大型基础设施的公共安全而发展起来的一门新型交叉学科，该学科以保证大型基础设施的安全性和可靠性为目标，主要进行监测技术、检测技术、信息处理技术、控制技术、健康诊断与评价技术等基础理论及应用技术研究。该专业可招收土木工程、交通工程、机械工程、力学、安全工程、信息技术及材料科学与工程等相关专业的本科生。
2、主要研究方向及其内容：
1)结构健康监测与信息处理技术：主要包括结构健康监测技术、监测与诊断系统、监测信息处理技术、数据挖掘技术、远程监测技术等研究。
2)结构健康诊断与安全评估：主要包括结构健康诊断理论和技术、结构健康状态及安全评估技术等研究。
3)既有结构性能评估与控制技术：主要包括既有结构检测技术、仿真分析技术、承载能力及耐久性评定、寿命评估、结构控制及加固技术等研究。
4)大型施工机械安全技术与工程：主要包括大型施工设备的设计、状态监测与故障诊断、施工控制与安全管理等研究。
三、培养方式及学习年限
1、硕士生的培养方式为导师负责制，课程学习和科学研究可以相互交叉。课程学习实行学分制，一般要求在前一年修满所要求的学分。
2、硕士生培养实行学年制，学制2.5年。硕士生的在校学习年限为2～3.5年（含休学）。
四、课程设置与学分要求
课程设置分学位课和非学位课两大类，学位课分为公共学位课、基础理论课、专业学位课，非学位课分为选修课和必修环节。硕士生在校期间，应修最低学分为26学分，其中公共学位课8学分，基础理论课不少于4学分，专业学位课不少于5学分，选修课不少于5学分，必修环节4学分，最高学分不超过34学分。学分积要求是学位课学分积不少于51，选修课学分积不少于15，总学分积不少于66。
课程的考核采取以下几种方式：
方式A：平时成绩（20%）+闭卷考试（80%）的考核方式；
方式B：闭卷考试（50%）+课程论文（50%）的考核方式；
方式C：平时成绩（30%）+课程论文或课程设计（70%）的考核方式；
方式D：考查。
课程
类别课程编号课程名称学时学分开课学期开课单位考核方式
ⅠⅡⅢ
公共课学位课
100401自然辩证法322√人文分院B
100402科学社会主义理论与实践161√人文分院B
101201公共外语64+324√√外语系A
100001专业外语161√B
基 础 理 论 课111105数值分析483√数理系A
111108应用数理统计322√数理系A
111103随机过程483√数理系A
111003有限元法基础483√工程力学系A
专 业 学 位 课121701安全系统工程322√大型结构所B
121702现代结构测试原理322√大型结构所B
121703智能材料与结构322√大型结构所B
120101桥梁结构理论483√土木分院A
120102高等结构动力学42+63√土木分院B
120103高等岩土力学40+83√土木分院B
120105高等混凝土结构学483√土木分院B
120106高等钢结构理论483√土木分院B
120803数字信号处理322√电气分院A
130907模式识别与图像处理322√计信分院C
选 修 课131701结构工程仿真技术322√大型结构所C
131702风险分析322√大型结构所C
131703结构健康监测实验技术322√大型结构所C
131704现代传感器技术322√大型结构所C
131705风工程概论322√大型结构所C
131706结构振动与控制322√大型结构所C
130118工程抗震24+82 √ 土木分院C
130109弹性薄壁杆件理论322√土木分院C
130116环境岩土工程与灾害防治322√土木分院C
131002结构分析及反分析方法322√工程力学系C
130903嵌入式系统及应用322√计信分院C
131201日语161√外语系C
130401人文社科系列讲座161√人文分院C
