时间：2022-05-14 10:33:35
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［摘要］随着人民生活水平的不断提高，其对于建筑空间设计的需求也随之提高，城市建筑空间结构要不断优化。本文以建筑空间结构设计的特征出发，针对建筑空间结构设计中的问题及其优化手段进行分析，并给出相应的设计与优化措施。
［关键词］建筑;空间结构;优化;设计
建筑业的发展，促使了设计理念的改变。设计人员应针对建筑空间结构实施合理的设计，持续优化调整建筑空间结构，从而实现建筑设计的实用、经济、美观、安全的目标。设计人员应不断分析并研究建筑空间结构设计的优化问题，促使建筑设计能够充分彰显人们的生活品质，并符合生活需求。
1我国建筑空间结构的设计特征
1．1空间结构的架构材料多样化
在建筑发展的推动下，我国建筑中的架构材料也呈现出多样化特征。以往多是碳素钢作为基础材料，目前部分建筑企业开始用不锈钢与铝合金等新型架构材料。此类新型的建筑空间结构材料具备良好的装饰、防腐、承重等性能，因此有着十分广阔的运用前景，同时也得到了较为普遍的应用，这有利于加快我国建筑空间架构的发展步伐。
1．2空间结构形式比较
丰富建筑空间结构形式单一，就很难对所有建筑用途都适用，影响到建筑水平。具有比较丰富的空间结构形式的建筑，既能吸引人们的注意力，又能体现出建筑物的水准与建筑风格。正因如此，建筑设计师在设计建筑空间结构时已注重采用多样建筑风格相结合的形式，这种设计方法逐步变成当前建筑空间结构设计的潮流。
1．3受到外力的影响
由于我国可用土地面积不断减少，加上土地价格不断增加，房价呈现出不断上涨的趋势。因此，在设计建筑空间结构时，设计者需要综合考虑结构的实用性、稳定性、成本、节能性、安全性、环保性以及整体的协调性等因素。建筑结构因此也产生较大变化。比如，目前在空间结构的建设过程中，要把地震、风力等因素纳入到考虑范围，把建筑空间结构的动力问题视为建筑空间结构设计的核心内容。
2建筑空间结构设计中存在的问题
2．1内部空间个性化
建筑空间结构内部设计的完美与否主要是由业主的审美观念与个性化思维决定的，在不同的发展阶段，人们的思维方式与审美观念都有一定的差异，所以建筑结构设计要将不同发展阶段业主的要求纳入考虑范围，做到在充分利用建筑内部空间的同时，为业主预留一定的建筑内部空间，实施个性化设计与改造的空间，满足住户要求。
2．2建筑高层化
随着我国城市化步伐的逐步加快，建筑正朝着高层化的趋势发展。建筑业主除了居住这一目的，还希望通过建筑高层化设计来实现自己对于厨卫面积、采光、通风等基本要求。比如，低楼层住户怎样才能依靠结构设计接收到南向采光、怎样设计空中庭院使住户实现室内外自然景观的共享、怎样才能最方便地为建筑厨卫提供卫生防疫方面的工作等。
2．3经济环保性
在可持续发展战略的影响下，我们应适当提升能源、土地以及材料等的利用率，在设计建筑结构过程中，要尽可能地重视资金和材料的节约。建筑结构设计也需紧跟步伐，高度关注环保。要坚持环保适用、安全经济的原则，准确把握建筑在结构设计方面的整体概念设计。
3建筑空间结构设计和优化的措施
建筑企业在面对空间结构的特性与问题时，应采用如下应对策略，不断加大力度，针对建筑空间结构实施优化与设计，提升建筑空间结构的优化与设计水准，不断加强优化效果，如此才能在确保建筑使用安全的同时，推动我国建筑行业迅速、稳定地发展。
3．1优化空间结构设计理念
(1)中庭空间结构设计优化。目前，中庭空间结构模式在我国运用较为普遍，多出现于高级的高层建筑设计中。中庭空间结构模式具有彰显中央大厅气派、营造舒适休闲氛围、给人以轻松愉悦感受的作用。这种空间结构模式很受欢迎，由于工作紧张程度与环境因素的影响，现代职场人士偏爱于采用中庭空间结构模式，以缓解紧张情绪，同时通过喷泉、植物等的设置，创造出一个自然、宽松、舒适的环境。
(2)内核空间结构设计优化。内核空间模式把卫生间、电梯、设备房等集中在一起，彻底变革了传统设计中古板的空间结构布置与随意性。这种空间模式很巧妙地集中了建筑体的几何中心、重心与刚度中心，减少了建筑体的扭转矩与剪切应力，既提升了建筑体的刚度与强度，又增强了建筑体的抗震稳定性与安全性。然而，该模式对自然灾害发生时人们逃生极为不利，因此逐渐被淘汰。
(3)底部空间结构设计优化。底部空间结构是目前使用最广泛的一种空间结构设计模式，其多用于商业大厦。底部空间结构多运用地下结构对结构布局进行优化，不断拓展建筑体的空间。
(4)多核空间结构设计优化。经过一系列的发展，多核空间结构逐步确定并完善。该空间模式在空间布局上，尽可能地扩大建筑体底层的空间，为室内人员的活动提供方便;在结构上，该空间模式对增强建筑体的强度极为有利，可确保建筑体的稳定性;在采光方面，该结构模式能创造良好的采光效果，利于实现生态环保、节能的目标。
3．2建立建筑材料验收管理制度
质量好的建筑材料是确保建筑工程质量良好的前提条件。为此，(1)要建立健全物资入库验收管理制度，严格控制材料质量，做好材料入库管理工作;(2)要建设并健全原材料验收制度，验收技术文件的有关规定要求，有效确保工作的顺利开展。如今，我国一些建筑在施工时由于材料管理制度只停留在表面上，且比较简略，不利于建筑材料的质量控制。
3．3确保建筑空间结构的施工安全
通常情况下，在建筑空间结构进行安装的过程中均要用到脚手架，而且脚手架的负荷会随着安装时间的拉长持续增加。所以，作为施工人员，应在建筑空间结构施工过程中严格确保脚手架的刚度，避免脚手架由于变形出现下沉的情况，从而严重影响到建筑空间结构的安装工作的开展。例如，在不断优化建筑空间结构设计的时候，设计者要对脚手架进行科学、合理的设计，并严把质量关，在使用脚手架前，务必要开展专业的试压测试工作，严格把控好脚手架的刚度问题，才能有效地防止建筑空间结构在施工过程中出现安全事故，进而为建筑空间结构安装的顺利与安全性作保障。对于建筑企业而言，其应充分满足必要的消防需要，将防火涂料涂抹到建筑空间结构中的钢结构外表上，但必须注意涂料与涂料之间的相容性问题，并使用与底层相配套的防火涂料。
3．4加大力度管理结构的焊接工作
焊接工艺既是建筑空间结构架构中的关键构成要素，又是建筑空间的结构设计与优化过程中的重要环节。实际上，建筑空间结构设计要不断强化管理焊接工艺的力度。比方说，要求建筑企业针对焊接工人是否具备专业焊接技术、是否持证上岗进行严格检查等。在焊接重要部位或者实施大型焊接过程中，要率先开展焊接试验工作，确保工艺流程与焊接手段是正确的、合理的、科学的。如此，才能确保焊接工作的顺利开展，确保建筑物的使用安全与使用质量。
4结语
建筑空间结构的设计作为建筑业的关键构成要素，为人们工作、休闲娱乐、生活以及学习带来许多便利的同时，也推动了社会的发展进程，因此设计师应该不断优化设计方案，提高设计理念。
作者：黄新 单位：邵阳市第二建筑设计院
摘要:近年来，土木工程在我国的经济建设中发挥了重要的作用。与此同时，它的结构设计的安全性和经济性也越来越受到人们的广泛关注。所以，怎样在土木工程建设中提高结构设计的安全性和经济性，就成为了整个建筑行业研究与探索的重要课题，也直接影响着我国建筑行业的可持续发展。
关键词:土木工程；结构设计；安全性；经济性
随着我国经济的迅猛发展，土木工程在整个建筑行业所占的比重也越来越大，同样，因为土木工程结构设计出现漏洞而导致的事故也逐年增多，给人们的生命和财产造成了巨大的损失。所以，为了减少这一现象，就要求土木工程结构设计人员能够在保证土木工程结构设计安全性的前提下，还能最大程度上的降低建筑成本，这对于整个土木工程行业设计人员来说，是一个严峻的考验。
1土木工程结构设计的现状
土木工程结构设计是否合理，不仅会影响到后期工程施工的进度，还直接对工程的安全性和经济性产生不良后果。近几年来，大型桥梁的建设以及高速公路的迅猛发展，都为我国经济的整体发展带来了巨大的帮助，这就促使土木工程建设中的结构设计人员能够充分地考虑各种因素，来加强土木工程结构设计的安全性和经济性。目前，我国的土木工程结构设计中还存在着一些问题，主要表现在以下几个方面。
(1)土木工程结构设计不规范。相较于其他国家，我国现有的土木工程结构设计的标准较低，也不规范，比如说，建筑工程的使用年限、土木工程结构的牢固性和实际承载力等这些相关的标准都低于其他国家，这就使得我国的土木工程建设质量从根本上就达不到安全使用的标准，造成安全事故的频繁发生。
(2)土木工程结构设计的稳定性差。在一些土木工程的安全事故中，结构设计的稳定性差就是重要原因之一。结构设计的稳定性，是整个土木工程建设质量的前提和基础。在结构设计中，只要有一个地方出现稳定性差的问题，根据土木工程结构自身具有的延展性，就会对整个土木工程的稳定性造成影响。
(3)土木工程结构设计缺乏耐久性。土木工程结构设计中的耐久度不高，也是我国土木工程建设中常见的问题之一。我国幅员辽阔，南北地域差异大，而气候的差异也直接提高了对整个土木工程结构设计行业的要求。而有些设计人员在进行土木工程结构设计时，忽视了环境气候对土木工程的影响，使土木工程的使用寿命大大缩短。
(4)土木工程结构设计的抗震效果差。近年来，我国的地震灾害时有发生，所以，为了加强土木工程结构设计的抗震能力，国家对土木工程结构设计中的抗震系数又有了新规定。但在实际的土木工程结构设计中，有些设计人员只是一味的追求经济性，而忽视了对承重墙荷载力的实际测试，一旦发生地震，这些工程结构根本无法抵抗剧烈的震动，造成墙体开裂甚至是坍塌，进而造成严重的后果。
2提高土木工程结构设计安全性的措施
(1)在进行土木工程结构设计前，应该选择行业内有资质的设计单位来进行设计。这些设计单位往往具有丰富的设计经验和先进的设计设备，设计人员的专业综合素质也相对较高，他们能够充分考虑到土木工程结构设计中遇到的各种问题，结合实际，为以后的土木工程结构设计打下坚实基础。
