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時(shí)間：2022-07-24 16:45:47
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當(dāng)前我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距，我國(guó)在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造方面與世界先進(jìn)國(guó)家相比，落后了近二十年，燃油經(jīng)濟(jì)水平、平均能源利用率等各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也都落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，這種情況在一定程度上對(duì)我國(guó)的低碳公路建設(shè)產(chǎn)生了負(fù)面影響，所以，在道路的施工過程中我們要加強(qiáng)高新技術(shù)施工設(shè)備的應(yīng)用，同時(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)其耗油量、燃料使用率等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)評(píng)估，一旦發(fā)現(xiàn)有不符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，一定要第一時(shí)間對(duì)其進(jìn)行維修保養(yǎng)，如果依然滿足不了運(yùn)行需求，必須及時(shí)替換掉，積極使用高新技術(shù)環(huán)保的設(shè)備繼續(xù)開展作業(yè)。
1.2施工過程中積極應(yīng)用新型環(huán)保材料
隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，公路建設(shè)領(lǐng)域也研發(fā)了很多低碳環(huán)保材料，其中溫拌瀝青混合料、瀝青路面再生等新型材料表現(xiàn)最為明顯。溫拌瀝青混合料是一種拌和溫度介于熱拌瀝青和冷拌瀝青之間，但是其性能卻能夠達(dá)到或接近熱拌瀝青混合料的環(huán)保型瀝青混合料。溫拌瀝青混合料技術(shù)能夠在很大程度上節(jié)約燃料油，減少有害氣體地排放。
1.3制定科學(xué)合理的公路施工方案
在進(jìn)行道路施工之前，設(shè)計(jì)規(guī)劃人員要制定出科學(xué)合理的施工方案，為公路的低碳環(huán)保提供保障。具體可以從路基設(shè)計(jì)、坡度設(shè)計(jì)、防雨水沖刷設(shè)計(jì)等方面入手，此外，還要科學(xué)合理安排借土棄土的位置，合理地選擇砂石料供應(yīng)商，從而提高工作效率。
2加強(qiáng)公路運(yùn)營(yíng)管理過程中的低碳優(yōu)化控制
2.1完善交通體系運(yùn)行管理方案
前文提到交叉口的存在會(huì)在對(duì)車流量造成較大影響，所以對(duì)交叉口進(jìn)行合理的信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)是非常必要的，如果交叉口的間距比較短，就可以采取信號(hào)聯(lián)動(dòng)措施，保證交叉口具備良好的服務(wù)水平，減少交叉口對(duì)車輛正常行駛的影響，從而減少車輛的燃油消耗以及尾氣排放；須對(duì)交通標(biāo)志、道路標(biāo)線等進(jìn)行重新規(guī)劃，必要的時(shí)候可以采用動(dòng)態(tài)的信息展示板，這樣駕駛員不僅能夠獲得更多的交通信息，選擇最合適的行駛路線，減少了不必要地繞行，同時(shí)公路的服務(wù)水平也能夠得以提升，最重要的是車輛可以保持勻速行駛，減少尾氣排放，有利于實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保的目的。此外，交通運(yùn)輸管理部門也可以通過多種方式鼓勵(lì)居民拼車出行，提高車輛的運(yùn)載率，這樣不僅能夠緩解我國(guó)當(dāng)前的交通壓力，也能夠減少二氧化碳地排放。
2.2完善公路的基礎(chǔ)設(shè)施
交通運(yùn)輸管理部門要積極引進(jìn)先進(jìn)的服務(wù)系統(tǒng)，提高車輛通行效率，規(guī)避不必要的擁堵。當(dāng)前，在交通領(lǐng)域內(nèi)最受歡迎、應(yīng)用范圍最廣泛的就是ETC系統(tǒng)，該系統(tǒng)是當(dāng)前世界上最為先進(jìn)的收費(fèi)系統(tǒng)，車輛在通過收費(fèi)站時(shí)不需要停車，而是通過車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛信息地識(shí)別、付款等功能，該系統(tǒng)非常適用于高速公路，通過該系統(tǒng)能夠使車輛通行速度得到巨大提升，減少擁堵，降低溫室氣體地排放。
引言
《2009最新版防突細(xì)則》第四十九條中預(yù)抽石門揭煤鉆孔的最小控制范圍為兩個(gè)必要條件，意思不夠直接明確；鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)繁瑣，且大部分鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)工作者未能把鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合；鉆場(chǎng)鉆孔求值參數(shù)多，求值方法多，但卻未選擇最優(yōu)求值參數(shù)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)鉆孔參數(shù)不夠精確。筆者針對(duì)以上情況以預(yù)抽石門揭煤鉆孔為例闡述了鉆孔最小控制范圍和最少最優(yōu)求值參數(shù)，以便精確、方便、快捷的設(shè)計(jì)鉆場(chǎng)鉆孔。
1、鉆孔最小控制范圍解析
《2009最新版防突細(xì)則》第四十九條（四）：預(yù)抽石門揭煤鉆孔的最小控制范圍是：石門和立井、斜井揭煤處巷道輪廓線外12m（急傾斜煤層底部或下幫6m），同時(shí)還應(yīng)保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線的最小距離不小于5m。
據(jù)以上規(guī)定可知石門揭煤鉆孔最小控制范圍為兩個(gè)充分必要條件，即：煤層傾角β＜45°時(shí)，最小控制范圍需滿足上、下幫巷道輪廓線外傾向12m和法向5m，左、右兩幫法向5m；β≥45°時(shí)，最小控制范圍需滿足上幫巷道輪廓線外傾向12m和法向5m，下幫巷道輪廓線外傾向6m和法向5m，左右兩幫法向5m。
根據(jù)煤層空間位置關(guān)系可知：sinβ=法向控制范圍/傾向控制范圍，煤層傾角β越小，法向5m所控制的傾向范圍越大。經(jīng)分析石門揭煤鉆孔最小控制范圍如圖表1所示。（注：asin(5/12)=24.6°,asin(5/6)=56.4°）
表1石門揭煤鉆孔最小控制范圍
煤層傾角范圍
上幫
輪廓線外
下幫
輪廓線外
左、右兩幫
輪廓線外
β≤24.6°
法向5m
法向5m
法向5m
24.6°＜β≤56.4°
傾向12m
法向5m
法向5m
β＞56.4°
傾向12m
傾向6m
法向5m
2、鉆場(chǎng)情況及鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)
煤層厚2m，傾角β=30°；石門揭煤巷道高3m，寬5m，方位α0=195°。據(jù)《2009最新版防突細(xì)則》及表1設(shè)計(jì)石門揭煤鉆場(chǎng)如圖1。（為視圖清晰，抽采半徑假定為5m）
圖1預(yù)抽石門揭煤鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)圖
3、最少求值參數(shù)
以28號(hào)鉆孔為例，預(yù)抽鉆孔立體及簡(jiǎn)化圖如圖2所示。線EC為28號(hào)鉆孔線，面ABCD為水平投影面，線AC為鉆孔水平投影線，面ADHE為鉆孔鉛垂剖面，線ED為鉆孔鉛垂剖面線；α偏28鉆孔方位偏角，θ為鉆孔傾角，H為穿煤孔深等鉆孔參數(shù)。
圖2預(yù)抽鉆孔立體及簡(jiǎn)化圖
由圖1中鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)剖面圖，直角三角形AED除直角外有5個(gè)參數(shù)（三角形的3角3邊）均可用CAD量出；由圖1中鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)平面圖，直角三角形ADC除直角外有5個(gè)參數(shù)均可用CAD量出。直角三角形ADC與AED有一條公共邊AD，所以兩三角形一共有9個(gè)參數(shù)，且均可量出，但量取參數(shù)是繁瑣的重復(fù)過程，為此需確定最少的參數(shù)并準(zhǔn)確的求取所需的鉆孔參數(shù)。
如圖2中28號(hào)孔空間立體簡(jiǎn)化圖，經(jīng)分析：需求解α偏28、θ28和H28必須求解四面體ACDE，而把直角三角形AED和ADC解出，四面體ACDE即解出。直角三角形已知2個(gè)參數(shù)（除直角外）即可求解，求解兩個(gè)直角三角形需4個(gè)參數(shù)，因?yàn)橹苯侨切蜛ED與ADC有一條公共邊，所以求解這兩個(gè)直角三角形僅需3個(gè)參數(shù)，且直角三角形AED與ADC各需至少一個(gè)參數(shù)（公共邊AD除外），即求解鉆孔α偏28、θ和H參數(shù)僅需3個(gè)參數(shù)。
4、最少求值參數(shù)種類
經(jīng)上分析：已知求解參數(shù)有9個(gè)，為計(jì)算鉆孔參數(shù)方便快捷僅需3個(gè)求解參數(shù)即可，直角三角形AED與ADC各需至少一個(gè)參數(shù)（公共邊AD除外），即一個(gè)三角形2個(gè)參數(shù)，另一個(gè)三角形1個(gè)參數(shù)（不包括公共邊）。
無(wú)公共邊最少求值參數(shù)種類：（C42-C22）×C41×C21