必 修
环 节140001科研（教学）实践1√D
140002学科前沿报告与学术活动8次1√√D
141501信息检索161√图书馆C
补修课程
五、学位论文要求
学位论文工作是研究生培养的重要组成部分，是对研究生进行科学研究或承担专门技术工作的全面训练，是培养研究生创新能力、综合运用所学知识发现问题、分析问题和解决问题能力的主要环节，也是培养研究生文献阅读能力、工程设计能力、实验能力、数据分析能力和数据处理能力、逻辑推理能力和写作能力的主要环节。要求做到：
1、学位论文的选题必须着重选择对国民经济具有一定实用价值或理论意义的课题，要充分考虑实验的各种条件、课题的份量与难易程度；学位论文的选题必须在第三学期期中（10月底前）完成，开题报告统一交培养单位办公室。
2、学位论文必须在指导教师的指导下由研究生独立完成，研究工作必须坚持实践性、实验性的原则，论文内容应以研究生本人从事的实验、观测和调查的材料为主。对所研究的课题要有自己独立的见解。
3、硕士生论文科研时间一般不少于1年。
4、学位论文实行中期检查制度，一般应在第四学期（5月底）进行，汇报学位论文工作的进展情况，遇到问题和困难及时向导师寻求帮助和指导，保证论文顺利完成。
5、学位论文送审分两批进行，第一批安排在第五学期期中，论文送审截止日为11月10日；第二批安排在第六学期期中，论文送审截止日为4月10日。
6、论文答辩、学位申请和学位授予参照《石家庄铁道学院学位授予工作实施细则》执行。
硕士点负责人：
培养单位学位评定分委员会主席：
（分委员会公章）
篇6
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。
篇7
一、前言
为了确保我们每天所生活的建筑物的稳定和安全，就需要确保建筑物的主要承重结构构件具有可靠的坚固性以及耐久性，实现安全正常的支撑作用。承重结构构件主要包括垂直构件和水平构件两类，其中垂直构件包括桩、柱、墙等等，水平构件包括如梁、桁架、网架等等。建筑结构设计专业技术人员在进行结构设计时，需要明确具体建筑物的基本功能需求，比选多种结构方案，从中优选最经济合理的方案，然后针对各个结构构件与结构体系，采用结构设计规范规定的安全系数，进行结构分析以及内力计算，准确分析计算各构件之间的连接方式和构造措施。
二、建筑结构设计安全度的定义
衡量建筑物结构是否安全是否可靠，我们需要看其三条性能，安全性、适用性以及耐久性，而这也是建筑结构设计的最终目标。而在建筑结构设计中，用来度量结构这三条性能的指标就叫做安全度。三条性能的具体阐述如下：
第一条，是建筑结构的安全性。最终建成的建筑物，在正常的使用条件下应当完全能够承受可能出现的各种外荷载作用，具体包括其自重、各种机械设施设备、各类家具、各种人流以及自然风雪和气温变化等等，同时，在某些特殊情况下，比如地震、火灾、飓风等等，也仍然能在一定程度的作用下，保持建筑物的整体稳定性，不至于轻易倒塌。
第二条，是建筑结构的适用性。最终建成的建筑物，在正常的使用情况下，应当拥有比较良好的工作性能，可以正常地发挥建筑物内部各组织的使用功能。
第三条，是建筑结构的耐久性。最终建成的建筑物，在正常的使用和维护条件下，应当实现足够长的安全使用寿命，也就是设计使用年限。
三、安全度表示法
建筑结构设计方法不同，相应地，其安全度表示法就有所差异。自上世纪5O年代，我国的建筑结构设计方法历经四个阶段，分别是容许应力设计方法、破坏阶段设计方法、极限状态设计方法以及概率极限状态设计方法。