(2)在进行土木工程结构设计中，应当对已有的设计理念进行反复的论证和提高，并且对一些概念性设计随时保持思路清晰。目前，概念结构设计已经成为保证整个土木工程结构设计是否安全可靠的主要设计思想。打个比方来说，在对建筑材料的选择中，进行全面的安全性评估，同时，可以利用精准的计算对概念结构设计进行核对，以此来获得更具有可行性的结构模式，进而提高整个土木工程结构设计的安全性。
(3)在土木工程结构设计中，要对涉及到的所有数值进行全面而准确的计算。要运用更科学合理的管理方法对整个土木工程结构设计的项目进行细致划分，并且逐个的对所有子项目进行核对，争取不遗漏任何一个项目的计算内容。这就使整个土木工程结构设计的安全性得到了保证。
(4)在土木工程结构设计中，设计人员要简单而准确的对设计文件进行细节说明。由于土木工程结构设计的施工人员专业素质参差不齐，针对一些重要的提示内容或细节，设计人员应该选择通俗易懂的语言来进行表述，尤其是一些较为复杂的设计，更应该将其中每一个环节的具体设计思路和施工工艺加以说明，进而在后期的土木工程结构设计施工中，保证安全性和设计人员的安全预期相一致。
(5)在施工过程中要严格控制对土木工程结构设计出现的变更。土木工程结构设计，是一项非常严谨的系统工程，其中每一个结构之间的关联是非常紧密的，牵一发而动全身，只要某一个结构因为客观因素需要改变时，不仅会影响这个结构的施工工艺和性能，还会对与之相关联的其他结构造成影响。所以，在设计之初，要考虑到可能发生的所有问题，并提出解决方案，尽可能的适应现有的施工条件，以此来减少因设计不合理而造成的损失。
3提高土木工程结构设计经济性的措施
(1)为了提高土木工程的经济性，可以在土木工程结构设计之初就对整个成本进行控制，最常见的就是招投标，它可以利用设计方案、施工成本等综合性评估来选择最能实现经济性预想的施工单位，以此来降低土木工程结构设计的成本。选择一些有资质的施工单位，尽量避免假公济私的行为，并且综合考量它的结构设计方案，在保证工程安全质量的前提下保证低成本，极大地减少了土木工程的总体投资，提高了土木工程结构设计的经济性。
(2)在进行土木工程结构设计时，设计人员应该采用灵活的设计思路以及方式。尽量避免使用标准图来作为设计的参考资料，尽管参照这些标准图可以大大减少设计的难度和时间，并能够有效规避设计错误带来的风险，但是，由于这些标准图往往都建立在高标准的基础上，而高标准就代表着高成本。因此，在土木工程结构设计中，要求设计人员应当利用本身所具备的专业技能，在保证工程结构安全可靠的前提下，设计出合理的结构方式，同时还能够最大限度的降低施工成本。
(3)在整个土木工程结构设计中，应该全面系统的考虑到所涉及的安全因素和数据参数，比如材料、面积、布局、所需钢筋数量等，这些因素单独拿出来可能很微小，但是却会对整个土木工程结构设计施工的安全质量和经济性造成影响。打个比方来说，如果对施工材料的价格或者数量没有一个充分的了解，就会在以后的施工过程中造成材料的浪费或者影响。而关于结构构件，在设计之初就应该考虑到它本身的极限载荷量和其他参数，并将土木工程结构设计中的所有参数尽可能的进行合并和统一，以此来控制土木工程结构设计的经济性。
(4)加强与有关部门的沟通与合作。在土木工程结构设计中，不仅仅会涉及到单纯的施工环节，还会需要大量的辅助性资料和工作。比如说地质勘探获得的资料和数据、材料检验检测数据等等，这些环境气候、地质结构等客观因素会对结构设计的标准化和安全需要产生非常严重的后果。因此，为保证结构设计的经济性，需要设计人员能够与各个相关部门进行沟通与合作，并获取设计所需的全面性资料和数据，来辅助提高整个土木工程结构设计的经济性。
4结语
土木工程结构设计是保证整个土木工程安全性和使用功能的基础，也是整个土木工程项目耗费资源最大的体系。因此，在当今土木工程建设行业中，就要求土木工程结构设计人员能够在保证工程结构设计安全性的前提下，也要充分考虑到整个结构设计的经济性。所以说，只有土木工程结构设计的安全性和经济性得到保障，才能使整个土木工程建设行业有一个更好的发展前景，从而为我国经济建设的可持续发展打下坚实的基础。
作者：张璐 单位：北京国科天创建筑设计院有限责任公司保定分公司
摘要：
地下室是建筑的重要组成部分，地下室的结构设计好坏和施工质量，直接关系到建筑整体的性能。建筑工程在设计过程中，必须重视地下室的结构设计，以保证建筑整体的质量。本文对建筑工程地下室的结构设计进行了分析和探讨，希望对相关建筑设计工作者有所帮助。
关键词：建筑工程；地下室；结构设计；分析探讨
从目前来看，一般较高的建筑都设有地下室，而且随着建筑技术的不断发展，建筑的地下室层数也在逐渐增加，可以说，建筑工程地下室结构的设计，一直是建筑设计中不可缺少的一部分内容，也是在设计过程中相对较难的内容。对建筑工程地下室设计中的重点和难点的讨论，有助于提升行业内建筑设计工作者的地下室结构设计能力，提升建筑的整体质量，也有助于提升我国建筑工程设计中地下室设计的整体能力。地下室在设计中，需要关注多个关键点，即重点考虑的问题，只有正确处理和应对这些设计中的关键点，才能真正实现建筑地下室结构设计的质量提升。在此，将地下室结构设计中的关键点分析如下：
一、地下室平面结构设计
地下室平面结构设计，是建筑地下室设计中的一个关键点，但是这个关键点的影响相对较小，只需要保证足够的承重能力和空间布置合理度即可。例如建筑地下室平面结构设计是基于建筑占地面积、和建筑户型分配设计的，在居民楼的设计中，地下室平面结构设计应当在合理程度上压缩每个房间的空间，使地下室尽量具有更多的房间，使更多的住户可以使用，而酒店的地下室平面结构设计则完全不同，应当设计出停车场，在保证足够承重的情况下，尽量设计出足够大的停车空间。地下室平面结构设计应当在综合考虑开发商意图、承重能力、建筑功能等的基础上进行，才能保证其设计的科学性、合理性。
二、地下室抗震性能设计
现代建筑在设计中，越来越多地考虑了抗震性能，在地下室的结构设计中，也需要重点考虑抗震性能，尤其是在一些地震多发的地区。地下室的抗震性能设计，应当保证地下室的足够深度，越高的建筑，其地下室的埋藏深度应当越深，以提升其抗震性能。另外，地下室的抗震性能高低也和地下室的墙壁结构、材料有关，相关建筑设计师在进行地下室设计的过程中，应当根据实际的建筑设计图纸，应用科学的方式对地下室的墙壁进行加固，使地下室的抗震能力达到预期的标准。另外，地下室的顶板和上层建筑是牢固贴合的，地下室的抗震等级应当和地上部分的建筑的抗震等级相同，例如，建筑地上部分的抗震等级是二级，那么此建筑的地下室部分的抗震等级也应当达到二级，以保证发生地震时建筑整体的稳定性，不至于因为地下室的抗震性能过低而使建筑发生坍塌。
三、地下室的抗渗、抗浮性能设计
建筑在使用过程中，除了可能遭遇地震发生的情况外，也可能遭遇大雨和水分下渗的情况，因此，对于建筑地下室的抗渗、抗浮设计也是非常重要的，同时保证建筑整体质量和安全性的重要内容。具体来说，应当采取以下措施来提高建筑地下室的抗渗、抗浮性能：在相关建筑设计条件允许的情况下，适当提高建筑基坑底部的设计高度，这样可以在一定程度上起到抗浮、抗渗作用；尽量应用无梁楼盖和宽扁梁进行施工，宽扁梁和无梁楼盖的应用，可以有效地降低地下室部分的高度，降低抗浮水位，增加建筑的抗浮、抗渗性能；增加地下室部分的重量，可以采用基板加载、边墙加载和顶板加载的办法，这种方式相对容易实现，在施工过程中的应用也非常简单、方便；设计抗拔桩，这种方法的应用非常常见，效果也非常好，最好使抗拔桩嵌入到坚硬的地下岩石层中，并对抗拔桩进行灌浆处理，使抗拔桩更加稳固，增加地下室的抗渗、抗浮性能。
四、地下室结构超长的情况处理
在很多情况下，地下室的结构设计都可能出现超长的情况，超出40m~50m的情况还是比较常见的，这种情况的出现，对于提升地下室的质量是不利的，因此，必须采取适当的方法应对这种情况。在这种情况下，地下室虽然受到温度、湿度等的影响较小，但是很容易受到周围环境带来的压缩力和约束力，进而产生裂缝，因此，最重要的问题就是如何采取有效的手段控制地下室在结构超长的情况下产生的裂缝。一般来说，可以采取增设后浇带的方法，普通的后浇带宽度设计为80cm~100cm即可，钢筋在后浇带的保护下不容易断裂，而在超长的情况下，后浇带的宽度应当适当改变，根据钢筋搭接需要的最低尺寸和搭接需要的操作空间来实际确定。此外，也可以采取如在混凝土中掺入微膨胀剂、设置膨胀加强带、提升钢筋混凝土抗拉力等方法来防止地下室在结构超长情况下的裂缝产生，增加地下室质量。
五、地下室外墙结构设计
地下室外墙结构设计的重点，是混凝土、水、钢筋的比例问题，以保证地下室外墙能够承受足够的建筑上层压力。具体来说，建筑物地下室的外墙所需承受的压力来自两个方向，一个是竖直方向的，一个是水平方向的，竖直方向的压力来自于建筑物地下室上层的质量带来的压力，水平方向的压力来自于建筑物周围土层的压力。另外，在大风天气，也会给建筑物的地下室带来一定的压力增加，建筑设计工作应当充分考虑到建筑地下室在不同的条件和情况下的压力承受情况，通过合理的设计保证建筑物地下室外墙在多种情况下都可以保持足够的荷载能力。在对建筑地下室需要承受的水平方向和竖直方向的压力进行相对准确的估计后，再对建筑地下室外墙施工所用的混凝土、水以及钢筋的比例进行合理规定，确保地下室外墙抗压能力，同时也保证成本不要超过预算。
六、地下室的顶板结构设计
地下室的顶板，是地下室和建筑上层连接、贴合的地方，其质量和性能高低关系到建筑物地下室和上层建筑的整体功能协同性，因此，对于地下室顶板的设计也应当重视。对于地下室顶板结构的设计，应当在充分考虑设备管线高度和保护土层的基础上进行。地下室顶板的结构设计，其承载力数值应当通过合理的计算获得，充分考虑建筑的高度、建筑的功能、建筑需要面对的恶劣环境等。对于一些特定功能的建筑，其地下室还需要考虑防爆性，使建筑地下室的爆动荷载达到消防车作用板面的爆动荷载，以保证建筑地下室的在遭遇爆炸是能够起到稳定建筑整体的作用。地下室顶板的结构设计，需要根据建筑功能是实际情况，以精确的荷载计算结果为基础进行。相关建筑设计人员，在进行地下室顶板结构设计的过程中，应当重视这一点，充分考虑地下室顶板设计需要考虑的因素，以免由于考虑不充分而造成设计漏洞，引发严重后果。
结语
