关键词： 洞口
结构洞分析（精选八篇）
结构洞分析 篇1
在民用建筑中, 往往出于设备管线布置的需要, 在楼盖板中开设洞口。这些洞口的尺寸较小, 可以采用洞边加强的方法进行结构处理。但随着对建筑空间造型和内部功能要求的提高, 在结构楼盖中开设较大的洞口也愈来愈常见。比如:在楼盖中开设较大的洞口以形成建筑中庭, 在装饰墙或楼板中设置大洞口以丰富建筑空间造型等。当这些洞口的形状或板的形状比较复杂时, 楼盖结构及板的内力分析就变得较为复杂了。
作者主持设计的某学院教学楼, 为满足建筑空间造型的需要, 在六层屋顶上部设计了一大开洞装饰屋盖, 其平面如图1所示。屋盖板的形状为椭圆形, 并开设有三个大直径的圆洞, 平面形状像一个冲浪板。
该屋盖的板属于异形边支承的板, 由于开洞较大, 板和洞边边梁的受力比较复杂, 目前还没有可以直接采用的计算方法。
1 结构布置
根据下部结构的轴网尺寸, 该装饰屋盖的结构布置见图1。屋盖的总长度为50.4 m, 总宽度为19.25 m, 开设的三个圆洞直径分别为4.375 m, 6.875 m和3.475 m。屋盖通过生根于下部框架的柱支承, 中间的两排柱生根于下部框架柱, 周围沿弧线排列的柱生根于下部框架梁。考虑建筑尺度比例的要求, 屋盖梁的截面尺寸均为250 mm×400 mm, 柱截面尺寸为300 mm×400 mm, 板厚度为80 mm, 层高为3.3 m, 洞口和板的周围均设置有边梁。
材料选用:混凝土为C30, 梁柱中纵向受力钢筋为HRB335级钢, 梁柱中箍筋及板内钢筋采用HPB235级钢。板面永久荷载标准值为3.0 kN/m2, 可变荷载标准值为0.7 kN/m2。
2 结构内力分析
2.1 结构的整体分析
根据结构的构造特点, 下层柱和框架梁对该屋盖柱底部的约束较强, 因而柱底按固定端支座考虑。板的厚度较薄、跨度较大, 对梁的约束作用弱。在结构整体分析中, 为简化分析, 板对刚度的增大作用通过放大梁抗弯刚度来考虑。板面向梁的荷载传递近似按照周边梁的长度进行均匀分配与传递。梁、柱均简化为空间杆件。结构分析采用空间杆件结构的矩阵位移法。本文在进行整体分析时, 采用了中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部编制的多层及高层建筑结构三维分析与设计软件TAT。
图2是屋盖梁内力和变形的分析结果。根据上述内力及变形分析的结果, 即可进行梁柱的配筋设计。设计结果表明, 梁柱的配筋均在正常范围之内, 梁的变形及裂缝宽度均满足GB 50010-2002混凝土结构设计规范的要求, 说明梁柱的截面尺寸是合适的, 结构方案是合理的。
2.2 屋盖板的内力分析
屋盖板为异形板, 其中的每个区格板也均为异形支承, 因而不能查用现有的计算手册。因此, 屋盖板的内力分析采用了有限元法。在有限元分析中, 由于需要准确地求出板截面上的内力, 因而采用了实体建模方法。使用这种建模方法, 可以得到与实际结构完全符合的模型, 并能直观地发现模型的受力与变形特征。有限元分析时, 取板的纵向为x轴, 横向为y轴, 垂直于板面向上的方向为z轴。有限元分析采用ANSYS软件来进行。混凝土材料的弹性模量为Ec=3×104 N/mm2。为便于在不同的情况下进行分析和对比, 取材料的泊松比μ=0.2。选用较为常用的Solid45单元。为了使分析结果具有足够的精度, 又不至于增加过多的计算工作量, 合理地确定单元划分尺寸就显得十分重要。在确定单元的平面划分精度时, 水平划分长度为300 mm。
在ANSYS分析中, 板的挠度可以由程序直接给出。但由于采用实体建模方法, 板截面是由多个单元组成的, ANSYS不能直接给出板截面的内力。因此, 板截面的内力 (主要为弯矩) 需要使用后处理程序通过进一步的计算才能得到。板截面内力的后处理采用ANSYS内部按路径积分的计算方法。
图3是板内应力和变形的分析结果。为便于施工, 板沿x, y方向配筋。
3 结语
本工程建成投入使用以来, 效果良好, 说明本文的计算方法是正确的, 能够保证结构的安全和适用。
摘要：结合某教学楼工程, 介绍了其大开洞异形板屋盖的力学分析方法和结构设计过程, 对整体结构采用了空间杆件结构有限元分析方法, 对异形板采用了实体单元建模的有限元分析方法, 指出该文的计算方法是正确的, 能够保证结构的安全和适用。
关键词：钢筋混凝土,屋盖,大开洞,异形板,有限元分析
参考文献
[1]王勋成, 邵敏.有限单元法基本原理与数值方法[M].北京:清华大学出版社, 1988.
[2]GB50010-2002, 混凝土结构设计规范[S].
[3]李皓月, 周田朋, 刘相新.ANSYS工程计算应用教程[M].北京:中国铁道出版社, 2003.
揭秘结构洞：别填洞，去架桥！ 篇2
“填补”结构洞是一个很自然的中文说法。而INSEAD教授马丁·加奎罗在接受《职场》杂志的专访中一上来就开宗明义地“反对”这个动词。“相比‘填洞’，我更坚持‘架桥’的说法，这很重要。你不会把一条河填上只为过河，相反，你应该架一座桥，结构洞的理论同样是这样。结构洞之所以存在，是因为这是人类建立关系网络中不可避免的现象。一个个小的关系网络结合成一个个关系紧密的团体，这些团体是推动企业发展、开发价值的驱动力，你不会愿意毁掉价值的源泉，正如你不会为了过河去填河一样，河水绵延不绝，你要做的是在上面架起一座桥。”
Staffers：结构洞理论被看作是“弱关系”的进步和延伸，那它们之间有什么区别和联系?
马丁·加奎罗：确实是这样，罗纳德·伯特教授的结构洞理论与马克·格兰诺维特教授的弱关系理论类似。事实上，可以补上结构洞的“第三者”相对来说就是属于我们弱关系人际的范畴，但不是所有的弱关系都可以做到这点。比如说，你与一位朋友的朋友以弱关系的方式联结在一起，你或许是在朋友家的Party上认识他的，也想过什么时候一起出去玩玩，但是往往越是这样，你越不会这么做。所以，你们的关系始终保持在弱关系的级别。但这种关系中的那个人并不一定是对你来说可以替补结构洞的人，因为它并没有把你和一群新朋友联系在一起。所以说，多数的“第三者”是一种弱关系。只有当一种弱关系同时也是“第三者”的时候，这种联系才非常有价值，结构洞的观点就是强调把弱关系存续下去。
Staffers：“结构洞”这词儿挺拗口挺费解的，你给解释解释?
马丁·加奎罗：结构洞理论第一次出现是在1992年出版的罗纳德·伯特的同名著作中。事实上，当伯特教授写这本书的时候，我正在哥伦比亚大学读他的博士研究生，这是一个非常完善的理论，要理解这一理论的精髓，或许要把注意力转向社会网络中某些被我们忽视的角落。我们中的大多数人都能意识到自己与别人的关系对我们自身的影响、对完成工作的推动作用。比如与公司另一个部门的人建立联系，便于我们得到这个部门的信息，在需要的时候还能够得到对方工作上的援助。
然而，对于如何与别人的关系网建立联系，我们的意识却要微弱得多。伯特教授的研究为我们展示了如何与那些互不相连的人建立联系，并最终为我们自己的组织创造价值。“结构洞”明确地指出了这种缺失的联系，“洞”意味着真空，意味着某种东西的丢失。想象一下，在公司里你认识两个人，他们彼此并不认识，这两个人之间存在一个“结构洞”，而你身处一个可以为他们牵线搭桥的位置，你可以知道他们每一个人的爱好、需求，在必要的时候你可以帮助他们建立联系。同样身处这样的位置，你有机会听到不同的观点，对同一个问题不同的表述，这都可以帮助你获得更多的信息，掌握现在所发生的事情的动向，从而更善于为问题找到创新的解决方案。研究证明，在结构洞中牵线搭桥的人更有创造力，更富于组织适应性，他们在组织践行新思想的过程中扮演着重要角色，因为他们占据着这个组织的“思维高地”，能给组织不同部门的人——那些被结构洞区隔开了的人——施加影响。
也许有人会想其实有更好的办法，我们可以建立一个新的网络，避开所有这些结构洞，那里每一个人都彼此建立了联系。事实上，这不仅不可能，而且是危险的。不可能是因为每个人所能掌控的关系都是一个极限数字；危险的原因是，研究表明：一个团队中每个人都与团队其他成员亲密接触的组织很容易变得孤立，并产生与公司其他团队相左的意见。这样的公司就是内向型的公司。在这样的公司里同事关系比与顾客的关系来得重要，公司更多靠内部政策来驱动，而不是市场上客户反馈的信息。典型的特征是，这些公司会沿用现有的功能或部门划分，营销人员和营销人员聊，财务人员和财务人员好，而我们所需要的则是能够联系这些不同部门——为结构洞架桥的人。
Staffers：那我们怎样才能尽快找到谁是那个机构中“架桥”的人?
