土木工程结构试验 论文 班级：XXXXXXX
姓名：XXXXXXX
学号：XXXXXXX
结构试验铰支座试验
在建筑试验中，很多的数据、理论都是通过大量的实验得到的。在做试验的过程中，就不可避免的需要考虑试验的环境、装置的固定、现场环境的条件模拟等等一系列问题。在谈及到试验装置的固定时，人们通常会根据结构试验的目的的不同，根据不同的思路设计试验装置的支座。其中的一种思路就是结构试验的铰支座。
结构试验中的支座是支承结构、正确传递作用力和模拟实际荷载图式的设备，通常还要承受操作时的振动与地震载荷。
铰支座即为物体与所需固定位置连接方式为铰接的支座。在结构设计中，常见的支座或边界条件为简支边界条件采用铰支座实现，一般铰支座有如下的几种形式。
1.活动铰支座
活动铰支座容许架设在支座上的构件自由转动和在一个方向上移动。它提供一个竖向的支座反力，不能传递弯矩，也不能传递水平力，不能阻止物体沿支承面方向移动，也不能限制物体绕销钉转动，但能限制物体沿支承面负法线向运动。它比下面要介绍的固定铰支座更加精确，因为简单滚轴支座在水平方向滚动时，在与试件接触的位置时刻变化着，导致了试件的支承位置变化，即支座反力作用点发生变化。
活动铰支座的支座反力是通过销钉中心，垂直于支撑面，但由于其上所受的力不能确定，所以具体指向还是不能确定，应具体问题具体分析。下图就是活动铰支座的简图。
2.固定铰支座
容许架设在支座上的构件自由转动但不能移动的支座叫做固定铰支座。从理论上来讲，固定铰支座应能承受水平力，但在梁类构件的试验中，只要一个支座为活动铰支座，另一个支座的水平力通常很小，小到可以忽略不计。但在实际情况中它提供一个竖向的支座反力，不能传递弯矩，也不能传递水平力。在连续梁的静载试验中，只有一个支座为固定铰支座，其余均为活动铰支座。为了避免试件制作误差和支座安装误差引起初始沉降，连续梁的铰支座高度应可调。
固定铰支座的受力是通过销钉中心，但力的指向不能确定。所以，一般在计算中我们习惯用两个正交的力（通常都是水平方向和竖直方向的两个力）来代替这个力。
3.梁柱试件的铰支座
除了上面说的活动铰支座和固定铰支座这两种形式外铰支座还有一种形式，那就是柱式试件的铰支座。柱或墙的试验所采用的支座也属于固定铰支座。在柱受压实验中，对压力作用点有比较高的定位要求。在长柱试验机上进行偏心受压的静载试验，偏心距是试验中的一个主要控制因素。试验机的压板采用大曲率半径的圆弧支座，不能满足柱式试验机的压板上还要安装铰支座。
铰支座的分类还很很多，不同的分类方法会得到不同的构造形式。例如作用方式不同有滚动铰支座、固定铰支座、球铰支座和刀口支座（固定铰支座的一种特定形式）几种。一般都用钢制。
4.简支构件和连续梁支座
这类构件一般一端为固定铰支座，其他为滚动支座。安装时各支座轴线应彼此平行
并垂直于试验构件的纵轴线，各支座间的距离取为构件的计算跨度。为了减少滚动摩擦
力，钢滚轴的直径宜按荷载大小根据下表选用。但在任何情况下滚轴直径不应小
于50mm.
钢滚轮的上、下应设置垫板，这样不仅能防止试件和支域的局部受压破坏，并能减小
滚动摩擦力。垫板的宽度一般不小于试件立承处的宽度，垫板的长度按构件挤压强度计
算且不小于构件实际支承长度。垫板的厚度h可接受三角形分布荷载作用的悬壁梁计
算且不小于6mm.当需要模拟梁的嵌固端支座时，在试验室内，可利用试验台座用拉杆锚固。只要保证支座与拉杆间的嵌固长度，即可满足试验要求。
5.四角支承板和四边支承板的支座
在配置四角支承板支座时应安放一个固定滚珠，对四边支承板，滚珠间距不宜过大，
宜取板在支承处厚度的3-5倍。此外，对于四边简支板的支座应注意四个角部的处理，当四边支承板无边梁时，加载后四角会翘起，因此，角部应安置能受拉的支座。板、壳支座的布置方式如图所示。
6.受扭构件两端的支座
对于梁式受扭构件试验，为保证试件在受扭平面内自由转动，支座形式可如图所示，试件两端架设在两个能自由转动的支座上，支座转动中心应与试件转动中心重合，两支座的转动平面应相互平衡，并应与试件的扭轴相垂直。
7.受压构件两端的支座
进行柱与压杆试验时，构件两端应分别设置球型支座或双层正交刀口支座。球铰中心应与加载点重合，双层刀口的交点应落在加载点上。目前试验柱的对中方法有两种：几何对中法和物理对中法。从理论上讲物理对中法比较好，但实际上不可能做到整个试验过程中永远处于物理对中状态。因此，较实用的办法是，以柱控制截面处（一般等截面往为柱高度的中点）的形心线作为对中线，或计算出试验时的偏心距，按偏心线对中。进行柱或压杆偏心受压试验时，对于刀口支座，可以通过调节螺丝来调整刀口与试件几何中线的距离，以满足不同偏心矩的要求。
在试验机中做短柱抗压承载力试验时，由于短柱破坏时不发生纵向挠曲，短拉两端面
不发生相对转动；因此，当试验机上下压板之一已有球铰时，短往两端可不另加设刀口。
这样处理是合理的，且能和混凝土棱柱强度试验方法一致。
浅谈工程结构试验与测试技术
摘要：介绍了工程结构试验的分类、方法以及当前被广泛研究和关注的新技术，阐述了结构试验的发展。文章最后论述了今后对土木工程结构试验与加载检测新技术发展的真切期待和展望。