现阶段，我国的建筑设计和施工领域的发展日新月异，而此时，人们对于建筑的各种功能要求也越来越高。在这样的情况下，建筑地下室这一对建筑质量、功能影响重大的设计内容，就需要引起相关建筑设计工作人员的重视。在建筑地下室的设计中，建筑设计人员应当充分考虑各种影响因素，制定地下室设计的功能目标，通过合理、可行的手段，对地下室的相关结构进行良好的设计，通过对地下室结构的合理设计，提升建筑整体的质量，增加建筑的稳定性和其他相关功能。
作者：孙迪 单位：郑州市人防工程设计研究院
一、现场踏勘
给排水管道距离比较长，有些管道要穿越城镇密集区，有些要跨越山脉和河流，还有的会横跨公路和铁路，因此地形条件比较复杂，对其进行现场勘查就十分有必要。如果不及时勘查地形或者地貌情况，那么对于管道的结构设计就会考虑不全面，对于给排水工程的整体质量也会产生一定的影响。在进行现场勘查时，结构设计人员应当同给排水和概预算等专业设计人员一同参谋，并选择合适的线路，根据当地的实际情况在施工图纸中进行科学设计，还要注意对个别疑难地进行重点勘查和设计。现场踏勘这一工序在市政给排水管道工程结构设计中是必须可少的，而且是非常重要的工序，需要专业设计等人员积极参与，并进行选线工作，踏勘以后提出专业意见以供给排水平面设计参考，从而保证管道结构设计的科学性和规范性。
二、测量和地勘要求
1.勘探点距和钻孔深度。根据要求，勘探点要在管道的中线上布置，而且不能偏离中线太远，最多为3m，间距一般为30-100m，根据不同的地形条件选择不同的间距，对于地形复杂而且变化较大的地段，间距应当小些要密集一些，深度要达到埋设深度以下并在1m以上，遇到河流的话要继续钻，达到河床最大冲刷深度以下2-3m。
2.提供勘探成果要求。提供的勘探成果要求主要有：第一，要认真查明管道埋设深度范围内的地层形成原因、岩石的特征以及厚度；第二，要划分沿线地质单元；第三，要对沿线的滑坡、泥石流、坍塌等地质灾害容易发生的地域范围、发展趋势以及对管道可能造成的影响进行深入调查；第四，要调查岩层的产状和分化破碎程度对管道产生影响的全部断裂带的性质及其分布特点；第五，查明沿线井、泉的分布和水位具体情况；第六，对跨越河流的岸坡稳定性进行调查，并查明河床和两岸地层岩性及洪水可能淹没的范围；第七，要查明沿线的施工条件、水文地质遗迹地下水对混凝土和金属管道的腐蚀程度，并提供专业设计参数和建议；第八，针对开挖坡度和软弱地基处理提供建议；第九，要对地震效应和液化进行评价。
三、管道设计内容
1.结构形式。管道的结构形式主要根据管道的用途，也就是看是用作给水还是排水，是处理污水还是雨水以及工作环境、流量、水文地质情况以及经济指标等经过专业人员分析以后提出相对比较科学的参考意见。一般而言，承压管道大多采用预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、钢管、铸铁管或者现浇钢筋混凝土箱涵；而非承压管大多采用混凝土管、砌体盖板涵、钢筋混凝土管和现浇钢筋混凝土箱涵等。在具体的实施中根据具体情况而定，当污水管道的口径相对比较大时，最好采用现浇钢筋混凝土箱涵，对于过河渠、公路和铁路等特殊地段的非承压管也可采用光管的形式，对于比较大型的工程也会采用盾构造结构形式。
2.结构设计。根据管道的规格、地面载荷、埋置深度和地下水位等情况通过试验来计算管道的刚度和强度，并对其进行复核，并提供管道壁厚、管道等级和结构配筋图。对于特殊要求需要进行加固的管道，可以采用管廊、混凝土或者钢筋混凝土包管等措施来加固。当遇到钢管计算出的壁厚缺乏经济性的问题时可以使用加助的方法进行处理，在具体实施中应当根据具体情况来确定指标。
3.敷设方式。对于管道的敷设方式选择应当根据地面地下障碍物和埋置的深度来确定，一般常用沟埋式的敷设方式，另外还有上埋式、顶管和架空等方式。当使用购买时的敷设方式具有难度时，可以选择顶管和架空等敷设方式。总之，设计结构不同对敷设方式的选择也不同，要根据实际情况进行合理选择。
4.抗浮稳定。在管道敷设时会遇到地下水位比较高或者施工期间连续下雨的情况，因此给排水管道结构设计人员一定要高度重视管道的抗浮稳定，根据专业计算采取相应的措施来抗浮，从而保证管道工程的质量。
5.抗震设计。在进行市政给排水管道工程结构设计时尤其要重视对抗震的设计，要尽量避开对抗震不利的场地和地基，实在无法避免的就应当根据工程的重要性进行综合考虑。为了满足抗震的设计要求，尽量选择抗拉、抗折、延展性好并且强度高的钢管，一般选择钢筋混凝土结构的管道，并做好钢管的防腐蚀措施从而保证管道的质量。
四、管道结构设计中需要考虑的问题的问题
1.管道渗漏问题。市政工程给排水管道设计中应当考虑的问题之一就是管道的渗漏，管道的渗漏可能由多方面的原因造成的，概括来讲，主要有两方面原因：一方面，管道材料自身的问题，为了降低成本而使用一些不合格、砂眼和弯头质量不过关的材料，在使用的过程中由于达不到工程规定的要求，因此很容易造成管道的渗漏；另一方面，施工的组织管理存在缺陷，在施工过程中如果不对监督施工状况进行及时的监督，施工人员就会放松警惕，安全和质量意识就会下降，这样就很容易造成管道接口由于缺乏严格密封导致管道渗漏。针对此，在今后的管道设计和施工中应当根据不同的施工环境来选取不同材料的管道，从而降低管道漏损的概率。在管道材料中经常使用球墨铸铁管和玻璃钢夹纱管，这些材料具有管壁厚、环向刚度大和耐腐蚀等优势，尽管成本比较高，但是使用寿命很长，因此成为优先选择的材料。此外，要加强对施工过程的监督，不断增强施工人员的质量意识，一旦出现问题要及时纠正，从而保证管道的施工质量。
2.管道堵塞问题。市政工程给排水结构设计中应当考虑的问题还有管道的堵塞，管道堵塞也是经常发生的问题。管道一旦堵塞，污水和雨水等将得不到及时的排泄，给人们的日常生活造成很大不便。具体来讲，管道内部很容易进入地面上的垃圾，经过水流的作用以后会在弯头等处汇集，由于清理不及时，这些垃圾就会淤积起来，最终导致管道堵塞。因此针对垃圾堵塞管道的情况，在今后的给排水工程施工过程中，如果不进行安全工作那么可以用麻袋缠缚在管道的接口处，在它的上面盖上木板，这样垃圾就不会进入到管道内。再者如果不慎垃圾进入管道造成堵塞，要及时换管道，还应当对周围地区的管道及时进行检查，从而减少必要的损失；另一方面，还要优化管道的设计，可以适当增大管道的内径，从而减少管道堵塞的发生。
3.给排水管道设计中的其他问题。在给排水管道设计中除了上述量大需要注意的问题以外还应当注意在用户管线出口建立格栅、在检查井底设置沉淀地以及在检查井内设置闸槽等问题，只有这样才能保证给排水管道设计更加科学合理，才能保证整体施工质量。
作者：李书林
0引言
随着煤机设备朝大功率、大规格和大扭矩方向发展，产品可靠性和寿命的要求也越来越高，而受井下空间尺寸的限制，齿轮传动要求的功率体积比越来越大。行星轮传动装置采用多个行星轮同时传递载荷，实现功率分流，具有传动比大、体积小、重量轻、效率高、振动小、噪音低的优点，得到越来越普遍的应用。
1使用现状
传统的行星传动装置一般采用双轴承支撑行星轴，轴承或置于行星轮内，或置于行星架中，见图2，轴承不可避免地要占用有限空间内的径向尺寸，在有限空间内布置轴承就需要减小减小行星轴直径或行星轮、行星架外壁壁厚，在具体设计计算中，在一定空间尺寸限制下，很难同时满足行星轮或行星架、行星轴强度及轴承寿命要求。目前，国内为提高行星传动系统功率体积比，设计中往往采用去内圈或外圈的滚动轴承及行星轴充当内圈、行星轮内孔充当外圈的滚珠轴承方式。在空间尺寸紧张、转速较低的情况下，采用薄壁滑动轴承的结构。但在功率、体积矛盾日益突出的情况下，行星轴的径向尺寸加大10mm，甚至是5mm对强度的影响也不可忽视：比如一根直径50mm的轴，其抗弯截面模量是直径45mm轴的1.37倍，那么在弯矩相同的情况下，其应力值仅为直径45mm轴的72%左右。因此，采用无轴承行星传动结构，可在有限空间内合理分配行星轴、行星轮、行星架的空间尺寸，均衡各零件强度，提高行星传动的整体可靠性。
2无轴承行星传动结构
无轴承行星传动结构，见图5，行星轴与行星架固定，无轴承支撑，行星轮与行星轴相对旋转，行星轴兼具轴承的功能。该结构充分利用有限空间，提高行星传动功率体积比。国外先进煤机制造商已有使用该技术的相关的产品问世，并在实际生产中得到了很好地应用，中国目前尚未发现有使用无轴承行星传动结构的国产矿用齿轮箱，该项目的研究在国内尚属空白。无轴承行星传动的关键在于合理分配行星轴、行星轮、行星架的空间尺寸，均衡各零件强度，提高行星传动的整体可靠性。设计过程中，首先利用经典力学理论计算齿轮寿命和强度、行星轴强度，并调整行星轴直径，保证二者均满足设计要求，然后利用有限元软件进一步分析行星轮、行星轴和行星架，优化结构，使行星架强度与行星轮、行星轴强度均衡，提高行星组件体积功率比。无轴承行星传动行星轮与行星轴、行星轴与行星架之间的配合关系也是关键环节。行星架的孔的加工难度高于行星轮的孔的加工难度，正常情况下，行星轴与行星架配合按基孔制，行星轴与行星轮配合按基轴制。行星轴与行星架固定，安装定位键，防止行星轴与行星架发生相对旋转，这样行星轴与行星架可选较松的配合，便于装配，只需满足定心要求即可。行星轮与行星轴相对旋转，应选择间隙配合，但间隙太大，影响齿轮啮合及均载效果；间隙太小，行星轮与行星轴之间无法形成油膜，行星轴磨损严重，影响行星轴使用寿命。另外，无轴承行星传动的原理上是一种滑动摩擦，工作部件温度较高，必须考虑行星轴的热膨胀量对配合间隙的影响。在设计时，行星轮孔的公差要加入热膨胀量，热膨胀量的值可按下式计算：σ=dtε，（1）式（1）中，σ为行星轴的热膨胀量，mm；d为行星轴的直径，mm；t为环境温度，℃；α为材料热膨胀系数。行星轮与行星轴配合关系影响润滑油膜形成质量，初步确定后必须按润滑方式研究部分进行详细校核，合理调整。
3结语
煤矿井下条件恶劣，巷道底板不平整，经常有较多煤泥水，承载能力相对较低，因此，行走齿轮箱必须提供充足的动力，保证整机可靠运行。在井下工业性试验期间，项目组对应用无轴承行星传动结构行走齿轮箱进行功率、振动等方面数据的采集，并分析实时采集的数据，结果显示无轴承行星传动装置动力输出稳定。
