结构及性能

关键词： 吸收剂量 拉伸 强度 性能

结构及性能（精选十篇）

结构及性能 篇1

一

在戏曲舞台上, 为表现内容复杂、起伏跌宕的剧情及众多的人物, 其演唱的唱腔曲调必然繁多。这些不同表情、形态迥异的曲调, 要根据故事的发展脉络及表现人物的要求, 组织成一个既统一而内部各构成要素又富于变化的整体。

曲牌体。曲牌体又称曲牌联套体, 是戏曲唱腔最早的结构形式。是以曲牌为基本的结构单位, 把若干首不同的曲牌, 按照一定的章法组合, 使之相联成套, 以构成“套曲”这样大型结构的音乐作品, 以表现各种不同的戏剧情绪。

曲牌体唱腔音乐, 继承了历史上所有歌舞和说唱音乐的成果, 如唐宋大曲、宋词、鼓子词、转踏、唱赚、诸宫调等。其结构形式经历了一个从简到繁、从低级到高级的发展过程:其一, 单曲反复。除引子和尾声外, 全剧 (折) 只用一首曲牌的反复演唱来表现故事;其二, 两曲相间循环。也称循环体。除引子和尾声外, 中间 (过曲) 部分采用两首曲牌相间循环交替运用;其三, 多曲联套。全套曲由不同的各首曲牌组成, 个别曲牌可以连用。

曲牌体套曲的组合, 要依“同宫成套”的原则选定宫调, 这既是为了求得全套曲调的统一与和谐;也是为了适应剧情的转折, 因为每一个宫调具有不同的调性色彩及表现功能。如, 元杂剧即采用4个宫调 (4折) 来演唱故事。第1折大多为仙吕 (清新绵邈) , 以适应剧情尚未展开之需要;第4折用双调 (健捷激袅) 终结全剧:第2、3折用南吕 (感叹伤悲) 和正宫 (惆怅雄壮) 。而中吕、黄钟、大石、商调、越调等则可任意运用。总的宫调运用, 北曲较严, 南曲较宽。

为表现戏剧冲突, 套曲在节奏上有各种对比手法。如, 每支曲牌都有不同的板式:或三眼板 (4/4拍子) , 或一眼板 (2/4拍子) , 或有板无眼 (1/4) 和无板无眼 (散板) 等, 以表现不同的内心情感。甚至南曲有将三眼板扩增一倍的“赠板”, 以提高其抒情性。

曲牌的运用有粗曲和细曲之分, 粗曲大多来自民间歌曲, 旋律色调诙谐, 喜剧色彩较浓;细曲大多来自传统音乐, 典雅细腻, 抒情性强是其主要特色。此外, 在旋律上也有许多变化。如由于语言文字不同而形成了不同的四声腔格, 从而出现曲调形态新的变化。如阴平字多用高平腔, 一般只用一个乐音, 其音多处唱腔旋律的高音区;阳平字腔格则由低至高, 或上行后而作下行, 多用级进或小三度进行, 一般要用二至三个乐音。为使唱腔更为华丽流畅, 还需对唱腔旋律进行润饰和美化。如运用“带腔”、“叠腔”、“揉腔”、“擞腔”等润腔方法, 使唱腔更为动听传神、细腻优美。

板腔体。板腔体又称板式变化体, 是以一对上下句曲调为基本的结构单位, 通过节拍、节奏、速度、旋律、宫调等变化, 而演化出各种不同表现性能的板式, 由此构成一剧 (折) 的唱腔音乐。这种结构形式称板腔体。板腔体及其板式变化, 既是一种结构方式, 也是一种曲调发展手法。板腔体源于民间音乐的变奏手法。比如, 我国分节歌式的传统民歌, 当用一首简短曲调配以多段歌词反复演唱时, 因语言的四声及情感表现的需要而会出现一系列变化。在器乐的反复演奏时, 常采用加花减花、加头扩尾、翻高翻低、移宫犯调等手法发展曲调。

板腔体以“原板” (或一板一眼的“中板”) 为基础, 其他板式均由其派生而来。为适应戏剧化及的人物表现不同性格, 须在原来基础上加以丰富和补充, 并按不同角色特点加以演变, 形成了戏曲的行当唱腔这一刻画人物形象的重要手段。由于单一的板式难以胜任, 戏剧矛盾的展开和表现人物感情的变化, 故需要多个不同板式的相互联接和组合。其连接的先后顺序通常为:散、慢、中、快、散。此一安排, 基于音乐发展的逻辑性要求, 符合戏剧矛盾的起伏和发展的一般性规律。

戏剧情节矛盾发展的复杂性和多样性还要求在板式变化的基础上, 运用腔调的对比与调性变化。如, 京剧在某一剧目中, 除演唱高亢、潇洒的西皮唱腔外, 还有以委婉、低回、深情见长的二黄唱腔。此外, 还有高拔子、吹腔、四平调等。两种声腔定弦不同, 突出了调性色彩的不同与变化。

曲牌体和板腔体各有特点:前者在音调的旋律色彩方面比较丰富, 但音乐的戏剧性相对较弱;后者虽在旋律的丰富性上稍逊一筹, 但戏剧性强烈。由于两种结构形式的优长与不足, 其未来的发展趋向, 将是集这两者特征于一身的综合体结构形式。

二

戏曲音乐与戏剧相结合, 体现并适应着戏剧赋予它的各种表现要求。

叙事性。在戏剧音乐中, 叙事性唱腔承担着交代人物, 陈述故事情节发展过程和剧中角色激辩等各项表现要求。是构成戏剧音乐的重要因素。叙事性唱腔的特征为:突出语言特性 (咬字、四声调值、语气、语调) , 与语言密切结合。有的半说半唱, 有的似说似唱, 大多为一板一眼, 演唱速度中庸。曲调则字多腔少, 有的一字一音, 无拖腔, 即所谓“词情多而声情少”。梆子腔诸剧种中的[二六板]、[二八板]、[夹板]、[二性]、[二流]等, 无为此类表现性能的唱腔。昆剧中的一板一眼曲牌如[雁儿落]、[滴溜子], 以及川剧高腔曲牌中的“二流”等, 也是叙事性唱腔。

唱腔叙事性的浓淡, 也与其母体音乐的特征有关。如属民间说唱类型而发展起来的剧种 (如评剧) 唱腔, 其唱腔的叙事性就强, 且唱腔的类别也多。而属民间歌舞类型发展起来的剧种 (花鼓、采茶、花灯类剧种) , 其唱腔的叙事性较弱。此外, 其形态特征也因地域、剧种而异。一般北方剧种, 此类唱腔个性很鲜明;南方剧种此类唱腔的个性较模糊。而京剧的“原板”类曲调, 则是兼具叙事和抒情两种表现性能的唱腔, 这主要是与其唱腔曲调独特的形态特征有关。

抒情性。唱腔的抒情性作用, 是构成戏曲音乐戏剧性的重要因素之一。与叙事性相对。在戏曲中, 抒情性的唱腔最擅于表现和抒发人物的内在感情。这类唱腔演唱速度较慢, 多为一板三眼的[慢板]。一些中慢速的一板一眼的唱腔, 也具有此种表现性能。曲调多字少腔繁, 有长大的拖腔, 即所谓“词情少而声情多”。其旋律以婉转、优美、华丽、曲折, 富于歌唱性见长。在一出戏里, 重点的抒情性唱段, 多处于核心场次, 是刻画剧中人音乐形象, 揭示人物内心世界的主要手段。也是一出戏中最感人、最富艺术魅力和感染力的部分。

成熟的戏曲剧种, 其抒情性的[慢板]唱腔有两种类型:一种是指一般类型的[慢板], 其特征如前所述;另一种是[大慢板], 演唱速度更慢, 其特征为拖腔比[慢板]延伸的幅度更大, 曲调更具华丽多彩, 一字多音以十六分和三十二分音符为多;比[慢板]更细腻、委婉、抒情。如京剧西皮和二黄中的[慢三眼]和评剧的[凡字大慢板]、[反调大慢板]、[正调大慢板]等等。

抒情性唱腔, 从我国南北戏曲剧种的特色看, 也呈现不同的地域特征。如从字腔结合上, 南方剧种的唱腔, 以“字腔交织”体现其抒情性的表现性能。而北方剧种的唱腔, 则以“先字后腔”展示其抒发人物感情的主要艺术表现手段。

戏剧性。唱腔的戏剧性表现性能, 可作两种理解:一是叙事性与抒情性两者的结合, 就具备了其完成声乐演唱达到戏剧化的目的。反之, 二者缺一, 均不能构成戏剧性音乐。二是从狭义上, 一些戏曲唱腔 (或曲牌、板式) , 很善于表达戏剧性 (有的称激情性) 的感情。具有将戏剧矛盾激化, 并推向高潮的表现性能。

戏曲唱腔结构及表现性能, 作为中国戏曲音乐重要的构成部分, 是在特定的华夏民族传统历史文化背景下形成的, 具有独特的民族风韵和艺术品格, 体现了与西方戏剧音乐 (如歌剧音乐) 截然不同的组织方式和美学原理。深入研究该命题, 对于我们了解中国传统戏剧音乐的真谛与内涵, 将是大有裨益的。

参考文献

[1]何为, 王琴.简明戏曲音乐词典[M].北京:中国戏剧出版社, 1990.