关键词：结构试验；结构测试；方法；新技术；发展
1 引言
工程结构是由工程材料构成的不同类型的承重构件( 如梁、柱、板等) 相互连接的各种组合体。为了对工程结构进行合理的设计, 工程技术人员必须掌握工程结构在上述各种作用下的实际应力和变形状态, 了解工程结构各构件实际所具有的强度和安全储备以及刚度和抗裂性能等。工程结构试验就是以试验方式测定结构在各种作用下的相关数据，由此反映结构或构件的工作性能、承载能力和相应的安全度，为结构的安全使用和涉及理论的建立提供重要的依据。
2 工程结构试验的分类
2. 1 科学研究性试验
研究性试验是以研究和探索为目的, 其任务是通过试验验证结构设计计算的各种假定, 提出新的结构理论, 寻求新的更合理的计算方法, 或为开发一种新结构、新材料、新工艺而进行的系统性试验研究。试验时要采用专门的或特殊设计的试验装置和先进的量测仪表, 对试验对象在承受各种荷载后的性能进行详细观测, 取得可靠的数据, 找出规律, 为设计和施工提供必要的参数。研究性试验的试验对象称为试件或试验构件。
2. 2 生产鉴定性试验
生产鉴定性试验以直接服务于生产为目的, 以真实结构为对象, 通过试验检测是否符合规范或设计要求, 并作出正确的技术结论。这类试验通常用来解决以下几方面的问题:1) 重大建设工程的施工工艺试验和竣工验收试验。2) 建筑物需要改变使用功能进行扩建、加层或增加使用荷载等。3) 具有历史性、纪念性的古代建筑、近代建筑或其他公共建筑的可靠性鉴定。4) 处理工程事故。5) 产品质量检验。
3工程结构试验的方法和原理
在进行工程结构试验时，为了对结构物或试件在荷载作用下的实际工作有全面的了解，即为了真实而正确的反映结构的工作，就要求利用各种仪器设备量测出结构反映的某些参数，从而为分析结构的工作状态提供科学依据。因此在开始试验前，应拟定试验的测试方案，通常包括以下几方面的内容：（1）按整个试验目的的要求，
土木工程结构检测技术发展状况探讨-
摘 要：本文基于工作实践，分析了目前土木工程中的主要结构检测技术，并着重介绍了在土木工程结构检测技术在发展过程中完善损伤判别的指标，提高检测正确性、优化传感器的布置，提高检测的可靠度以及非线性诊断技术的应用，满足实际情况等具体的应用发展趋势。希望有关人员加以借鉴和思考，对土木工程结构检测技术进行深入的研究，从而探讨出更多优化结构检测技术的发展方案，保障整个土木工程的质量。
Based on work practices, analysis of the current civil engineeringmajor structural testing technology, and highlights detection technology incivil engineering structures in the development process improvementdiscriminant injury indicators, to improve detection accuracy, optimizing thesensor layout, improve the detection of reliability and nonlinear diagnostictechnology, to meet the actual situation and other specific applicationstrends. I hope to learn and think about personnel, civil engineering structuresdetection technology for in-depth study, so as to explore a more optimizedstructure detection technology development plans, ensuring the quality of theentire civil engineering
关键词：土木工程；结构检测技术；发展状况
Civil Engineering, Structural Testing Technology, Development
土木工程结构检测在工程建设中具有很重要的经济效益和社会效益。结构检测技术在土木工程中的应用不仅涵盖了工程地质学、结构力学和建筑材料学等理论，还和工程的施工工艺、评估标准以及质量要求等有着密切的联系。土木工程结构检测技术随着科技的不断进步，逐步实现了现代化，在土木工程的混凝土结构、砌体结构和钢结构的检测上得到了广泛的应用。下面，就主要从三种结构的检测技术进行分析，并简要探讨整个结构检测技术的发展趋势：
土木工程结构的主要检测技术
混凝土结构检测技术