作者：石涛 单位：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司
0引言
扭力扳手是一种能够实时反馈并控制拧紧力矩的常用工具,可以施加准确的拧紧力矩。现有的扭力扳手都要先设定所需扭矩值再进行拧紧操作，这要求操作者对螺栓所需扭矩值有一定的掌握。对此，课题组研制了一款根据螺栓规格自动设定所需扭矩值的智能扭力扳手。该智能扭力扳手可实现自动识别螺栓规格，辅助设置相关参数，自动计算螺栓的许用扭矩，采用扭矩传感器采集施加的扭矩值与许用扭矩值比较，达到许用值时扳手手柄出现微动失效，及时卸载并提示不再加力。机械机构部分主要实现自动计算许用扭矩和加力达到所需值时及时卸载失效，防止因用力过猛损坏零部件。
1设计思路
智能扭力扳手由控制系统和机械结构2部分组成。机械结构部分主要包括无级定位夹持机构和过载微动失效机构。夹持机构不但要适应不同规格的螺栓，还要实现关联螺栓规格与所需扭矩值的传感器功能。因此选用无级定位的方式既能实现夹持装置活动端任意位置定位，用于夹持不同规格的螺栓，并且在加力时保持稳定，又可通过活动端与电位器关联实现开口大小的检测；过载微动失效机构实现过载后在电磁铁的驱动下实现扳手头部和手柄连接铰链的轻微转动，及时减小施加载荷，并提示操作者不再加力。
2设计原理
（1）无级定位夹持机构
夹持机构用于夹持螺栓六角头，为了适应不同规格的螺栓，夹持开口大小必须可调。传统的活动口扳手的调整是利用蜗轮蜗杆机构实现的，利用蜗轮蜗杆机构的反向自锁实现活动端的定位，但是这种机构传动效率低，扳手开口调节较慢。本文所设计的无级定位夹持机构通过滑块在定位轨道中滑动调节开口大小，调节大小一步到位，效率较高，利用接触面的摩擦力实现定位，稳定可靠。
（2）夹持机构原理分析
无级定位夹持机构由扳手头主体、滑块、活动端、销轴等几部分组成。如图1所示，滑块与活动端通过销轴铰接，滑块在扳手头主体的导槽中滑动，活动端的下表面在导轨上表面上滑动，活动端中间部位的三角形凸起用于夹持螺栓头的定位。
（3）过载微动失效机构原理分析
由于智能扳手控制系统的输出电压最大为12V，低电压电磁铁的电磁力是有限的，因此利用钢珠的滚动摩擦系数低特性，实现大载荷微动机构的低电压驱动。过载失效机构原理。该机构由扳手头部、联接销轴、扳手手柄、卡栓、复位弹簧、钢珠、锁紧套、电磁铁等零部件组成，扳手头部和手柄通过联接销轴铰接，卡栓圆柱面有凹槽来配合钢珠并在锁紧套的作用下将卡栓定位。电磁铁为动力元件，不通电时，锁紧套在复位弹簧的作用下将钢珠和卡栓锁紧，卡栓的上表面与扳手头部下表面相接触，铰接处无法转动。当拧紧螺栓时，控制系统检测施加的扭矩值并与所需值比较，当到达所需扭矩值时，给电磁铁通电，锁紧套在磁铁吸力的作用下向下运动使钢珠和卡栓解脱，卡栓解脱后在施加扭矩的作用下铰接处发生转动，转到头部与手柄壁接触为止。扳手拧紧螺栓过程中力量较大，小电压驱动的电磁铁力量比较小，此机构巧妙的运用钢珠摩擦系数小的特性，使用较小的驱动力使扳手在施加扭矩值达到所需值后及时卸载，有效防止扭矩值的进一步增大。
3仿真与优化
（1）有限元仿真
扳手头部夹持机构受力较大，运用大型有限元分析软件ANSYS对其进行静力学仿真，验证设计的合理性，并根据仿真结果进一步对模型进行优化。装配体的有限元分析计算中，需要考虑各零件之间的接触问题，本设计中接触面之间的摩擦系数是重要参数。因此，首先要建立合理的力学模型，正确设置各接触面的接触类型及摩擦系数。扳手拧紧螺栓时，夹持端面会受到被夹持件的反作用力。对夹持机构的夹持接触面施加法向载荷，模拟螺栓的拧紧过程，有限元网格划分模型如图4所示。该扳手的使用范围为M5～M24。经计算，拧紧M24的普通六角头螺栓需要施加260Nm的扭矩，M24的螺栓六角头对边距为36mm，需要2个夹持面各施加大小约7kN的力。因此，分别对2个夹持端面施加法向载荷，大小均为7kN，设置活动端和滑块与扳手主体的摩擦系数为0.3，在机构与手柄联接处施加固定约束。
（2）结构优化
仿真结果显示，该机构设计模型存在严重的应力集中现象，受力不均匀，这是由于模型设计中形状突变造成的，可通过结构优化改善此问题。根据各个零件的应力云图，各个零件分别做以下优化：①扳手主体。在夹持头与主体联接突变处，添加肋板进行加固，并将突变处更改为圆角过渡；②活动端。在活动端中间部位销轴上方的突变处进一步加固，将圆角过渡更改为肋板，在活动端与主体接触摩擦面位置受力较大处，对通槽中无干涉位置进行实体填充，直角改为圆角。
4结语
针对智能扭力扳手的总体方案，设计了其机械机构部分。巧妙的运用钢球组合机构解决了小力驱动控制大力机构的微动，分析了夹持机构利用摩擦力实现无级定位的可行性。并运用ANSYS软件对夹持机构的受力进行了静力学分析，根据结果进行结构优化，优化后各部位的应力值满足设计要求。机械结构的设计满足了智能扭力扳手的设计需求，智能扭力扳手能有效解决技术资料在工程实际中运用较少的问题，能够快速准确地施加拧紧力矩，智能化程度进一步提高。
作者：赵排航 王克印 黄海英 陈玉昆 单位：军械工程学院
0引言
随着城市化进程的加快，城市人口的增加，高层建筑逐渐成为了建筑行业的发展趋势。而在高层建筑的发展过程中，高层建筑的安全问题也逐渐凸显了出来，如何提高高层混凝土建筑的抗震性能成为建筑行业需着重考虑的问题。但在提高高层混凝土建筑抗震性能时应首先明确高层混凝土建筑抗震结构设计的要求，才能抓住抗震设计的核心，提高高层混凝土建筑的抗震性能。
1高层混凝土建筑抗震结构设计的要求
高层混凝土建筑在抗震结构设计中应保证建筑在遭受强震的过程中不倒，在中等地震中经过维护还能继续使用，在轻微的地震中保持稳固，将损坏降低到最小。高层混凝土建筑抗震结构设计要达到抗震设计的要求，应做到刚柔并进，综合考虑建筑的受力情况，做好强剪弱弯的设计，并根据高层建筑结构的特点，进行具体的设计，保证高层混凝土建筑抗震结构设计符合要求。
1．1综合性要求
在对高层混凝土建筑进行抗震结构设计时应注意建筑的刚度设计要求，利用物理学中的力学知识合理判断结构设计中的力学特点，了解机械设备的运行、建筑材料的要求以及具体的施工场地。根据这些因素确定混凝土建筑结构设计中的刚度值，充分考虑各部分的建筑结构的连接设计，在设计过程中根据实际情况予以不断调整，逐渐提高高层混凝土建筑抗震结构设计的性能，使抗震结构的设计能够抵抗强等级的地震，即使建筑结构在发生轻微变形的情况下，建筑也能通过自我的调整，保证建筑的安全性［1］。
1．2具体要求
高层混凝土建筑抗震结构设计在规划设计环节，需要充分考虑各方面的因素，尤其应着重考虑关键部分的连接点作用与不同构件的受力情况，设计人员应根据要求，保证各连接点与构件在地震中能发挥其作用。而在刚度方面，应注意刚度值的具体要求，若高层混凝土建筑的刚度值过低，建筑在强震中会受到严重的破坏，直接损坏建筑的主体结构，而在地震过后余震的作用下，建筑很可能会直接倒塌。除了混凝土建筑抗震结构设计中的刚度值问题，建筑的延展性也应引起重视，保障建筑的强度与刚度在合理的范围内，促进高层混凝土建筑抗震结构设计效用的发挥。
2地震发生过程中高层混凝土建筑的破坏特点
2．1地基破坏特点
高层混凝土建筑在地震发生过程中，若地基的土层较软弱，地基会因土体的液化而发生沉降，进而破坏地基，造成建筑上部结构发生倾斜，最终使得建筑在地震作用下发生坍塌;除此之外，高层建筑若在一些危险地带修建，尤其是在一些泥石流、滑坡等多发地段，在地震发生时，危险地带在地震的作用力下会产生二次性伤害，导致建筑的基础发生不均匀沉降，引发建筑裂缝的产生，并在共振效应下，损坏建筑的上部结构，引发无可挽回的结果。
2．2结构体系破坏特点
高层混凝土建筑为框架填充墙结构时，在地震的作用力下，建筑整个平面中的内框架柱上部容易引发剪切型的破坏，窗洞会因窗下墙的作用引发短柱性的损坏。但建筑若为框架剪力墙结构则不易遭受严重的破坏。而在底框结构中，由于底层的刚度较低，在地震的影响才会遭受严重的破坏，并且使用的若是框架填充墙结构，底层的框架为敞开式的，在没砌墙时刚度也较低，也易遭受严重的破坏。
2．3刚度破坏特点
高层混凝土建筑的主体结构一般使用的是矩形平面结构，一旦发生地震，建筑内的电梯井会产生偏心作用，因此在强扭转振动下会加重地震的作用力，加重破坏程度。而对于一些不对称的平面结构中，地震产生的扭转振动会严重影响结构的稳定性，造成建筑的损毁。
2．4构件破坏特点
不同的构件有不同的抗震性能。在高层混凝土建筑的框架剪力墙结构中，板与梁更容易遭受破坏，而剪力墙的窗台下部位置也容易产生交叉裂缝;但框架柱由于设置了螺旋箍筋，加大了层间的位移角，因此，在地震作用下不易遭受破坏。
3加强高层混凝土建筑抗震结构设计的方法
3．1做好建筑主体结构的基础设计
建筑主体结构的基础设计是建筑结构抗震性能提高的最基本问题，因此应重视建筑基础的设计。在设计过程中应注意将结构相同的单元设置在地基性一致的地面上，并保持结构一致，对于地基位置上较软弱的土层应进行处理，以免承载力的不同引发地基沉降，并运用适当的处理方法增加地基础结构的刚度，加强基础承载力的同时，使承载力保持在一致的水平上。并且应注重底框的运用，因为底框虽然经济实用，运用用途广，但结构体系分布不均匀，易引发结构的不均匀变形，甚至在严重的地震作用下，造成建筑部分开裂。因此，在使用底框时应在设计时增加一些措施以使底框能保持较均匀的刚度，避免不均匀造成变形的出现。
3．2增加抗震防线的设计
高层混凝土建筑的抗震结构并不是由某一部分构成的而是由不同的延性分体组成的，并且不同的延性分体并不是单独的工作，例如框剪结构是由剪力墙和框架分体组合而成的多肢剪力墙结构体系，在通力合作下能在余震过程中发生作用，增加建筑的抗震性能。而增加抗震防线的重要性在于即使一道防线破坏，另一道防线也会继续发生作用，减轻地震对建筑的破坏。因此，设计人员应建立一个由多构件组合而成的抗震防线体系，保证同一平面内的主要构件屈服，其他的抗侧力部件能在发生弹性时，延长主体结构屈服的力度与时间，保证主体结构较强的延性以及抗侧移性。此外，在设计过程中，若有的构件出现抗侧移值过大的状况，减弱了其他构件的强度，应适当增强构件的抗侧移能力，在设计中注意多重抗震防线的设计［3］。