马丁·加奎罗：要认出这个“架桥”的人确实很难。当然，这个人肯定和“结构洞”两边的人都保持非常好的关系，就好比一座桥，需要来自河两岸强有力的支持才能稳固。他或她必须是一个对多样性充满热情的人，“架桥”意味着要接受多样的观点和事物，有时候这些观点之间甚至是背道而驰的。“人之佳肴，我之毒药”，对某些人大快朵颐的事情，却让另一些人恨之入骨，而“架桥”的人必须能在这种对待同一件事的极端矛盾中生存。不过我猜这似乎跟个人的成长历程会有更多的联系。一个从小就接触不同世界的人，他很早就学会如何处理那些潜在的、对待同一问题的观点冲突。
所以，如果你想要找一个在“结构洞”中“架桥”的人，去找那些对多样性更加包容的人——那些阅历丰富、交际广泛的人，那些在一本正经的商务会议上能轻松自如、能和艺术家聊艺术、和球迷聊球赛的人——找到这些人，他们会成为你的参照，然后“架桥人”的形象才会在你眼中更加清晰。
Staffers：有能力“架桥”的人会不会难相处，怎么打交道比较好?
马丁·加奎罗：首先，对于管理者来说，能够“架桥”的人并不容易管理，因为他们总是游离在既定的工作方式之外。这也正是他们的价值所在：做那些被条条框框、各种规章束缚住的人不能做的事情。这并不是说你要对他们敬而远之。这些人凭借从“结构洞”两边所获得的能量，能够推动他们的事业目标，有时候这个目标或许与你的生意并不一致，所以你要注意他们在做什么，但也应该注意尺度，不要最终把他们同时在为你的生意创造价值的弹性也消灭掉。管理他们的最好办法，其实是为他们建立一个什么“不能做”的规范，然后任其发挥，只看他们的最终成果。就好比，你不用跟你咨询公司的工作伙伴说怎么做，你只要设立目标、划定边界。让他们为实现目标工作就好。
再一个，与“架桥人”其实相处很容易，只要你也能给他们提供些什么，这样他们会乐于与你合作。有时候，问题在于你是否能够克服对于信用问题的担忧，因为这种担忧会阻碍你与他人分享自己的想法和信息。在中国，这个问题似乎更加重要，因为在中国，人们似乎把“架桥人”人看作是两头通吃、哪儿都插上一脚的人，因此对他们也就缺乏信任。我们需要克服这种主观的臆测，看到“插一脚”的价值。当然，我并不赞同忽视风险，在信任之前我们也，必须了解“架桥人”。我们可以采用直接的方式，亲自去了解。不过这需要时间；
也可以采用间接的方式，通过第三方来了解。如果一个我信任的人向我推荐了你作为“架桥人”，这会大大缩短我们之间达成信任的时间。
Staffers：我觉着能做“架桥”那样的人真不错，怎么让自己也能成为一个“架桥”的人呢?
马丁·加奎罗：第一步。我们要走出自己的舒适区，去建立跨界的关系，包括所有你想得到的跨文化、跨部门、跨行业的关系等等。我还是学生的时候，住在纽约的一处学生出租屋，那里住着500多个学生，来自80多个国家，对他们的观察很有趣。那些只和本国学生在一起的学生，他们在和其他国家的人相处的过程中很不成功，同时他们也失去跟别人学习的机会。
我们以我们认知的方式行事，这是天性使然。吃午饭的时候和同一个办公室的同事一起，不会冒险坐到别的部门员工身边——阻碍你成为“架桥人”的原因是你自己害怕承担“架桥”的风险。要成为“架桥人”，就要敢于与不同的人打交道，这需要你在每天的工作、生活中抓住有利机会，很遗憾，我们大多数人都没有这么做。不过，你可以在任何时候开始这样做，尝试一下你是否应付得来。跟一个根本没说过话的营销部门的人一起吃午饭，或许让你觉得怪怪的，但是主动认识、开始了解，最后你会发现，原来他们之前也和你一样觉得怪怪的，再后来你们的关系就会变得轻松自在，而这也让你有信心把他放进支持者的名单，当你需要工作上的协助时，你就会想到他。这就是“架桥人”为自己和公司创造价值的方式。
关于结构洞你需要知道
1在结构洞中牵线搭桥的人更有创造力，更富于组织适应性，他们在组织践行新思想的过程中扮演着重要角色，因为他们占据着这个组织的“思维高地”，能给组织不同部门的人——那些被结构洞区隔开了的人——施加影响。
2为结构洞“架桥”意味着要接受多样的观点和事物，有时候这些观点之间甚至是背道而驰的。“人之佳肴，我之毒药”，对某些人大快朵颐的事情，却让另一些人恨之入骨，而“架桥”的人必须能在这种对待同一件事的极端矛盾中生存。
3阻碍你成为“架桥人”的原因是你自己害怕承担“架桥”的风险。要成为“架桥人”，就要敢于与不同的人打交道，这需要你在每天的工作、生活中抓住有利机会，很遗憾，我们大多数人都没有这么做。
抗落石冲击棚洞结构研究 篇3
关键词：棚洞,落石冲击,结构优化
在我国, 随着线路工程、矿山工程以及水利工程的修建, 出现了大量的高陡边坡, 随之危岩、落石、崩塌等地质灾害频发, 且致灾后果严重[1]。
目前, 针对不同的落石灾害, 工程设计及治理上主要分为两大类:主动防护和被动防护。棚洞防护结构凭借优良的力学性能和成熟的施工工艺等被广泛用于落石灾害防护中。如今, 具有一定功能的多种棚洞结构已在国内交通建设中广泛应用[2]。
基于上述情况, 目前抗落石冲击棚洞结构研究的现状可概化为三个方面:棚洞结构型式优化研究、棚洞抗冲击特性研究、棚洞抗冲击材料研究。
1 棚洞结构型式优化研究
从国内外研究现状来看, 棚洞结构研究主要采用现场实验、小比例模型实验、数值仿真等, 着眼点主要是考虑特定因素、环境下的棚洞结构优化。
我国早在修筑成昆铁路时就开始对棚洞结构进行研究。刘元雪、谢锋、蒋树屏等人对混凝土棚洞洞形进行了优化分析, 得出棚洞性能排序依次为全拱式棚洞>半拱斜柱式棚洞>半拱直柱式棚洞>门式斜柱式棚洞>门式直柱式棚洞的结论[3]。
F.Delhomme、M.Mommessin等人研究了用软钢制作的棚洞耗能支座对棚洞承载性能的改善作用, 他们对比了普通支座棚洞及耗能支座棚洞, 并通过实验比对分析了混凝土棚洞底部碎裂的状况。
郑智能等人基于颗粒流软件PFC2D平台建立的落石灾害分析方法, 对某一坡面上的落石运动过程进行模拟, 实现了边坡落石灾害的可视化模拟。
此外, 近年来棚洞结构研究加入了边坡推力、地震等的因素, 综合考虑棚洞所处的力学环境, 进而出现了有多种功能的棚洞结构型式等。
2 棚洞抗冲击特性研究
棚洞结构在落石冲击下的受力机理是棚洞结构设计的基本条件, 目前研究方法主要采用模型实验和数值仿真结合等。
NKishi、H.Konno等人做了倒L型简支混凝土结构棚洞及全刚性结构混凝土棚洞受落石冲击的对比实验。在棚洞顶铺设了90cm厚的砂土层, 将3t和5t重落锤从5~30m的高度自由下落, 进行了多组实验。获得了两种混凝土棚洞受冲击性能的对照结果, 得出了全刚性结构混凝土棚洞最大承载能力是倒L型棚洞1.7倍的结论[4]。T.Muto等通过一系列试验, 研究了垫层干密度、垫层厚度对滚石冲击的响应, 得到作用在垫层上的冲击压力随垫层干密度的增加而增大, 与垫层厚度关系不大的结论。同时, 施加在防护结构上的冲击压力随垫层干密度的增加而增大, 随垫层厚度的增大而快速减少。
Delhomme等综合采用数值仿真和大比例尺模型试验研究了耗能减震棚洞结构的作用机制, 并给出了实用的设计方法。王玉锁等通过模型试验, 对不同落石、坡度下的无回填土拱形明洞的落石冲击效应进行了研究。初步得到了在不同工况下落石冲击对无回填土拱形明洞作用机理, 得到了结构应变、位移及加速度等的分布及变化规律。