有公共邊最少求值參數(shù)種類：C41×C41
最少求值參數(shù)種類：（C42-C22）×C41×C21+C41×C41=56(種)
5、最優(yōu)求值參數(shù)
已知求解參數(shù)有9個(gè)：包括4個(gè)角度，5條邊。
結(jié)合圖1與圖2分析：
1）、方位偏角α偏可直接量出但每個(gè)鉆孔的偏角不一，且量取角度誤差較大；
2）、每個(gè)鉆孔的AC與DE不一，需一一量出；
3）、1、5……25號(hào)孔，2、6……26號(hào)孔，3、7……27號(hào)孔和4、8……28號(hào)孔的X(CD)各均相同；
4）、1-4號(hào)孔、5-8號(hào)孔、9-12號(hào)孔、13-16號(hào)孔、17-20號(hào)孔、21-24號(hào)孔和25-28號(hào)孔的Y（AD）和Z(AE)各均相同。
二、優(yōu)化企業(yè)勞動(dòng)組織的設(shè)計(jì)實(shí)施措施
企業(yè)在優(yōu)化勞動(dòng)組織設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要注意管理水平的提高和勞動(dòng)組織人員管理措施的轉(zhuǎn)變這兩個(gè)方面的要求，必須方方面面以企業(yè)的發(fā)展為主，因此在優(yōu)化勞動(dòng)組織設(shè)計(jì)時(shí)可以從以下這幾個(gè)方面實(shí)施。1.加強(qiáng)企業(yè)勞動(dòng)人員的操作技能眾多企業(yè)的生存、發(fā)展之道都是一樣的，要想在眾多企業(yè)中能夠脫穎而后，靠的也就是企業(yè)的生產(chǎn)效率，而企業(yè)的生產(chǎn)效率主要是取決與勞動(dòng)組織人員的操作技能。在這里就要求勞動(dòng)組織人員能夠掌握多種技能，以自己的專職為主，多種操作技能為輔的職業(yè)能力，對(duì)于工作中的一些小問題能夠自己解決，避免了工作效率的低下，時(shí)間的浪費(fèi)。培養(yǎng)復(fù)合型的技能人才為企業(yè)服務(wù)，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)組織人員的人工成本的支出，從而使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中能夠穩(wěn)定發(fā)展。2.創(chuàng)新企業(yè)人力資源的管理制度創(chuàng)新是一個(gè)企業(yè)得到發(fā)展的根本，所以對(duì)于勞動(dòng)租住來說也要進(jìn)行創(chuàng)新的管理制度：首先，要減少重復(fù)的工作步驟，避免浪費(fèi)工作時(shí)間，根據(jù)不同的發(fā)展、生產(chǎn)情況，制定相對(duì)應(yīng)的流程。提高企業(yè)管理人員的管理能力，增加勞動(dòng)組織人員的操作技能。還有就是對(duì)于工作過程中安全措施也要重新進(jìn)行規(guī)劃和安排，以員工的人身財(cái)產(chǎn)為最大的工作基礎(chǔ)；其次就是要加強(qiáng)檢查的精細(xì)度，嚴(yán)格質(zhì)量把關(guān)的力度，進(jìn)行企業(yè)崗位分工化管理，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和員工的操作能力；最后就是建立完善合理的人力資源的管理制度，對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀的勞動(dòng)組織中的員工要進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，有能力的勞動(dòng)人員要進(jìn)行相關(guān)的工資補(bǔ)償和職位的提高，提高勞動(dòng)組織員工的工作積極性，同時(shí)還要對(duì)員工進(jìn)行定期的專業(yè)培訓(xùn)，爭(zhēng)取加強(qiáng)勞動(dòng)組織員工的專業(yè)性，促進(jìn)企業(yè)的不斷發(fā)展。
三、注意勞動(dòng)組織優(yōu)化過程中的問題
在進(jìn)行企業(yè)勞動(dòng)組織優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中要善于總結(jié)工作過程中的重要點(diǎn)，可以結(jié)合不同的關(guān)鍵點(diǎn)結(jié)合，由于企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模大、勞動(dòng)組織的人員數(shù)量龐大，其沒有很好的管理方案進(jìn)行管理，就會(huì)出現(xiàn)勞動(dòng)人員存在不合理的現(xiàn)象，勞動(dòng)人員的數(shù)量導(dǎo)致在企業(yè)中人力資源沒有得到充分的利用，所以在進(jìn)行優(yōu)化企業(yè)勞動(dòng)組織的設(shè)計(jì)中一定要注重全方面的考慮企業(yè)崗位所需要的人才問題。與此同時(shí)還有對(duì)員工的工作定位不明確、企業(yè)的商品生產(chǎn)與市場(chǎng)需求存在差異等一些問題。針對(duì)員工工作定位不明確的這個(gè)問題，解決的方法是高層的管理者要結(jié)合企業(yè)內(nèi)外部的各方面，對(duì)勞動(dòng)組織人員進(jìn)行科學(xué)化、規(guī)范化的人員定位，而且能夠伴隨市場(chǎng)和企業(yè)的發(fā)展進(jìn)行改變；企業(yè)商品生產(chǎn)與市場(chǎng)需求存在差異這一點(diǎn)，主要是由于企業(yè)在生產(chǎn)之前沒有做好充足的市場(chǎng)調(diào)查，市場(chǎng)調(diào)查不全面，有的企業(yè)甚至盲目的跟隨其他企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)，嚴(yán)重脫離自身企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際。所以在優(yōu)化企業(yè)勞動(dòng)組織的設(shè)計(jì)中一定注意并處理好這些問題，只有這樣才能夠更好的促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。
2數(shù)值算例
以正交各向異性對(duì)稱鋪設(shè)的四邊簡(jiǎn)支方板［0°/90°/90°/0°］為例，方板長(zhǎng)度為a，厚度為h，且層合板的每一層都具有相同的材料參數(shù)和厚度。表1中文獻(xiàn)［9］是復(fù)合材料固有頻率的有限元解，文獻(xiàn)［10］是根據(jù)分層理論所求的解，都具有較高的精度。表1為JD、YJJQ和GJJQ同文獻(xiàn)［9］及文獻(xiàn)［10］的一階無(wú)量綱固有頻率結(jié)果對(duì)比。從表中數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)跨厚比a/h=5時(shí)，JD的誤差很大，YJJQ也有較大誤差，而GJJQ相比于文獻(xiàn)有較好的結(jié)果;當(dāng)a/h=10時(shí)，JD誤差減小，但仍有較大誤差。此時(shí)，YJJQ和GJJQ具有較好的精度;當(dāng)a/h=100時(shí)，JD、YJJQ和GJJQ同文獻(xiàn)［9］及文獻(xiàn)［10］的解都較為接近。由表中數(shù)據(jù)可知，GJJQ精度高，可靠性好。通常，彈性模量比(E1/E2)、跨厚比(a/h)的改變對(duì)復(fù)合材料層合板固有頻率有影響。以數(shù)值分析中的方板為例，圖1～圖3分別是基于3種理論，層合板一階無(wú)量綱固有頻率與彈性模量比、跨厚比的關(guān)系。
3層合板固有頻率的優(yōu)化設(shè)計(jì)
1)優(yōu)化模型建立及設(shè)計(jì)變量?；诟唠A剪切變形原理，建立層合板固有頻率等效模型，再將層合板固有頻率等效為單層正交各向異性材料的材料屬性。復(fù)合材料層合板的減振降噪性能通常受其固有頻率影響，而有很多因素影響固有頻率，如鋪設(shè)角度、跨厚比、彈性模量比、濕熱等等。對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能提高層合板的性能。以上例中的層合方板為例，基于高階剪切變形理論下，對(duì)層合板的固有頻率進(jìn)行優(yōu)化，選擇鋪設(shè)角度作為設(shè)計(jì)變量。2)目標(biāo)函數(shù)及約束條件。本文以上例材料參數(shù)作為層合板的初始參數(shù)，以層合板固有頻率最大化作為優(yōu)化目標(biāo)，文中得到的(8)式則是固有頻率的目標(biāo)函數(shù)。鋪設(shè)角取值范圍∈［0°90°］。3)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。文中以改進(jìn)的適應(yīng)度函數(shù)［11］遺傳算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。遺傳算法引導(dǎo)搜索的主要依據(jù)就是個(gè)體的適應(yīng)度值。也就是說，遺傳算法依靠選擇操作來引導(dǎo)算法的搜索方向。選擇操作是以個(gè)體的適應(yīng)度作為確定性指標(biāo)，從當(dāng)前群體中選擇適應(yīng)度值高的個(gè)體進(jìn)行交叉和變異，尋找最優(yōu)解。如果適應(yīng)度函數(shù)選擇不當(dāng)，它直接影響到遺傳算法的收斂速度、穩(wěn)定性及能否找到最優(yōu)解。本文選擇種群規(guī)模(NIND)為20;遺傳代數(shù)(GEN)為40;交叉概率(px)為0．7;變異概率(pm)為0．01;代溝(GGAP)為0．95，采用進(jìn)化代數(shù)固定的終止策略。從圖4看出，優(yōu)化目標(biāo)值隨著遺傳代數(shù)增加呈遞增趨勢(shì)，優(yōu)化到第10代時(shí)找到全局最優(yōu)解。優(yōu)化結(jié)果為x=0．735，y=0．769，z=15．31;即θ1=44．5°，θ2=44．9°，為15．31。由表2可知，優(yōu)化后的效果較明顯，ω～11從12．40提高到了15．31。