3．3综合多种抗震计算方法
在对高层混凝土建筑抗震计算中，位移计算的正确性不容忽视，并且应对结构设计方案进行定量分析，控制主体结构的变形量，保证在中、低地震等级中，建筑的主体结构不会发生变形。在计算主体结构的承载力过程中，应对高烈度地震中结构的层间位移以及延性位移进行实时性的计算，具体算出建筑构件位移与结构变形间的关系，得出建筑主要构建的变形值，并对建筑截面的应变情况予以分析，计算得出构建的合理构造值，最大限度的降低主体构件在地震发生中的破坏程度。
3．4抗震的加固设计
在高层混凝土建筑抗震结构设计中，因主要构件应满足一定的延性要求，在楼层较高时，通过调节轴压比以增强构件的延性，但轴压比又不应过小，否则会造成结构短柱，延性也会受到影响，在高强度的地震作用下，造成建筑的坍塌，因而应进行加固设计。首先，在地震的加固设计中应选择螺旋复合箍筋，因为螺旋复合箍筋能有效地提高建筑中柱子的抗冲击力，从而提高短柱的抗震能力。其次，框架柱的抗剪能力应与强剪弱弯以及剪压比相对应，并且柱子顶端的抗弯能力应在强柱弱梁值的范围内，使短柱在强柱弱梁或强剪弱弯时也不会破坏剪切性，增加建筑的抗震力度。最后，因为短柱的抗剪性较弱，在地震中常出现在抗弯能力还没起作用时已发生了剪性破坏，所以在设计过程中应减少短柱的抗弯能力，使其与抗剪力保持平衡，在地震发生时满足短柱的抗弯屈服。但为了减弱短柱的抗弯强度，将柱子沿竖向设缝的情况，将其划分成多个分体柱，并利用通缝或分隔板等连接键，增加建筑构件的抗震性能，促进建筑的抗震加固设计。
4结语
高层混凝土建筑抗震结构设计的重要性是不言而喻的，只有明确抗震设计的要求并根据具体建筑结构的抗震特点，才能在设计的过程中结合建筑各体系的破坏特点，有针对性地提高高层混凝土建筑的抗震结构设计，减轻地震对高层混凝土建筑结构的破坏，从而保障人们的生命财产安全。
作者：李璐 单位：太原理工大学建筑设计研究院
随着我国人口的快速增长，城市中需要建设大量的高层建筑才能满足城市人口的居住需要，还可以满足商业和企业的不同需要。其中抗震结构设计是保证高层混凝土建筑的重要结构，也是未来我国建筑业的主要设计结构。
1高层混凝土建筑的结构特点
高层混凝土建筑的定义是建筑高于28m，并且层数大于10层的混凝土建筑。高层混凝土结构属于竖向的悬臂结构。高层混凝土建筑结构受到的水平载荷和垂直载荷的影响，并产生弯矩和轴向力，建筑的高度跟轴向力呈线性关系。高层混凝土建筑的层数与水平位移，跟弯矩是呈上升曲线的关系，且轴向力与高度的比例关系是正比例。
2高层混凝土建筑抗震结构设计的优化
2.1结构尺寸的优化。
在结构几何形状和材料都规定好的条件下，计算出满足各种条件下的最优构件截面，其实就是对结构构件尺寸进行设计，使其造价最低化。2.2结构体系的优化。结构体系的优化先从结构概念设计开始，使结构平面布置满足对称、规则，立面和竖向规则，侧向刚度均匀变化。与此同时，通过定量的分析和计算对关系到体系整体性能的设计参数进行优化。
2.3结构功能的优化。
建筑的使用功能如何对结构和造价的影响较大，取决于工程建设完成后使用者对本项目有着怎样的使用功能要求，在能够满足用户整体功能要求的条件下对结构功能方面进行设计优化。
2.4结构体系选择的优化。
对于高层建筑来说，可以选择的结构形式有很多，例如框架结构、剪力墙结构等。由于对结构的要求很多，结构的选型也十分复杂，需要综合各方面的因素进行确定，并且需要结构、建筑、经济上各方面的协调平衡，才能对结构体系进行优化选择。
2.5基于最优设防烈度的抗震结构优化设计。
在确定了结构类型、布局和材料后，抗震结构还需要确定抗震设防水平，先进行设防水平选择在进行结构尺寸优化，这就是基于最优设防烈度的抗震结构优化设计。
3高层混凝土建筑抗震结构设计的方法
3.1改进结构设计方案。
高层混凝土建筑抗震结构设计方案需要满足我国现行的建筑工程抗震方面的标准和规范，主体结构需要能抵御空间的变形，并且在结构进行延伸变化时可以进行恢复，以抵消在高层混凝土建筑结构变形时所产生的不利形变，保证高层混凝土建筑的稳定性。在评价地震作用对高层混泥土结构所产生的影响时，需要进行科学合理的分析，考虑各结构部分，最大限度的控制高层混泥土各部分的受力情况，使建筑的抗震性能得到提升，需要特别注意的是高层混凝土的竖向结构受力，使高层混凝土建筑可以满足相关的刚度设计要求，受力更加平衡，保证高层混凝土建筑结构抗震性能和稳定性符合要求。此外，还需要考虑高层混凝土建筑位置的地质情况，在设计抗震结构时考虑防震，对于高层混凝土建筑的关键部分的施工应十分注意，尽可能的降低高层混凝土建筑所承受的重力，使其建筑受力均匀，符合重力的变化规律，避免高层混凝土建筑产生过多的水平力和竖向力的不均匀，从整体上提高对高层混凝土建筑的抗震性能。
3.2科学选定建设位置。
高层混凝土建筑的选址也十分重要，对建筑的抗震性能有着很大的影响，应综合分析项目区域的地质灾害情况。所以在高层混凝土建筑的选址上应做到科学合理，对于高层混凝土建筑周围的环境及地质情况也要考虑其中。选取的原则是：高层混凝土建筑应避免临近电厂、变电站等区域，减少周围环境对建筑的不良影响；高层混凝土建筑还需要远离丘陵和山坡，因为这些区域的抗震能力较低，不利于抗震设计。
3.3高层混凝土建筑结构参数设计合理。
应用模拟软件对高层混凝土建筑发生地震时的受力情况进行模拟，来选择科学的结构参数，分析结构的受力特点。通过对高层混凝土建筑的质量检测、施工工艺、地质等情况的充分掌握，在对高层混凝土建筑进行抗震结构设计，充分的了解抗震结构设计要点，对抗震设计进行合理优化，在影响高层混凝土建筑抗震结构设计的主要部分需要进行说明，这对于提高高层混凝土建筑的抗震结构设计是十分有帮助的。此外，对于高层混凝土的抗震结构设计还应建立数据库，这样可以方面设计人员对以往工程设计资料的查找，在高层混凝土建筑结构受力研究时可以参照以往相似工程，对于力学模型的建立也是十分有用的。高层混凝土建筑结构参数包括扭转角度和震动周期等，众多的结构设计参数在高层混凝土建筑抗震结构设计时都需要互相协调和仔细分析，以保证参数的科学合理。
3.4控制扭转效应。
地震会对建筑产生水平力、竖向力和扭转力，这种各方向力的综合作用下，会对建筑物产生严重破坏，造成建筑物的损坏。地震的发生具有突然性和随机性，因此地震的发生难以预测并且需要面对很多未知因素的影响，所以在高层混凝土建筑结构抗震设计时，不能仅对水平力和竖向力进行防护，还需要对扭转力作用进行考虑，对抗震结构的位移进行要求，并测定最大和最小位移结构的刚度，保证混凝土建筑的整体位移具有一致性，对于高层混凝土建筑抗震结构设计中的每一部分都符合要求，对建筑的整体抗震性能进行分析，如发现隐患应及时的改正，尽可能的保证高层混凝土建筑的抗震性能。
结束语
随着我国社会的高速发展，抗震结构的应用也越来越广。由于居民对高层混凝土建筑质量上的要求越来越高，因此在建筑工程的实际设计和施工过程中应采取更加安全的抗震结构，这不仅能够满足国家相关法律法规的安全抗震要求，一定程度上还可以提高经济效益和社会效益，对于建筑行业的健康高速发展起到了至关重要的推动作用。
作者：郭辉 单位：北京华宇工程有限公司
随着经济社会的发展及人们生活水平的提高，人们对建筑提出更高的要求，建筑不仅作为人们赖以生存的场所，同时美观性、实用性以及安全保障程度都会成为用户重点考虑的因素。因此建筑企业及相关设计人员必须对建筑结构设计工作足够重视。
1建筑结构设计的特点
1．1结构设计的延性特点
在实际的使用中，引发建筑物变形的主要因素有风力、地震和沉降。我们在进行建筑结构设计时一定要确保高层建筑不会受变形而出现损坏甚至倒塌的情况，就要执行一些具体的措施来保证建筑物的结构延性和建筑结构的安全性。
1．2结构设计的水平荷载问题
设计低矮的建筑时，我们通常考虑竖向的荷载因素，相对高层建筑而言竖向的荷载掌控虽然十分重要，但是起决定性作用的则是水平的荷载。因此，在设计高层建筑结构的时候，无论是竖向荷载还是水平荷载都要进行仔细的考虑，才能增强建筑结构的水平荷载能力、安全性和稳定性。
1．3结构设计的侧移变形问题
由于高层建筑可以有效的节约土地资源，所以在建筑业中成为重要的发展趋势。由于高层建筑的水平荷载非常大，而且还会因建筑的高度增加继续增大。一旦有外力的影响，高层建筑的变形就会不可避免的出现了，从而严重影响建筑的安全性能。进行建筑结构设计时，要最大限度的提高建筑强度，保证良好的刚度和强度，避免发生侧移变形。
2建筑结构设计中存在的安全隐患
2．1对建筑结构设计的认识不足
由于有关职能部门不够重视存在于建筑结构设计的问题，也缺乏监控建筑物抗震功能的设计。因此，一些不良的企业就会出现投机取巧的心理，不按章程和规范来进行建筑结构的设计，为建筑的安全造成严重的隐患，从而对生命财产带来严重的威胁。建筑结构设计的合理与否直接影响建筑的安全性，因此进行建筑结构设计首先就要认真分析建筑结构设计的实际工作，对建筑结构设计的各个要点认真考虑，才能真正提高建筑结构的设计水平和安全性。
2．2建筑结构设计的不合理
建筑结构作为建筑工程的主要框架，建筑结构设计的安全性对居住人群的安全和建筑工程的质量产生直接的影响。建筑结构设计的不合理主要表现在以下三个方面:第一，设计人员没有充分发挥专业知识和设计经验或者忽略施工规范的细节，使建筑结构设计不符合实际需求设计，从而导致建筑结构存在的安全威胁。其次，设计人员忽视建筑结构的安全性能，不重视建筑的质量。再次，由于利益的驱使，有些设计人员明知建筑结构的设计存在问题却示而不见，那么建筑工程的施工就会经常发生事故。
2．3结构设计中的偷工减料现象
偷工减料的现象在建筑工程结构设计经常发生，具体表现在:第一，建筑企业在利益的驱动下，不顾建筑工程的安全性和整体的质量，采取偷工减料和过度节约的方式，以攫取高额的利润。例如，对钢筋的使用，我国相关的规定明确钢筋的配筋率，建筑工程一定要采用标准的钢筋配筋率。第二，规模小的建筑企业，为了减少建筑工程项目资金成本的支出，选择了强度高、脆性大和韧性小的冷轧变形钢筋，严重影响了建筑物的抗震性能，建筑结构设计的安全风险大大增加了，严重影响了建筑工程的质量。