近年来, 数值模拟越来越多地应用于落石冲击碰撞研究中。何思明等, 以实际滚石棚洞结构为原型, 采用动力有限元对滚石冲击过程进行了数值仿真分析, 研究滚石在不同冲击角度下棚洞结构的动力力学响应[5]。邓学晶等采用离散元软件3DEC对落石冲击地下管线进行数值模拟。Plassiard等用离散元模拟了高速落石对防护堤的撞击过程。数值模拟能较好地反应不同条件、结构下的作用响应, 能较全面地揭示冲击作用下的棚洞动力特征, 研究成果有一定借鉴意义。
因条件的限制及动力学的应用不足, 棚洞的抗冲击性能研究较难走进微观化、系统化。目前的设计仍是以荷载结构法为基础, 大型现场实验会为进一步研究找到突破口。
3 棚洞抗冲击材料研究
目前, 棚洞结构常用材料为钢筋混凝土、钢结构及混凝土结构与钢构件组合形式等的传统建筑材料。材料研究领域, 就材料本身抗冲击有较多研究。然而, 棚洞抗冲击材料方面的研究则较少, 新型材料也只是应用于棚洞局部结构处[6]且对其抗冲击特性研究也较少。
刘逸平等对钢纤维增强聚合物改性混凝土进行了冲击试验, 与普通混凝土、钢纤维混凝土的冲击性能进行了比较。从机理上分析了掺加钢纤维聚合物对混凝土材料冲击力学性能的影响。王道荣等做了骨料对混凝土材料冲击压缩行为的影响。王云峰等提出一种新型防护材料:钢丝网增强混凝土, 并优化了其结构参数, 并对材料进行了静态抗压、抗劈拉性能以及动态抗冲击性能的实验研究[7]。焦楚杰等做了钢纤维高强度混凝土在抗爆工程中的应用研究[8]。
目前, 由于技术及成本原因, 新型材料在棚洞结构上的应用仍然较少。对棚洞顶层材料及垫层的研究较为完善, 且在工程中对棚洞的防护性能起到了较好的改善作用。
4 结语
随着国家公路、铁路的不断发展, 加之各种地质灾害频发, 棚洞作为一种防护结构, 对其进行的研究及应用也稳步推进。伴随其他领域的进步, 材料研究、风险控制以及监测技术等将会和抗冲击棚洞结构的研究结合起来。混凝土徐变研究、结构断裂损伤等理论在棚洞结构的应用也将成为一种趋势。
参考文献
[1]沈均, 何思明, 吴永.滚石灾害研究现状及发展趋势[J].灾害学, 2008, 23 (4) :122-125.
[2]李现兵.成昆线危岩落石病害整治中的棚洞设计[J].现代隧道技术, 2009, 46 (5) :19-22.
[3]刘元雪, 谢锋, 蒋树屏, 等.棚洞结构洞形优化计算分析[J].岩土力学, 2007.28 (增刊) :490-492.
[4]N.Kishi, H.Konno.K.Ikeda, K.QMatsuoka.Prototype impact tests on ultimate impact resistance of PC rock-sheds[J].International Journal of Impact Engineering, 2002, 27 (9) :969-985.
[5]何思明, 沈均, 吴永.滚石冲击荷载下棚洞结构动力响应[J].岩土力学, 2011, 32 (3) :781-788.
[6]何思明, 吴永.新型耗能减震滚石棚洞作用机制研究[J].岩土力学与工程学报, 2010, 29 (5) :926-932.
[7]王云峰, 王耀华, 张宏梅.钢丝网增强混凝土复合材料结构参数优化试验[J].解放军理工大学学报, 2012, 13 (3) :125-129.
结构洞分析 篇4
并购活动既是上市公司谋求发展的主要途径,又是管理层进行资源配置的重要决策。并购活动的成功与否将直接对公司价值产生重大且深远的影响。而随着市场经济的不断发展,上市公司不再是独立经营、自负盈亏的个体,而是不同上市公司之间通过不同的方式联结在一起,互相影响着对方的绩效与发展。作为决策的制定者,董事拥有信息的充分程度与对机会的把握能力都会影响上市公司决策的成败。董事通过兼任不同职务将不同的上市公司联结在一起,构成了上市公司的董事网络。针对这种联结关系对上市公司能够产生的影响,可以从上市公司与董事两方面来分析。对董事来说,借助连锁董事可以拓宽其信息的来源渠道;而对上市公司自身来说,连锁董事与连锁董事网络可以帮助上市公司更多更快地获取社会资本与市场信息,从而为上市公司的发展起到推动作用。
在以往学者对公司并购的影响因素的研究中,大都将研究视角集中在上市公司本身或董事自身,很少有学者将研究的视角聚焦于连锁董事网络与对结构洞的探究方面。本文尝试以社会网络理论为基础,探究上市公司所处网络位置的结构洞丰富程度与并购次数之间的关系。
二、文献综述
部分学者认为,董事网络可以促进上市公司并购行为的发生。连锁董事的存在可以搭建起上市公司之间获取资源的“桥梁”,这会对上市公司的绩效产生影响。连锁董事网络是企业与外部进行联系的通道,通过连锁董事网络,公司可以从私人的方式获取社会资本,公司管理者还能从网络关系中获取市场的变化,积累商业经验,这将有利于公司绩效的改善与提升。另一方面,部分学者也从连锁董事网络的中心度着手进行研究。他们认为,作为公司间沟通的桥梁,连锁董事具有传递资源和协调组织关系的作用,那些越靠近网络中心的上市公司,其在网络中获取社会资本的能力越强,而且那些越是处于董事网络中心位置的上市公司,董事网络对其经营绩效影响的程度越大。曹廷求、张钰、刘舒以2007—2011年中国上市公司的2 401起企业并购进行实证研究,创新性地以减弱信息不对称性为出发点,得出并购的绩效与董事网络规模呈现倒“U”型的结论,因此笔者认为收购方在董事会网络的位置越处于中心,公司并购财富越会增加。万良勇、郑小玲曾以结构洞理论为基础,对我国上市公司并购行为与结构洞位置关系进行实证研究,研究发现在上市公司中,结构洞越丰富,并购方的相关董事掌握并购信息的优势越大,这可以促使并购方提高并购行为质量,促进并购行为的开展。
综上所述,一方面,上市公司董事网络可以帮助上市公司提升自身的绩效,而且,越是处于董事网络中心位置的上市公司,越会有更强的获取资源和信息的能力,同时,其也将获得更多的机会,这将直接促进上市公司业绩的提升;另一方面,上市公司的并购行为在一定程度上能体现产业演进,上市公司能通过并购行为革新自己的技术,从而拉动企业绩效的提升。因此,本文将尝试从董事网络促进上市公司绩效提升的结论出发,探求董事网络与上市公司并购行为之间的联系。
三、实证模型
(一)数据来源。
本文参考余鹏翼的研究方法,以2005年作为观测样本的时间起点,将可获得样本信息最为全面的2014年作为样本观测的时间终点,选取了该时间段内我国股票市场所有的企业作为研究样本。对所获取的数据,本文参考王良勇的标准进行了筛选:(1)剔除了金融类的上市公司样本;(2)剔除了上市公司重组类型为资产重组、资产置换以及资产剥离的公司样本,同时也剔除了重组类型为资产重组的样本;(3)剔除了并购活动失败的公司样本;(4)剔除了并购活动所涉及的金额在100万元以下的公司样本;(5)剔除了数据存在缺失的公司样本。最终共保留了2 219个公司,作为本文的有效样本。本文所涉及的上市公司并购、财务指标及董事会规模相关数据来源于国泰安经济金融数据库(CSMAR),而董事特征相关数据来源于万德数据库(WIND)。本文对研究中所涉及到的连续变量进行了上下1%的winsorize处理。