混凝土结构检测技术通常是采用钻芯法、超声法和回弹法。钻芯法比较可靠直接，但是对整个土木工程的建筑结构存在一定的损伤，通常没有得到业主认可和容易产生严重后果的前提下，都不会采用这种检测方法。而超声法则是一种比较先进的检测技术，它是利用超声波在混凝土结构中的传播参数来对整个混凝土的结构进行检测，由于混凝土中的材料成分复杂，对超生波的衰减和吸收的差异性较大，当整个混凝土结构对整个超声波传播中产生的具体参数变化情况一定时，就可以根据具体的监测数据进行内部结构是否出现裂缝或空洞的情况进行确定，检测出内部结构的缺陷状态。钻芯法则是目前土木工程中最常用的检测方法，它是通过回弹仪来测定整个混凝土的强度。一般都是采用专门的水冷式钻机，在整个混凝土结构构建上进行采样，然后在开始混凝土结构的抗压强度的实验，进而推断出整个混凝土内部的结构缺陷情况。
砌体结构检测
国内很多的土木工程都是采用的砌体结构，由于它本身的自重较大，加上强度和粘结度较低的缺点，当收到强大的外力作用时很容易出现损坏的情况，因此对砌体结构进行检测对整个砌体建筑的质量保证有着积极的意义。砌体结构的检测技术主要分为动态检测和静态检测。同时材料的不同也决定了砌体结构检测技术的不同，当砌体是石块，通常采用钻芯法进行检测，当砌体是砖体是通常采用回弹法以及回弹发和钻芯法结合的方法。自重砂浆轻度是整个砌体结构检测中的重要参数，一般都是采用的筒压法和推出法。筒压法通常是将样本砂浆进行碾碎、烘干，然后分成具有级配的砂浆颗粒，然后装到承筒中进行筒压法，然后再断定砂浆的强度是否达到质量的要求。推出法则是利用推出仪在砌体结构的墙体上面推出砖块，然后结合水平推力和推出砖块西表面砂浆的饱满度来进行检测，进而达到检测砌体结构的目的。
钢结构检测
钢结构的检测通常都是指钢构件的性能会质量的检测。另外，钢结构的检测可以细分至构件的变形损伤。尺寸偏差以及构造和涂装还有构建材料的连接和性能测定等项目，在检测过程中必要时可以对钢构件的性能进行实载检测和动力测试。和混凝土结构。砌体结构相比，钢结构具有自重轻、强度高、材质均匀且韧性和塑性良好的优点，这样在土木工程中的应用就更加具有优势。随着钢结构在土木工程中的应用越来越广泛，钢结构的检测技术也在不断进步。目前，钢结构的主要检测技术有超声波检测、射线检测、渗透检测、磁粉检测以及涡流检测等，结合这些先进的检测技术，整个钢结构内部的缺陷情况能够比较精准地检测出来。但是钢结构检测技术在国内的发展还在不断前进中，不具备成熟的检测技术，今后还有待进一步的完善和改进。
土木工程结构检测技术的发展趋势
完善损伤判别的指标，提高检测正确性
现有的土木工程结构检测技术在损伤指标的判别上已经形成了科学系统的体系，在主要检测参数的设置和分类上也取得了很大的进步。但是，国内土木工程结构检测技术和国外的相比还存在一定的问题，需要对损伤判别的指标进行不断的完善，以提高整个结构检测的全面性和正确性。在选择特征量方面，通常都利用一些在损伤情况时结构中的一些变化参数来来进行诊断的，这些特征量能够反映出整个土木工程结构中的抗压、抗剪以及材料的结合力等变化情况，进而通过这些指标的综合分析来诊断结构内部是否出现了裂缝或者空洞情况。随着我国土木工程建设的技术不断进步，在质量方面的要求也逐步提高，整个检测技术应该围绕着工程建设的质量要求来进行改进，在损伤判别的指标选定和完善上面，要进行不断的完善，最终满足整个土木工程的建设要求，提高检测技术的科学性、准确性。
优化传感器的布置，提高检测的可靠度
传感器的数量、位置和类型对整个土木工程的检测技术起到了决定性的作用。随着土木工程的建设复杂性与日俱增，在结构检测的诊断过程中对传感器的优化工作也提出了新的要求。在今后的土木工程结构检测技术的发展过程中，传感器的布置应该得到有效的优化，进而提高整个检测技术的可靠性。传感器的优化应该在结构总体分析的模型基础之上，利用广义的遗传算法来进行，从而确定传感器的优化布置工作。另外，在传感器的数量布置上，也应该进行科学的优化，利用噪声信号系统的正确运作来实现信息的最有采集工作，将优先的传感器数量设置进行最佳的合理安排，进而实现传感器优化布置。在今后的发展过程中，土木工程结构检测技术在传感器的优化布置上应该投入更多的精力，实现检测技术的精良应用。
非线性诊断技术的应用，满足实际情况
土木工程的结构大体上都是非线性的结构，在检测技术的应用上应该结合整个结构的非线性特点进行非线性诊断技术的应用，从而体现整个结构检测技术的科学性。虽然目前在土木工程结构检测技术中非线性诊断技术的应用存在一定的困难，相较于线性诊断而言，这种技术更加需要复杂的计算算法和技术操作，但是非线性诊断技术更加贴近实际。在今后的结构检测技术发展中，非线性技术的研究和应用应该成为一个重点，考虑到遗传算法、小波分析和经网络在非线性分析和数据处理上所具有的优势，在结构损伤的辨识上面非线性结构诊断技术有着很大发展空间和前景。非线性结构检测技术在发展中应该不断针对土木工程的建筑结构作出调整和优化，改进和完善整个非线性结构诊断技术的应用。
结语
综上所述，目前我国的土木工程结构检测技术还处于一个不断发展的阶段，在混凝土结构、砌体结构和钢结构的检测技术上还有很大提升空间。针对这些结构检测技术进行研究，能够拓展整个土木工程检测技术的发展空间。土木工程检测技术的不断改进和优化，能够为整个土木工程建设领域带来很大的影响，能够更好地保障整个工程的建设质量，符合社会的发展要求。