[2]中国大百科全书·戏曲曲艺卷[M].北京:中国大百科全书出版社, 1983.

结构及性能 篇2

关键词：日光温室；墙体结构；保温性能；温度；现状

中图分类号：S214.3 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2015）03-0025-02

高效节能日光温室以充分利用太阳辐射热为基础，综合各种配套设施，能够有效提高温室的透光性能和保温性能，克服温室冬季生产的不利因索，是一种可以实现高产、高效、优质栽培的农业生产模式。高效节能日光温室能够有效提高土地及其他相关资源的利用率，是北方寒地冬春季进行蔬菜栽培的理想场所。

1 日光温室围护墙体结构研究

在传统的温室设计理论中，墙体和后屋面的主要作用是承重和隔热。而高效节能日光温室的墙体和后屋面则要求既能承重、隔热，又能载热，即白天蓄热，夜间放热。与普通日光温室相比，高效节能日光温室在提高温室前屋面采光性能的同时，加强了墙体和后屋面的保温蓄热性能，白天得到的热量只有一小部分透过墙体和后屋面散失到室外，大部分热量蓄积在土壤、墙体和后屋面，夜间再传递到室内。所以，高效节能日光温室的墙体和后屋面与地面一样，白天是蓄热体，夜间是放热体，即热源。

日光温室墙体应牢固、支持力强、不易损坏。早期的墙体结构多是厚度较大的夯实土墙或草泥墙，造价低，占地面积大，防水能力差，经常出现坍塌现象。后来，墙体结构发展为红砖墙，造价高，且单薄的砖墙保温能力有限。此后，人们试着在砖墙中间夹隔热材料，关于日光温室组合墙体的研究就此展开。

董仁杰等在建立求解验证日光温室热环境理论模型时提出，温室后墙对保证温室热环境具有重要作用，而且其夜间的作用大于白天。翟国勋的研究表明，温室后墙内侧200 mm以内的温度波动较大，证明日光温室后墙能贮积太阳能。赵东等认为晴天时墙体白天积蓄的一部分太阳辐射能，在夜间释放到空气中；阴天时的主要热源是墙体散热。围护结构是一个大的蓄热体，其白天吸收大量太阳能，夜间释放出热量，在温室中起着积极作用。

为增加墙体的保温蓄热能力，一是设计异质复合墙体，内层选择蓄热系数大的建筑材料，外层选择导热率小的建筑材料；二是加大厚度。

目前，常用的墙体有单一材料墙体（如垛土墙、砖墙等）和复合墙体（如红砖+苯板+红砖、红砖+珍珠岩+红砖、粉煤灰砖+苯板+红砖等）。郭慧卿、李振海等的研究表明，从稳态传热的角度看，热阻作为墙体热工性能评价指标具有局限性，还应综合考虑墙体材料的其它热物理特性，如材料蓄热系数。蓄热系数较大的墙体，无论其厚度如何，地温及气温均难以优于由膨胀珍珠岩一类高效保温材料参与复合的墙体。建筑物的保温性能用围护结构的总热阻R来评价，RR越大，其传热量越小；D值是围护结构的热惰性指标，表征结构的热稳定性，结构的D值大，室内温度波动小。对于日光温室的保温性能，目前还没有统一的评价指标，白义奎，王铁良参照国家行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》，以D（或R+D）值作为评价指标，要求外墙D≥3.0（K≤15 W/（m2·K）），日光温室应尽量采用较大的R及D。

虽然红砖是我国绝大多数地区的主要墙体建筑材料，但烧制实心黏土砖除开采大量的土地资源外，还会产生大量的有毒气体。红砖的替代产品——加气混凝土砌块被越来越广泛的应用。与红砖比较，加气混凝土砌块具有容重轻、保温隔热性能好、防火性能强、几何尺寸大、施工效率高等优点。张立芸等通过对加气混凝土墙体的结构性能进行分析，认为加气混凝土是一种适宜的替代红砖的新型建筑材料，其与聚苯板构筑的异质复合墙体具有相对优越的热特性，能增强温室北墙的蓄热体作用。

2 日光温室围护墙体保温性研究

日光温室特殊的围护结构及保温措施，在不加温或少加温的条件下即可越冬生产。墙体作为温室的围护结构之一，对温室内的热环境有直接的影响。陈端生对几种温室墙体的温度分布进行测试，但对温室墙体的传热特性缺乏理论研究。国外学者对温室墙体的传热及能耗进行理论分析及实验测试，但由于其所研究的温室结构与我国的日光温室结构不同，故无法直接照搬国外的研究模式。理想的日光温室墙体不但向外放热量小，而且热稳定性好，能有效提高日光温室的节能效果，因此有必要对墙体的传热特性进行分析研究，以期对温室的建造起指导作用。

佟国红等对结构相同、墙体材料不同的温室进行温度测试，结果表明：在同一温室内，复合异质墙体夜间内表面温度比纯砖墙内表面温度高3.7 ℃；室外温度相同时，复合异质墙体温室的夜间空气温度比夯实土墙温室高3.0 ℃。理论分析结果显示：复合异质墙体对室外温度扰量的衰减倍数是聚苯乙烯泡沫塑料板墙体的123倍、是纯砖墙的9.5倍；单位面积复合异质墙体全天向室外传送的热量是纯砖墙的1/17。

光照是节能日光温室获取能量的最主要来源，而保温设计是保证日光温室冬季正常生产的关键环节。提高温室的保温性能、降低能耗，是提高温室生产效益的最直接手段。节能日光温室主要由围护墙体、后屋面和前屋面三部分组成，前屋面是温室的全部采光面。一般情况下，应尽量加大前屋面采光面的面积，并采取合理的采光角度，以获得最大的太阳辐射；夜间一般用保温被覆盖或在内部设置二道幕。受日光温室采光面的限制，前屋面改变的空间很小，因而在加强温室前屋面保温设计的基础上，加强和改进围护墙体的保温性能至关重要。白义奎对几种常用单一材料墙体及复合墙体的保温性能进行分析，结果表明，多层异质复合墙体具有热阻大、蓄热、隔热、保温性能好的优点，但存在自重大、造价高、受周围环境尤其是湿度影响大等缺点。白义奎等在分析铝箔绝热热工性能的基础上，提出一种缀铝箔聚苯板空心墙体设计，理论分析结果表明，这种墙体具有较好的保温隔热性能。

对于如何提高围护结构的保温性能，国内外很多专家进行了理论和试验研究，为日光温室的设计提供了理论依据。这些研究大多采用传热学理论，通过温度分析的方法，计算分析各种围护结构的保温性能及热环境。但由于日光温室内是一个高温、高湿环境，其传湿过程对墙体传热特性、热损失的影响很大，因此理论计算的传热系数值偏小。

白义奎等对聚苯板夹芯墙体及缀铝箔聚苯板空心墙体的保温性能进行测定，测试墙体的传热系数并分析影响保温性能的因素。赵东等得出温室墙体表面温度与室内外温度的关系和热流量及墙体表面蓄放热的变化规律：墙体的温度分布规律与室内温度变化一致，随着墙体高度的增加，温度降低；放热量为蓄热量的10.5%左右，大部分以热传导的形式散失。

温室散热包括围护结构传热、换气传热、地中传热3种，其中围护结构传热占总散热的70%～80%。因此，除选用较好的夜间保温覆盖材料外，增加墙体的蓄热、隔热性能也是非常有效的节能措施。

3 结语

高效节能日光温室充分利用太阳能，并最大限度地保存室内热量，其保温性能是影响设施内温度的重要因素之一。日光温室受自然气候影响较大，因此北方寒地发展节能日光温室时，应把温室保温性放在首位，尽量提高温室的保温性能、降低能耗。通过不断优化日光温室围护墙体结构，可以逐步提高其保温性能，进而使室内温度维持在理想水平。

参考文献

[1] 李天群.加气混凝土砌块墙体裂缝原因及控制措施[J].重庆电力高等科学校学报，2006，11（2）：35-37.