3提高建筑结构设计安全性的对策
3．1不断创新建筑结构设计的模式
概念设计的主要内容工程概念。方案的制定要尊重客观规律，从整体上来控制设计对象。建筑结构的设计水平的提高，表现在设计的成品在水准、经济和结构形式上要比现有的成品更具优势。结构设计工程师要在不断更新和变化的建筑结构技术中提高自身的能力，并积极攻克现实中的各种难题，做到精益求精，这样就会大大提高建筑结构的设计水平。目前住建部推出的“四新”技术是切实的从经济效益出发，有效的帮助提高建筑结构的设计水平。
3．2建筑结构设计人员的质量意识和安全意识要加强
建筑结构设计人员要保证依章办事就应该充分了解规章制度的内容，在实践中不断的进行反思与总结并吸取经验教训。建筑结构设计人员要保证建筑物的抗震性，就要运用科学的设计理念和方法;建筑企业通过培训来增强应当加强建筑结构设计人员的质量意识和安全意识。通过采取以上措施来提高并确保建筑结构设计的安全性。
3．3建筑结构设计人员的专业素质和技能要提高
现阶段建筑结构的设计在形式和内容上都不同于以前的建筑结构设计，对技术的要求也越来越高;为了适应着中发展趋势，建筑结构人员通过拓展知识的广度和开拓视野的方式来增强建筑结构设计的深度。
4结语
提高建筑结构设计的安全性，可以更好的提高建筑物的整体质量，也更好的保障人民生命财产的安全，使建筑工程项目顺利进行。提高相关设计人员的质量和安全意识，培训和提高结构设计人员的专业水平等都是有助于保证建筑结构设计的安全性，确保建筑业的可持续发展。
作者：徐峰 单位：苏州城发建筑设计院有限公司
近年来，我国建筑行业得到前所未有的发展，并且建筑领域逐渐地向高层方向发展，众多高层混凝土建筑工程如雨后春笋般出现。高层混凝土建筑结构设计中抗震结构设计是非常重要的环节，同时也是结构设计的难点。主要是因为高层混凝土建筑的人口相对密集，一旦发生地震灾害，高层混凝土建筑抗震性能较低而发生坍塌，将会造成严重的人员伤亡与经济损失，同时造成恶劣的社会影响，这对建筑行业的健康、可持续发展是非常不利的。因此，在进行高层混凝土结构设计时，应该充分的认识到抗震结构设计的重要性，为高层建筑居民的生命和财产安全提供可靠的保障。
1高层混凝土建筑抗震结构设计的要求分析
①在进行高层混凝土建筑抗震结构规划与设计时，应该经过精确的计算与分析，合理的掌握结构刚度，充分的了解施工现场的地质条件、所有设备的运行参数、建材的性能以及物理力学知识，以此确定高层混凝土建筑结构的整体高度大小，并设置科学的连接，以此实现对刚度的合理调整。为了提高高层混凝土建筑的抗震能力，应该尽可能的将建筑波动受力控制在地质支撑范围以内，即当高层混凝土建筑基础结构出现变形之后，抗震结构通过自身的调节，能够尽可能的降低整体结构的变形幅度，然后通过有效的维护工作，保证高层混凝土建筑的安全和使用价值。
②在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时，设计人员应该正确的分析关键部位或者重要部件和其他部件之间连接点的受力状况，通过合理的计算，采取有效的措施进行调整，以此提高高层混凝土建筑的抗震能力，当地震灾害发生之后，能够最大限度的降低地震给建筑物带来的损失。此外，通过对当地历年的地震灾害进行分析，如果高层混凝土建筑采用柔和刚度设计，当地震灾害发生之后，将会导致主体内部结构遭到损坏，在余震的作用下，会导致建筑结构发生连锁反应，对建筑结构造成持续破坏，最终导致建筑倒塌。对此，在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时，应该充分的研究与分析混凝土抗震结构，以此保证高层建筑的结构刚度满足相关的设计规范，同时强化建筑结构的延伸性，进而提高高层建筑的抗震性能，最大限度的降低地震灾害给建筑造成的损失。
2高层混凝土建筑抗震结构的优化设计
①在进行高层混凝土建筑工程建设施工之前，应该对施工现场进行勘察，尽可能的避免选择在地震因素或者灾害多发地，科学、合理的选择建筑位置，对于提高高层混凝土建筑的抗震性能具有非常重要的作用。同时，高层混凝土建筑周围不应该存在变电所、发电站等安全指数不稳定的地区，同时避开低洼沼泽、陡峭山坡等抗震效果差的地区。
②在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时，应该坚持均匀、对称、规整等原则，高层混凝土建筑各个楼层在水平地震作用下会发生侧移，主要包括整体转动、整体平移、剪切变形以及整体弯曲变形，对不同的建筑结构应该采用针对性的措施控制结构的变形。为了降低结构侧移，应该采取以下措施：采用弯双重抗侧力体系，减小框架的梁距与柱距，采用竖向支撑的交错布置方式，采用立体构件取代传统的平面构件；利用倾斜里面和扭转体型，采用围护结构提高建筑的抗震能力；适当的增加建筑的宽度；在进行抗震设计过程中，有目的、有意识的控制厚薄层，这样既能够提高建筑结构的抗震性能，又不会使薄弱层发生变形，这是提高高层混凝土建筑整体抗震性能的有效措施。
③在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时，为了提高其抗震性能，应该设置多道抗震防线，主要是因为地震灾害经过强烈的震动后，会伴随多次余震，如果高层混凝土建筑只设置一道抗震防线，将会由于损伤累积导致建筑倒塌。地震作用下高层混凝土建筑的性能主要取决于钢筋混凝土的抗变形能力，地震对发区域的高层混凝土建筑，其抗震设计应该采用延性框架，同时加强结构局部薄弱区的刚度与承载能力，以此保证高层混凝土建筑的整体性与抗震能力，尽可能降低地震作用对建筑造成损害。通过设置多道抗震防线，能够有效的避免建筑结构出现薄弱区。同时，通过加强概念设计，加强薄弱部位，重视结构的延性设计，合理的控制钢筋的锚固长度，特别是直线段锚固长度，同时考虑温度应力对建筑抗震性能的影响，通过全方位的考虑，设置多道抗震防线，能够显著的提高高层混凝土建筑的抗震性能。
④在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时，应该重视消能减震与隔震措施。目前，我国以及世界各国都采用了延性结构体系，主要是因为延性结构通过对建筑物的刚度进行调控，当地震灾害发生之后，建筑结构构件进入延性的塑性状态，以此起到降低地震作用力，削减地震对高层建筑造成的损坏。延性结构虽然能够吸收地震能量，但是随着建筑高度的增加，其消耗地震能力的作用越来越小，不能很好的起到耗能减震的作用，传统的延性结构体系已经不能够很好的满足现代高层混凝土建筑的抗震要求。
⑤充分考虑位移，尽可能的降低输入地震能量。在进行高层混凝土建筑抗震设计时，应该充分的考虑位移问题，设计人员应该根据高层建筑结构设计规范，重视计算承载力，然后采用弹性策略，系统的分析与计算建筑结构力，在分析相关数据的前提下，考虑横向弯矩，展开深层次的设计；通过减少建筑自重，能够有效的降低建筑在水平方向的侧移，通过考虑多个方面的因素，能够有效的提高高层混凝土建筑的抗震性能。为了降低地震输入能量，在高层混凝土建筑设计过程中，应该充分的考虑地震预期作用，全面的分析、预算和计算变形问题，尽可能的提高建筑构件的承载能力，同时考虑地震时间层的位移侧移和综合位移之间的延性比，这样能够显著的提高高层混凝土建筑的抗震性能，保证建筑结构的安全性与稳定性。
3结语
总而言之，高层混凝土建筑在现代建筑中占据很大的比例，为了保证高层建筑居民的生命和财产安全，必须充分的认识到高层混凝土建筑抗震结构设计的重要性，根据高层混凝土建筑项目的实际状况，应用先进的抗震设计理念、科学的抗震结构形式以及相关抗震措施，不断的提高高层混凝土建筑的抗震性能，当发生地震灾害时，为人们的逃生提供宝贵的时间。同时，加强高层混凝土建筑结构抗震设计，对促进整个建筑行业的健康、可持续发展具有非常重要的作用。
作者：郑欢 单位：河南省城乡建筑设计院有限公司
时代的发展与社会的进步对创新提出了进一步的要求。创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，对于机械结构设计来说也同样如此。对于设计者来说，在机械结构设计中进行创新是一项非常具有挑战的任务。只有充分了解机械结构创新的必要性，才能取得最佳的设计效果。
一、新时期机械结构设计中创新的必要性分析
时代的发展与科学技术的进步对机械结构设计的思想与理念提出了新的要求。新时期，如何使机械结构设计满足社会发展与人们日常的工作与生活的需求成为必须迫切思考的问题。解决这一问题的有效途径就是机械结构设计过程中融入创新精神与创新理念。创新并不是凭空创造，而是在现有理论与实践的基础上进行有效的发展。对于机械机构设计来说，设计者就是要思考如何利用已经存在的现代机械设计理念，将其与创新思维相结合，从而实现不同构件、模块的优化组合，以便制造出能够满足人们需求的机械结构部件。新时期机械结构设计创新就是要求设计者能够从机械结构设计的内在规律入手，不断实践。
二、基于变元法的机械结构设计创新
（一）机械结构设计时进行材料变元
机械结构设计离不开材料的科学选择，可以说机械结构创新的成败决定了合理的材料选择。比如说在设计液浮式陀螺时，如果马达定子壳所使用铝质材料，而将合金钢作为转子轴的材料，那么因为其膨胀系数的不同导致其在运行时可能因为定子与转子轴向尺寸的变化，导致液浮式陀螺马达运行故障。所以设计时就必须重视材料变元的科学运用，合理利用材料。
（二）机械结构设计时进行数量变元
众所周知，完整的机械结构是一个成熟的系统，包含各种不同的零件，这些零件虽然作用不同但是都发挥着作用。在设计时，设计人员就必须不断计算，并将计算结果与机械结构设计相比对，及时改进。如果发现机械结构设计中存在冗余零件结构，则需要及时更换淘汰。对于机械结构设计的创新就要求设计人员及时调整机械结构的零部件，确保结构设计的科学、合理。设计时可以减少零件或者将部分零件合并，通过减少了零件的数量，提高其互换性，从而提高了机械结构的性能。比如说铸件的结构性装必须简单，此时就应该采用直线型的轮廓。而螺纹连接结构中，要想避免螺丝松动问题，就可以把螺钉、垫圈以及弹簧垫片功能整合，减少零件数量并满足功能。