参考文献：
[1] 叶文亚;李国平;;钢筋混凝土和预应力混凝土结构服役期性能退化相关性定性的分析[A];结构混凝土创新与可持续发展——第十三届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2005年
[2] 李兆霞,李爱群,陈鸿天,郭力,周太全;大跨桥梁结构以健康监测和状态评估为目标的有限元模拟[J];东南大学学报(自然科学版);2003年05期
[3] 赵顺波;曲福来;程远兵;李晓克;;论课程组建设在实现教学团队科学发展中的作用[J];华北水利水电学院学报(社科版);2010年01期[本文转自：lunwen.1kejian.com]
[4] 唐天国;鲍华;朱以文;蔡德所;刘浩吾;;光纤传感技术在工程健康监测中的应用分析[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年
建筑结构的论文篇4
试谈建筑结构优化设计
【摘要】建筑结构设计在很大程度上影响着工程造价、工程质量和工程进度，根据结构设计面临的挑战，本文从结构优化设计的基本原则出发，简要地阐述了高层剪力墙结构的优化。
【关键词】优化设计;剪力墙结构;结构延性
1 引言
建筑结构的安全与经济有时是一对矛盾体。随着市场经济的不断完善，房屋建造商越来越重视建筑物的经济性能，但是安全也是一个绝对不能忽视的问题。用最少的材料或造价建造出满足规范和使用要求的建筑是我们需要努力追求的目标。
结构的优化设计并不是简单的减少混凝土和钢筋的用量，而是通过调整各构件刚度之间的比例关系，充分利用各构件的受力特点，发挥它们各自的长处，使整体结构达到最优。
2 结构优化设计的基本原则
结构优化设计的基本原则主要有以下几点：
(1)建筑平面布置产生规则结构效应的原则
有规则建筑体型和平面布置的结构，因其受力较简单，造价相对较低。但由于不同使用功能的需要，建筑的体型和平面布置是多种多样的，不可能因结构要求规则而对建筑师的创作提出无理要求，倒是可以在满足不同使用功能的前提下，通过对结构墙、柱的布局和墙肢长短的调节，使不规则的建筑体型和平面布置产生规则结构的效应，同样可以使建筑结构达到经济合理和安全耐用的预定目标。
(2)提高建筑舒适度原则
建筑结构的优化设计应包含结构体系的优选、传力途径的科学性、构件布置的合理性、构件和材料选用的正确性等内容;应该把尽可能提高建筑投入使用后的舒适度作为建筑结构优化设计的一条重要基本原则。
(3)建筑结构整体安全度原则
结构优化设计应全面考虑整体建筑的每个构件，使结构体系中每个构件都具有合理的可靠性，确保整个结构体系的安全性能，确保实现结构设计规范规定的设计标准，达到建筑结构既安全耐用又经济合理的总目标。
(4)不同构件采用不同的安全系数的结构优化设计原则
工程设计人员必须在保证结构安全的前提下，通过对建筑结构的整体概念分析，采用合理的优化设计理念和方法进行优化设计，使得能有效地控制工程造价，满足投资方的经济性要求。通过以往的优化设计经验来看，相比于传统的设计方法，优化设计通常可以达到降低工程造价5%～30%的目的。
3 高层剪力墙结构的优化设计
剪力墙结构是高层建筑中常采用的一种结构形式，其特点是整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露与凸出，便于房间内部布置，缺点是剪切变形相对较大、平面外较为薄弱。
(1)减少剪力墙材料的用量、节约造价
剪力墙材料的用量是整个结构材料用量的核心，剪力墙结构的设计优化应首先从减少剪力墙结构材料的角度考虑。
影响剪力墙材料用量的几何因素有长度和厚度，在设计中为了保证结构为一般剪力墙结构，剪力墙的长度须按规范要求进行设置，一般不宜减短。同时，结构的刚度与剪力墙长度的三次方成正比，与厚度的一次方成正比，因此减小剪力墙截面厚度既可以有效减少材料用量，又不至于严重削弱结构的刚度。一般来说，剪力墙的设计应在满足稳定性的前提下，尽量减薄，也就是在满足刚度等要求的前提下，达到减少剪力墙材料用量节约造价的目的。
一般的剪力墙结构，墙柱用钢量所占比例在50%～70%之间，是优化时重点考虑的内容，墙柱配筋应在满足要求的前提下尽量取规范的低值。梁的用钢量占8%～20%，所占比例不大，但其布置对板含钢量有较大影响，板的含钢量一般占15%～20%。
(2)剪力墙结构的延性设计
了解剪力墙结构的特性，发挥其所长，克服其所短，是正确合理地设计剪力墙结构的关键。剪力墙结构概念设计的内容，主要包括：从总体上合理布置剪力墙的位置，确定剪力墙的数量、剪力墙的长度、剪力墙的厚度，保证剪力墙结构刚度均匀和刚度适宜。
1)强墙肢、弱连梁