在结构设计规范中，安全系数表示容许应力法的安全度，分项系数表示破坏阶段法的安全度，可靠指标表示概率极限状态法的安全度。建筑结构安全度即可靠度，与众多因素有关，都需要进行准确分析和计算，包括建筑结构的构造规定，构件荷载标准和材料强度的标准值、结构内力分析的精确度以及构件承载力的计算公式等等，这些数据根据结构设计方法的不同而有所不同。不同的安全度表示方法，有其不同的数据标准。设计时应当根据具体的建筑物选择恰当的设计方法和相对应的合适的安全度表示方法。
建筑结构可靠度理论也叫安全度理论，可有效地对建筑结构安全性进行分析计算。对此，我国已经实施了相关的建筑结构设计统一标准，进行建筑结构设计时，应当严格按照可靠度理论进行相关设计工作。可靠度理论中，是使用失效概率，以进行对结构可靠性的度量，可以将建筑结构自身的抗力和外荷载的各种作用效应互相独立。在此理论中，把随机过程转化成了随机变量，并且将经验数据当作校准点。我国现行的建筑结构设计规范中，这一理论被成功应用其中。不过技术在不断发展，这一理论仍然有待完善之处。在进行具体的建筑结构设计时，设计人员应当切实结合工程项目的实际情况，灵活地应用理论。
四、恰当地确定结构设计安全度
在进行建筑结构设计时，结构设计安全度的确定，也是一项很重要的任务。建筑结构设计安全度的高低，应根据建筑所在地的经济和地理环境所决定。一般来说，安全度的高低，可视为此区域经济、技术等各方面的综合反映，具体包括地区经济和资源状况，以及建筑施工各项技术的水平高低和建筑材料的质量优劣。进行实际确定时，应当根据概率论和统计学理论作为理论基础，参照本区域建筑的成功的经验数据，经过多因素分析和综合的考虑。但现实情况是，结构设计中太多依赖于结构工程师的实践经验，往往从结构选型、施工技术水平和建材的质量优劣等方面着手分析，一般都很少考虑工程项目所在地的经济发展水平以及资源状况，这样很容易造成安全系数确定得偏高或是建筑物造价设计得偏高，最终导致一些经济欠发达地区在财力上很难承受该工程的建设。
我国现阶段，整体上施工技术水平不高，建料质量参差不齐，各地区经济发展不平衡，现行的混凝土结构设计规范中，结构安全度刚刚能适应实际工程的需要，但与国际上通行的工程结构质量标准相比，仍有增长的空间。毕竟，国家经济实力在不断增强，施工技术也在不断提高，新材料新工艺得到了极大的推广应用，而且大跨度大空间结构是越来越多，因此，现行的结构设计安全度应当适当提高。我国混凝土结构设计规范中，与国外相关规范比，结构计算时所采用的荷载标准值和构件之间的构造要求，都低一些。
五、结构构件的耐久性问题
建筑物在其工作年限内必须实现足够的强度，足以经受各种外来荷载的作用，充分发挥其使用功能，即使再恶劣环境因素的强力作用下，也仍然能够继续保持建筑物的强度和整体性。在进行建筑物结构设计时，除了需要合理准确地确定建筑结构设计安全度，还应当重视结构的耐久性，主要是混凝土结构构件的耐久性。我国，现行的相关规范中，对混凝土结构设计和施工规范有明确规定，注重于结构构件在各种荷载作用下的强度要求，但是对于建筑物在恶劣环境因素作用下的结构耐久性，却没有给予足够的关注和重视。
调研报告和数据表明，诸多因素将影响混凝土结构构件的耐久性，可以将这些因素分为内部因素和外部因素两类。
一是，内部因素，主要包括氯离子含量、混凝土的水胶比即水灰比、混凝土的强度等级、水泥用量、骨料中的碱含量和外加剂用量以及混凝土保护层厚度等；外部因素就是混凝土结构构件所处的外部环境，包括地上环境和地下环境、水上环境和水下环境，包括温差、冻融和湿度、某些化学成分的含量、各种腐蚀性化学介质以及含酸碱地下水等等。而这其中，对混凝土结构耐久性的影响最为严重的，则是混凝土碳化、碱骨料反应以及钢筋锈蚀。外部恶劣环境可谓是对混凝土碳化和钢筋锈蚀起直接影响作用的主要因素，需要我们给予足够的关注和重视。
对于建筑工程和港口、桥梁等基础设施工程，其使用寿命和结构耐久性都十分重要。在对港口、桥梁、水利和建筑工程等混凝土结构工程，进行耐久性设计时，应当严格按照国家相关的规范规定，切实满足各项系数要求，确保此类工程在工作年限内的安全使用。