[2] 张立芸，徐刚毅.日光温室新型墙体结构性能分析[J].沈阳农业大学学报，2006，37（3）：459-462.

[3] 白义奎，刘文合，王铁良，等.缀铝箔聚苯板空心墙体保温性能的测试与分析[J].新型建筑材料，2006（1）：43-45.

Abstract：High efficiency and energy saving sunlight greenhouse is an ideal place for vegetable cultivation in cold region in winter and spring. The article expounds the development status of wall structure and insulation performance of high efficiency and energy saving sunlight greenhouse， and simply discusses the influence of different wall structure on the insulation performance， and provides a reference for optimizing the design of high efficiency and energy saving sunlight greenhouse.

丽赛纤维的结构、性能及应用分析 篇3

我国2000年前后从日本引进丽赛纤维，成为当时我国攻克高档纤维素纤维生产技术的代表项目。丽赛纤维的生产线建立过程几乎秘而不宣，经过四年多的精心准备，2004年丽赛才在上海揭开面纱亮相业界。两年来对丽赛的好评如潮，国内外纺织行业专家学者多次在公开场合表示丽赛是我国高档纤维素纤维的代表性产品，丽赛一进入市场，就高扬“价值从纤维开始”的理念，塑造市场价值链，塑造新世纪的纺织、服装审美价值。健康、绿色、舒适成为丽赛纤维产品永远的主题[1,2,3,4]。

1 纤维形态结构

由于莫代尔、丽赛纤维都是粘胶纤维，故将莫代尔、普通粘胶纤维、丽赛纤维从形态结构上做以比较。

1.1 纤维表面形态和纤维截面形态

从表面形态来看，莫代尔、普通粘胶纤维有1～2根沟槽;而丽赛纤维无沟槽、表面光滑，见图1。从截面形态来看，莫代尔、普通粘胶纤维都呈锯齿形、有皮芯层，但莫代尔的皮层比粘胶纤维要厚得多，而丽赛纤维截面形态呈圆形的全芯结构，见图2[5]。

1.2 纤维的形态结构分析

再生纤维素纤维都是由纤维素大分子构成，但由于原料特征的不同和受纺丝凝固条件的影响，它们在形态结构(皮层、内芯层)上存在着明显的差异，一般皮层(简称表层)和内芯层(简称芯层)的结构也有相当大的区别：再生纤维素纤维表层大分子的取向度较高，结构紧密，结晶区颗粒小，结晶度较低;芯层大分子取向度较低，结构疏松，结晶颗粒较大，结晶度较高，利用特殊的纺丝工艺条件，可以使纤维截面中皮层增厚，芯层变薄，甚至几乎没有芯层，全是皮层;也可制得几乎没有皮层结构只有芯层结构的纤维。丽赛纤维即是这类全芯结构的纤维。独特的纵、横向结构使丽赛纤维比较柔软、表面顺滑，织成的面料极富弹性，悬性好，手感柔软滑爽。

实验数据表明丽赛纤维的取向度、聚合度均高于莫代尔和普通粘胶纤维，即丽赛纤维具有更高的沿纤维轴向的规整性。因此决定了丽赛纤维的断裂强度高、结晶度适中、断裂伸长适中。

2 丽赛纤维性能

丽赛纤维是一种新型再生纤维素纤维，该纤维从根本上克服了粘胶纤维的缺点，秉承了该系列纤维的所有优点，具有超爽、超滑、超软的“超棉”特质。

2.1 柔软性

丽赛纤维的柔软性来源于纤维素大分子无规则的粒子型结晶和全芯结构，这一点与天然棉纤维的微结构非常相似，但它的柔软性却比棉要好得多，这与它光滑的圆柱形表面有关。更可贵的是，经过多次洗涤后，丽赛纤维织物仍然能保持这种柔软性，而棉织物经过多次洗涤后，由于易吸附钙皂，而逐渐变糙变硬。

2.2 亲肤性

丽赛纤维超天然的亲肤性来源于植物纤维素大分子上的亲水性基团以及天然纤维素的柔韧性。它的吸湿导湿性比天然棉纤维要好得多，吸湿性接近羊毛，亲肤性和舒适性胜过羊毛。它优良的吸湿导湿性来源于纤维微结构中通透性极好的互相连接的非结晶区，这使丽赛纤维纺织品的服用性能提升到一个新的高度。

2.3 高模量和弹性

丽赛纤维的高模量和刚性弹性来源于极好的纤维素大分子取向度，这在再生纤维素纤维中是佼佼者。高取向度的实现，是生产丽赛纤维的关键技术之一。丽赛纤维的断裂强度接近于涤纶的强度，湿断裂强度是粘胶纤维的3倍，因此，它大大改善了纤维的纺、织、染的加工性能和纺织品的服用性能。

2.4 悬垂性

丽赛纤维光滑的圆形横截面和全芯结构使纤维光泽好，容易制成桃皮绒风格的纺织品，具有极好的悬垂性和滑爽感。

2.5 染色性

丽赛纤维具有纤维素纤维的属性，具有较高的取向度和适量稳定的结晶度，可染性好，鲜艳度极佳，并适合所有纤维素纤维的染整工艺和染料应用。

2.6 耐碱性

耐碱性好，与棉混纺织物还可进行丝光处理，改善织物手感与光泽，使混纺织物更具有特色[6]。

2.7 吸湿和干燥性能

该纤维具有高吸湿度和干燥度，使该纤维的织物具有良好的舒适感和身体亲和性，是一种全新的绿色亲肤纤维。

2.8 拉伸性能

该纤维良好的干伸与湿伸性能，使所制织的织物具有良好的尺寸稳定性。

2.9 环保性

丽赛纤维废弃物可自然降解，绿色环保，因此也是生态纺织品的主要原料之一[2,3,4,5,6,7]。

3 应用

3.1 丽赛纤维织物产品

丽赛纤维广泛应用于服装、家纺等领域，有纯纺、混纺、复合纺产品及交织产品。目前，已经面世的产品有丽赛纯纺;与棉、亚麻、大麻混纺;与羊毛、羊绒混纺;与天丝、PTT等复合。

除此之外，丽赛纤维还能够生产一些特殊产品，如针织色纺纱、花式纱、色织布等。

3.1.1 针织产品

由于丽赛短纤卷曲度较好，织物中存留静态空气较多，因而具有较好的保暖性。同时，作为绿色环保纤维，丽赛纤维与人体皮肤具有良好亲和性，而且十分柔软，许多舒适性指标都接近于羊绒，被业界称之为“植物羊绒”。这些特性使其成为保暖内衣原料上乘之选。丽赛纤维初始模量较大，回弹性好，利用这一性能，可制成蓬松度较好、手感丰满的仿毛类毛衫织物。由于丽赛纤维吸湿性较好，由其织成的织物具有良好的导湿透气性，同时纤维对人体皮肤无刺激性，且柔软滑糯，因而是生产T恤面料的理想选择。

针织工艺设计原则为：

纯纺是最佳选择;

与弹性纤维结合，可织造出高弹、舒适的内衣;

与棉、绢、羊绒和大豆蛋白纤维及其它功能性纤维混纺，可以织制透气、手感柔软、滑爽，保暖、抗菌、抗紫外线等保健功能的针织产品。

3.1.2 机织产品

纯纺高支高密平纹织物透气、平挺、细腻、滑爽。纯纺纱线和涤纶交织的平纹织物平挺、细腻、滑爽、抗皱性好。纯纺斜纹织物厚实、透气、保暖，抗皱性好，采用高捻度纱线，织物悬垂性与弹性更佳。纯纺提花织物透气、厚实、丰满、柔软、色泽光亮。

与棉、麻混纺，经过碱及生物酶处理，可以制得表面光洁、滑、挺、爽、尺寸稳定、且成本较低的轻薄织物及家纺用品。

与细羊毛或羊绒混纺，可制得厚实、丰满、保暖、弹性好的外衣织物。

与其它合成纤维、弹性纤维混纺，可以制得导湿、透气、手感柔软、滑爽、色泽鲜艳、富有光泽、尺寸稳定的服装面料。

由于该纤维初始模量较大，纤维弹性较好，由其制成的衬衫面料形态尺寸稳定性好，挺括有骨感，且手感滑糯。作为纤维素纤维，丽赛纤维染色鲜艳，富有光泽，且织物成形性好，因而可被广泛用于制作女装面料[8]。