工程中剪力墙分为整体墙、整体小开口墙和联肢墙。整体墙受力如同竖向悬臂，当剪力墙墙肢较长时，在力作用下法向应力呈线性分布，破坏形态类似偏心受压柱，配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端;为防止剪切破坏，提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率;为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长，以防止截面应力相差过大。联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙，联肢墙的破坏形态以强墙肢弱连梁为宜，即连梁先于墙肢屈服，使塑性变形和耗能分散于连梁中。
2)强剪弱弯
在工程设计中，采用剪力墙增大系数调整墙肢底部加强部位截面剪力计算值和连梁梁端截面组合剪力设计值，使墙肢和连梁实现强剪弱弯。
3)限制剪压比
墙肢、连梁截面的剪压比超过一定值时，将过早出现斜裂缝，当增加的横向钢筋或箍筋不能提高其受剪承载力，抗剪钢筋不能发挥其抗剪作用，在抗剪钢筋未屈服的情况下，墙肢或连梁发生斜压破坏。为了避免这种脆性破坏，应限制墙肢或连梁的平均剪应力与混凝土的轴压比，即限制剪压比就是限制剪力设计值。
4)限制墙肢轴压比
轴压比是影响墙肢延性的主要因素之一。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010对墙肢在一、二、三级抗震墙的轴压比进行了限制，并要求一、二、三级剪力墙轴压比超过一定的数值，必须设置约束边缘构件。
(3)剪力墙结构的连梁优化设计
在高层剪力墙结构中，连梁是一项关键的耗能构件，其剪切破坏将对结构抗震产生极为不利的影响，并会极大地降低结构体系的延性。因此在高层剪力墙结构的优化设计过程中，一定要注意对连梁进行强剪弱弯的验算，以保证连梁的剪切破坏晚于弯曲破坏。对于人为加大连梁纵筋的操作一定要慎之又慎，因为这样就有可能无法满足强剪弱弯的要求。
在住宅结构设计时，一般情况下不宜采用大刚度的窗下墙作为连梁，而宜将连梁设计成为截面、刚度较小的弱连梁。同时，在满足结构刚度与变形要求时，应从经济角度与抗力、变形方面综合考虑，合理布置抗侧力构件。
(4)结构设计软件在优化设计中的运用
随着计算机技术以及结构优化设计理论的结合，基于计算仿真的优化设计思路已经在工程结构设计中得到了广泛的应用。通过利用计算机分析软件建立优化设计的分析模型，采用高效的计算机优化计算方法，设立结构设计达到的目标要求，最终实现结构设计的优化目的。在具体的优化设计过程中，优化设计实际上已经由一个工程问题转变为一个数学问题。在大型复杂结构的优化设计中，基于这一思想的结构优化设计方法具有其他算法无法替代的优势。因此，工程设计人员加强基于计算机技术的优化设计分析非常必要。
4、结语
建筑结构优化设计是指在满足各种规范或某种特定要求的条件下，使建筑结构的某种指标(如重量、造价、刚度等)为最佳的设计方法。也就是要在所有可用方案和做法中，按某一目标选出最优的方法。设计是规范加上工程师判断和创造的产物，设计优化在一定程度上意味着对常规的突破，但结构的优化设计并不以牺牲安全来求得经济效益。这就要求我们的结构设计人员应当根据相关规范的要求和建设单位的需要，来对其高层结构进行合理的选择与优化。
参考文献
[1] 中华人民共和国建设部. 建筑抗震设计规范[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2]徐传亮，光军.建筑结构设计优化及实例[M]. . 北京：中国建筑工业出版社，2012.
[3]宋瑛.剪力墙布置位置的设计优化[J].山西建筑，2012，38(29)：53-54.
建筑结构的论文篇5
试论高层建筑结构设计
[摘 要]高层建筑的结构设计合理与否，会对整个工程的质量、使用性能及使用寿命等方面产生十分重要的影响。因此，做好结构设计工作是高层建筑物施工之前最重要的任务之一。在本论文中，笔者首先分析了高层建筑物结构设计的特点，而后对高层建筑物结构设计的相关要求及注意事项进行了深入探讨。
[关键词]高层建筑 结构设计 特点 要求
随着我国经济的迅速发展，人们的生活水平等方面都获得了较大的提高，对生活质量的要求也愈来愈高。从建筑物需求量的方面来说，近年来，我国人民对住房的需求量也不断增多。这导致建筑用地的不断增多，使得当前我国可用耕地面积不断减少。为了缓解此种情况，我国建筑企业开始将发展的目光聚焦于高层建筑物的建设上。也正因为如此，当前我国高层建筑物的数量急剧增长。从积极方面来说，这确实从很大程度上缓和了建筑物供不应求的状况，但同时我们也必须注意到一个现象：很多高层建筑在使用过程中都出现了这样或者那样的问题，严重影响了建筑物的使用寿命，不利于建筑行业的健康发展。究其原因，这主要是因为部分高层建筑的结构设计不合理。下面，笔者将对高层建筑物的结构设计方面进行相关探讨。
1.高层建筑结构设计的特点
与一般建筑物不同，高层建筑物的结构设计工作更为复杂。一旦结构设计不合理，整个建筑物的施工过程及使用都会出现严重的问题。因此，工作人员必须从高层建筑建设的实际情况出发，制定合理的设计方案。下面，笔者将对高层建筑结构设计的主要特点进行一一阐述。
首先，在高层建筑结构设计的过程中，工作人员必须注意结构产生的水平力。一般来说，低层建筑物结构中，水平力产生的影响相对较小，而导致的侧向移位也往往被人忽视。