2重點(diǎn)高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)
2.1基于過程模擬與控制的高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及災(zāi)害控制方法研究
高邊坡巖土體具有地質(zhì)體所具備的地質(zhì)過程特性，對(duì)巖石進(jìn)行的高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的主要目的就是對(duì)邊坡變形破壞的過程以及機(jī)制進(jìn)行闡述，并且基于地心力學(xué)來對(duì)問題進(jìn)行刻畫，實(shí)際上這種對(duì)巖石高邊坡進(jìn)行的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)更具體說來應(yīng)該是一個(gè)變形穩(wěn)定性的問題。對(duì)變形穩(wěn)定性的分析是指對(duì)高邊坡的變形以及相關(guān)的破壞情況、破壞機(jī)制進(jìn)行研究，并且結(jié)合數(shù)學(xué)、力學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用數(shù)值模擬的方法來對(duì)邊坡變形的過程進(jìn)行模擬演示，并且對(duì)變形過程進(jìn)行控制，基于這種模擬研究的結(jié)果對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行相關(guān)評(píng)價(jià)。變形穩(wěn)定性分析的過程是在對(duì)應(yīng)力環(huán)境、變形特征、破壞模式、潛在滑面位置進(jìn)行模擬分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，但目前對(duì)于穩(wěn)定性系數(shù)以及推力值的估計(jì)還缺乏足夠的理論支持，沒有形成一個(gè)成熟、準(zhǔn)確的計(jì)算方法。
2.2重點(diǎn)高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
對(duì)需要重點(diǎn)進(jìn)行研究的邊坡要隨時(shí)進(jìn)行施工跟蹤，要注意對(duì)實(shí)際施工中遇到的巖體結(jié)構(gòu)以及邊坡變形的情況進(jìn)行足夠精確、細(xì)致的描述，并且要積極收集邊坡以及施工過程中的反饋信息，對(duì)具體的坡體情況進(jìn)行分析，根據(jù)上述資料以及研究分析，來建立相應(yīng)的地質(zhì)模型來反映控制性結(jié)構(gòu)面空間展布特征，并且要根據(jù)具體邊坡結(jié)構(gòu)的實(shí)際特征來進(jìn)行計(jì)算方法的選擇，用來研究邊坡變形的破壞模式以及穩(wěn)定性情況。土質(zhì)邊坡、散體結(jié)構(gòu)以及破裂結(jié)構(gòu)邊坡的穩(wěn)定性大多都會(huì)受到最大剪應(yīng)力面的控制，因此，對(duì)這類邊坡的邊坡開挖過程進(jìn)行研究分析，就要在對(duì)潛在滑動(dòng)面的位置的判斷基礎(chǔ)之上進(jìn)行，并且根據(jù)強(qiáng)度穩(wěn)定性分析來對(duì)相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，為支護(hù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提高有效的參數(shù)。
2.3重點(diǎn)高邊坡支護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)
在對(duì)邊坡支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化中，要由對(duì)變形破壞的過程進(jìn)行模擬來研究邊坡開挖過程的不同變形階段，由地質(zhì)體所處的演化階段以及變形破壞機(jī)制來對(duì)支護(hù)方案進(jìn)行篩選，要按照具體的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行靜力學(xué)設(shè)計(jì)，要按照數(shù)值模擬的結(jié)果來研究地質(zhì)體以及治理工程結(jié)構(gòu)之間的相互作用，并由此來進(jìn)行方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。高邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)要建立在精準(zhǔn)的地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，利用控制過程技術(shù)來完成，而且還需要特別關(guān)注邊坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，根據(jù)原有的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)。邊坡優(yōu)化要注意變形控制以及災(zāi)害控制，要將采用適宜的支護(hù)措施來是變形控制在允許范圍之內(nèi)，要結(jié)合反饋信息以及穩(wěn)定性分析結(jié)果來進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化。
2剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
剪力墻長(zhǎng)度和寬度尺寸與其厚度相比比較大，根據(jù)構(gòu)件設(shè)計(jì)的要求不同，使用的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度與厚度則不同。一方面是墻肢的長(zhǎng)度，剪力墻墻肢長(zhǎng)度即為墻體截面高度，其長(zhǎng)度不應(yīng)超過8m。確保剪力墻結(jié)構(gòu)的延性是設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。若要是避免脆性的剪切破壞，可將剪力墻設(shè)計(jì)成高寬比大于3的細(xì)高剪力墻結(jié)構(gòu)。但有時(shí)由于墻體本身長(zhǎng)度很大，要想保證比值大于3，就可以采用開洞的方法將其變?yōu)榫鶆虻倪B肢體墻，而其洞口采用約束彎矩比較小的弱連梁的效果較好。另一方面是剪力墻墻肢的厚度，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定了剪力墻的最小厚度，以保證剪力墻出平面的剛度和穩(wěn)定性。住宅建筑填充墻厚一般為200mm，相應(yīng)剪力墻墻厚也取為200mm。對(duì)于無(wú)地下室的高層建筑，為避免發(fā)生墻厚大于填充厚度的情況，在布置剪力墻時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑平面，盡量避免使用一字形剪力墻，而采用L、T、Z、十字形等截面形式。按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3－2010中相關(guān)規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，重力荷載代表值作用下，一、二、三級(jí)剪力墻墻肢的軸壓比不宜超過表7．2．13的限值，若一、二、三級(jí)剪力墻底層墻肢截面的軸壓比超過表7．2．14的規(guī)定值時(shí)，以及部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻，應(yīng)在底部加強(qiáng)部位及相鄰的上一層根據(jù)規(guī)范設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。兩端與剪力墻在平面內(nèi)相連的梁為連梁，水平荷載作用下，墻肢如果發(fā)生彎曲變形，就會(huì)導(dǎo)致連梁產(chǎn)生內(nèi)力，進(jìn)而約束墻肢，減少墻肢的變形，改善其受力的狀態(tài)。在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常會(huì)出現(xiàn)連梁超筋的問題，可以通過減小連梁的截面高度、調(diào)整塑形方面的處理、放棄對(duì)連梁的使用等諸多方面來進(jìn)行解決。
3剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施
對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠在保證安全性的前提下，有效降低工程成本，在剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中需針對(duì)工程的特點(diǎn)，分析其中存在的主要問題，對(duì)其結(jié)構(gòu)布置及設(shè)計(jì)等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。以下以某工程為例，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具體措施進(jìn)行分析。
3．1工程概況
某高層商住樓，地下兩層，地上進(jìn)31層，標(biāo)準(zhǔn)層高度為3．0m，建筑總高度為98．10m，總建筑面積約為2萬(wàn)m2，抗震設(shè)防烈度Ⅷ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值0．2g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，Ⅱ類場(chǎng)地，特征周期為0．55S，剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)，混凝土強(qiáng)度為C40～C25，采用純剪力墻結(jié)構(gòu)，墻肢底部加強(qiáng)部位寬350mm，以上逐步遞增至200mm，通過分析SATWE計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剪力墻的利用率較低，低層墻肢軸壓比在0．37～0．43之間，結(jié)構(gòu)位移較好，控制在1．2以內(nèi)，且結(jié)構(gòu)周期、位移角較小，整體偏剛。