3.1.3 用丽赛纤维生产家纺产品

由该纤维制成的家纺产品较为柔软，且富有弹性，对人体皮肤具有很好的亲和性，是新一代家纺产品的良好选择。

丽赛纤维用来制作毛巾产品非常合适。这是由于该纤维具有良好的吸湿性能，并且非常柔软。同时可直接将该纤维用来生产毛巾产品，而不需像棉那样先要对棉纤维进行丝光处理以除掉纤维上的蜡质，然后再用来生产成品。丽赛纤维本身具有极佳的弹性，通过与弹力丝混纺制成弹力布，不但使织物具有良好的弹性，而且还兼有丽赛纤维本身所具有的系列优良性能。

3.1.4 特殊产品

3.1.4. 1 针织色纺纱

先将各组分纤维分别进行染色，然后将不同颜色纤维混纺制成色纱。由此色纱制成的织物颜色较为鲜艳，同时还具有各组分纤维的优越性能。

3.1.4. 2 花式纱

良好的可纺性使丽赛纤维可像其它再生纤维素纤维那样进行纺纱织造，因而也可制成各种风格不同的花式纱，以拓宽产品应用范围。

3.1.4. 3 色织布

将不同颜色的纱线与上色后丽赛纱线相互交织，织成色织布。该布具有丽赛纤维各项优良性能，可用来制作各种色织服装。

3.2 织物性能

丽赛纤维的织物主要具有以下性能特点：

织物平滑性好;

织物悬垂性好;

织物有身骨，软而弹;

织物形态、尺寸稳定性好;

织物导湿透气、亲肤性好;

染色鲜艳，富有光泽;

耐碱性好，可作轻度丝光处理。

4 发展前景

4.1 进行特殊风格整理

4.1.1 桃皮绒风格整理

由于丽赛纤维全芯结构和高取向度，可以通过工艺、助剂、专用设备等条件使纤维表面产生原纤化，这种微原纤的长度一般不超过0.2mm，原纤化等级可达3级以上。经过整理后的纤维织物具有桃皮绒风格。

4.1.2 仿真丝风格整理

丽赛纤维是光滑的圆柱形表面，本身就具有滑爽、光泽、亮丽的特点，但由于该纤维是短纤维，要想达到理想的效果，纺纱时尽可能采用赛络纺、紧密纺等纺纱工艺使毛羽降到最低。织纹设计中，缎纹组织更具有表现力，染整过程也要注意尽可能地去除毛羽保持纤维表面的光亮。

4.2 利用混纺技术开发差别化丽赛纤维

4.2.1 生理舒适功能类纤维

吸湿排汗、超吸湿、充气型、温湿度调节等。

4.2.2 保健功能类纤维

抗菌防臭、蓄热保温、防紫外线和芳香保健等。

4.2.3 人体防护功能类纤维

如防焰耐燃、电磁波屏蔽等。

4.3 拓展使用领域

作为制造粘胶基碳纤维的纤维材料;

作为制造非织造布的纤维材料[7,8,9,10,11]。

5 结语

丽赛纤维紧紧抓住了21世纪的服装面料发展的三大特点：一是突出以人为本;二是绿色环保健康;三是服装面料功能化的特性，集时尚、品质、功能于一身，尤其是它和不同产品的结合时，将会产生明显不同的效果。它既符合“可持续发展”的要求，又满足人们日益追求自然、舒适、美观和卫生保健的时尚需求，因此，该纤维将会得到更广泛的应用，具有很好的市场前景。

参考文献

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[2]刘阳, 刘瑞香.天丝/丽赛吸湿排汗纤维混纺面料的开发[J].毛纺科技, 2005, 33 (4) :46-48.

[3]赵博.丽赛纤维混纺纱产品的开发与研制[J].广西纺织科技, 2005, 34 (4) :21-23.

[4]马丽芸等.Polynosic纤维纯纺针织纱的开发[J].纺织导报, 2005 (3) .

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结构及性能 篇4

摘要：青岛是我国目前海洋工程发展十分迅速的城市之一，无论是高速公路建设还是海湾工程的建设已为世人所瞩目，作为目前青岛在建第二大海湾工程陈家贡湾特大桥位于胶南市琅琊镇的陈家贡海湾，起于陈家贡村西北，止于尹家圈村东北，属滨海地貌，地形比较平坦。全桥总长1811.5米、孔数-孔径为60-30m，为装配式预应力混凝土连续T梁桥。是我国目前在建的较为罕见的大型海洋工程。

关键词：特大桥海工混凝土耐久性浅谈应用

0引言

由于陈家贡湾特大桥处于海水环境，海水环境对于桥梁混凝土结构具有强腐蚀性，按照一级公路桥梁结构1设计基准期和本工程使用年限的要求进行结构耐久性设计，为保证陈家贡湾特大桥混凝土结构的耐久性，本工程采取了以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性技术方案。然而我国目前尚没有大型海洋工程超长寿命服役的相关技术规范，高性能混凝土的设计、生产、施工技术在工程中的应用尚为空白，因此结合陈家贡湾特大桥工程的具体要求，研究跨海大桥混凝土结构耐久性策略和高性能混凝土的应用技术极为迫切和重要。

1陈家贡湾特大桥混凝土结构布置和耐久性设计

1.1陈家贡湾特大桥混凝土结构布置陈家贡湾特大桥孔数―孔径(孔―米)为60―30m，为装配式预应力混凝土连续T梁桥，桥梁上部结构：六孔一联、全桥共十联，行车道板与桥面铺装采用剪力钢筋连接;桥梁下部结构：桥墩采用双悬臂预应力薄壁墩，墩柱为主截面3×1.5米的带竖肋矩形截面，基础采用柱式台、桩基础或重力台、扩大基础。混凝土设计强度根据不同部位在C35～C50之间。

1.2陈家贡湾特大桥附近海域气象环境陈家贡湾特大桥地处东亚季风比较发达的黄海之滨，受季风和海洋气候的影响，四季变化比较明显，属南温带湿润季风气候类型：夏季空气湿润，雨量充沛;冬季气候干燥，时长稍寒。多年年平均最低气温为9.1℃、最高气温为15.9℃。最热出现在八月，月平均气温为25℃，最冷出现在一月，月平均气温为-4.5℃。年平均相对湿度为72%，累年全年蒸发量平均为1462.2毫米，其中全年以五月份为最高，累年平均达到180.1毫米，一月最小，仅为54.8毫米，海区全年盐度一般在15.00～34.00‰之间变化，属强混合型海区，海洋环境特征明显。

1.3陈家贡湾特大桥面临的耐久性问题在海洋环境下结构混凝土的腐蚀荷载主要由气候和环境介质侵蚀引起，主要表现形式有钢筋锈蚀、盐类侵蚀、冻融循环、溶蚀、碱-集料反应和冲击磨损等。陈家贡湾特大桥位于东亚季风比较发达的黄海之滨，因为天气较暖，严重的冻融破环和浮冰的冲击磨损可不予考虑;镁盐、硫酸盐等盐类侵蚀和碱骨料反应破坏则可以通过控制混凝土组分来避免;这样钢筋锈蚀破坏就成为最主要的腐蚀荷载。

混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发：

一是海水中Cl-侵蚀;

二是大气中的CO2使混凝土碳化。国内外大量工程调查和科学研究结果表明：海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要因素是Cl-进入混凝土中，并在钢筋表面集聚，促使钢筋产生电化学腐蚀。在陈家贡湾特大桥周边沿海地区调查中亦证实，海洋环境中混凝土的碳化速度远远低于Cl-渗透速度，混凝土自然碳化速度平均为3mm/。因此，影响陈家贡湾特大桥结构混凝土耐久性的首要因素是混凝土的Cl-渗透速度。

2提高海工混凝土耐久性的技术措施

提高海工耐久性混凝土的主要技术措施有：

2.1海工耐久性混凝土其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和聚羧酸高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，高密实、高耐久的混凝土材料。

2.2提高混凝土保护层厚度这是提高海洋工程钢筋混凝土使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的方法。但是保护层厚度并不能不受限制的任意增加，当混凝土保护层过薄时，易形成裂缝等缺陷使保护层失去作用，钢筋过早锈蚀，降低结构强度和延性;当保护层厚度过厚时，由于混凝土材料本身的脆性和收缩会导致混凝土保护层出现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用。

2.3混凝土保护涂层完好的混凝土保护涂层具有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触粘结的特点，其于砼粘结力不小于1.5Mpa，并且与砼表面的强碱性相适应，延长混凝土和钢筋混凝土的使用寿命。然而大部分涂层本身会在环境的作用下老化，逐渐丧失其功效，一般寿命在5～10年，只能作辅助措施。