其次，高层建筑结构设计必须能够承受较大的承载力和足够的抵抗侧向力和刚度，这样才能保证水平力作用下的侧向位移不至于超过一定的限度。同时，要保证高层建筑物的外墙等其他的维护材料或者装饰构件与主体结构之间可靠连接起来，减少不必要的破坏。要根据施工地点地基的承载力和刚度来确定上部结构的承载力及相应的刚度。
再次，高层建筑的结构设计应尽可能地减轻房屋的自重。对于那些土层比较软的施工地点，由于其自振周期长，尽管增加建筑物的层数可以减小地震剪力，提高整个建筑物的性能，但高建筑也是自振周期长，容易引起共振对抗震不利，因此应确定合理的层数。另外，某些高层建筑会设有抗震设防的结构。工作人员在进行高层建筑结构设计时，必须充分勘察施工地点的地形及地质土层情况，最好选择那些地势平坦、地形开阔、土层坚硬、土质均匀的地段，避开那些地势差异较大的、非岩质的陡坡或者软土地带。同时，工作人员要注意，在勘察过程中，如果发现某一地段发生地震的可能性较大，抗震能力较差，则决不能进行盲目的工程建设。
2.现代高层建筑结构设计的注意事项
结合自己多年的工作经验，笔者分析了现代高层建筑结构设计的要求，并 总结 出以下几个方面的注意事项。
2.1 充分考察高层建筑的受力情况，选择合理的结构类型
高层建筑物结构类型的选择，主要是由其结构体系和材料特征所决定的。我们都知道，高层建筑实质上是一种竖向悬臂结构，其使用过程会产生两种荷载：水平荷载和竖向荷载。一般来说，竖向荷载的方向并不发生变化，但随着建筑物高度的不断增加，水平荷载也会相应的提高，包括各种结构作用力和结构抗力等。高层建筑结构作用力主要分为两种：直接作用力和间接作用力。前者主要指高层建筑物结构上所承载的各种集中力和分布力，包括建筑物及机器设备的自重等;后者则是指引起高层建筑结构发生变形的作用力，如温度变化、地基变形、混凝土遇冷收缩等产生的力。相比直接作用力来说，间接作用力的破坏效应可能会更大，会受到建筑物地基条件及其他外在条件的影响。直接作用力和间接作用力过大，会导致高层建筑的整个结构构件发生变形等。而同时，高层建筑的结构设计会承担一部分的迫使其变形的力量，这种能力被称为结构的抗力。只有抗力较高的结构，才能充分发挥高层建筑物的优良性能，延长其使用寿命。
2.2 选择合理的结构平面布置 .协调好建筑与结构的关系
建筑物的结构平面布置必须符合以下原则：独立结构的建筑物单元，形状最好简单规则，而刚度和承载力分布要均匀，绝对不要采用不规则的平面布置方式。也就是说，平面应尽可能规整，最好对称;平面的长度不宜过长;伸缩缝的框架结构在55米左右，剪力墙结构45米左右最为合适。同时，最好使用标准层，同意布置柱网和层高。
2.3 做好高层建筑物的结构布局
现代社会，经济发展水平的迅速增长，使人们的思想观念、意识等都发生了较大的变化，审美观等方面也发生了较大的变化。高层建筑物在进行结构布局时，必须从现代人的生活理念出发，合理设置建筑物的结构。众所周知，高层建筑物垂直方向的承载力较大。因此，在进行结构设计时，工作人员要重视建筑物地基受力结构的稳定性，平衡不同地点之间的受力关系。
2.4 高层建筑物结构设计必须经济合理
在进行结构设计时，工作人员不仅要考虑结构的安全合理性，还要保证结构的经济性，保证建设单位的经济效益。例如，合理设置结构的跨度，板跨度越大，要求的板厚度也会相应的越大，需要的钢筋也会较多。这将会给建设单位带来较大的成本花费。一般来说，井字梁的使用要优于十字梁，而十字梁的使用比没有梁更好。同时，在保证建筑物稳定性的前提下，高层建筑基坑的深度不应过大，但要超过冰冻深度。
除此之外，高层建筑施工单位在施工之前，要对施工地点的地址等状况进行认真勘察。在那些地震较为频繁的地区，工作人员应该合理设置建筑物结构，避免或者减少地震作用对高层建筑的不利影响。首先，建筑单位要合理设计抗震缝，调整平面形状和结构布置。但必须注意，如果建筑平面较为复杂，而形状结构等都难以调整时，要尽量将抗震缝划分成几个较为简单的结构。高层建筑的高度一般大于15米，在15米之下的结构上面，缝宽最小可为100毫米，但随着高度的增加，缝宽也要较大。总之，工作人员要根据不同的结构体系，合理设定抗震缝的宽度。
3.总结
随着中国特色社会主义进程的不断推进，我国的城市化进程的速度也在不断加快，同时为了进一步缓和耕地不足与建筑物供不应求之间的矛盾，高层建筑物的数量越来越多。与普通建筑物相比，高层建筑物的结构设计有其独特性。同时，任何建筑物的结构设计工作合理与否，会对整个建筑物的外观以及稳定性等方面产生十分重要的作用。工作人员需要不断更新自己的设计理念，运用先进的设计方法，才能将此项工作落到实处。同时，在进行结构设计时，相关人员必须充分考虑高层建筑的用途和基本功能，而后做好合理的设计工作。相信未来，在我国高层建筑物数量不断增长的同时，质量也能获得较大的提高，我国建筑行业能够朝着更加健康的方向发展。
参考文献
[1]吉柏锋，瞿伟廉.下击暴流作用下高层建筑物表面风压分布特性[J]. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(09).