(二)变量说明
1. 被解释变量。
本文选用公司并购次数(P)作为因变量来表征公司的并购行为。在计算公司并购次数时,在将事件按照年度来分类后,将分次购入同一公司股份的并购行为视为一次并购事件。将如上得到的数据按照合并次数将公司进行分类,得到了公司合并次数与公司数目关系表。可以发现,多数公司的合并次数集中在0—10这一区间上,而0—5这一区间的公司总数超过了样本公司总数的80%,这表明,虽然样本中大多数公司都有公司并购事件的发生,但合并次数却处于一个较低的水平。据此可知,并购活动在公司发展历程中是普遍存在的。
2. 控制变量。
在研究过程中,本文针对其他可能会对上市公司并购行为产生影响的变量进行了必要的控制。本文分别选取了托宾Q以控制公司投资支出的影响,选取经营现金流量比(OCF)以控制公司资金约束的影响,选取总资产的自然对数(Size)以控制公司规模的影响,选取资产收益率(ROA)以控制不同上市公司对资产利用能力的不同对结果产生的影响,选取资产负债率(Lev)以控制上市公司融资负债情况以及上市公司资本使用成本对实证结果产生的影响。在上市公司并购活动中,上市公司产权性质的不同也会对公司的治理结果产生影响,因此本文参考李善民的做法,在实证分析时对上市公司的产权性质进行控制。本文在对公司并购开展研究时,将董事会规模列入控制指标,同时,本文也对董事长与总经理两职兼任情况进行控制。故此,本文还选取了产权性质(Property)、两职兼任情况(Dual)、独立董事比例(Indep)以及公司董事会规模(Size)作为公司治理类的控制变量。此外,本文还对公司行业和会计年度进行了控制。
(三)结构洞相关指标。
本文参考Burt(1992)的做法来计算结构洞的相关指标(structural hole),Burt所提出的结构洞属性为企业的结构洞约束,其数值越大,代表着企业所处位置的结构洞越小,所以,学者们常用1与其所提出的结构洞约束的差值来衡量结构洞的丰富程度(SHi),即SHi越大,代表着公司所处网络位置的结构洞越丰富。
(四)模型设定。
为了探究董事网络与上市公司并购行为之间的关系,本文将上市公司的并购次数作为被解释变量,将董事网络所在网络位置的结构洞丰富程度作为解释变量,将公司规模、资产收益率等变量作为控制变量,建立如下模型:
四、实证分析
本文将收集到的样本数据以公司并购次数为被解释变量进行回归,得到如上表所示的结果。其中,用以表示上市公司网络位置的结构洞丰富程度(SHi)的回归系数为0.1395,其Z值为3.01,且在1%的水平上显著,这表明,上市公司所处的网络位置的丰富程度可以显著提高上市公司并购的发生概率;托宾Q(Tobin Q)的回归系数为0.01408,Z值为2.31,在5%的水平上显著,这表明,公司投资支出的活跃程度与公司并购次数正相关;独立董事比例(Indep)的回归系数为0.822617,其Z值为5.56,且在1%的水平上显著,这表明,随着上市公司独立董事所占的比例的加大,上市公司并购行为的发生次数也随之增加。
根据泊松回归分析的结构来看,产权性质(Property)的系数为-0.25332,Z值为7.96,在1%的水平上显著负相关,这表明,国有控股的公司在制定并购决策时较为保守,对国有控股公司来说,其发生并购的可能性比民营控股公司要小,并购次数也少于民营控股公司。
五、结论与政策建议
(一)研究结论。
从社会网络理论的视角来看,上市公司在董事网络中位置的不同会对上市公司自身的行为和绩效产生影响。本文从结构洞的视角出发,通过对2005年至2014年间我国所有上市公司的并购数据与董事数据进行实证研究发现,上市公司所处董事网络位置的不同会对其并购行为产生影响。上市公司的董事网络位置越接近网络中心,其发生并购的可能性就越大。即上市公司网络位置的结构洞丰富程度会对公司并购行为的产生带来正向推动作用。这是由于当上市公司所处网络位置的结构洞越丰富时,上市公司将会有更多的机会获取镶嵌于社会网络中的社会资本与市场信息,而随着上市公司的社会资本与市场信息不断的累积,会对上市公司的绩效提升产生推动作用,而这种推动作用会引起上市公司开展并购活动。
上市公司的并购行为具有一定的资本因素,上市公司为谋求更好的公司发展、更高的企业绩效而采取并购行为,通过对上市公司董事网络和结构洞的研究,可以为上市公司提供一个量化自身市场位置的方法,借助这种方法可以帮助企业更好地定位,从而更适宜地采取发展战略,促进上市公司的发展。
本文还进一步研究了公司的投资活动、独立董事比例、产权性质对公司并购次数的影响。研究发现,公司投资活动的活跃程度会正向拉动公司并购行为产生的次数,即如果上市公司的投资活动越频繁,该公司发生并购行为的可能性就越大;上市公司独立董事占董事会的比例也会对上市公司并购行为的发生产生影响,当独立董事占比越大时,上市公司发生并购行为的可能性就越大。
(二)政策建议。
本文通过对我国所有上市公司2005—2014年的财务面板数据及董事特征数据进行实证研究,深入探究了上市公司结构洞对上市公司并购行为的影响。基于此,本文基于结构洞的视角对上市公司治理模式提出以下对策建议:
1. 充分发挥董事网络中连锁董事的职能。
连锁董事的成因有两种:有意联结与无意联结。两种联结产生的原因虽然不同,但都能对上市公司的治理产生影响。对于有意联结而成的连锁董事来说,其往往承担了更多的责任,在一定程度上,连锁董事的相互派驻会对公司的治理起到监督作用,但在另一方面,连锁董事可以成为上市公司间进行信息交流的桥梁,为上市公司获取资源创造条件;而对于无意联结而形成的连锁董事关系,上市公司应给予连锁董事足够的重视,深度挖掘董事自身所拥有的资源优势,以帮助公司获得更多的发展机遇。
2. 扩大董事网络规模。
连锁董事只有存在于董事网络之中,其优势作用才能体现出来。通过连锁董事,上市公司之间可以构建起基于信任的联系,而随着董事网络规模的扩大,上市公司在网络位置的差异化特征也会显现出来,上市公司只有通过不断地扩大自身的连锁董事优势,使自己占据网络中心位置,从而获取更多的镶嵌于网络中的社会资本,才能让自身获得更好的发展。
摘要：上市公司治理问题,一直以来是国内外学者探讨的热点问题。而并购活动作为上市公司治理的重要组成部分,随着国家的不断重视与鼓励,逐步被更多的上市公司管理者所接受并实施。作为上市公司的决策制定者,董事拥有信息的充分程度与对机会的把握能力都会影响上市公司决策的成败。文章通过对2005—2014年的上市公司面板数据的研究,创新性地将社会学中的结构洞理论应用到上市公司治理体系中,既为上市公司谋求业绩提升提供新思路,又为国家鼓励上市公司并购行为的政策提供理论支持。
关键词：董事网络,结构洞,社会网络,公司并购
参考文献
[1]曹廷求,张钰,刘舒.董事网络、信息不对称和并购财富效应[J].经济管理,2013,(8).