（三）机械结构设计时进行位置变元
机械结构设计过程中如果调整零件的位置，则可能导致机械结构产品的整体性能发生变化。在一些机械设备中，其传动装置的齿轮要求必须贴合无间隙，但是在加工过程中往往做不到这样的要求，齿轮的孔距难以得到有效的控制。虽然可以采取其他的设计形式，但是可能又会受到空间的限制。所以设计师必须通过位置变元，以此来不断调整机械机构各零部件之间的孔距与距离，进而实现创新，改善性能。
（四）机械结构设计时进行尺寸变元
机械结构设计创新时还应该保证机械结构产品的外观、外形尺寸以及安装等属性与要求。所以说，设计者必须保证机械结构设计时的尺寸变元，不断找到最佳的零件应用尺寸，实现零件应用方案的优化。除了要注重零件的性能外，还应该对零件的外形、尺寸进行一定的变化或者修正，保证机械结构运转的正常。在平时对机械结构设计时，应该尽量缩小零件的尺寸并且将机械结构设计模块化，以便内部零件的不断协调运行。这样可以直接缩小机械结构的外形。
（五）机械结构设计时进行形状变元
设计人员要关注机械结构中零件表面极其整体形状、轮廓等，通过设计实现零件形状的改变，从而改善机械结构的性能、外形或者功能。例如在设计某一机械结构时，要求其发挥弹簧压力压紧零件，就可以在设计时将弹簧类型（压簧、拉簧、扭簧、板簧等）和被压零件形状（圆柱面、平面、螺旋面、球面等）进行反复组合，在所得到的各种方案中选择最佳组合。
（六）机械结构设计时进行连接变元
机械结构设计中的连接方式与方法比较多，不同的机械结构需要选择不同的连接方式。所以设计人员要具有将不同连接结构以及连接方式进行相互调换、调整以及改变的思维，从而获得众多不同类型的机械结构类型。比如说一些机械部件需要经常拆卸，在选择连接结构时就应该选用一些既能够连接可靠也能够便于拆卸的连接结构。这种类型在生活中可以经常看到，尤其是手机机盖或者儿童玩具产品中较为多见。
（七）机械结构设计时进行工艺变元
使用不同工艺方法装配起来的机械结构可能其性能也不同，在进行机械结构设计时应该考虑到这一点，否则可能出现机械结构产品无法满足设计需求的局面。设计人员所要做的就是要熟练掌握各种加工工艺，并能够在此基础上进行反复试验。通过仔细分析，找到零件结构工艺中可能存在的问题，从而提出相应的修改意见。在一些机械结构设计与推广中，一些机械结构的加工与制造可能与传统方法不同，设计人员需要予以极大的关注，以便其能够保证机械结构的质量与性能。
结语
综上所述，机械结构设计创新具有非常重要的意义，是满足人们需求，促进社会进步与发展的不竭动力。对于设计者来说，要不断探寻机械结构设计的创新点，不断优化结构设计，利用创新思维、创新理念替代传统设计理念与方法。这就要求设计者必须具备高昂的斗志、敏锐的观察力以及源源不断的灵感，最重要的则是要有较高的专业素质。只有这样才能不断创新机械结构设计，满足社会与生活的需要。
作者：乔石 邵婉 单位：烟台北方星空自控科技有限公司
0引言
工业经济虽然在知识经济时代的来临和冲击之下，逐渐走向了式微的发展阶段，但这并非意味着在社会生活和经济生产中，已经失去了往昔的主导地位，仍旧存在着不可忽略的价值和功能，并在国家复兴的进程中，具有强大的助推作用。作为传统工业部门中的代表，机械制造业不但在经济发展的助推中，作用绝非可有可无，而且在当前科技创新的研究领域中，其平台作用也是不可小觑。在机械结构的设计原理中，运动力学在其中的干预作用最大，在物理学的实验活动中，也最受研究人员的重视和关注。
1机械结构设计的在应用中的技术要素
作为机械结构设计环节中的重要组成部分，结构设计中的关键要素，正是促进技术革新的重要手段之一。伴随着科研活动中的理论基础的日益夯实和技术应用范围的日趋扩大，物理学中的相关原理也逐渐拥有了充足的用武之地，在实际机械结构的设计中，不断满足着机械结构的符合要求，并促进生产水平的解放和提升。在机械结构设计层面的几何要素上进行分析，机械结构的设计原理，秉持着其精密的设计技术的指导和应用，在零部件之间能够实现咬合力的提高，并实现位置关系的明确定位和精密确定。在这种几何要素的关系体系之内，机械结构设计中最为关键的因素，便是不同的面，在这些不同的面上，通过完善和优化的考量，来保证在零件的不同接触面上，都可以进行合理的安排。
2运动力学在机械结果设计中的应用
运动力学在机械结构设计中的应用价值，主要体现在2个方面：
（1）在零部件的链接方面。在这一环节中，诚如上文中论述的那样，存在着直接链接和间接链接的差别，由于存在着应用方面的差别，所以在运动力学的应用潜力上，也存在着截然相异的表现。但是作为机械设计中的核心要素，运动力学所产生的抽象指导上，从根本上也是如出一辙。例如，利用力矩的变化，通过计算不同联接点的摩擦力和压力，从而可以了解到不同的节点的压力和零件的材料选择等。在力学计算和相应的选择性指标的衡量下，构成决定零件的选材和位置的排列组合等等，都体现出这一点。
（2）在机械零件的操作过程中，一旦发生损耗等相关问题，运动力学的理念和技术原理同样存在着必要的指引作用，特别是在行动与摩擦之后产生的损耗之后，借助运动力学的相关理论，便能够依照运动做工，实现计算机的损耗系数，并且对零件的损耗程度进行相应的预定，还能够在根本上实现材质遴选的科学性。总之，充分利用运动力学，是保证机械结构设计的基础，也是未来的发展方向。
3运动力学在机械结构中的设计准则
3.1满足力学要求的设计准则
在进行机械产品结构设计过程中，必须要考虑到材料力学、弹性力学、疲劳力学等相关的力学准则，并且在此基础上，通过相应力学的强度计算法则，实现设计合格化的机械产品，积极引用在生产活动之中。在运动力学的物理学术体系中，疲劳力学便是一个值得参照的对象。由于其与轴承、齿轮以及轴的使用寿命等存在着直接的关联，因此在设计过程中，研究人员通常会依据不同机械零件的载荷变化，实现力学计算的灵活化处理，进而实现产品结构的优化，并延长机械产品的使用寿命和利用周期。由于零件的截面尺寸的变化，能够带动其内应力变化适应能力的提高，这便能够使得各截面的强度相等。而按等强度原理设计的结构，材料才可以得到充分的利用，提高经济效益。
3.2创新机械结构的设计理念
如今的机械结构创新设计活动，大体是指采用机械结构设计变元法，通过针对机械结构设计中相关因素的遴选和改变，以实现机械结构在实用层面上的技术革新和理念创新，以便满足于应用上的诸多需求。在这种呼之欲出的科研背景之下，创新型结构在便利性和经济性等多方面上均能够优于传统设计结构的主要原动力，就是近年来推出的变元法。这种机械结构的设计法则主要包括多种装配原理，例如数量变元、形状变元、材料变元、位置变元以及装配联接变元等等，在变元中实现机械结构设计方案的革新，并在数学模型的引导和助推下，计算和测试其结构性能，便能够选择出最优化的机械结构设计。
4结语
通过对运动力学的理论阐释及对其在机械结构设计应用中的使用角度和应用范围进行深度分析，便可得知运动力学对机械设计应有所具有的非比寻常的指导作用和干预影响。由于机械产品的使用在当今经济活动中，与运动设备之间的联系越发紧密，因此在机械结构的设计活动中，需要机械运动理论的深度化透析和研究，并且紧随市场需求的步伐，进行相应的技术改革与理念创新，为国家的机械制造业提供更为便捷的服务。
作者：卫江 王胜 单位：陕西广播电视大学
0引言
缓速器是一种辅助刹车机构，采用非干摩擦制动方式，通过作用于原车的传动系统而减轻原车制动系统的负荷，使车辆均匀减速，增强车辆的安全性和可靠性，停修时间短，可提高运输效率、车辆使用经济性以及驾驶舒适性，也保证了驾驶员与乘客的安全。传统电涡流缓速器制动时，将车辆的动能转变为热能散失，在我国标准的ECE15工况下，制动所消耗的能量占整个刹车系统的56%~92%。本文针对该问题，设计了一种具有能量回收功能的新型缓速器。
1新型能量回收缓速器机械结构设计
新型能量回收缓速器由缓速器发电装置、控制器和储能装置构成。根据传动轴直径及实际汽车安装空间限制最终确定新型能量回收缓速器电机尺寸为长300mm，宽450mm，高300mm。控制器箱体为长40mm，宽100mm，高20mm。蓄电池壳体长40mm，宽100mm，高40mm。
1.1发电装置设计
缓速器发电装置主要由电机构成，电机安装在车辆主变速器后的第一传动轴上。电机由于质量较重，在顶部设计了四个固定座，用螺母固定在车架，减轻对传动轴的压力。缓速器电机在发电时同时会产生涡流现象，所以安装位置尽量选在空气流动较好，易于散热的第一传动轴上。根据汽车实际能安装空间，保证散热面积的情况下，最终确定新型能量回收缓速器电机尺寸为长300mm,宽450mm，高300mm。
1.2控制器设计
控制器的形状为盒体，内部安装有逆变电路、功率模块驱动和保护电路。在控制器右侧设计一块固定板，长40mm，宽100mm，厚10mm，在固定板四个角上设有四个螺孔，用于固定。控制器电压为36V，工作过程中要求有较高的稳定性，所以安装在汽车车架右侧，用螺钉固定。控制器盒体长40mm，宽100mm，高30mm。
1.3储能装置设计
储能装置由蓄电池和四个功率IGBT管子组成。IGBT是绝缘栅场效应管和大功率晶体管（GTR）的复合器件，其被放置在储能装置盒中，储能装置盒右侧同样设置四个螺孔，用螺母固定安装在控制器后面的车架上。储能装置盒的尺寸为长40mm，宽100mm，高40mm。通过对以上零部件的设计，安装到客车或货车车体后的装配图。
2结论
本文对新型能量回收缓速器的结构及形状尺寸进行了设计和研究，并通过Solidworks软件绘制了新型能量回收缓速器的效果图和装配图。新型能量回收缓速器具有节约能耗、缓速效果好等优点，同时解决了传统缓速器散热问题，未来拥有很好的市场前景。
作者：蔡袁琦 曹建波 鄂世举 文欢 沈娟亚 单位：浙江师范大学工学院
0引言