2.4阻锈剂阻锈剂通过提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢筋表面的氧化物保护膜，其品质对混凝土的主要物理性能、力学性能无不利影响，从而延长钢筋混凝土的使用寿命。但由于其有效用量较大，作为辅助措施较为适宜。

3加强陈家贡湾特大桥结构混凝土耐久性措施

改善混凝土和钢筋混凝土结构耐久性需采取的措施：

①从材质本身的性能出发，提高混凝土材料本身的耐久性能，例如采用高效减水剂和高效活性矿物掺合料。

②找出破坏混凝土耐久性作用的内在因素和外在因素，对主因和次因对症施治，并根据具体情况采取除高性能混凝土以外的补充措施，例如综合防腐措施。采用高性能混凝土是在恶劣的海洋环境下提高结构耐久性的基本措施，然后根据不同构件和部位，尽可能提高钢筋保护层厚度(一般不小于50mm)，某些部位还可复合采用保护涂层或阻锈剂等辅助措施，形成以高性能海工混凝土为基础的综合防护策略，有效提高陈家贡湾特大桥混凝土结构的使用寿命。

因此，陈家贡湾特大桥混凝土结构的耐久性基本方案是：首先，混凝土结构耐久性基本措施是采用高性能混凝土，同时依据混凝土构件所处结构部位及使用环境条件，采用必要的补充防腐措施，如掺加钢筋阻锈剂、混凝土外涂保护层等。在保证施工质量和原材料品质的前提下，混凝土结构的耐久性将可以达到设计要求。

对于具体工程而言，耐久性方案的`设计必须考虑当地的实际情况，如原材料的耐久性指标、工艺设备的可行性等，以及混凝土配合比经济上的合理性。也就是说应该采取有针对性的，因地制宜的制定防腐方案。

根据设计院提出的陈家贡湾特大桥主要部位构件的强度等级要求、构件的施工工艺和环境条件，对各部位混凝土结构提出具体的耐久性方案。

4陈家贡湾特大桥高性能混凝土原材料耐久性

4.1试验用原材料及其物理化学性能

4.1.1水泥试验中采用了P.Ⅱ52.5，有关性能参数见下表。

4.1.2高炉磨细矿渣(S95)

高炉磨细矿渣(S95)的有关性能参数见表

4.1.3硅粉

硅粉的有关性能参数见表

4.1.4粗骨料

混凝土配制试验用石为5～25mm连续级配碎石。

4.1.5细骨料

混凝土配制试验用砂检验结果如表

4.1.6减水剂

试验采用HSN-A聚羧酸高性能混凝土减水剂。

4.1.7拌和用水

饮用水。 4.2试验方案和主要试验方法从高性能海工混凝土的基本要求出发，在原材料的优选试验中，以混凝土的坍落度和扩展度评价混凝土的工作性，以抗压强度等评价混凝土的物理力学性能，以混凝土的电通量和氯离子扩散系数(自然扩散法)试验结果评价混凝土的抗氯离子渗透性能，并以耐久性能为首要要求。

试验中所采用的主要试验方法有：

4.2.1坍落度、扩展度混凝土的坍落度、扩展度按《新拌混凝土性能试验方法》GBJ80-85测定。

4.2.2抗压强度混凝土的抗压强度按《普通混凝土力学性能试验方法》GBJ81-85测定。

4.2.3混凝土的抗冻性能试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ82-85)进行。

4.2.4混凝土的电通量和氯离子扩散系数快速试验NEL-PER型混凝土电通量测定仪来评价混凝土抵抗氯离子渗透能力的标准。试验仪器采用北京耐尔NEL-PER型混凝土电通量测定仪。通过在￠95×50mm的混凝土试样两端施加60V的直流电压，通过检测6hrs内流过的电量大小来评价混凝土的渗透性。

用RCM-DH型氯离子扩散系数测定仪测定混凝土氯离子扩散系数的试验方法，RCM法参照DuraCrete非静态电迁移原理制定，定量评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力，本方法适用于骨料最大粒径不大于25mm的试验室制作的或者从实体结构取芯获得的混凝土试件。将标准养护28天的混凝土试件浸泡于质量浓度为3.0%的NaCl溶液中至指定龄期后，用混凝土切割机将混凝土试件切割成直径=100±1mm，高=50±2mm的试件。将试件放入电解槽的夹具中，注入1L0.2mol/LKOH正极溶液与1L含5%NaCl的0.2mol/LKOH负极溶液，用测试机主机电源进行电迁移过程，劈开试件，用0.1mol/LAgNo3溶液测定显色深度，最后用软件计算混凝土试件的氯离子扩散系数。

4.3混凝土配合比设计试验主要研究C40和C50高性能海工混凝土的性能

4.4高性能混凝土性能试验结果及分析混凝土的物理力学性能试验结果，常规耐久性能试验结果

高性能海工混凝土的氯离子扩散系数和抗冻性能;高性能海工混凝土与普通混凝土相比较，具有优良的工作性能、相近的物理力学性能和优异的耐久性能，尤其是其耐海水腐蚀性能，混凝土氯离子扩散系数可小于3.0～1.0E-12m2/s

5海工耐久性混凝土的质量保证措施

5.1影响海工耐久性混凝土质量的因素高性能海工耐久性混凝土一般通常具有较高的胶凝材料用量、低水胶比与掺入大量活性掺合料等配制特点，致使高性能混凝土的硬化特点与内部结构同传统的普通混凝土相比具有很大的差异，随之带来了它的早期体积稳定性差、容易开裂等问题。而混凝土的裂缝正是在使用阶段环境侵蚀性介质侵入的通道，进而削弱其耐久性。

5.2提高海工耐久性混凝土质量措施在试验过程中发现，浇筑的混凝土由于阳光直射温度较高产生温差过大的现象，同时由于海湾地区海风比较强烈也容易造成混凝土表面失水过快，混凝土表面收缩较大而导致混凝土开裂。因此，在实际浇筑混凝土过程中，T梁或其它结构的混凝土浇注完毕后应立即在顶面和四周采取保温保湿措施。对于T梁等大型预制构件，由于预制场地的限制和施工进度要求，采用低温蒸养的方式。

对于现浇混凝土，混凝土成型抹面结硬后立即覆盖土工布，砼初凝后立即进行浇水养护，养护用水为外运淡水,记录每天的温度和风向，避免混凝土干湿交替，拆模前12小时拧松加固螺栓，让水从侧面自然流下养护，侧面拆模不小于48小时。

6结语

影响框架结构抗震性能的因素浅析 篇5

关键词：建筑结构；刚度；延性；主振型；鞭梢效应

中图分类号：TU375.4 文献标识码：A 文章编号：1006—8937（2012）23—0150—02

建筑结构具有很多形式，包括砌体结构、框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、索膜结构、筒体结构等，不同的结构形式，其抗震性能有明显的不同。

建筑的抗震等级一般是由多层和高层钢筋混凝土结构、构件进行抗震设计计算和确定并最终构造措施的标准。为了抗震设计的安全可靠与经济合理，应充分考虑多方面因素及各种不同情况，并且针对钢筋混凝土结构、构件的抗震要求，在计算和构造上应区别对待。因此，地震作用越大（或房屋高度越大），抗震要求亦越高；对于不同的结构体系，应有不同的抗震要求。此外，同一结构中的不同部位以及同一种结构形式在不同结构体系中所起的作用不同，其抗震要求也应有所区别。例如，在框架结构中，框架是主要抗侧力构件，而在框架一抗震墙结构中，框架是次要抗侧力构件（抗震墙是主要抗侧力构件），因此框架结构中的框架应比框架一抗震墙结构中的框架抗震要求高。又如，在部分框支抗震墙结构中，框支层由于刚度和强度的削弱，往往成为塑性变形集中的薄弱楼层，因此其落地抗震墙底部加强部位的抗震要求就应高于一般抗震墙的抗震要求。

为此，我国抗震规范和高层规程综合考虑建筑抗震重要性类别、地震作用（包括区分设防烈度和场地类别）、结构类型（包括区分主、次抗侧力构件）和房屋高度等因素，对钢筋混凝土结构划分了不同的抗震等级。抗震等级的高低，体现了对抗震性能要求的严格程度。不同的抗震等级有不同的抗震计算方法及相应的构造措施要求，从最高等级四级到一级，抗震要求依次提高；高层规程中还规定了抗震等级更高的特一级。