3．2一般優(yōu)化措施
剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要可分為剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算方面的優(yōu)化，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要注重設(shè)計(jì)方面，也要把計(jì)算列為其中重要的部分。
(1)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)注重抗震的作用，盡量避免單向布置，按照雙向布置的原則，使受力方向的抗側(cè)剛度逐漸接近，形成一個(gè)良好的空間結(jié)構(gòu)。利用空間的充足性，減輕結(jié)構(gòu)的重量。剪力墻的門窗洞口要成列布置，墻肢截面簡(jiǎn)單，與連梁分布規(guī)則，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)洞或者疊合錯(cuò)洞的情況下，腔內(nèi)的配筋要形成框架的形式。由于剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度受布置結(jié)構(gòu)影響較大，如果出現(xiàn)突變的情況，對(duì)抗震非常不利，在對(duì)剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要堅(jiān)持從上到下連續(xù)布置的原則，改變墻體的厚度和混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，減小側(cè)向沿高的高度;站在多種角度，從多方面出發(fā)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，注重和考慮抗震等級(jí)平均軸壓比帶來的影響及其穩(wěn)定性的相關(guān)要求。
(2)剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算優(yōu)化，在剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算方面進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循樓層最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則、連梁超出限值的調(diào)整原則、樓層最大位移和層高之比的調(diào)整原則、結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期和以平動(dòng)為主的第一自振周期之間的比例調(diào)整原則，使計(jì)算結(jié)果無(wú)限地接近規(guī)范值。
3．3具體優(yōu)化設(shè)計(jì)措施
針對(duì)本工程剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題，采取的具體優(yōu)化設(shè)計(jì)方法包括:
(1)主體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，在高層建筑單位建筑面積結(jié)構(gòu)材料用量中，房屋層數(shù)與用于承擔(dān)重力荷載的結(jié)構(gòu)材料用量與成正比例，而用于抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)材料數(shù)量，則以建筑層數(shù)的二次方的關(guān)系急劇增加，所以參考傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，高層建筑的各項(xiàng)計(jì)算指標(biāo)能否通過規(guī)范要求，抗側(cè)剛度起著決定性的作用。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度的計(jì)算確定，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中是十分重要的，它是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中最重要的基礎(chǔ)核心工作。優(yōu)化剪力墻抗側(cè)剛度的常用措施有改變剪力墻的截面尺寸、調(diào)整剪力墻的混凝土強(qiáng)度等，在建筑高度及豎向荷載已知的情況下，剪力墻高寬比比較大，而剪切變形的影響又比較小時(shí)，可取剪力墻的彎曲剛度作為設(shè)計(jì)變量，建立剪力墻抗側(cè)剛度優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化;
(2)地震作用，當(dāng)前，一般高層建筑抗震作用的計(jì)算方法主要有振型分解反應(yīng)譜法和底部剪力法兩種，前者在國(guó)際上被普遍用來設(shè)計(jì)高層建筑的抗震性能，后者是在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，簡(jiǎn)化計(jì)算擬靜力計(jì)算水平電算求解的一種方法，該方法方便運(yùn)算，但是造成的數(shù)據(jù)誤差較大，會(huì)造成結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量沿豎向變化較大甚至結(jié)構(gòu)明顯不對(duì)稱。但此方法被運(yùn)用于抗側(cè)剛度優(yōu)化分析時(shí)，可以簡(jiǎn)化計(jì)算步驟，得出最佳抗側(cè)剛度數(shù)據(jù)后，借助電子運(yùn)算方法和振型分解反應(yīng)譜法，使水平地震作用及其影響都能得出準(zhǔn)確結(jié)果。
(3)建筑結(jié)構(gòu)輕型化，目前我國(guó)剪力墻結(jié)構(gòu)體系高層建筑，混凝土及鋼材的強(qiáng)度等級(jí)一般不高，自重偏大，建筑結(jié)構(gòu)輕型化后，能夠節(jié)約建筑材料，減小結(jié)構(gòu)截面，還有利于抗震性能的結(jié)構(gòu)性改善，改變建筑在地震中的受力狀態(tài)。結(jié)構(gòu)輕型化的措施主要有:選用合理的樓蓋結(jié)構(gòu)形式，合理地確定樓蓋結(jié)構(gòu)的截面尺寸，有效減輕高層建筑的總重量;在滿足結(jié)構(gòu)層間側(cè)移、強(qiáng)度延性及頂點(diǎn)側(cè)移控制的基礎(chǔ)上，掌握好墻體的厚度;采用質(zhì)量較輕但強(qiáng)度較高的建筑材料，在保證墻體輕度之外，盡量減少建筑自重。
(二)增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)課程教學(xué)的連續(xù)性建筑結(jié)構(gòu)課程通常為48課時(shí)至64課時(shí)，持續(xù)周期為一個(gè)學(xué)期，在學(xué)期結(jié)束后課程內(nèi)容便很少涉及，課程得不到連續(xù)性學(xué)習(xí)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一門凌駕于多門建筑課程的綜合學(xué)科，要在不同的建筑課程中融會(huì)貫通，在其他課程中反復(fù)實(shí)踐和利用，才能將建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的知識(shí)進(jìn)行實(shí)際操作。這就要求不光要有獨(dú)立的建筑結(jié)構(gòu)課程和結(jié)構(gòu)專業(yè)的教師，其他建筑課程和教師在教研中要融入結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理念，通過啟發(fā)性教學(xué)方法，使學(xué)生伴隨建筑知識(shí)的增長(zhǎng)提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能力。
(三)利用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求學(xué)生對(duì)建筑的整體和個(gè)體構(gòu)件都充分了解，傳統(tǒng)的板報(bào)式講授并不能直觀地反映建筑構(gòu)件實(shí)例的三維立體形象，學(xué)生和老師都應(yīng)鼓勵(lì)使用三維立體的軟件設(shè)計(jì)建筑模型，提供設(shè)計(jì)作品的感官性的同時(shí)可以增強(qiáng)課程的趣味性。比如教師通過模型構(gòu)件的軟件設(shè)計(jì)立體的建筑模型，建筑的框架結(jié)構(gòu)、構(gòu)件受力情況和施工方法等都可以通過多媒體技術(shù)形象地呈現(xiàn)在大屏幕上，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計(jì)的靈感。老師和同學(xué)也可以通過計(jì)算機(jī)軟件的交互作用，進(jìn)行構(gòu)件的交流和整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化的探討。學(xué)生可以通過軟件完成教學(xué)作業(yè)，較徒手繪圖簡(jiǎn)捷省力。新媒體技術(shù)能夠很好的引發(fā)學(xué)生的課堂興奮，也容易產(chǎn)生視覺疲勞，教師要掌握好重難點(diǎn)，合理分配計(jì)算機(jī)教學(xué)和傳統(tǒng)板報(bào)式教學(xué)的課時(shí)。
2綠色建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)過程