结构洞分析 篇5
关键词：地理临近,知识搜索,结构洞
1研究背景
组织外部知识搜索的影响机制问题是管理研究中的热点。经济地理学的研究表明,大量企业的地理临近会形成诸如规模经济、知识共享和文化、制度嵌入等一系列积极效果［1］。因而传统的观点认为企业集聚或者说地理临近性通常能提升企业对外部技术变化的敏感度,进而有助于企业迅速识别和锁定所需要的专业知识。与传统观点相反,知识管理领域的研究发现本地搜索所获得的知识具有相当程度的同质性,过多的本地搜索倾向容易产生技术上的局限性［2］。由于后发企业对本地搜索的依赖性更高,地理临近性的这种缺陷对总体处于技术追赶中的中国企业的影响尤为明显。当后发企业与其主要合作者都聚集在相同或相近的区域时,继续增加的临近性会导致企业陷入过度冗余性知识的包围,这会对知识搜索造成不利影响。也就是说,地理临近性对组织知识搜索实际上具有正反两方面的作用: 地理临近性对知识搜索通常表现为显著的积极作用, 但这种积极作用超过某个临界点后反而对企业知识搜索有不利影响。此外,结构洞理论视角的研究认为,在合作网络中占据有利位置的组织具有新颖性知识的优先接入优势。进一步的研究还发现,地理临近性和网络结构之间存在交互影响［3］,因而不能将地理临近、结构洞和知识搜索之间关系做孤立的理解,还应当深入分析地理临近与结构洞的交互作用的影响。
前述的这些复杂和相互冲突的结论表明有必要建立系统的理论模型,以回答地理临近性对企业知识搜索的影响机制问题。本研究构建的理论模型拟对以下两个重要问题进行解释: 首先,地理临近性与企业知识搜索之间是正向和还是负向的关系; 其次,地理临近与知识搜索之间的关系是否受到结构洞这一网络结构因素的调节。在整合经济地理和结构洞理论的基础上,本研究提出并验证了地理临近性对企业知识搜索效果的作用机制概念模型。也就是说,本研究认为地理临近与企业知识搜索效果之间存在倒U型关系,并且网络结构洞对地理临近和知识搜索效果之间的关系存在调节作用。本研究所提出的概念模型为地理临近和知识搜索之间关系提供了一个较有解释力的框架,并为企业如何建立合适有效的知识搜索形式提供了新的思路。
2文献综述
2. 1知识搜索
知识搜索是组织学习过程的重要环节,是知识整合和创造得以实现的前提和基础［4］。知识搜索能够为企业解决不确定性环境下的各种问题［5］,企业进行知识搜索是为了寻找更好的产品设计、工艺技术及创新解决方案［6］。从知识搜索行为的角度看, 知识搜索可以分为深度搜索和广度搜索［7］。从对创新绩效影响的效果来看,深度搜索和广度搜索都能够提升企业知识的新颖性,丰富企业的知识储备。 但研究表明,深度搜索更有助于全新产品的开发和设计,而广度搜索则更有利于产品的改进型创新［8］。 从知识搜索的影响因素来看,知识缄默性、文化距离、吸收能力、社会资本等都会对企业的知识搜索活动造成影响。比如,Burt的研究发现结构洞有利于企业接入外部的异质性知识源［9］; 而Hansen的研究则发现弱联结有利于新颖的知识搜索［10］。
2. 2地理临近
地理临近是指企业之间在地理位置上的接近性, 所谓的产业集群就是大量相关产业的地理集聚。在古典经济学、国际贸易经济学和经济地理学的研究中,地理距离一直作为重要的影响变量被引入经济模型中［11］。实际上,相关产业的地理集聚能给相关企业带来竞争上的优势。这种优势一方面表现在以基本生产要素的集聚为特征的规模经济效应,但更重要的则是表现为以专业性人才的集聚为主要特征的知识溢出效应。诸多企业的地理临近会形成共同的劳动力市场,这促进了企业之间的知识交流。同时,地理临近有利于形成共同的技术语言,这也方便了企业间的技术交流［11］。比如,Jaffe通过对专利引用关系的研究发现［12］,专利发明人更倾向于引用来自于同一地区的专利。但是,进一步的研究发现, 过度的地理临近也存在某些知识发现上的缺陷,进而导致企业陷入次优的技术轨道［13］。
2. 3结构洞
结构洞是指焦点企业的两个非冗余性的直接联结,也即由缺乏直接联系的两个网络联结所形成的缺口［15］。对于自我中心型网络而言,较多的结构洞意味着焦点企业接入到异质性的信息源,这使得他们其更有机会接触新颖和有价值的信息。此外,结构洞还意味着焦点企业成为彼此不相联系的节点之间的中介渠道,这使得他们具有信息控制的优势。研究表明［9］,结构洞有利于异质性信息的获取并最终由于企业的技术创新。但是,过多的结构洞也会让网络变得松散,这不利于知识的流动和企业间信任关系的构建。换言之,过多的结构洞增加了企业面临机会主义侵袭的风险,进而造成转移和整合新信息的困难［14］。
3研究假设
3. 1地理临近与知识搜索
地理临近能提高企业对知识源的识别能力,同时还能降低搜索的成本。首先,企业集聚能促进集群专有的架构知识的形成,而这种集群专有的架构知识能够提升企业对专门的元件知识的识别能力［15］。其次,实践社区内部丰富的跨组织人际关系网络能有效地帮助企业识别外部知识,而相关企业的地理临近正是形成专业技术人才实践社区的前提［16］。再次,共享的劳动力市场使得组织更方便地通过雇佣进行学习( Learning by Hiring) ,进而提升其对知识源的识别能力［17］。最后,临近的供应商、 研究机构等知识源有利于降低知识搜索的成本,提升了企业对于产业技术变化的敏感性［18］。很多实证研究也表明地理临近对知识搜索有促进作用,如Jaffe等［12］、Gomes - Casseres等［19］学者的研究发现专利发明人的专利引用关系具有明显的地理临近性, 又如Keller［20］通过对OECD国家层面的研发投入、 地理距离与生产效率之间关系的研究发现知识的扩散具有地理约束性的特点,即知识扩散的程度随地理距离的增大而出现衰减趋势。
但是,当地理临近性处于较高水平时,继续增加的临近性容易形成企业技术知识的区域锁定［21］, 进而不利于企业的知识搜索。具体的,产生地理临近的知识搜索负效应的主要原因可以归结以下两点: 首先,过度的地理临近性会增加企业形成负强化机制的风险。比如,陈佳贵的研究就发现由于地理临近的企业之间充满丰富的人际关系,集群中的特定的次优技术也会通过学习效应( Learning Effect) 、 协调效应( Coordination Effect) 、适应性预期效应( Adaptive Effect) 等机制被系统性的采纳并形成负向强化,进而导致企业被锁定在技术无效率的状态［13］。其次,过度的地理临近性会增加企业产生过度嵌入的风险。比如,魏江等［22］的研究发现,基于相同区域文化会形成仅限于群体内部的而非跨区域的普遍信任,并使得交易表现出人格化的特点。这种人格化交易会阻碍交易关系的扩展和分工,形成封闭性的静态学习和负向的制度重构,导致企业被锁定在日益陈旧的技术轨道,进而丧失对新技术的敏感度。
假设1: 地理临近性与知识搜索效果之间存在倒U型关系。
3. 2结构洞的调节效应
地理临近与企业间互动网络结构都会影响知识搜索的效果,不能对地理临近的作用做孤立的理解。 有效的知识搜索意味着优质知识源的发现以及低成本的接入途径。地理临近性的知识搜索优势来源于企业集聚所形成的共同劳动力市场、实践社区和非正式联系等具有高性价比的信息接入渠道,而结构洞信息优势的本质在于其给焦点组织带来了多样性的信息源［9］。与结构洞较少的情形相比,合作网络中包含较多结构洞的企业会更多地利用结构洞这一优势来获取新颖和多样性的知识,这会降低地理临近性在知识搜索中的重要性。也就是说,当地理临近性低于临界值时,地理临近性对结构洞较多企业的知识搜索的正向作用会逐渐减弱并最终趋于停滞。 但在地理临近性高于临界值时,由于冗余知识的增加使得地理临近性对企业的知识搜索有负面影响。 此时,较多的结构洞反而会使企业陷入更多的冗余性信息的包围。同时,尽管地理临近的合作企业之间容易在集群层面形成强大的文化力量和行为模式, 但稀疏的网络结构会阻碍集群层面规范的落实,这导致企业的机会主义无法得到有效遏制,进而压抑了知识发送方的知识分享意愿,并最终妨碍了企业的知识搜索。也就是说,当地理临近性高于临界值时,地理临近性对结构洞较多企业的知识搜索效果的负向效应随着地理临近性的增加而变的更明显。