对于砌体结构，由于整体性比较差，抗震性能较差，对其进行科学的配筋，可有效的提高其抗震性能，但也只限于多层建筑，已经逐渐退出建筑市场。框架结构其具有较大的刚度，用自身的刚度进行抗震，但是在水平地震作用下框架结构将发生侧向变形，由于框架结构的整体抗侧刚度对称处理不利，会导致结构整体在地震过程中产生整体的扭转，发生复合破坏，因此，框架结构对抗震来说并不理想。根据此种问题，产生框架剪力墙结构、筒体结构，在抗震性能上有明显的提高，成为高层建筑的首选结构形式。

1 问题的提出

随着高层建筑的建造，高层建筑抗震在建筑设计中占有很大的比重，由于地震作用的复杂性于人类对地震规律认识的局限性，目前对建筑物的抗震设计水平还停留在一个初步的阶段，尚无法做出精确的计算，现有的地震作用力的计算方法和结构抗震设计的计算大都是近似方法。因此结构设计对抗震的设计内容应包括概念设计与计算设计两方面，本文论述就属于概念设计的理论阐述，建筑物结构抗震设计应考虑到在六度与九度范围内设防，不同场地根据不同的烈度进行地震作用力计算与截面抗震验算，同时应符合相应的抗震构造要求。

2 两种抗震因素分析

地震作用力实际上是建筑物对地面运动的反应，他与许多因素有关。人们针对建筑结构的不同配以不同的计算方法，例如，高层建筑物地震作用力的计算宜采用振型分解反应谱法，对刚度和质量不对称的结构采用扭转藕连震动影响的振型分解反应谱法，此外还有剪力法计算，对于甲类高层建筑，较高的高层建筑。复杂的高层建筑物，以及刚度和质量分布特别不均匀的高层建筑，还要采用时程分析法进行多遇和罕遇水平地震作用下的计算。可见地震计算相当繁琐，相比之下地震的概念分析显得生动易懂，对于非专业学生了解结构抗震设计有很好的益处。下面介绍概念设计中的两种抗震因素分析。

我国是一个地震多发的国家，设计时需要充分考虑抗震设防的区域辽阔，因此，研究结构的抗震性能在我国具有充分的必要性。我国的现代抗震设计理念是从20世纪50年代开始，在国际抗震理论的推动下发展起来，并逐渐形成了自己的地域特色，大部分内容都符合现代抗震设计理念，下面就结构抗震理论中的影响抗震性能的两方面因素进行简要的论述。

2.1 延 性

结构、构件或截面的延性是指从屈服开始至达到最大的承载能力以后而承载力还没有发生显著下降变化的变形能力，它反映了结构、构件或截面的后期变形能力。延性差的结构、构件或截面，其后期变形能力小，所以在达到最大承载力后，它会突然发生脆性破坏，这是必须要避免的。因此，在工程结构抗震设计中，不仅要满足承载力要求，还要满足一定的延性要求。目的是为了有利于吸收和耗散地震能量，从而满足抗震设计方面的要求。对于有抗震设防的结构，其抗震性主要取决于结构所能吸收的地震能量，它等于结构承载力和变形能力的乘积，也就是说，结构的耐震能力是由承载力和变形能力共同决定的。因此，在抗震设计中，应充分考虑和利用结构的变形能力（延性）以及耗散地震能量的能力。大量的研究成果表明，一个结构具有较大延性或较高耗能能力的话，即使其承载力较低，也能够吸收较多能量，从而抗御较强地震而不会倒塌。在地震的作用下，一味的追求结构的强度并不可取，结构的延性也非常的重要，值得我们注意的是，依据我国的抗震设计基本原则，通俗来说即：小震不坏，中震可修，大震不倒，我们只能从概率的角度出发，使结构在一定的概率保证下能够安全的发挥作用，通常我们只需要按小震的作用效应和其他的荷载进行组合，验算结构的抗震承载力和弹性变形能力。中震效应用结构本身的延性来抵抗，所以结构的延性对结构的抗震具有十分重要的作用。合理的设计结构的延性之后，再通过结构本身的设计，采用结构抗震系统的一系列措施保证结构的抗震承载力，抗震措施包括强柱弱梁，强剪弱弯，强节点若锚固，以及抗震构造措施等。

2.2 刚 度

结构或构件抵抗弹性变形的能力称为刚度。刚度在结构抗震中起十分重要的作用，设计者通过选取不同的结构形式来控制建筑物刚度的大小。例如框架结构的刚度相比框架剪力墙结构的刚度要小，在地震荷载作用下容易产生较大的变形，不利于抗震。结构的刚度主要影响的是结构本身的自振周期，结构的自振周期只与结构的刚度和质量有关，两个外表相似的结构，如果周期相差很大，其动力性能也有很大的差别，避免动力性能相近是为了避免共振的产生，而共振对于结构抗震来说是致命的，一个优秀的结构工程师通过对结构合理的布局有效的避免由于不合理的刚度分布带来的不利抗震因素。下面介绍一种常见的由于刚度突然的改变引起的一种抗震常见的破坏形式。

3 鞭梢效应

鞭梢效应根据结构力学中对简单框架结构的主振型分析，当底部的质量和刚度突然减小时，顶部的位移比下部的位移要大的很多，建筑结构中，这种因顶部质量和刚度的突然地减小，在震动中引起的巨大反响的现象称为鞭梢效应。地震灾害调查中发现，屋顶的小阁楼，女儿墙等附属结构物破坏严重，就是因为顶部质量和刚度的突变，有鞭梢效应引起的结果。在地震的作用下，在每一个来回的转折的瞬间，形成较大的速度，产生较大的位移，就像鞭子尖一样“甩动”。事实上，地上的建筑物就是整个大地的“突出物”塔楼就是大底盘裙房的“突出物”同样屋顶的构筑物就是主体建筑物的“突出物”因此所有的这些“突出物”的手里和运动构成相对于他们的下不来说都属于变少效应。本质上来说，可以从地震波的传递角度来理解鞭梢效应。地震波的传递构成中由大的振幅向晓得振幅转变，将产生剧烈的反应，从而产生巨大的位移，超出结构材料的极限拉压应变，造成结构破坏。

4 建 议

避免鞭梢效应，可以从内力计算、抗震措施、概念设计和薄弱层简化来改变。借助不同类型的放大系数来减小鞭梢效应的影响。大量学者和工程师对鞭梢效应进行研究，一般来说从详细设计阶段考虑多建议采用完整的空间模型进行结构分析，包括动力弹性，弹塑性分析以及精确的对鞭梢效应进行分析。从初步设计的角度出发，更希望采用便捷和具有足够安全性的设计方式，但是无论采用什么方式做设计，抗震措施和概念设计必须格外重视。

5 结 语

在结构抗震设计中，建筑物的延性和刚度对建筑物的抗震性能有十分重要的影响，并且要避免由于刚度突变带来的鞭梢效应对结构抗震性能的影响。

参考文献：

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[3] 李爱群，高振世.工程结构抗震设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

框剪结构性能及经济性分析 篇6

关键词：框架剪力墙结构,受力特点,经济性指标,优越性

在现代,框架结构、剪力墙结构、框剪结构广泛应用于各种建筑设计中。选用框架结构,可以获得较大跨度的空间。但框架结构也存在自身的不足,为了获得较大跨度的空间,这就要求增大结构构件的尺寸来获得必要的结构刚度,以及选用高强度的钢筋和混凝土。这不仅增加了工程的造价,而且结构尺寸过大也会影响建筑的使用和美观。针对这些问题,我们可以尝试在框架结构中插入适量的剪力墙,改善结构的力学性能,使设计师既能灵活自由的布置使用空间,满足不同建筑的功能要求;同时又有剪力墙提供足够的刚度,形成框架和剪力墙共同受力的结构体系。针对框剪结构所具有的优越性,我们来做一个框剪和框架两种结构体系性能的比较。

1 设计计算

本设计主体12层(建筑长72.6 m,宽24.0 m,底层层高4.0 m,标准层3.5 m,总高度为42.5 m,混凝土强度等级为C40,钢筋为HPB335二级钢,荷载相同)。

框架结构体系中,框架抗震等级为二级,1层、2层框架柱尺寸700 mm×700 mm,3层～5层650 mm×650 mm,6层～8层600 mm×600 mm,9层以上500 mm×500 mm。

框架剪力墙结构体系中,1层～4层框架柱尺寸600 mm×600 mm,5层以上500 mm×500 mm。剪力墙底层厚250 mm,其他层200 mm。剪力墙一般按照“均匀、对称、分散、周边”的原则布置。