六、结语
建筑结构设计专业技术人员，在进行结构设计的时候，必须根据建筑物的基本功能要求，结合具体实际情况，在多种方案中，进行比选分析，择优选择出最经济、最合理的结构设计方案，然后要针对每个结构构件以及结构体系，进行合理的结构分析和准确的内力计算，最后还需要各构件之间的连接方式和构造措施进行正确分析和精准计算。在设计时，切记采用结构设计规范中所规定的各项安全系数，以切实保证建筑物结构构件和整体建筑能够安全使用。
参考文献：
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[2]王伟 建筑结构安全度设计思考的探究 [期刊论文] 《价值工程》 2010
[3]熊志军 浅议建筑结构设计安全度 [期刊论文] 《科技信息》 2010
篇8
一、理论分析
（一）工程简介
某斜拉桥主桥为184米+460米+184米塔双索面PC梁斜拉桥，全长828m。全幅桥采用采用分离式箱型断面，半漂浮体系，索塔选用H塔形，各设两道横梁系，将索塔分为上塔柱、中塔柱和下塔柱三部分。索塔采用箱型截面，索塔内采用角钢组拼成劲性骨架。
桥墩仅设置一个交界墩，两岸均设辅助墩，辅助墩由双柱式桩基础组成，每隔辅助墩对应一个箱梁。桩基础为支持桩，由21根桩径为2.5米群桩组成，桩基嵌入弱风化层，为嵌岩桩。
斜拉索：采用￠15.24环氧喷涂钢绞线，主桥斜拉索共有六种规格，共计304根。
（二）索塔横向静力弹塑性分析模型
斜拉桥为柔性结构，基本周期较长，在地震作用下的受力一般不会很大，但在罕遇地震作用下，塔柱有可能屈服进入塑性工作阶段。索塔由于斜拉索的约束，刚性大大增强，以主塔振动为主的振型出现的较晚，斜拉索对主塔纵向的约束远远大于横向，以主塔纵向振动为主的振型远远落后于横向。对索塔而言，结构横桥向响主要由其第二振型控制。本文选取刚度相对较弱的索塔横向进行push-over分析，由于南塔和北塔基本对称性，本文选取南塔进行静力弹塑性分析，如图1所示：
（三）push-over分析能力曲线
考虑到主梁横向振动使斜拉索产生对索塔的水平推力而采用均布荷载模式，参照一般梁桥桥墩所采用的水平荷载模式，最终采用均布、倒三角和塔顶集中力三种水平荷载模式对主塔进行横桥向静力弹塑性推倒分析，考虑斜拉索对索塔的横向约束及主梁振动对主塔影响的等效结构。通过自振频率与原结构相等的原则，对索塔锚固点及索塔与主梁之间的横向限位支座点处附加刚度和附加质量。经过试算南塔锚固点和索塔横向限位支座点处把刚度增大10%，质量增加5%。
计算获得总水平力V和塔顶横向位移的关系曲线，如图2所示：
均布荷载模式下，整个结构塑性得到充分发挥，倒塌时需要的总水平力最大，而塔顶集中力荷载模式下，主塔倒塌时的总水平力最小。塔顶集中力水平荷载模式是偏于保守的一种极限状态。
由斜拉桥动力特性分析可以获得斜拉桥南塔横向振动的振型函数，将已经获得的push-over分析曲线转换成A-D（Acceleration-Displacement）格式能力曲线，如图3所示：
二、抗震性能评价
能力谱与不同的需求反应谱相交。最终要在这些交点中，确定出一个作为相点。在一个交点处，由能力谱计算得到的延性系数应当与需求反应谱的延性值匹配。将A-D格式的能力谱与需求谱绘于同一个图表中，如图4所示，可以看出，斜拉桥在7度罕遇地震（水平地震影响系数α=0.5）和8度遇地震（水平地震影响系数α=0.9）作用下，不管采用哪种水平荷载模式，主依然处在弹性工作阶段；在9度罕遇地震（水平地震影响系数α=1.4）作用时，集中荷载模式下，能力曲线与弹性需求谱曲线（μ=1）的交点坐标为（0.2231，2.0390），达到极限应力。