2.1綠色建筑的規(guī)劃階段的設(shè)計(jì)優(yōu)化
在規(guī)劃階段，分析場(chǎng)地中的氣候資源特點(diǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬的方法，從空間布局和朝向選擇上對(duì)建筑的熱、聲、光、風(fēng)場(chǎng)等進(jìn)行優(yōu)化。建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目一旦通過報(bào)規(guī)，是很難進(jìn)行修改調(diào)整。如果前期倉(cāng)促定案，會(huì)造成先天不足，是很大的缺憾。成都西南交通大學(xué)歸谷低碳小區(qū)日照強(qiáng)度計(jì)算圖，通過總平面設(shè)計(jì)的優(yōu)化分析，對(duì)建筑物平面布置和體型的調(diào)整，優(yōu)化建筑的陰影分布，保證充足的日光進(jìn)入每一棟建筑內(nèi)，日照效果達(dá)到最好。對(duì)建筑物進(jìn)行通風(fēng)模擬，以確定最佳的布局方式，并優(yōu)化室內(nèi)外空間布局，形成穿堂風(fēng)，使建筑物達(dá)到最好的通風(fēng)條件。該項(xiàng)目的室外風(fēng)環(huán)境CFD模擬風(fēng)場(chǎng)。
2.2建筑氣候適應(yīng)性與設(shè)計(jì)優(yōu)化
在深入分析不同經(jīng)典綠色建筑的基礎(chǔ)上，通過對(duì)不同氣候區(qū)建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)作的研究，發(fā)現(xiàn)地域建筑的創(chuàng)新與發(fā)展都涉及到建筑基本屬性。如功能與空間、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造形式、室內(nèi)外物理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)投入、地域風(fēng)格等，反映出安全、經(jīng)濟(jì)、舒適、美觀等性能特征在建筑創(chuàng)作中的主導(dǎo)地位。建筑外觀是在順應(yīng)氣候、地形、地貌等自然條件，按照人的傳統(tǒng)、文化、習(xí)俗和審美等的要求，作用于建筑，是地域建筑給外界的最直觀的表達(dá)方式；建筑的功能是在滿足工作與生活需求這一共性的基礎(chǔ)上，對(duì)文化、、工作與生活習(xí)慣等個(gè)性特征的滿足；環(huán)境問題是人工環(huán)境帶給人體最直觀的感受，它的好壞直接影響人體健康，也會(huì)導(dǎo)致資源、能源利用的差異；經(jīng)濟(jì)性決定了選取材料和技術(shù)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，這一制約因素發(fā)揮著決定性作用；除此以外，與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是目前以及很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)任何建筑都必須面對(duì)和解決的難題之一，尊重自然，強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的建筑產(chǎn)業(yè)是當(dāng)務(wù)之急。通過對(duì)不同建筑的功能、文化、氣候適應(yīng)性研究，認(rèn)為綠色建筑最顯著特點(diǎn)之一是建筑的氣候適應(yīng)性。遵義市科技館效果圖，遵義市屬于中亞熱帶高原濕潤(rùn)季風(fēng)區(qū)，氣候溫和、夏無(wú)酷暑，冬無(wú)嚴(yán)寒。但地處山區(qū)，海拔高差較大，氣流、降水以及氣候具有典型的山地氣候特征。建筑場(chǎng)地在海拔1500m以上的山地，以石作為造型理念，采用半覆土建筑形式，以厚重實(shí)體回歸自然，由西向東，由南向北逐漸延伸入土中，整個(gè)體量從屋面到松林做到自然過渡，渾然一體。利用地下土壤的熱穩(wěn)定性和地下溫度的恒溫性，體現(xiàn)出建筑的地域特色，具有創(chuàng)新的理念。建筑設(shè)計(jì)按照被動(dòng)優(yōu)先的原則，通過計(jì)算機(jī)模擬，采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱、遮陽(yáng)，充分利用自然采光、加強(qiáng)自然通風(fēng)等技術(shù)措施，來減少建筑能耗，提高建筑的功能要求和室內(nèi)舒適度。護(hù)結(jié)構(gòu)主要為非透明實(shí)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以減少夏季強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射對(duì)建筑室內(nèi)過熱和空調(diào)能耗的增加，同時(shí)滿足科技館建筑室內(nèi)采光與照明對(duì)科技作品、藝術(shù)作品的功能要求。半覆土建筑形式對(duì)場(chǎng)地內(nèi)地形地貌進(jìn)行最大限度的保護(hù)，避免進(jìn)行大開挖，大填方。對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的水系和現(xiàn)有植物進(jìn)行利用。景觀專業(yè)對(duì)現(xiàn)有水系和植物的利用，包括現(xiàn)有竹林，樹木，灌木等等。結(jié)合給排水專業(yè)設(shè)置雨水蓄積方案，確定雨水蓄積的方式和位置，雨水蓄積同時(shí)作為景觀水景，同時(shí)滿足功能和綠色建筑對(duì)水資源節(jié)約的要求。瓦努阿圖國(guó)家會(huì)議中心效果圖，瓦努阿圖位于南太平洋，最熱月平均氣溫為26.4℃，最冷月平均氣溫為21.6℃，年平均氣溫24.1℃。全年太陽(yáng)高度角較大，直接輻射強(qiáng)。氣候溫和濕潤(rùn)，屬于典型的低緯度海洋性氣候。建筑設(shè)計(jì)尤其注重遮陽(yáng)、通風(fēng)。利用海洋性氣候條件下海陸風(fēng)的晝夜變化特點(diǎn)，增強(qiáng)自然通風(fēng)效果。地形對(duì)風(fēng)向和風(fēng)速的修正以符合項(xiàng)目所在的背景風(fēng)場(chǎng)。利用種植屋面良好的隔熱機(jī)理和熱穩(wěn)定性，完全消除太陽(yáng)輻射得熱，實(shí)現(xiàn)超低能耗的運(yùn)行方式，營(yíng)造健康舒適的室內(nèi)環(huán)境。晝夜海陸風(fēng)和建筑平面通風(fēng)流線，采用外挑屋面遮陽(yáng)結(jié)合采光設(shè)計(jì)，具有遮陽(yáng)功能的走廊和挑檐，在減小空調(diào)負(fù)荷，降低空調(diào)能耗的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)自然光亮度、均勻度滿足使用要求，并有效控制眩光，最大限度減少晝間人工照明用電等。項(xiàng)目建成后，結(jié)合綠色運(yùn)行手段，可望稱為低緯度海洋性氣候地區(qū)低能耗綠色建筑的典范。從以上工程實(shí)例可看出，具有氣候適應(yīng)性的建筑將有利于氣候的自調(diào)節(jié)作用，這也是自古以來人類總結(jié)出的、今天流行的被動(dòng)節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)方法。因此，通過被動(dòng)式自然能源的應(yīng)用，對(duì)建筑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱、自然通風(fēng)等將室外溫度波的衰減、延遲特性、圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面平均輻射溫度（MRT）的日平均值和波幅值控制在人可接受的范圍內(nèi)。這種被動(dòng)與主動(dòng)相結(jié)合的節(jié)能技術(shù)，盡可能延長(zhǎng)基本熱舒適時(shí)間，減少采用主動(dòng)干預(yù)室內(nèi)熱環(huán)境的方式實(shí)現(xiàn)熱舒適環(huán)境時(shí)間，也就是說盡量減少空調(diào)和采暖時(shí)間，是氣候適應(yīng)性節(jié)能建筑的核心，也是我國(guó)綠色建筑的技術(shù)路線和方向。
2.3建筑形態(tài)設(shè)計(jì)與節(jié)能設(shè)計(jì)
綠色建筑設(shè)計(jì)與一般設(shè)計(jì)的根本性區(qū)別在于采用量化分析的方法代替感性認(rèn)識(shí)，可以說沒有定量化的分析就沒有理性綠色建筑的誕生。采用計(jì)算模擬分析手段來推敲設(shè)計(jì)策略對(duì)建筑能耗的影響，進(jìn)而優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)。成都雙流機(jī)場(chǎng)T2航站樓，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)屋面與外墻沒有明顯的分隔，而是屋頂由一個(gè)圓柱穹頂直接落地，屋頂采用透明材料和金屬夾芯板形成虛實(shí)相間的“竹節(jié)蟲”。對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工與節(jié)能設(shè)計(jì)受到很大的限制，屋頂中天窗的比例高達(dá)28%，帶來較大的空調(diào)負(fù)荷和高昂的運(yùn)行費(fèi)用，需對(duì)屋蓋方案進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)過模擬分析并與建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行交互優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)整體節(jié)能?？梢钥闯龇桨敢?