假设2: 结构洞对地理临近性与知识搜索效果之间的倒U型曲线关系起到调节作用。即地理临近性对知识搜索的正向效应在结构洞较少的情况下更为明显,而地理临近性对知识搜索的负向效应则在结构洞较多时更明显。
4研究方法
4. 1研究样本
本文重点研究地理临近、结构洞与知识搜索之间的关系问题,因而研究对象之间要求具有技术上的联系和合作。由于研发人员对企业外部技术合作情况比较熟悉,因而问卷主要面对企业的资深研发人员发放。为提高数据的代表性和可靠性,本研究通过直接走访企业、委托朋友和政府机构这3种方式发放问卷。调查过程中还强调了对问卷数据的保密性,以促使被调查对象如实填写问卷。本研究以长三角地区制造业企业作为问卷发放对象,共发放问卷481份,回收307份。在回收的问卷中,对于只有个别数据缺失或明显笔误的样本通过电话、电子邮件的形式进行回访完善; 对于缺失值太多的问卷则予以剔除,最终得到有效问卷226份。为避免共同方法偏差问题,本研究尽量采用多题项进行测量。同时,Harmon单因素检验结果也没有出现一个因素解释大部分变异的情况。
4. 2变量测度
地理临近。由于国内企业集聚具有明显的按政区划分布的特点,本研究使用相对地理距离法来测量焦点企业与合作伙伴之间的地理临近,即要求被调查者确认焦点企业与对其而言最重要的5个合作伙伴的相对地理距离。其中,企业之间相对地理距离划分为5个类别: 1为跨国; 2为同国; 3为同省; 4为同市县; 5为同地点。本研究取焦点企业与这5个合作伙伴的评价距离作为地理临近性的值,地理临近值越大,表示企业与合作伙伴在地理距离上越接近。
知识搜索。学者们通常使用已成功联结的知识源的知识新颖性程度来表征知识搜索效果［16］,其中新颖性是指相对于企业现有的知识基而言的。借鉴前人的对知识搜索效果的相关界定,本研究以焦点企业作为新颖性的比较参考点,从合作伙伴的工艺创新关键知识新颖性、产品创新关键知识新颖性、 创新理念的新颖性和创新关键概念、诀窍的新颖性这四方面来对知识搜索效果进行测度。
结构洞。在结构洞的测度方面,学者们主要采用约束指数的度量结构洞［9］,约束指数值越大表示企业合作网络中结构洞数量越少。约束指数的计算通常要求输入二元数据进行计算,因而本研究要求被试确认五个最重要的合作伙伴之间的联系程度。 其中,没有联系编码为0,偶尔联系和经常联系编码为1。为便于理解,本研究对计算所得的约束指数值取相反数。取相反数后的约束指数值越大,代表企业合作网络中的结构洞数量越多。
控制变量。本研究选取企业年龄、企业规模、 研发强度和技术机会作为控制变量。通常情况下, 企业规模越大、成立时间越长,越有利于知识搜索。 同时,研发能力越强、技术机会越丰富,发现新知识的机会也越高,知识搜索效果也越好。具体的, 企业规模以近两年平均销售收入的自然对数纳入计算; 研发强度以近两年研发支出占销售收入的百分比数纳入计算; 技术机会则采用Zahra［23］提出的技术机会量表进行测度。
4. 3信度与效度
本研究借助于SPSS16. 0软件对知识搜索效果和技术机会变量进行探索性因子分析。结果显示知识搜索效果变量的Cronbach's α 系数等于0. 835,KMO等于0. 785; 技术机会变量的Cronbach's α 系数等于0. 855,KMO等于0. 814, 均满足Alpha系数大于0. 5及KMO值大于0. 7的要求。本研究所使用题项均基于前人的文献而设计,同时量表还经过学术界和企业界专家的多轮修正,这使得本量表具有较好的内容效度和建构效度。表1显示的是本研究主要变量的均值、标准差以及相关系数矩阵。由表1可知,地理临近性、结构洞与知识搜索效果之间存在显著相关,因而有必要通过进一步的层次回归分析来了解前述变量之间的具体作用机制。
注:*表示P < 0. 05,**表示P < 0. 01,***表示P < 0. 001
4. 4假设验证
本研究也采用层次线性回归分析法来对前述假设进行验证。曲线效应对应的成分以二次项的形式放入逐步放入回归,并主要通过二次项的回归系数的显著性来判断曲线效应存在与否。表2显示了线性回归的结果,由相关数据可知所有的回归模型以及相应的复相关系数的增加值都在0. 05及以上的水平上显著, 这表明所有的回归方程都是显著的和有效的。
注:*表示P < 0. 05,**表示P < 0. 01,***表示P < 0. 001
模型1包含企业年龄、企业规模、研发强度和技术机会4个控制变量,其中技术机会变量的回归系数在0. 001的水平上显著。模型2增加了地理临近性变量,结果显示地理临近性变量在0. 05的水平上显著,这表明地理临近性对知识搜索效果有显著影响。模型3在回归方程中加入了二次项,结果显示二次项的回归系数为负数且在0. 01的水平上显著,同时地理临近性变量的一阶回归系数仍为负数, 这表明地理临近性与知识搜索效果之间存在倒U型曲线关系,假设1得到支持。模型4加入结构洞变量,结果显示结构洞对知识搜索效果的主效应是显著的。此外,地理临近性的一阶回归系数的显著性发生了变化,这初步表明地理临近性、结构洞与知识搜索效果之间存在较为复杂的关系。参照Aiken和West的建议［24］,模型5在模型4的基础上分别加入了地理临近性与结构洞交互项以及二次项与结构洞的交互项以对调节效应进行检验。回归结果显示二次项与结构洞的交互项并不显著,但地理临近性与结构洞的交互项在0. 001的水平上显著,这表明结构洞对地理临近性与知识搜索效果之间的直线关系有调节作用,但结构洞对地理临近性与知识搜索效果之间的曲线关系的调节并没有得到直接的验证, 因而需要进行进一步的探查。
图1显示了结构洞值分别高于和低于均值一个标准差时候的地理临近性与知识搜索效果之间的曲线关系。观察图1可以发现以下几点: 首先,对于结构洞较多组,地理临近性对知识搜索效果的影响以负向效应为主; 而对于构洞较少组,地理临近性对知识搜索效果的影响呈倾斜度明显的倒U型关系。 其次,当地理临近性较低时,结构洞较多组中地理临近性对知识搜索的正向影响比较平缓; 而当地理临近性较高时,结构洞较多组中知识搜索效果随着地理临近性的增加而更快速地下降。对照假设2可以发现,在地理临近性低于临界值时,与结构洞较少的情况相比,结构洞较多组中企业知识搜索效果随地理临近性增加的速度较慢; 同时,当地理临近性高于临界值时,与结构洞较少的情况相比,结构洞较多组中的知识搜索效果随着地理临近性的增而更快速的下降,因而总体上假设2得到支持。
5结论和启示
地理临近和网络结构洞是影响企业知识搜索的两大重要因素。本文整合了结构洞、地理临近以及知识搜索理论,提出并验证了地理临近对企业知识搜索的影响机制模型,并得出了以下两点创新性结论:
首先,本文发现地理临近性与知识搜索效果之间呈倒U型关系。地理临近性对知识搜索的影响具有双重性,当焦点企业与其主要合作者之间的地理距离超过特定的临界值时,地理临近性对知识搜索的影响就由原先的正向变成负向。企业的地理临近通常会带来专业性人才和技术的集聚以及相应的知识的本地化溢出,进而提升焦点企业的知识搜索效果。但是,过度的地理临近会形成技术知识的区域锁定,反而不利于企业的知识搜索。实际上,尽管很多研究显示地理临近有助于知识搜索,但部分的研究也指出地理临近对知识搜索有不利影响。如Gittelman［25］对美国生物高科技企业的研究中发现, 企业的地理临近会形成特定的认知社区,这导致地理临近的企业之间的合作反而不利于高质量的科学发现; 又如魏江［26］对创新网络的研究表明组织技术创新需要进行本地网络和超本地网络的平衡。本文提出的地理临近与知识搜索之间倒U型关系是对已有观点的有效整合和拓展。