三、结论
1．本文对大跨度斜拉桥的主塔进行横桥向的push-over分析，得到塔顶横向位移和总水平力之间的关系曲线，并转化成能力谱。将能力谱曲线与需求谱曲线绘制在同一张图中，对斜拉桥的抗震性能进行评价。在Ⅱ类场地7度罕遇地震作用下，左、右主塔均在弹性工作阶段。在9度罕遇地震作用下，结构已接近破坏。
2．静力弹塑性（Pushover）分析比一般的非线性时程分析简单，方便，快捷，同时也能得到较合理的数值结果。易于工程师在设计中掌握和应用，在今后的桥梁的设计中，不失为一种简单的抗震设计验算方法。
参考文献
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[2]潘龙．基于推倒分析方法的桥梁结构地震损伤分析与性能设计[D]．同济大学硕士学位论文，上海：同济大学，2001．
篇9
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
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篇10
《工程结构可靠度》教学体系，应包括可靠度分析的基本方法，可靠度方法在不同地区、不同行业的实施情况，即规范，可靠度研究的进展情况，让学生对可靠度在土木行业的应用和研究有较深入的理解，为学生的研究开阔视野。具体分析有以下几点。
1.教学目的。《结构可靠度分析》是为土木研究生开设的课程。本课程主要介绍结构分析中的可靠度理论、方法和应用。目前我国工程结构设计，已从传统的安全系数的方法转变为基于可靠度理论的状态设计方法。传统的设计方法没有充分考虑设计参数的不确定性，而可靠度理论则较充分地考虑了参数的随机变异性，广义可靠度则还能进一步考虑模糊不确定性和未确知性，是结构设计理论与实践发展的必然方向。课程目的是通过教学让学生学会从随机概率分析的角度来处理力学和结构问题。
2.教学内容选择。工程结构可靠度教学采用的教材是《工程结构可靠性设计原理》，参考教材是《结构可靠度理论》，内容包括：工程结构可靠度研究历史简介，传统设计方法和半概率设计方法，中心点法———次二阶矩理论之一，验算点法———次二阶矩理论之二，荷载及抗力的统计分析，近似概率法的应用，材料性能的质量要求和控制，以及工程结构可靠度理论发展中的几个问题。本课程学习的重点是一次二阶矩理论、概率极限设计实用表达式和结构体系可靠度。由于是研究生课程，在讲授时增加了结构的稳健性与抗倒塌设计，既有结构可靠性评估，又有岩土工程可靠度等内容，为学生科研提供参考。
3.教学方法。当今教育注重知识讲授与能力培养的统一。知识是能力的基础，能力是已获知识应用的手段和体现。
（1）在课堂教学方法上，采用小班教学，课堂教学方式相对比较灵活。根据教学内容的不同可采用讲解、回答问题、讨论、自学等多种教学方式。
（2）将多种教学手段引入教学体系。除常规教学手段外，还可采用多媒体技术，比如ppt、视频、动画，以形象直观地展示教学内容，使学生理解更加容易，另外，由于土木工程的普遍性，还可以采用带学生现场参观的形式，拉近课堂与现实的距离。这些教学表现形式的多样化，大大提高了教学效率和质量。
（3）提升学生的科研意识。课堂上重视科研现状和科研前沿的介绍，让学生了解相关方面的研究情况。
4.重视应用网络。在互连网发达的今天，学生上网几乎成了习惯。充分利用这个条件，让学生从网上搜集资料，自己了解和解决一些对他们相对有难度的问题。培养学生搜集、查阅资料、综合资料的基本科研能力。