2 结构抗震和材料比较

2.1 位移计算分析

1)框架结构SATWE 位移输出文件:

X方向最大值层间位移角:1/1 279,Y方向最大值层间位移角:1/1 092。

2)框剪结构SATWE位移输出文件:

X方向最大值层间位移角:1/1 989,Y方向最大值层间位移角:1/1 938。

比较分析,在地震作用下框剪结构体系X,Y方向最大值层间位移角比纯框架结构体系的最大值层间位移角要小。经过比较结果不难看出,框剪结构体系整体刚度较纯框架结构体系的刚度要大,性能优于纯框架结构体系。

2.2 周期、地震力与振型的比较

2.2.1 纯框架结构体系

1)周期、地震力与振型输出文件(取15个振型分析、侧刚分析方法),地震作用最大的方向为0.003°。在设计中,每3个振型为一组,第二组振型的周期与第一组振型的周期比值在1/3～1/5之间是比较理想的。

2)根据抗震规范5.2.5条要求的X方向和Y方向楼层最小剪重比为1.60%,本组数据中,各层X方向的作用力(CQC),第12层的剪重比最小,为2.02%,有效质量系数:96.99%,满足要求。各层X方向的作用力(CQC),第12层的剪重比最小,为2.00%,Y方向的有效质量系数:97.03%,满足要求。

2.2.2 框剪结构体系

1)周期、地震力与振型输出文件(取15个振型分析、侧刚分析方法),地震作用最大的方向为0.000°。在设计中,每3个振型为一组,第二组振型的周期与第一组振型的周期比值在1/3～1/5之间是比较理想的。

2)根据抗震规范5.2.5条要求的X方向和Y方向楼层最小剪重比为1.60%,本组数据中,各层X方向的作用力(CQC),第12层的剪重比最小,为2.67%,有效质量系数:99.43%,满足要求。各层X方向的作用力(CQC),第12层的剪重比最小,为2.97%,Y方向的有效质量系数:98.37%,满足要求。

2.3 结构体系框架柱地震倾覆弯矩百分比比较

框架柱地震倾覆弯矩百分比不大于50%,说明了该框剪结构体系中剪力墙承受主要水平荷载,而框架则以担负竖向荷载为主(见表1)。对于7度地震区42.5 m高的框剪结构,剪力墙的抗震等级为二级,框架的抗震等级为三级(见表2)。

我们从概念上分析一下框剪结构体系的受力特点:

框剪结构,是由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成的受力体系,框架和剪力墙之间的协调工作,使房屋各层变形趋于均匀,框剪结构的水平侧移曲线呈弯剪型,这种曲线既不同于纯框架结构的剪切型,也不同于纯剪力墙结构的弯曲型。剪力墙克服了纯框架抗侧刚度较低的缺点,框架弥补了剪力墙结构布置不灵活的不足。

2.4 钢筋用量比较

框架柱的配筋情况,以1层的配筋为例,纯框架结构体系中,框架柱截面的配筋计算的总配筋数约为2 450 000 mm2;框架—剪力墙结构体系中,框架柱的配筋数为1 600 000 mm2。

框架剪力墙结构体系中,剪力墙的钢筋定为12@200的钢筋,剪力墙的计算长度为:7.2×4+(6.6-1)×2=40 m,40/0.2×78.5×2×12×2=753 600 mm2,计算的总配筋数为753 600 mm2。

两种结构钢筋用量的比较:

仅仅是框剪结构体系竖向受力构件的配筋量就比纯框架节省了6.03%。而且框剪结构中框架抗震等级为三级,而纯框架结构中框架的抗震等级为二级。框剪结构体系钢筋用量更省。

2.5 混凝土用量比较

纯框架结构,1层、2层框架柱尺寸700 mm×700 mm,3层～5层650 mm×650 mm,6层～8层600 mm×600 mm,9层以上500 mm×500 mm。

混凝土柱混凝土的使用量为:831.13 m3。

框剪结构体系,1层～4层框架柱尺寸600 mm×600 mm,5层以上500 mm×500 mm。

混凝土柱混凝土的使用量为:894.46 m3。

纯框架结构体系和框架剪力墙结构体系在混凝土的用量上相差不大,大致相同。但是框剪结构体系柱子截面更小(由600 mm×600 mm减小为500 mm×500 mm),受力构件所占的空间减小了,能够节省更多的空间,结构布置也更合理。

3 结语

经过比较,框架剪力墙结构体系获得了更大的刚度,抗震性能也更为优越。且框架剪力墙结构混凝土使用量和纯框架结构体系大致相同,但钢筋用量节省很多,仅竖向受力构件的配筋量就比纯框架结构体系要省6%左右,且结构布置上更加合理,可利用空间也大。经过计算结果的比较,不难看出框架—剪力墙结构体系比纯框架结构体系更经济、更实用、更节省造价,结构抗震性能更优越。

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结构及性能 篇7

关键词：聚四氟乙烯,辐射交联,交联度,屈服强度

聚四氟乙烯(PTFE)是一种优良的工程塑料,具有优异的化学稳定性、极低的摩擦系数和良好的热稳定性,素有“塑料王”之称,在众多领域都取得了广泛的应用。但PTFE耐辐射能力差、耐磨性差等缺陷极大地限制了其在外太空、核反应堆等强射线场中的使用。当PTFE受到射线辐照后,其机械性能严重恶化,几千戈瑞 (kGy) 剂量可使PTFE完全丧失力学性能[1]。研究发现,在温度为330～340℃无氧或惰性气氛下,利用60Co的γ射线或EB对PTFE进行辐照,可制备交联的聚四氟乙烯 (XPTFE)[2,3,4]。XPTFE的耐辐射性和机械性能显著提高,这为其在特殊领域的开发应用提供了有效的途径[5,6,7,8,9,10,11,12]。

XPTFE制备条件相对苛刻,应用技术瓶颈很难突破。到目前为止,国内在XPTFE的应用方面还是空白。本实验利用自行设计的实验装置,通过EB辐射制备XPTFE,研究了XPTFE拉伸性能的变化和结构规律,进而为XPTFE在宇航领域,通信器材、精密仪器、食品机械、化学设备、建设机械以及土木建设等诸多方面提供技术支持,因而具有重要的研究意义。

1实验部分

1.1原料及设备

PTFE片:厚度为1.0 mm,日本大金公司。辐射源:GJ-2型电子加速器 (能量为1.7MeV,束流为1mA),上海上缆辐照技术开发有限公司;拉伸拉力机:S08810 MTS,美国MTS 公司;差示扫描量热仪(DSC):TA822e,梅特勒公司;X射线衍射仪(XRD),Philips公司。

1.2辐照交联工艺

将PTFE片放入箱体内,在N2气氛,温度为335±5℃条件下,利用电子束对PTFE进行辐照制备XPTFE,其中吸收剂量分别为150、300、500、3000kGy。

1.3测试与表征

1.3.1 拉伸性能测试

拉伸性能按照ISO 527-1/2标准,以50mm/min的速度进行测试。

1.3.2 结晶结构变化

采用Cu靶,Ni滤波片,λ=0.15418nm进行XRD测试。

1.3.3 熔点及结晶焓的变化

在N2为保护气体,以10℃/min速率从200～350℃进行等速率升温扫描。

2结果与讨论

2.1交联前后PTFE的外观变化

在N2气氛略高于PTFE的熔点条件下,利用电子束辐照PTFE制备出具有不同交联度的XPTFE。其中XPTFE500,XPTFE3000代表着吸收剂量分别为500及3000kGy。图1为利用相机拍摄的PTFE和XPTFE的外观照片。从图1可以看出,PTFE片呈乳白色,不透明,而XPTFE的透明度增加。随吸收剂量的增加,XPTFE的透明度增加,试样由半透明逐渐变得透明。这主要是由于PTFE为结晶型聚合物,晶区中分子链排列规整,且结晶密度大于非晶区密度。当光线通过PTFE时,在晶区界面上发生折射和反射,不能直接通过,因而呈乳白色,不透明。而对XPTFE而言,当PTFE高温时其处于熔融状态,在射线的作用下,分子链彼此交联形成XPTFE,破坏了原来的规整结构。随吸收剂量的增加,在XPTFE中形成交联点的数目增加,破坏程度加剧。在降温过程中由于XPTFE分子链交联导致其结晶区的数量减少。当光线通过XPTFE时,由于其结晶区的密度减小或晶区尺寸减小,因而光散射量降低,光透过率提高,透明度增加。