[2]李荣全.浅谈高层建筑结构体系的选型及含钢量的控制[J]. 现代物业(上旬刊).2011(08).
[3] 张莉华，万怡秀，陈燕，严开涛，罗志国.广州珠江新城J1-1地块综合楼超高层建筑结构设计[J]. 建筑结构. 2012(09).
[4]张玲丽，许德，李靖，张涛，张娟.关于高层建筑结构设计中问题的讨论[J]. 中国科技投资. 2012(24).
[5]张瑞红.高层框架结构设计中应注意的若干问题[J].长沙铁道学院学报(社会科学版). 2010(01).
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船舶与海洋工程结构极限强度分析论文
船舶的总体结构状态时一个非常复杂的过程。下面是我收集整理的船舶与海洋工程结构极限强度分析论文，希望对您有所帮助!
摘要： 当轮船受到外部冲击载荷时，轮船整体结构就会变形，当这个变形达到最大极限状态，这时的极限状态叫做极限弯矩。轮船整体构架承受全部抗击的最强能力是极限强度。本文对船舶结构极限强度。进行了分析和研究，提出了有限元分析方法进行强度和极限分析。
关键字： 极限强度，船舶，结构，船舶与海洋工程
随着科学技术的不断进步，轮船结构以及轮船使用的材料都有很大的进步。船体的整体结构和材料成为当今社会研究的主要对象。随着计算机技术的日益成熟，船体整体结构和承受的。屈服力都可以采用软件仿真来快速精确的计算。
1.引言
船体的整体结构和承受的能力是保证轮船安全的重要保障，它关系到轮船是否安全出航和安全返航。随着先进的设计技术的进步，计算机相关设计软件已经可以。设计整体结构和仿真测试船体的整体结构。分析船体结构和整体强度是一个复杂的非线性过程，必须进行合理的划分，采用好的分析方法才能得出精确的数值。新材料的不断出现使船体材料耗费变的越来越经济合理，同时船体结构屈服强度也变的越来越理想。
在分析船舶整体结构变形和极限强度的时候，我们所研究的绝大多数问题都是属于线性的微弱形变问题。在微弱整体的结构中，位移和应变可以被线性化，等效于正比关系。但是，在实际中，不规则物体所受的应力和应变都不是线性的，常见的有悬臂梁的弯曲，U形梁的变形等等。
2.总体结构状态
船舶的总体结构状态时一个非常复杂的过程。总体结构的崩溃在过去几年是一个非常普遍的现象，它是船体结构所受冲击超过了材料本身的极限，这时候支撑梁不能够支撑船体整体结构。以上情况不足为奇，在飞机和潜艇外体上也经常出现类似情况。目前，中国的船体分析技术的研究还处于起步阶段，与国外发达国家。先进水平仍有很大的差距。为了进一步研究分析，我国投入资金和人力，在实际工程中，建立一个比较完善的船体分析系统，包括原动机转速控制系统，同步船体结构系统，轮船控制系统管理相关技术的研究，实验研究了一系列模拟各种恶劣的条件下，容易控制船体结构的一些关键技术，并做了可行性分析。船舶具有非常重要的作用，特别是对船体分。析屈服强度的分析，轮船安全可谓海军舰艇的生命线。动力和结构形成一个整体轮船系统，为船体结构极限强度分析的发展。指明了方向。
3.极限强度分析法
如何分析船舶结构的极限强度是一个复杂而且非常有意义的过程。分析这种复杂的船体结构没有一种比较准确的分析方法。在分析极限强度的时候，我们通常采用复杂问题简单化，采用线性和非线性结合的方法，有限元和边界元分析相结合的方法。
3.1逐步破坏分析法
上世纪末，美国物理学家的在基于对悬臂梁、加筋板在轴向压缩载荷作用下结构失效问题的研究成果中提出了逐步破坏的分析方法。船体结构破坏不是一个迅速变化的过程，是一个一步一步的程序，同时也不会一下子超过屈服极限，随着应力的增大逐渐的增大的逐渐破坏。在进行破坏分析的时候，首先建立屈服应力和位移的曲线关系。
3.2非线性分析法
分线性分析方法必须。对船体分析采用模块化分析，必须充分考虑如何进行分段，分段之后逐个段进行非线性分析。在这个工程中，一个段的结构有自己的不同，针对不同结构进行线性化分析和非线性化分析。每个分段包含一个骨架间距内的所有主要构件，选择或者利用发生崩溃概率最大的情况进行分析的原则，对所承受的分段骨架进行全面的分析和仿真。这种分析方法需要对每一段进行模型建立，然后一个模型模型的分析。船体总体结构的弯曲和抗屈服能力不同导致分析结果不同。
3.3有限元分析法
有限元分析方法是结构分析的简单方法，它能把复杂问题简单化，分析整体结构的节点和网格。在进行有限元分析的时候，通常对船体结构进行网格划分，然后进行网格施加约束，在均匀网格上施加可变的。激励，观察整体结构的响应。采用这种方法能模拟船体的边界条件和整体约束。有限元分析方法综合考虑。船体的形状和材料的'不同，通过不同载荷的约束，我们可以分析出结构极限(包括最大应力，最大屈服极限)。最近几年，有限元分析方法被应用在船舶整体分析和部分结构分析的案例非常多。这种分析方法有两个个缺点。一是。不能很好的模拟真实环境，不能考虑周围环境对整体结构形变的影响。第二对于结构复杂的构件，有限元分析方法对于复杂的结构不太实用，设置相关算法时间太长，不能在有效的时间完成任务。这种分析方法的优点有以下几个方面：