、方案二、方案四較方案三的裝機(jī)負(fù)荷大34.9%、9.5%、23.9%，遮陽(yáng)系數(shù)不同時(shí)的負(fù)荷，當(dāng)SC=0.6)時(shí)，四種方案分別為30.2%、8.2%、0.0%、21.0%；當(dāng)增加玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)由0.6降低到0.5，三個(gè)方案的裝機(jī)負(fù)荷可分別減小6.7%、9.3%、8.3%由此帶來設(shè)備初費(fèi)用降低，機(jī)房面積減小400～2500m2，管道費(fèi)用減少3％～15％左右。因此，我們?cè)诙康挠?jì)算模擬分析有時(shí)甚至糾正感性認(rèn)識(shí)的錯(cuò)誤。比如我們?cè)诓捎媚芎姆治鲕浖芯堪l(fā)現(xiàn)的西向水平遮陽(yáng)措施對(duì)改善西向房間的熱工性能也有很大的幫助，糾正了通過感性認(rèn)識(shí)一般認(rèn)為的西向水平遮陽(yáng)措施對(duì)房間遮陽(yáng)幫助不大的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而可調(diào)整相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略。節(jié)能的同時(shí)為建設(shè)方節(jié)約投資，在投標(biāo)方案競(jìng)爭(zhēng)中定量地體現(xiàn)出設(shè)計(jì)方的技術(shù)水平和服務(wù)意識(shí)。
2.4采光遮陽(yáng)與建筑設(shè)計(jì)
由于建筑進(jìn)深大，側(cè)窗采光造成內(nèi)部采光不好，均勻性差，根據(jù)成都冬季日照率低和夏季太陽(yáng)輻射特點(diǎn)，為保證大部區(qū)域白天不需人工照明，設(shè)置采光通風(fēng)遮陽(yáng)天窗，以及玻璃幕墻頂部通風(fēng)遮陽(yáng)措施，保證了候車廳深部空間日間自然采光滿足亮度和均勻度要求，并在候車廳不同部位的環(huán)境平均輻射溫度控制在27℃以下，使侯車大廳處于舒適性范圍，同時(shí)降低空調(diào)能耗。由此，在西側(cè)玻璃幕墻和天窗應(yīng)采取遮陽(yáng)措施。下圖給出了采用傾角為10°的百葉遮陽(yáng)措施后外進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射特征曲線圖，由圖可看出，采用百葉遮陽(yáng)后，可以大幅消減對(duì)進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射，從而改善夏季室內(nèi)的熱舒適度，降低了空調(diào)能耗。
箱梁節(jié)點(diǎn)是整個(gè)承重鋼梁最為關(guān)鍵的部位，在施工中采用不同形式的加勁肋對(duì)該部位進(jìn)行了加固處理。嚴(yán)格按照要求的尺寸，對(duì)GWJ－4號(hào)承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同荷載狀態(tài)下的分析。利用有限元軟件ABAQUS對(duì)GWJ－4號(hào)鋼架各部分的實(shí)際三維模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。該有限元軟件研究實(shí)際模型在承重荷載及風(fēng)荷載作用下的承載能力，著重對(duì)承重結(jié)構(gòu)需要優(yōu)化的地方進(jìn)行分析，從而提出可行的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。天窗閉合狀態(tài)時(shí)不同受力荷載條件下對(duì)天窗閉合狀態(tài)下的GWJ－4屋架的受力分析如下。
1．1．1GWJ－4屋架在承重下的受力天窗全關(guān)閉狀態(tài)下的GWJ－4屋架關(guān)鍵部位的受力分析?？闯?在GWJ－4屋架的跨中位置附近，其應(yīng)力分布比較均勻，沒有大的應(yīng)力集中區(qū)，且最大Mises應(yīng)力均小于100MPa，在此應(yīng)力下支撐板是不會(huì)發(fā)生局部屈服的。最大Mises應(yīng)力小于Q235B鋼的單軸抗壓強(qiáng)度，故在此工況下，箱形梁跨中部位的荷載承載能力滿足要求。箱梁支座數(shù)值分析結(jié)果知，最大Mises應(yīng)力約為230MPa，主要是因?yàn)樘菪渭觿爬叽嬖诿黠@的應(yīng)力集中區(qū)，導(dǎo)致該位置出現(xiàn)了較大的應(yīng)力。一般來說，由塑性材料制成的構(gòu)件，應(yīng)力集中對(duì)其在靜荷載作用下的強(qiáng)度幾乎無(wú)影響，但是該結(jié)構(gòu)為滑動(dòng)式玻璃天窗的承重結(jié)構(gòu)，需要各種交變荷載的作用，因此有必要對(duì)此支座進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小其應(yīng)力集中系數(shù)。天窗全關(guān)閉狀態(tài)下的GWJ－4屋架關(guān)鍵部位的位移大小分布，由于在承重荷載的作用下，箱型梁在水平方向位移值小于1mm，因此僅列出了GWJ－4屋架箱梁在天窗全關(guān)閉狀態(tài)下的豎向位移分布圖。從結(jié)果可以看出:在此工況下，箱形梁產(chǎn)生的最大豎向位移約為5mm，位置在箱型梁的跨中部位，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范，其位移大小滿足要求。
1．1．2GWJ－4屋架在承重及風(fēng)荷載下的受力在承重及風(fēng)荷載的共同作用下，箱形梁跨中部分的應(yīng)力仍然很小，因此不再重復(fù)分析。在此工況下箱形梁支座的應(yīng)力狀況。在兩種荷載的共同作用下，支座個(gè)別單元的應(yīng)力已經(jīng)超過Q235鋼材的屈服強(qiáng)度(并不意味著破壞)，梯形加勁肋與豎向加勁肋的接觸部位存在很大的應(yīng)力集中，這對(duì)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是不利的，因此有必要采取措施來減輕應(yīng)力集中帶來的危險(xiǎn)。GWJ－4屋架在承重荷載及風(fēng)荷載下的豎向位移及水平位移。通過對(duì)比可知，風(fēng)荷載對(duì)豎向位移影響很小，豎向位移的最大值約為4．7mm，最大位移在跨中部位，滿足工程設(shè)計(jì)的規(guī)范的要求，這說明該屋架的豎向剛度已經(jīng)滿足要求。風(fēng)荷載主要影響箱形梁的水平位移，在此作用下，箱形梁產(chǎn)生了較大的水平位移，其最大值仍產(chǎn)生在箱型梁的跨中位置處，為4．3mm。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，此水平位移的大小是滿足工程設(shè)計(jì)要求的，因此無(wú)需另外增加水平方向剛度。
1．1．3箱梁支座的優(yōu)化設(shè)計(jì)由上面兩種荷載條件下應(yīng)力和位移的數(shù)值模擬結(jié)果分析可知，在天窗玻璃全關(guān)閉狀態(tài)下，強(qiáng)度和剛度都滿足要求，但其不足之處在于箱型梁支座存在較大的應(yīng)力集中，這導(dǎo)致支座支撐板出現(xiàn)了個(gè)別單元的屈服。根據(jù)疲勞理論，在交變荷載的作用下，應(yīng)力集中會(huì)降低結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性。因此，提出了以下可行的減小支座應(yīng)力集中的實(shí)施方案。針對(duì)梯形加勁肋應(yīng)力集中程度高的現(xiàn)象，建議在支座兩側(cè)再添加兩個(gè)相同尺寸的梯形加勁肋。對(duì)優(yōu)化后的支座，運(yùn)用有限元對(duì)其在承重荷載及風(fēng)荷載作用下進(jìn)行應(yīng)力分析，如圖8所示?？梢缘贸?，經(jīng)過優(yōu)化后支座的最大應(yīng)力是187MPa，其應(yīng)力集中程度相比未優(yōu)化之前的支座已經(jīng)減小很多。這說明此優(yōu)化起到了良好的效果。
1．2連接板的優(yōu)化設(shè)計(jì)
滑動(dòng)天窗從完全關(guān)閉至完全打開過程中時(shí)，數(shù)值模擬分析，在連接板與箱梁的接觸處存在較大的應(yīng)力集中，這導(dǎo)致了部分單元的應(yīng)力超過了Q235鋼的屈服強(qiáng)度，但是需要說明的是并不是超過屈服強(qiáng)度該連接板就要破壞，只是很小的一部分可能會(huì)發(fā)生屈服，這對(duì)韌性結(jié)構(gòu)整體的安全性影響較小。由于支架要處于不同活荷載的作用下，為了長(zhǎng)久的安全性和穩(wěn)定性，連接板所受的最大應(yīng)力有必要處于鋼材的最大屈服強(qiáng)度之下，因此有必要對(duì)該處連接板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)以上分析知，連接板存在的最大問題是該處存在應(yīng)力集中，導(dǎo)致了該處產(chǎn)生了較大的集中應(yīng)力，從而影響結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期安全性和穩(wěn)定性。為了消除應(yīng)力集中，可以采取以下兩種措施:第一種是通過構(gòu)造措施減小應(yīng)力集中，例如連接鋼板需要倒角處理等;第二種措施是對(duì)此處連接板進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)，例如增加連接板的數(shù)量來減小每塊連接板所受的應(yīng)力、連接板采用強(qiáng)度更高的鋼材等等。此處我們對(duì)第二種優(yōu)化措施進(jìn)行了數(shù)值模擬，驗(yàn)證了其可行性。
1案例概況