随着我国加工制造业的发展，数控机床的应用越来越广，对数控机床定位精度与重复定位精度的要求也越来越高，传统的半闭环控制系统也越来越难满足用户的使用需求。基于半闭环控制系统的数控机床具有明显的缺点:无法控制机床传动机构所产生的传动误差、高速运转时传动机构所产生热变形误差，以及加工过程中因传动系统磨损而产生的误差，而这些误差已经严重影响到数控机床的加工精度及其稳定性。直线光栅尺对数控机床各线性坐标轴进行全闭环控制，消除上述误差，提高机床的定位精度、重复定位精度以及精度可靠性，作为提高数控机床位置精度的关键部件正日益受到用户的青睐[1]。直线光栅尺分为增量式光栅尺与绝对式光栅尺，安装绝对式光栅尺的数控机床在机床重新开机后无需执行参考点回零操作，就立刻重新获得各个轴的当前绝对位置值，可以马上从中断处开始继续原来的加工程序，大大地提高数控机床的有效加工时间。在全闭环的高档数控系统中已经普遍使用绝对式光栅尺和绝对式光栅编码器，在西方发达国家采用绝对式光栅位移传感器的占数控机床的80%，目前国内的全闭环高档数控机床中采用绝对式光栅传感器的也接近30%[2]。国际上生产绝对式光栅尺的厂家有德国的HEIDEN-HAIN（海德汉）、西班牙的FAGOR（发格）、日本的MITU-TOYO（三丰）、英国的RENISHAW（雷尼绍）。相比之下，国内目前没有绝对式光栅尺的产品，但是已经有部分研究所、高校以及企业先后开展了绝对式光栅尺的研制工作，其中中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的研究工作最为突出，其研制出的JC09型绝对式光栅尺样机实现了与华中数控HNC-818B世纪星加工中心数控装置对接，并应用在长二机床厂的XH714立式加工中心上[3]。本文将对绝对式光栅尺的工作原理以及绝对式光栅尺的机械结构做相关的研究。
1绝对式光栅尺的工作原理
绝对式光栅尺的工作原理如图1所示，LED光源发出的光经过透镜后形成平行光，经主光栅与指示光栅后照射到ASIC光电器件上，将光信号转换成电信号并通过信号处理器计算出位置值，最后通过通讯接口将位置值输出到后续设备上。其中主光栅由两条码道组成，一条码道为绝对码道，即下方不规则的码道，通过该码道可以实时读取绝对式光栅尺的绝对位置；另外一条码道为增量码道，即上方周期为20μm的规则码道，通过该码道可以实现信号的高细分，提高光栅尺的分辨力。图2为主光栅的实物图，上方为增量码道，下方为绝对码道。指示光栅由两部分组成，一部分为增量窗口，由增量码道组成；一部分为透明窗口。ASIC器件也分为两部分，上面接收增量信号，下方接收绝对信号。
2结构设计方案
为绝对式光栅尺原理样机整体结构图，为绝对式光栅尺原理样机内部结构侧视图，从图中我们可以看到，光栅尺主要由尺壳、主光栅、密封条和读数头这几部分组成，其中读数头包括照明机构、指示光栅滑架、指示光栅、滑架体与滑架体盖，读数头实物图如图5所示。绝对式光栅尺整体采用封闭式结构，铝制尺壳保护主光栅、读数头免受灰尘、切屑和切削液的影响，密封条保持尺壳的密封，同时在滑架体与滑架体盖间也要加入密封橡胶，防止切削液的渗入。尺壳在制作时采用的是拉制型材的方法，除了满足读数头和主光栅的安装空间外，尽量做到外形足够小，型材拉制出来后变形较小，可以满足使用需求。主光栅粘接在尺壳上，指示光栅粘接在指示光栅滑架上，ASIC光电器件粘接在指示光栅上，后续处理电路固定在滑架体与滑架体盖中。指示光栅滑架与主光栅间采用五轴承滚动机构，通过五个轴承在主光栅上的滚动，保持其长期可靠的运行，为了保证读数头在运行过程中指示光栅滑架与主光栅不发生离位，在这里采用六弹簧的定位机构，分别为两个拉伸弹簧、两个压缩弹簧、两个扭转弹簧，压缩弹簧的作用是通过施加压力将指示光栅滑架下方的三个轴承压紧在主光栅上，扭转弹簧的作用是将侧方的两个轴承压紧在主光栅上，拉伸弹簧保证指示光栅滑架在纵向上的受力，六个弹簧使得光栅尺的读数头具有较强的自适应性。在机床上使用光栅尺时，光栅尺的安装分为两种，一种是将尺壳固定在机床的静止部件上，将读数头固定在机床的运动部件上；另外一种是将尺壳固定在机床的运动部件上，将读数头固定在机床的静止部件上，一般选择第二种安装方式，因为读数头上连接有电缆线，当读数头运动时，电缆线也要随之运动，对排线会有一定的要求，实际使用时可根据机床实际使用环境选择适当的安装方式。当尺壳与读数头发生相对运动时，尺壳中的主光栅与读数头上的指示光栅也发生相对运动，从而进行位置测量。
3结束语
随着我国加工制造业的进一步发展，绝对式光栅尺的需求量会越来越大，每个高档数控机床都需配备三个轴的绝对式光栅尺，不容小觑。摆脱国外产品垄断，加快自主研发是当前的首要任务，目前中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研发的绝对式光栅尺已小批量应用到国内的一些数控机床厂家，正逐步向产业化迈进，同时，我们也自主研发了绝对式光栅尺母尺刻划曝光系统[4]及绝对式光栅尺母光栅刻划装置[5]。希望在不久的将来，我们国家生产的高档数控机床上都能配备有我们自己的绝对式光栅尺。
作者：杨帆 单位:中国科学院
引言
最近我们国家的很多地区都发生了地震，地震造成的损失也非常大，地震中有很多建筑房屋发生倒塌的情况，因为这种原因造成了人员的伤亡和财产的损失是非常巨大的。因为建筑物自身的局限性，所以只要是有地震发生，就会产生很大的危害。所以对于建筑物的抗震性进行优化是非常有必要的。
一、建筑结构抗震性能可能出现的问题
目前，我国的建筑物在建设的过程中使用的抗震方法多为等效斜撑，这种方法对于抗震十分有效，可是它的精度却很低，这也就造成了在实际运用上的局限性。我国的很多相关研究人员有提出运用非线的有限元角度对建筑模型进行填充，但是这种方式的施工过程太过复杂，并不是十分适合建筑物。所以，在进行抗震设计的过程里，我们还是需要对抗震性能进行理论上的掌握。并且在进行抗震设计的过程中对于周期修正系数的去进行是确定的。
二、相关的抗震设计
1.参考建筑结构的主要构造去进行抗震的设计
通常的情况，运用钢筋混凝土框架结构的时候，是运用对钢筋混凝土构件的截面尺寸进行控制的方式，还有就是最小配筋率去对抗震设计进行实现。建筑的砖混结构，通常比较常见的组成方式有对房屋的整体高度以及建筑的层数和层高进行限制的作用；在建筑的横纵墙里去进行钢筋混凝土构造柱的设立，同时还需要设置一些防震缝。在我国的建筑结构抗震设计的规范中也有一些相关强制性的条例。
2.按照建筑结构的性能目标去对建筑物进行抗震设计
在建筑物进行抗震设计的时候，主要目的就是使其在出现地震的时候可以很好的抗震。所以在对建筑物进行设计的时候要对建筑物所要建设地区可能发生的地震的强度进行衡量然后将其作为抗震设计的标准。并且要将对建筑物本身的内部的结构不造成破坏去对建筑物的抗震的性能进行确认。建筑物在没有进行抗震设计的部位上也要求应该具备一定的抗震的性能，只有做到这样才能够在出现地震的时候使建筑物处于一个可以承受的弹性中。
3.参考相关的建筑场地去进行抗震的设计
建筑的结构整体上应该有着非常好的抗震性，同时对于建筑物的建筑场地也要选择一个比较稳定的地点，同时在建筑物上还需要设置抗震层。然后还要对建筑物的周围环境和建筑物附近的建筑物进行安全性的思路和设计。在对建筑结构的场地进行规划的时候，还需要从能够对建筑上部结构的位移进行适应的特点以及性能方面去进行考量。
三、具体的建筑结构抗震设计的一些方式
1.基础性防震措施应用
（一）地基隔震
地基的隔震主要的作用是在建筑的地基还有土层之间所建立的一个缓冲层，这个缓冲层的主要作用是如果头地震发生的时候可以减小建筑和土层之间的震动，并且对震能的进行吸收，这样的一种方式能降低地震对建筑物的损害。目前，我们国家比较常用的地基隔层主要是沥青的原料隔震层。
（二）基础隔震
基础隔震是在建筑结构的抗震设计里面比较主要的一点，在抗震方式的选择上，为了减弱地震对建筑物的上部结构的伤害，还应该在建筑物的上部结构和基础位置的接触点上建立隔震层，预防地震力从地基的方向朝上部的结构进行传播。
（三）间层隔震
间层隔震是为了能够对地震的冲击剩下的力进行吸收而建立的，间层的隔震的建立可以对震力进行起到进一步削减的作用，这样的一个方式就可以使地震对建筑物的破坏更加减弱。间层的隔震通常都是安装在原始的结构层上，这也是我们国家使用的比较久的一种抗震措施，它的优势就是操作简单。
（四）悬挂隔震
悬挂隔震是运用悬挂的方式，把建筑物全部或者是部分的结构与地面脱离，从而实现在地震出现的时候，可以减少地面的震动以及和建筑物之间的震力。当前，此样的一种抗震的方式一般都是被用在很多大型的钢结构建筑里，这种抗震的效果十分的明显。
2.机敏减震支撑体系
机敏减震支撑体系是集合了现代科技技术的防震系统，主要是运用活塞的运动原理，去对建筑的结构进行设计的。在发生地震灾害的时候，可以对建筑结构中的内金额外能够通过不断的滑动来消减地震的破坏力进行保障，从而降低震力破坏以及消耗地震作用力的传导。当前，这一技术还在不断的研究以及完善中，相信在不久的将来就会被有效的使用，给我国的建筑抗震设计水平的提升做出贡献。
3.效能减震技术应用
效能减震是对地震所出现动能的消耗，以此去对地震能的传导大小进行减弱，从而对建筑物的破坏程度进行降低。当前，我们国家在这样技术上通常都是选择消能器以及阻尼器，这两种器械都可以实现地震能量的有效消耗以及吸收，降低震力对建筑主体产生的损坏，以此去对建筑主的体结构安全以及结构的稳性定进行保护。
结束语
我们国家当前的科学技术水平对于可能出现的地震的地点和时间以及地震的强度是不没办法做到非常精准的预知的，在加上人们对于地震的一些知识掌握的还不是很全面，所以，在对建筑物进行设计的时候对建筑物的抗震性能进行强化是十分有必要的。准确的施工抗震的原则以提升建筑的承载力和刚度还有延性为目标，并且对结构体型的简单和结构受力以及传力途径进行直接的保证，使得整体结构和结构的构件全都可以起到作用，从设计上去对建筑结构在地震作用下的安全性和人民的生命及财产进行保障。
作者：张靖孟 单位：海南元正建筑设计咨询有限责任公司重庆分公司