(1)对船体建模方式直观明了。在分析结构的时候可以采用线性划分和非线性划分网格。采用相关软件完全可以分析所有动态结构的模型和仿真。利用有限元分析模块的可视化建模窗口，动态结构的框图和模型可迅速地建立和仿真研究。用户需要选择元件库(对应的子模块程序模块)中选出比较合适的模块，然后并改变需要的形式，拖放到新建的建模窗口，鼠标点击或者画线连接都可以搭建非常可观的结构模型。他的标准库拥有的模块远远大于一百五十多种，可用于搭建和仿真各种不同的、种类变化的动态结构。模块包。括输入信号源子模块、动力学元件子模块、代数函数和非线性函数子模块、数据显示子模块模块等。模块可以被设定为触发端口和使能的端口，能用于模拟大模型结构中存在条件作用的子模型的行为。
(2)可以构建动态结构模型。可动结构的模型可以修改并进行仿真。有限元分析还可以作为一种图形化的、数字的仿真工具，用于对动态结构模型建立和操作改变规律的研究制定。
(3) 模块元件与用户代码的增添和定制。已有模块的图标都可以被用户修改，对话框的重新设定。用户完全可以把自己编写的C代码、FORTRAN代码、Ada代码直接植入模型中，此外模块库和库函数都。是可定制的，扩展以包容用户自定义的结构环节模块。。
(4)设计船舶结构模型的快速、准确。他拥有优秀的积分和微分算法，这样给非线性结构仿真带来了极大的方便，同时也带来了相对较高的计算精度。可以选择比较先进的常微分方程求解器和偏微分方程求解器，还可用于求解力学刚性的和非刚性的结构，还可以求解具有事件触发的逻辑结构，求解或不连续状态变量的结构和具有代数环和参数环的结构。软件的求解器可以确保连续结构或离散结构的仿真高速、准确的进行。
(5)复杂结构可以分层次地表达。根据个人需要，若干子结构可以由各种模块组织。按照自顶向下(从元器件到结构)或自底向上(从实现的每一个细节到整体结构)的方式搭建整个结构模型。这种分级建模能力能够使得代码丰富的、体积庞大的、结构非常复杂的模型可以简便易于行动的构建。结构子模型的层次数量和子子模块的分层次数量完全取决于所搭建的结构，软件本身不会限制到搭建的模型。有限元还提供了模型和子。模块结构浏览的功能。这样更加方便了大型复杂结构结构的操作。
(6) 仿真分析的交互式。该软件显示的示波器可以图形显示和动画的形式显示出来，数据也可以动作的形式显示，What-if分析运行中可调整参数模型进行，监视仿真结果能够在仿真运算进行时。可帮助用户不同的算法可以快速评估，进行参数优化这种交互式的特征。
由于有限元模块是全部融合于有限元，一次在有限元模块下所有的计算的结果都完全可保存到有限元软的工作空间中，因而就能使用有限元所具有的众多分析、可视化及工具箱工具操作数据。
4.船舶在军事上的发展状况
在军事上的应用：在上世纪90年代，以美国为首的国家海军大力发展海军轮船性能优化，整体结构和性能得到优化。于93年提出了水面舰艇先进机械项目计划(提前海洋表面计划ASMP)。
美国的目的是建立一个国家的最先进的舰艇推进系统，能够实现远程作战和抗高撞击的能力。美国海军采用先进的智能设备，同时采用电气控制和机械控制系统。在同一时间满足指定的性能，在分析极限强度上加大了投资，军用船舶的其他方面投资也有显着的减少。随着ASMP计划进一步研究，权力一体化“和”模块化“的方法来研究船舶电力发电、运输、转化、分配。利用共享设置海军的推进装置用电、日常的用电。各种武器装备输电发电和配电系统构成的综合电力系统，美国海军相当重视电力在船舰上的应用。
我国海军在研究这方面也不逊色，国内有先进设计理论和分析方法。对船舶承载能力和撞击能力做过实验分析。
5.总结
本文介绍了船舶结构极限分析的三种不同的方法，并进行了对比分析，最后得出结论：有限元分析方法耗时比较长，但是能够很高的分析和仿真船舶结构极限。
参考文献
[1]祁恩荣，彭兴宁.破损船体非对称弯曲极限强度分析首届船舶与海洋工程结构力学学术讨论会论文集，江西九江：1999.136-143
[2]徐向东，崔维成等.箱型粱极限承载能力试验与理论研究.船舶力学，2000，4(5)：36-43
[3]朱胜昌，陈庆强.大型集装箱船总纵强度计算方法研究.船舶力学，2001，5(2)：34--42
[4]郭昌捷，唐翰岫，周炳焕.受损船体极限强度分析与可靠性评估.中国造船，1998(4)：49—56