5.提高教师素质。教师的素质直接关系着教学的质量和效果。深厚的基础理论和广博的专业知识，一定的生产实践经验，相当的科学研究能力，是对现代大学教师的时代要求。教师须注重调整知识结构体系，努力学习新技术，才能保证在教学中有效地提高讲授的质量，较好地提升学生的工程意识和科研意识。当然，作为教师的一般素质要求的提升也不可懈怠，比如表达能力、与学生互动的能力、敏感捕捉学生疑惑点的能力等。教师自身素质的提升，是保证土木《工程结构可靠度》良好教学效果的动力和源泉。
三、《工程结构可靠度》教学实践总结
结合教学实践，下面是对《工程结构可靠度》的教学实践总结。
1.精心组织教学，全力保证教学质量。在学生掌握结构可靠度教学目的的基础上，让学生学会如何把结构可靠度用于自己的研究领域；利用多样化的教学手段，培养学生理解、解决实际问题的能力。
2.拓展课堂教学，开展多层次多种形式的教学活动。对于可靠度相关的概率、数理统计、随机振动等数学知识，采用重点讲解与学生自主学习相结合，对于规范现状及发展趋势，科研现状及发展趋势，在课堂讲解时穿行，开设与教学内容相关的专题讲座，开拓学生的视野，对可靠度有较深入的了解。结果表明：通过学习拓展、前沿讲解和专题讲座，学生巩固了所学知识，开阔了视野，丰富了结构可靠度的教学内容。
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篇12
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
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篇13
一、连梁的受力机理与破坏形式
在水平荷载的作用下,墙肢产生弯曲变形,使连梁端产生转角,从而使连梁产生内力,同时连梁作用在墙肢上的约束力又限制了墙肢的进一步变形,改善了墙肢的受力性能并与墙肢共同承担水平荷载。免费论文。连梁的跨度一般不大,竖向荷载也较小,相对于墙肢变形产生的内力,竖向荷载产生的内力一般可以忽略不计。
在地震作用下,连梁可能因承载力超限而破坏,连梁破坏有两种情况:一种是脆性破坏即剪切破坏;另一种是延性破坏,即弯曲破坏。在地震作用下,如果连梁产生剪切破坏,连梁对墙肢的约束作用将很快地丧失。联肢墙或筒体将很快的劈成若干个单片的独立墙肢,结构的抗侧刚度迅速下降,结构变形显著提高,造成结构整体抗震性能下降。连梁发生弯曲破坏时,梁端出现垂直裂缝,受拉区出现细微裂缝,在水平地震作用下出现交叉裂缝形成塑性铰,结构刚度降低,变形加大,从而吸收大量地震能量,同时结构的地震效应减小.在地震的反复作用下,连梁裂缝不断加长、加宽, 直至混凝土受压破坏, 在这一过程中连梁起到一种耗能作用。另一方面,连梁出现塑性铰后并未完全丧失承载力,它仍能通过塑性铰传递一定的弯矩和剪力,对墙肢起到一定的约束作用,这对于减少墙肢力、延缓墙肢屈服有着重要作用。
综上可见,墙肢和连梁的设计必须符合强剪弱弯的原则,要求连梁的屈服早于墙肢的屈服,并要求墙肢和连梁具有良好的延性。
二、连梁在结构设计中的存在的几个问题
（一）连梁刚度的折减
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002) (以下简称《高规》)第5.2.1 条规定“: 在内力与位移计算中, 抗震设计的框架- 剪力墙或剪力墙结构中的连梁刚度可予以折减,折减系数不宜小于0.5”。免费论文。之所以考虑对连梁的刚度进行折减,是由于在侧向荷载作用下,混凝土的开裂引起了刚度降低。在地震作用下,连梁的裂缝开展和塑性变形比在风荷载作用下的更大,因此,刚度降低的更多。但是,刚度折减得越多,意味着设计荷载作用下裂缝开展得越大。在超载时,如发生强大的阵风或地震烈度超过多遇地震烈度时,塑性铰也会出现得更早,这就要求更加注意加强连梁的延性和使连梁符合“强剪弱弯”的要求。
（二）连梁刚度折减后承载力仍不符合满足时的探讨