本工程為辦公樓，初步方案為框架結(jié)構(gòu)，但是為了減少造價(jià)改為砌體結(jié)構(gòu)。根據(jù)建筑抗震規(guī)范規(guī)定該建筑所在的城市抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0．159，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)使用年限51年。建設(shè)場(chǎng)地為II類，基本風(fēng)壓為0．35KN/m2，基本雪壓為0．35KN/m2。結(jié)構(gòu)層數(shù)為4層，結(jié)構(gòu)形式采用磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)。
2結(jié)合案例
進(jìn)行對(duì)建筑節(jié)誒狗優(yōu)化設(shè)計(jì)措施進(jìn)行分析
2．1建筑結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
戶型選擇主要由建筑類型與功能決定，而建筑設(shè)計(jì)方案決定建筑類型與功能。在建筑結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化沒計(jì)中，砌體結(jié)構(gòu)與底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)的主要部分。根據(jù)本次案例的實(shí)際情況，文章做一下具體設(shè)計(jì):
(1)加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。磚砌體是建筑承重與抗側(cè)移的結(jié)構(gòu)部分，可以靈活的布置建筑平面，但不適于做躍層結(jié)構(gòu)與受力大的突兀結(jié)構(gòu)。為了有效減少建筑構(gòu)造柱的配筋，可在保證建筑安全性的基礎(chǔ)上，建至少道縱向墻體，而且門窗開洞寬度不超過2．1m。
(2)加強(qiáng)底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在該設(shè)計(jì)中，如果底部框架剪力墻豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)，極易出現(xiàn)受力不平衡問題，所以必須嚴(yán)格要求建筑平面。設(shè)計(jì)底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡可能將承重墻設(shè)計(jì)在框架梁上，若將墻體設(shè)于次梁上，則需加大建筑部分結(jié)構(gòu)的配筋，如該次梁、主梁、框架梁，并加厚該次梁樓板。下圖1為優(yōu)化后的梁布置圖。(3)此外，結(jié)構(gòu)樓板應(yīng)在填輕質(zhì)材料的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行錯(cuò)層。在建筑戶型設(shè)計(jì)中，為便于布置臨街面柱網(wǎng)，應(yīng)在臨街面布置大房間，而背面則布置小房間，如衛(wèi)生間、廚房等。
2．2建筑剪力墻設(shè)計(jì)
在剪力墻設(shè)計(jì)過程中，連梁設(shè)計(jì)是其中的關(guān)鍵部分。連梁連接建筑各墻肢形成聯(lián)肢墻，增加了制約墻肢的條件。建筑結(jié)構(gòu)的地震作用隨著連梁剮度的增大而增大，而連梁與墻肢的分配內(nèi)力也隨之而增大，因此需適當(dāng)增加構(gòu)件配筋量，才能保證建筑的安全．性，但會(huì)浪費(fèi)建筑材料。所以，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師通常不采用剛度大的衡下墻作為連梁，而是將連梁設(shè)計(jì)為弱連梁，減小截面與剛度。此外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不儀要符合剛度和變形條件，還必須綜合考慮建筑抗力、變形、經(jīng)濟(jì)等方面，盡可能合理布置建筑抗側(cè)力構(gòu)件?？梢娊ㄖY(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度隨著剪力墻數(shù)量的增多而加大，結(jié)構(gòu)位移也隨之減小，但建筑結(jié)構(gòu)地震力會(huì)因此增大，從而不利于控制建筑結(jié)構(gòu)造價(jià)。所以在進(jìn)行布置剪力墻時(shí)，要把周邊弄的更加均勻，可以運(yùn)用對(duì)稱、分散等原則，在設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要以建筑規(guī)定的水平位移限值為標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)?shù)目刂萍袅?shù)量。
2．3建筑細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面:加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件精細(xì)設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)現(xiàn)澆板時(shí)，盡可能將異形板劃為矩形板，從而使建筑合理受力，并避免拐角出現(xiàn)裂縫;選擇冷軋帶肋鋼筋作為建筑底部框架抗震墻的底框梁箍筋，減少箍筋量，達(dá)到降低造價(jià)和便于施工目的;結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理念與計(jì)算機(jī)技術(shù)，使計(jì)算仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)思路廣泛應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。利用計(jì)算機(jī)建立建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，并利用計(jì)算機(jī)高效的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到優(yōu)化目的。優(yōu)化設(shè)計(jì)大型復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，利用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，具有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。所以，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須具備一定的計(jì)算機(jī)知識(shí)與運(yùn)用能力，有效利用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析建筑結(jié)構(gòu)。總而言之，對(duì)于構(gòu)造措施，要緊密聯(lián)系規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，不要盲目的加大構(gòu)造尺寸和鋼筋直徑大小，減小不必要的浪費(fèi)。梁板柱的布置體系和受力體系盡量簡(jiǎn)單合理，對(duì)于不需要設(shè)置梁的部位要簡(jiǎn)化設(shè)置?？刂破鲶w砂漿等級(jí)?？刂苹A(chǔ)的埋深和合理選用基礎(chǔ)形式，對(duì)承載力特征值進(jìn)行修正。
為建設(shè)黃壁莊水庫(kù)副壩防滲墻，擬在副壩下游側(cè)樁號(hào)2+000和3+750處的壓坡平臺(tái)上興建2座產(chǎn)量200m3/h的大型混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)含2個(gè)長(zhǎng)×寬×高為60×60×8.4m一次儲(chǔ)量7000m3的儲(chǔ)料場(chǎng)和2座2×1.5m3的強(qiáng)制式機(jī)組的拌和樓見圖1。由于副壩是整個(gè)水庫(kù)工程存在隱患最多的部位，水庫(kù)主管單位對(duì)在壓坡平臺(tái)上興建工程嚴(yán)加限制：一不得深挖；二不得寬挖。保證在除險(xiǎn)加固完成前副壩的安全度汛。在地形條件受限制的情況下，如何確保儲(chǔ)料場(chǎng)按計(jì)劃完成，關(guān)鍵在擋土墻設(shè)計(jì)。
如何在眾多形式的擋土墻中選擇一種適合現(xiàn)場(chǎng)條件的檔土墻結(jié)構(gòu)是當(dāng)前必須研究的課題。檔土墻作為一般攔土結(jié)構(gòu)物，常用在閘壩的翼墻和渡槽、倒虹吸的進(jìn)出口邊墻及其他路堤擋土部位等。對(duì)這類工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題往往易被忽視。我們的實(shí)踐表明，各類擋土墻的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益有著相當(dāng)大的差別。本項(xiàng)研究，從工程實(shí)際出發(fā)，意圖在如減壓式擋土墻、重力式擋土墻、懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻等四種結(jié)構(gòu)中進(jìn)行雙向優(yōu)選，即進(jìn)行本類的優(yōu)選設(shè)計(jì)和各類之間的優(yōu)選比較，最后確定一種技術(shù)、經(jīng)濟(jì)狀況最優(yōu)、現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性最好的擋土墻方案用于本工程。現(xiàn)將研究過程介紹如下。
1.2課題研究思路
該課題的研究思路分三步的研究思路。