其次,本文还发现网络结构洞调节了地理临近与知识搜索之间的关系。对拥有较多结构洞的企业而言,地理临近性对知识搜索效果总体上呈现出负向效应; 对于结构洞较少的企业而言,地理临近性对知识搜索效果呈现出明显的倒U型关系。换言之, 地理临近性对知识搜索的正向效应在结构洞较少的情况下更为明显,而地理临近性对知识搜索的负向效应则在结构洞较多时更明显。已有的研究表明, 相关企业的临近会形成丰富的共同的劳动力市场、 实践社区等一系列的信息渠道,进而提升置身其内的组织的知识搜索效果［16］,但过高的临近性又会形成技术知识的区域锁定,反而不利于企业的知识搜索。而结构洞则主要借助于分治策略来维持结构洞地位并持续攫取结构洞的搜索优势［27］。地理临近、 结构洞对知识搜索的不同作用方式使得两者之间必然存在冲突。本文构建的理论模型对这些冲突进行了合理的解释。与结构较多的情况相比,当结构洞较少且组织间地理临近性低于临界值时,增加的地理临近性方便了企业之间的知识交流,因而知识搜索效果会随着地理临近的增加而快速增加; 反之, 当结构洞较多且组织间地理临近性高于临界值时, 此时,地理临近性的增加反而会使企业面临更多的冗余信息,因而知识搜索效果随着地理临近的增加而快速降低。
结构洞分析 篇6
一、完整结构岩体洞室围岩的锚杆支护方式
完整结构类型的岩体完整性好, 在变形特征上接近于均质弹性各向同性体, 整体上强度很高, 岩石抗剪强度能发挥一定作用。因此只需按国家标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》 (GB50086-2001) 选择锚杆支护参数对洞体进行锚固支护。其锚杆布置示意图如图1:
二、层状结构岩体的洞室围岩锚杆支护方式
该类型的岩体结构面以层理、片理较发育。岩体呈层状, 其变形主要受层面控制, 尤其表现在层面拉裂, 岩层弯曲、折断, 并向洞内塌落或位移。此外, 层面及节理组合, 切割岩石, 也可能造成塌方或滑动现象。
锚杆总的布置原则是锚杆的锚固方位应尽可能与岩层层面相交所成夹角在45度～90度之间, 这样才能达到较好的锚固效果。对于倾斜岩层锚杆沿与洞室垂直的岩层向两侧分开布置。
对于水平岩层在洞顶易发生岩层的弯折破坏。因此, 对水平岩层岩体, 主要是加强洞顶的锚固, 以增强拱顶岩层的抗弯强度。其锚固支护示意图如图2:
对于缓倾岩层 (1度～29度) 在洞顶和洞肩发生局部掉块, 锚固支护示意图如图3～图4。
三、碎裂结构岩体的洞室围岩锚杆支护方式
碎裂结构岩体完整性差, 整体强度低, 受断层等软弱结构面控制。因此, 其锚杆的支护设计应在层状结构岩体支护基础上注意软弱结构面位置及方位, 适当调整锚杆的布置密度及方位。
模拟软弱结构面位置设计思想:
在支护断面上每隔1.5米 (拱上对应圆心角大约13.5度) 设置一个点, 作为软弱结构面可能出现的位置。整个洞室断面上可取17个软弱结构面可能出现点。以软弱结构面与洞室的交点处软弱结构面与水平面的夹角作为软弱结构面的倾角。软弱结构面可能出现的位置, 如图5所示。
考虑到支护断面锚杆支护布置图的对称性与相似性, 本文仅仅考虑结构面在洞室右半侧出现时的支护情况。
一个软弱结构面情况
(1) 大量工程实践表明当软弱结构面倾角较缓 (0～20度) 时, 软弱结构面对原层状岩体的破坏形式无太大影响, 可按原层状岩体锚杆布置方案布置锚杆。
(2) 当软弱结构面与岩层的夹角较小 (0～20度) 时, 软弱结构面以泥化夹层为主, 泥化夹层对原层状岩体的破坏形式也无太大影响, 可按原层状岩体锚杆布置方案布置锚杆。
结构洞分析 篇7
关键词：施工支洞,堵头,可靠度分析法,有限元法,稳定性分析
1 工程概况
伊泰兹水电站位于赞比亚南方省丘莫市伊泰兹区, 大坝位于赞比西河和凯福河交汇点上游295 km处, 距离已建成的上凯福峡水电站230 km。伊泰兹大坝于1978年建成, 是下游上凯福峡水电站的调节水库, 主要用于蓄水灌溉和凯福河流量管理, 调节上凯福峡水电站的水力发电流量。大坝为心墙防渗土石坝, 最大坝高65 m, 正常蓄水位1 033.5 m, 校核洪水位1 040.37 m。扩机工程包括:南导流洞改建引水洞段、新建引水洞段、调压井、地面厂房以及尾水渠、开关站等。扩机工程总装机容量120 MW, 安装2台60 MW的轴流转浆机组, 额定水头40 m。引水洞施工支洞封堵体布置于施工支洞与引水洞交叉段部位, 桩号为ADIT 0+120.06 m~ADIT 0+106.56 m, 施工支洞开挖断面尺寸为5.0 m×6.5 m, 原支护措施为喷C20混凝土, 厚度为0.1 m, 封堵体部位围岩为Ⅲ类, 封堵断面尺寸为5.0 m×6.5 m, 封堵段承受水头为57.88 m。
2 设计资料和计算参数
2.1 结构简图
堵头纵剖面见图1。
2.2 设计工况
引水洞调压井最高涌浪水位:1 040.37 m, 坝前正常蓄水位:1 033.50 m, 引水洞施工支洞开挖断面面积:31.42 m2, 引水洞施工支洞喷射10 cm混凝土后面积:29.82 m2, 初拟封堵长度:13.5 m, 衬砌后洞底高程:975.62 m, 衬砌后洞顶高程:982.12 m, 开挖洞底高程:975.62 m, 开挖洞顶高程:982.22 m。设计工况见表1。
2.3 计算参数
封堵体C20混凝土, 弹性模量取2.55×104N/mm2, 泊松比0.167, 容重24 k N/m3。混凝土与混凝土之间的抗剪断参数f'=1.0, c'=0.8 MPa;混凝土与围岩之间f'=0.85, c'=0.6 MPa。导流洞封堵段围岩物理力学参数见表2。
3 基本假定[3,4]
1) 堵头混凝土与原衬砌混凝土为各向同性的线弹性材料, 围岩为弹塑性材料。2) 围岩及堵头内渗透水压力和下游水压力暂时不计。3) 顶拱部位喷混凝土与堵头混凝土之间是脱开的。4) 把施工支洞10 cm喷射混凝土与封堵体混凝土的接触面定义为潜在滑动面1, 10 cm喷射混凝土与围岩的接触面定义为潜在滑动面2。
4 计算成果分析
4.1 可靠度理论
采用可靠度理论分别对滑动面1, 2的稳定性进行计算分析, 计算成果见表3。
从表3可以看出, 对于持久状况, 潜在滑动面1, 2的抗滑力与作用力比值分别为2.27和1.70, 均大于1.32, 封堵体处于安全状态。对于偶然状况, 在校核洪水位情况时, 潜在滑动面1, 2的抗滑力与作用力比值分别为2.02和1.51, 均大于1.122, 封堵体处于安全状态;在地震情况时, 潜在滑动面1, 2的抗滑力与作用力比值分别为2.17和1.62, 均大于1.122, 封堵体处于安全状态, 因此, 封堵体的长度满足封堵稳定要求且具有一定的安全余度。
通过抗滑力和作用力比值与抗滑稳定计算的K值做比值来确定最不利工况, 对于滑动面1, 2, 正常蓄水位情况下比值分别为1.69, 1.25, 校核工况下的比值分别为1.77, 1.31, 地震工况下的比值分别为1.90, 1.41, 从上述分析中可以看出正常蓄水位工况为最不利工况[1,2]。
4.2 有限元理论
有限元理论计算共划分为251 024个网格, 根据可靠度理论计算结果, 选用正常蓄水位工况为最不利工况, 对该工况进行了三维有限元验证分析计算, 网格模型见图2。
4.2.1 滑动面1
1) 封堵混凝土本体正应力和变形。
封堵体混凝土X向的正应力SX最大值达到了0.56 MPa, 出现在边墙中部偏下, 小于C20混凝土的抗拉强度;Y向正应力SY最大值达到了0.75 MPa, 出现在底板中部, 小于C20混凝土的抗拉强度;Z向正应力SZ最大值达到了0.61 MPa, 出现在底板中部, 小于C20混凝土的抗拉强度, 从应力的数值可以看出, 封堵体所产生的拉应力均小于混凝土自身的抗拉强度。
封堵体混凝土的Z向变形都不是很大, 最大的地方出现在迎水面进人孔门槽处, 最大值达到了0.16 mm, 这是由于封堵体进人孔闸门将水压力传递给两侧门槽, 使门槽向下游变形的缘故。