《高规》第7.2.25 条第二款规定“: 抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性的调幅,以降低其剪力设计值。但在内力计算时已经按本规程第5.2.1 条的规定降低了刚度的连梁,其调幅范围应当限制或不再继续调幅。当部分连梁降低弯矩设计值后,其余部位连梁和墙肢的弯矩设计值应相应提高”。连梁的弯矩设计值包括竖向荷载和水平荷载两部分所产生的内力。竖向荷载产生的弯矩已通过弯矩调幅进行调整, 而且竖向荷载的弯矩不能通过其他构件的弯矩来进行调整。因此,这里所说的弯矩调整是指水平荷载产生的弯矩。
个别连梁仍有超筋情况时《, 高规》第7.2.25 条第3 款规定“: 当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时, 可考虑在大震作用下该连梁不参与工作, 按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析,墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计”。免费论文。即假定连梁大震下破坏,不能约束墙肢。因此可考虑连梁不参与工作,而按独立墙肢进行二次结构内力分析,这时就是剪力墙的第二道防线,这种情况往往使墙肢的内力及配筋加大,以保证墙肢的安全。
三、设计建议
（一）连梁刚度折减取值
在内力和位移计算时, 要区别竖向荷载作用下和水平荷载作用下两种不同情况。
1、在竖向荷载作用下,连梁刚度不宜折减,连梁支座弯矩的降低可通过支座弯矩调幅来解决。
2、在水平荷载作用下,连梁刚度可以折减,当风荷载作用时,折减系数不宜小于0.8。当地震力为控制性水平荷载时不应小于0.5。
（二）连梁刚度折减后承载力仍不满足时的设计在风荷载起控制作用的高层建筑中应采取下列几点措施:
1、增加剪力墙的厚度即增加连梁截面宽度, 提高剪力墙刚度的同时亦提高连梁的抗剪能力;
2、增加剪力墙数,以减少每片剪力墙的水平力;
3、加大洞口宽度以加大连梁跨度;
4、减少连梁截面高度或在连梁中部开水平缝等,以降低连梁刚度。
对于地震作用控制的连梁,如果结构的刚度较大,位移比规定的限值小得较多,而超筋或超限的连梁数量又较多时,则可采取加大连梁洞口,减小连梁截面高度等方法,使连梁的内力减小。如果结构的刚度较小,则不应再对连梁的内力进行调整,而应采取增加剪力墙的厚度或数量的方法,以减小连梁的内力,使之符合要求。
经上述调整后,仍不符合承载力要求时,可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力,然后按“强剪弱弯”的要求,配置相应的纵向钢筋。此时,如果不能保证连梁在大震时的延性要求,应将这些连梁按铰接于剪力墙上考虑,重新计算整个结构。在实际设计中,可在超筋部位的连梁按铰接处理进行整体分析计算, 若采用中国建筑科学研究院PKPMCAD 工程部开发研制的结构计算系列软件计算时,可按下述方法处理:在用PM 建模时应在洞口两侧各增设一个节点,然后在两节点间按普通梁布置,而后用SATWE“特殊构件定义”中将此梁设为两端铰接。但此时应注意按此法处理后结构层间位移比尚需满足规范的要求,配筋按两次计算所得的较大内力配筋。连梁铰接处理后,主要承受竖向荷载,施工时仍为整浇,连梁上筋按构造设置处理。
四、结论
（一）连梁作为框剪或剪力墙结构体系中主要的抗震构件, 其合理的刚度对结构的安全、经济性影响重大,通过结构分析比较,在保证连梁延性的要求下,连梁刚度不宜过弱。
（二）在结构分析中,连梁易出现超筋问题,根据情况可采取适当的方法,加以调整。
参考文献：
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