第一步，首先確定方案比選的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。過去人們的觀點(diǎn)認(rèn)為擋土墻形狀各異，結(jié)構(gòu)不同，各有優(yōu)缺點(diǎn)，要比較相當(dāng)困難。實(shí)際上任何形式的擋土墻功能都是擋土攔土，因此研究認(rèn)為，它們的正常擋土狀態(tài)就應(yīng)當(dāng)是一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而這個(gè)正常的擋土狀態(tài)正是現(xiàn)行的規(guī)范狀態(tài)，在規(guī)范狀態(tài)下這些參與比選的各類擋土墻是處在同一個(gè)設(shè)計(jì)水平上，因而可以比較。
第二步，確定優(yōu)化設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)決策方法。眾所周知，任何擋土墻的穩(wěn)定性特征值都是擋土墻背填土物理力學(xué)特性的函數(shù)，同時(shí)又受地基結(jié)構(gòu)特性的約束；對(duì)于擋土墻的經(jīng)濟(jì)造價(jià)，又與結(jié)構(gòu)特征相關(guān)的工程量及市場(chǎng)物價(jià)相關(guān)的分析單價(jià)密不可分。顯然，這些都是描述擋土墻特征的隨機(jī)變量。鑒于擋土墻具有上述特點(diǎn)，因此可以認(rèn)為每類擋土墻也是離散隨機(jī)變量，采用數(shù)學(xué)期望準(zhǔn)則和優(yōu)勢(shì)比較準(zhǔn)則完全能夠?qū)⒑x散隨機(jī)變量的各個(gè)方案進(jìn)行優(yōu)劣比較，按照定義，離散隨機(jī)變量的一切可能值Xi與對(duì)應(yīng)的概率P（ζ=Xi）的乘積之和稱為數(shù)學(xué)期望，記為Mζ。如果隨機(jī)變量只取得有限個(gè)值：X1、X2、X3、……Xi，而取得這些值的概率分別是P（x1）、P（x2）、P（x3）……P（xi）則
Mζ=X1P（x1）+X2P（x2）+X3P（x3）……XiP（xi）
運(yùn)用到風(fēng)險(xiǎn)決策中來，以Mζ值最小為最優(yōu)方案。
優(yōu)勢(shì)比較準(zhǔn)則實(shí)際是將方案的技術(shù)效益或造價(jià)進(jìn)行比較。當(dāng)方案Ⅰ的隨機(jī)變量S1、S2、S3、……Si與方案Ⅱ的隨機(jī)變量S1、S2、S3、……Si對(duì)應(yīng)相減，其值為“0”或“+”值，則方案Ⅰ有優(yōu)勢(shì)；若相減后其值為“0”“0”“+”“-”或“0”“0”“-”“-”，則方案Ⅰ不存在優(yōu)勢(shì)。
第三步，選取擬比較的能反映方案特性的隨機(jī)變量可能值。研究認(rèn)為，方案的規(guī)范狀態(tài)，擋土墻的墻基應(yīng)力，墻基對(duì)圍巖的擾動(dòng)度參數(shù)——擋土墻的寬高比B/H和相對(duì)避擾度、工程造價(jià)及相對(duì)效益A等值，基本能描述擋土墻的特征，而且這些變量在分析過程中都能一一取得。故以它們作為研究比較的隨機(jī)變量是合理的。
第四步，搜索各類擋土墻的規(guī)范狀態(tài)并按數(shù)學(xué)期望準(zhǔn)則和優(yōu)勢(shì)比較準(zhǔn)則分別考核各個(gè)待選方案。選出最優(yōu)秀方案。
2各類擋土墻的設(shè)計(jì)指標(biāo)
2.1確定計(jì)算擋土墻的土壓力理論
目前計(jì)算土壓力的理論有多種，而各種理論又用各自不同的假設(shè)分析方法來求算土壓力。根據(jù)初步篩選，除減壓式擋土墻外，其余重力式擋土墻，懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻背墻頂與墻踵連線傾角均大于臨界角εer，本工程εer=45-ψ/2。盡管一些方案的墻背可能出現(xiàn)第二滑裂面，盡管采用的計(jì)算公式可能出現(xiàn)誤差，為方便起見確定統(tǒng)一采用郎肯主動(dòng)土壓力理論來計(jì)算各類擋土墻的主動(dòng)±壓力。初步分析估算，計(jì)算誤差不會(huì)導(dǎo)致大方案比較結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)位。
有關(guān)郎肯主動(dòng)土壓力計(jì)算公式詳見圖2。
2.2現(xiàn)行規(guī)范（SD133-84）指標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)的物理力學(xué)特性。
現(xiàn)行規(guī)范（SD133-84）指標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)的物理力學(xué)特性見表1。
2.3四種擋土墻的現(xiàn)行規(guī)范狀態(tài)的計(jì)算成果
根據(jù)前述2.1和2.2節(jié)確定的數(shù)學(xué)模型和物理力學(xué)指標(biāo)，無(wú)論用手算方式還是計(jì)算機(jī)搜索都可得到現(xiàn)行規(guī)范狀態(tài)下的擋土墻計(jì)算成果。詳見圖2、表2和表3。
表2中的“GF”是“規(guī)范”二字的漢語(yǔ)拼音縮寫；“圍巖相對(duì)避擾度”意思指“圍巖避免擾動(dòng)的相對(duì)程度”，此相對(duì)值越大表明圍巖受擾動(dòng)越小，反之則越大。
3擋土墻優(yōu)化設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)決策
3.1按數(shù)學(xué)期望準(zhǔn)則的風(fēng)險(xiǎn)決策
采用數(shù)學(xué)期望準(zhǔn)則風(fēng)險(xiǎn)決策之前先將表2中的第（2）項(xiàng)和第（5）項(xiàng)、表3中的第（12）項(xiàng)集中到表4來，并認(rèn)為表中所有隨機(jī)變量X1、X2、X3的概率P（x1）、P（x2）、P（x3）值均為0.333，則可算出a、b、c、d各方案的數(shù)學(xué)期望Mζ值，詳見表4。
由表4可見，減壓式擋土墻Mζ值較小，而懸臂式擋土墻的Mζ值較大。比較結(jié)果表明，減壓式擋土墻在這四種擋土墻方案中為最優(yōu)方案。
3.2按優(yōu)勢(shì)比較準(zhǔn)則的風(fēng)險(xiǎn)決策
在進(jìn)行優(yōu)勢(shì)比較準(zhǔn)則決策之前，先將表2中的第（3）項(xiàng)第（6）項(xiàng)和表5中的第（13）項(xiàng)集列成表5并進(jìn)行優(yōu)勢(shì)比較。詳見表5。
將表5中各個(gè)隨機(jī)變量相互比較發(fā)現(xiàn)，減壓式擋土墻對(duì)其他三類擋土墻比較均得到“0”“0”“+”“+”，表明減壓式擋土墻方案比較優(yōu)秀，為首選方案。重力式擋土墻和扶臂式擋土墻方案對(duì)懸臂式擋土墻，比較結(jié)果也顯示“0”“0”“+”“+”，表明該兩者也有一定優(yōu)勢(shì)，可作為備選方案。
總之，無(wú)論采用數(shù)學(xué)期望準(zhǔn)則還是采用優(yōu)勢(shì)比較準(zhǔn)則分別對(duì)減壓式擋土墻，重力式擋土墻、懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻進(jìn)行分析，結(jié)果基本一致。在規(guī)范狀態(tài)下，減壓式擋土墻方案對(duì)圍巖土擾動(dòng)較小、較好地適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)受限制的地形條件、工程量及造價(jià)較低，是被考核的四個(gè)擋土墻方案最具優(yōu)勢(shì)者。
4減壓式擋土墻在黃壁莊水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
4.1減壓式擋土墻設(shè)計(jì)應(yīng)注意事項(xiàng)
混凝土標(biāo)號(hào)應(yīng)為C20以上。進(jìn)行配筋計(jì)算時(shí)宜取安全系數(shù)K≥1.4。并且墻底不得有虛土。
4.2減壓式擋土墻的施工
注意墻體分段施工程序：先澆筑Ⅰ墻基底板——Ⅱ垂直墻體下半部分——Ⅲ減壓平臺(tái)以下的土方回填夯實(shí)——Ⅳ澆筑減壓平臺(tái)——Ⅴ澆筑垂直墻體上半部——Ⅵ減壓平臺(tái)以上回填。
4.3減壓式擋土墻應(yīng)用效果
在儲(chǔ)料場(chǎng)的兩端，總長(zhǎng)4×40m=160m，墻高8.4m，墻基寬2.51m的減壓式擋土墻于1998年11月建成投入運(yùn)用。當(dāng)儲(chǔ)料7000m3時(shí)，減壓平臺(tái)以上儲(chǔ)料高度h＞4m，墻頂變形2mm，墻基變形為0，運(yùn)行正常。此種結(jié)構(gòu)應(yīng)用在儲(chǔ)料場(chǎng)工程，減壓平臺(tái)可以代替部分混凝土硬化地面的工程量，一舉兩得，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益明顯。
5結(jié)語(yǔ)
本項(xiàng)研究采用數(shù)學(xué)期望準(zhǔn)則和優(yōu)勢(shì)比較準(zhǔn)則對(duì)不同類型擋土墻方案進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策獲得滿意的效果，使工程實(shí)際中提出的問題得到解決，是對(duì)擋土墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的有益嘗試。
減壓式擋土墻是本項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)決策研究比選的出的優(yōu)秀擋土墻方案。在黃壁莊水庫(kù)工程應(yīng)用結(jié)果表明，它的擋土效果與其他重力式擋土墻、懸臂擋土墻和扶壁式擋土墻相當(dāng)，而工程造價(jià)僅為其他三類擋土墻的57%—81%、對(duì)圍巖的擾動(dòng)影響僅為其他三類擋土墻的41%—44%，對(duì)受限制的土基條件適應(yīng)性較好，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益明顯。宜作閘壩翼墻及一般渠系建筑物進(jìn)出口過渡段工程的選擇方案。
本項(xiàng)研究的思路可供同類工程建設(shè)參考。
參考文獻(xiàn)