2) 接触面应力和变形。
封堵体混凝土与10 cm喷射混凝土接触面X向的正应力SX最大值达到了0.73 MPa, 出现在边墙中部偏下, 小于C20混凝土的抗拉强度;Y向正应力SY最大值达到了0.76 MPa, 出现在顶拱中部, 小于C20混凝土的抗拉强度;Z向正应力SZ最大值达到了1.67 MPa, 出现在边墙中部, 大于C20混凝土的抗拉强度, 由于Z向产生较大的拉应力, 在封堵体迎水面的位置对封堵体混凝土与10 cm喷射混凝土切剖面发现剖面的最大应力为0.83 MPa, 小于混凝土的抗拉强度, 因此可以确定此处产生较大拉应力是由于90°拐角产生了应力集中问题, 故从应力的数值可以看出, 封堵体混凝土与10 cm喷射混凝土接触面所产生的拉应力均小于混凝土自身的抗拉强度。
封堵体混凝土的Z向变形都不是很大, 最大的地方出现在迎水面进人孔门槽处, 最大值达到了0.16 mm, 这是由于封堵体进人孔闸门将水压力传递给两侧门槽, 使门槽向下游变形的缘故。
4.2.2 滑动面2
1) 封堵混凝土本体应力和变形。封堵体混凝土X向的正应力SX最大值达到了0.60 MPa, 出现在边墙中部偏下, 小于C20混凝土的抗拉强度;Y向正应力SY最大值达到了0.75 MPa, 出现在底板中部, 小于C20混凝土的抗拉强度;Z向正应力SZ最大值达到了0.68 MPa, 出现在边墙与顶拱交汇处, 小于C20混凝土的抗拉强度, 从应力的数值可以看出, 封堵体所产生的拉应力均小于混凝土自身的抗拉强度。
封堵体混凝土的Z向变形都不是很大, 最大的地方出现在迎水面进人孔门槽处, 最大值达到了0.16 mm, 这是由于封堵体进人孔闸门将水压力传递给两侧门槽, 使门槽向下游变形的缘故。
2) 接触面应力和变形。封堵体混凝土与基岩接触面X向的正应力SX最大值达到了0.60 MPa, 出现在边墙中部偏下, 小于C20混凝土的抗拉强度;Y向正应力SY最大值达到了0.75 MPa, 出现在底板中部, 小于C20混凝土的抗拉强度;Z向正应力SZ最大值达到了0.68 MPa, 出现在边墙与顶拱交汇处, 小于C20混凝土的抗拉强度, 从应力的数值可以看出, 封堵体混凝土与基岩接触面所产生的拉应力均小于混凝土自身的抗拉强度。
封堵体混凝土的Z向变形都不是很大, 最大的地方出现在迎水面进人孔门槽处, 最大值达到了0.16 mm, 这是由于封堵体进人孔闸门将水压力传递给两侧门槽, 使门槽向下游变形的缘故。
5 结语
通过可靠度理论对封堵体的分析计算, 可以明确看出, 封堵长度为13.5 m时, 封堵体在三种工况下均能满足堵头稳定计算要求, 同时利用三维有限元对堵头长度进行了复核[5], 堵头的应力及变形均满足要求, 因此, 确定堵头长度为13.5 m。
参考文献
[1]权锋, 郭红彦.积石峡水电站导流洞堵头稳定性分析[J].水力发电, 2011, 37 (11) :87-88.
[2]杨静安, 郭红彦.拉西瓦水电站导流洞堵头结构与稳定分析[J].电网与清洁能源, 2008 (11) :71-75.
[3]甘文喜.水工隧洞堵头设计探讨[J].人民长江, 2011, 32 (5) :34-36.
[4]许广义.水电站导流洞堵头结构稳定研究[D].武汉:武汉大学, 2006.
某电站泄洪冲沙洞数值模拟分析 篇8
某电站变更设计过程中, 根据环境保护要求, 在原右岸泄洪冲沙洞桩号右泄0+272.822 m处增设放流洞。增设放流洞之后, 其对右岸泄洪冲沙洞的泄洪能力以及洞内水流流态会产生影响。
本文利用数值模拟方法对增设放流洞后的泄洪冲沙洞泄流能力及洞内水流流态进行计算分析, 判断其对原有结构运行安全的影响。
2 计算模型
数值模拟采用flow3d软件计算, 计算模型按右岸泄洪冲沙洞整体建模。
计算整体模型如图1所示。
3 计算初始条件
模型进口上游4 m范围及洞内按上游水位铺水, 进口设置压力进口, 模型下游4 m范围按下游水位铺水 (自由出流时下游不铺水) , 铺水段按下游水位设置压力出口。选用校核洪水工况及正常蓄水位自由出流工况进行模拟分析, 各模拟工况上下游水位如表1所示。
m
4 计算结果及分析
4.1 泄流能力
通过数值模拟计算得出, 在校核洪水位工况, 洞内流态在23 s左右趋于恒定, 流态恒定后, 流量约在385.5 m3/s。在正常蓄水位自由出流工况下, 洞内流态在30 s左右趋于恒定, 流态恒定后, 流量在298 m3/s左右。
4.2 泄流能力对比分析
按下述水力学公式计算泄洪冲沙洞过流量:
其中, μ为流量系数, 计算公式如下:
式中:Ac———出口断面面积, m22;
A———计算断面面积, m2;
L, R———右岸泄洪冲沙洞各洞段长度及水力半径;
ζ———局部水头损失系数;
ω———隧洞出口断面面积, 为34.98 m2;
T0———上游水位与下游出口底板高程差, m;
hp———出口断面水流的平均单位势能, 下游水位低于洞顶高程时, 取洞顶高程, 当下游水位高于洞顶高程时, 取下游水位高程。
计算得出增设放流洞前后两种工况下泄洪洞泄流能力, 将该计算结果与数值计算结果列入表2。
m3/s
由表2可以看出, 由水力学公式法及数值模拟分析法得出的增设放流洞后的泄洪洞泄流能力与增设前相差均不超过3%, 说明增设放流洞对右岸泄洪冲沙洞泄流能力影响不大。另外, 水力学公式法计算成果与数值模拟分析法计算成果相近, 也印证了数值计算成果的合理性。
4.3 流速分布
通过数值模拟分析计算可以得出, 在校核洪水位工况与正常蓄水位自由出流工况下, 泄洪洞内流态均较为稳定, 流速分布符合一般规律, 即洞壁周边受隧洞摩阻的影响, 流速较小, 隧洞中心流速较大。放流洞洞身段基本不受右岸泄洪冲沙洞过流的影响, 流速很小, 接近于0。
岔口处对右岸泄洪冲沙洞流速分布影响较小, 该处流速分布与非岔口处流速分布基本接近, 在岔口进口处会有部分回流, 流速较小, 校核洪水位工况下约为3.2 m/s, 正常蓄水位自由出流工况下约为2.5 m/s, 回流流速均较低, 水流流态不会对结构安全产生影响。
4.4 压力分布
通过数值模拟分析计算可以得出, 校核洪水位工况与正常蓄水位自由出流工况流态均较为稳定, 压力分布符合一般规律。压力与流速水头相关, 出口段流速较洞身段流速偏大, 其压力值较洞身段偏小。压力与隧洞洞身高度成正比, 在隧洞横断面及纵断面图均呈现层状分布。由于上游水位较低, 在正常蓄水位自由出流工况下, 右岸泄洪冲沙洞拱顶部位会出现局部负压, 最大负压值约为-0.9 m水头。为避免右岸泄洪冲沙洞出现负压, 对水流产生紊动, 应尽量避免其在低水位下长期运行情况。
岔口处对右岸泄洪冲沙洞压力影响较小, 在岔口进口处受回流影响, 顶部及底部会产生局部压力增加情况, 但增加幅度不大, 校核洪水位工况下约为0.7 m水头, 正常蓄水位自由出流工况下约为0.3 m水头;放流洞洞身段基本不受右岸泄洪冲沙洞过流的影响, 压力较为均一。
5 结语
本文通过flow3d软件对某电站泄洪冲沙洞进行数值模拟分析, 计算得出其泄流能力以及洞内流速及压力分布。将泄流能力计算结果与增设前泄流能力以及通过水力学计算得出的增设后的泄流能力相比较, 得出增设放流洞对右岸泄洪冲沙洞泄流能力没有明显影响的结论。同时, 水力学计算成果与数值计算成果相近, 也印证了数值模拟计算成果的合理性。
数值模拟分析计算洞内流速分布与压力分布结果表明, 增设放流洞后, 泄洪洞的洞内流态较为稳定, 其流速分布与压力分布均符合一般规律。因而, 增设放流洞的设计方案是可行的。
摘要：通过flow3d软件, 对某电站泄洪冲沙洞进行了数值模拟分析, 探讨了其泄流能力、洞内流速及压力分布情况, 指出泄流能力与增设前相差均不超过3%, 洞内流态较为稳定, 其流速分布与压力分布均符合一般规律, 因此增设放流洞的设计方案是可行的。
关键词：泄流能力,水力学,数值模拟,流速分布,压力分布
参考文献