2.2拉伸性能变化

图2为PTFE和XPTFE的拉伸强度与断裂伸长率变化曲线。其中PTFE的断裂伸长率,拉伸强度和屈服强度分别为287.3%,27.8 MPa及10.1MPa。与PTFE相比,XPTFE的断裂伸长率和拉伸强度降低,屈服强度提高。对XPTFE而言,随吸收剂量的增加,拉伸强度与屈服强度逐渐增加,断裂伸长率逐渐降低,XPTFE3000的屈服强度最高可达18.0MPa。拉伸强度和屈服强度随吸收剂量的增加而增大,这主要是由于在PTFE分子间形成了交联结构,有效的增加了分子链间的联系,使分子链不易发生相对滑移。随着交联度的增加,分子间的作用力增大,因而在拉伸的过程中不易发生大的形变,因而XPTFE的拉伸强度和屈服强度增加。断裂伸长率随剂量的增加而降低主要是由于XPTFE的结晶度降低影响所致。

2.3结晶结构变化

XRD是测定聚合物结晶度的直接有效方法。通过对XRD图谱的分析,可以获得聚合物的结晶结构与非晶结构的信息。图3为PTFE和XPTFE的XRD图谱,其中2θ值18°为PTFE中的结晶部分所显示的结晶峰。从图3可以得出,随辐照剂量的增加,试样在2θ=18°处强度呈先增加后降低的趋势。这表明试样中的结晶部分随着交联度的增加逐渐减少,无定形部分所占的比例增加。这主要是由于PTFE在辐照过程中形成三维交联结构的XPTFE。由于交联破坏了PTFE的规整结构,导致结晶部分所占的比例逐渐减少。

2.4熔点及结晶热的变化

聚合物的熔点和结晶焓受其结晶度、链结构、分子量等综合因素影响。一般而言,DSC是测定物质相转变的有效方式。通过DSC可研究聚合物的物理转变和化学反应,进而分析结晶度的变化规律。图4为PTFE和XPTFE的结晶焓与熔点随剂量的变化曲线。

从图4可看出,PTFE的熔点在327℃,随剂量的增加,XPTFE的熔点逐渐下降,XPTFE3000的熔点下降为280 ℃。与PTFE的结晶焓相比,低剂量交联时,XPTFE结晶焓增加;随剂量的增加,XPTFE的结晶焓逐渐降低。这主要是PTFE在熔融态被电子束辐照后形成交联网络结构,交联阻止了PTFE分子形成结晶结构,进而破坏了PTFE的结晶度,因而熔点降低。当交联密度小时,两个交联点间的长链分子也可能形成结晶结构,进而导致结晶尺寸减少或者结晶部分对无定形区部分的比例减少。由于微晶的形成导致交联网络结构中的混乱度增加,因而结晶焓增加。随着交联密度增加,结晶部分与无定形部分间比例逐渐降低。交联破坏了PTFE的结晶度导致其结晶焓降低。

3结论

(1) 与PTFE相比,XPTFE的透明度明显增加,拉伸强度和断裂伸长率降低,屈服强度增加。随吸收剂量的增加,XPTFE的拉伸强度及屈服强度明显增加,断裂伸长率降低。

(2) 随剂量的增加,XPTFE中的结晶成分比例降低,无定形区部分比例增加,结晶度降低。

(3) 与PTFE的熔点相比,XPTFE的熔点降低,且随吸收剂量的增加,XPTFE的熔点逐渐下降。与PTFE的结晶焓相比,低剂量交联时,XPTFE结晶焓增加。随剂量的增加,XPTFE的结晶焓逐渐降低。

参考文献

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一种交联结构聚咪唑的制备及性能 篇8

含苯并咪唑的聚合物作为芳杂环聚合物的一种, 具有非常优良的耐热性、耐低温性、自润滑性、耐辐射性、耐水解性以及阻燃耐烧蚀等特性, 同时也具有非常优良的力学性能和介电性能等, 特别适合作为耐高温纤维、粘合剂和结构材料及功能材料, 已成功地应用于中、高超音速飞行器的雷达天线罩、整流罩和尾翼、耐烧蚀涂层、印制线路板、宇宙飞船耐辐射材料、C级电绝缘材料以及电子和微电子领域的FPC基材等[1]。特别是近年来, 作为质子传输功能材料用于聚合物电解质燃料电池 (PEPC) , 表现出独特的优势, 引起了人们的很大兴趣[2]。此外, 苯并咪唑类化合物还用于构筑复合光引发体系, 用于光致抗蚀剂的研究开发[3]。

2 实验部分

2.1 试剂及仪器

4-甲醛苯甲酸乙酯、五氧化二磷、甲磺酸、乙酸铵、浓盐酸、氢氧化钠、苯偶酰、Pd/C (5%) (北京化学试剂公司) ;3-硝基-4-乙酰胺基苯乙酮 (自制) ;聚醚苯偶酰 (PEB) (实验室自制, 数均分子量10, 100) [4];N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP) 、N, N-二甲基甲酰胺 (DMF) 、N, N-二甲基乙胺 (DMAc) 、环己酮、氯仿、四氢呋喃 (THF) 、丙酮、冰乙酸等试剂均为市售, 分析纯。采用SHIMADZU FTIR-8400型红外分光光度计、日本岛津UV-2501PC紫外-可见分光光度仪、NETZSCH DSC200PC差热分析仪、NETZSCH TG209C热重分析仪和Instron 8810试验机等进行结构和性能测试与表征。

2.2 实验部分

2.2.1 4- (3, 5-双 (3, 4-二胺基) 苯基) 吡啶苯甲酸 (A) 的合成

在配有机械搅拌、回流冷凝管和氮气入口的500ml的三口烧瓶内加入11.5g的3-硝基-4-乙酰胺基苯乙酮、24g的乙酸铵和70ml的冰乙酸, 加热搅拌使溶解。加入4.1g的4-甲醛苯甲酸乙酯, 搅拌回流3h。冷却, 过滤, 得黄色滤出物, 热水冲洗。烘干, DMF重结晶, 得黄色粉状固体4.9g。将该固体溶于20ml的甲醇中, 剧烈搅拌下加入氢氧化钠的甲醇溶液, 搅拌10h后倾入到50%的甲醇水溶液中, 析出红色沉淀, 抽滤, 烘干, 称重 (4.1g) 。

将上述红色固体加入到150ml的三口瓶内, 加入0.13g的Pd/C (5%) 催化剂和70ml的甲醇。氮气保护下, 加热至微沸, 然后滴加15ml的水合肼单水合物, 约1.5h加毕。继续回流20h, 趁热抽滤, 除去Pd/C, 滤出液冷却后析出浅黄色固体。抽滤, 用50%的甲醇冲洗, 得固体3.2g。然后, 将浅黄色固体分散在50ml的蒸馏水中, 用10%的乙酸中和至pH在6～7之间, 继续搅拌2h。收集固体, 冷水冲洗, 于45℃和真空下干燥24h, 得产物2.7g, 即为4- (3, 5-双 (3, 4-二胺基) 苯基) 吡啶苯甲酸。熔点:分解前未测出。

FT-IR (cm-1) :3450, 3370, 1660, 1540, 1460.1H-NMR (400MHz, DMSO-d6, ppm) :14.86 (s;1H) , 8.08–8.11 (d;2H) , 8.01–8.04 (d;2H) , 7.72 (s;2H) , 7.52 (s;2H) , 7.38–7.40 (d, 2H) , 6.60–6.62 (s, 2H) , 4.58–4.82 (s, 4H) , 4.50–4.58 (s, 4H) .13C-NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm) :166.4, 157.7, 147.5, 143.8, 137.3, 135.0, 130.3, 130.1, 128.4, 127.8, 117.3, 114.5, 113.5, 113.3.ESI (m/e) :411.元素分析:计算值 (C24H21N5O2) :C, 70.06%;H, 5.14%;N, 17.02%。实测值:C, 69.86%;H, 5.33%;N, 16.81%。

2.2.2 支化结构聚咪唑 (HPBI) 的合成

按文献方法, 通过4- (3, 5-双 (3, 4-二胺基) 苯基) 吡啶苯甲酸 (A) 的自聚合制备支化结构聚咪唑[5]。首先配制P2O5的甲磺酸溶液, 然后将单体A (1.0g, 2.43mmol) 溶于15ml的上述溶液中。在氮气保护下于120℃聚合1.5h, 然后, 将温度升至130℃继续聚合4h。溶液变得较为粘稠, 再添加5ml的甲磺酸。冷至室温, 将反应液缓慢倾入到10%的氢氧化钠溶液中, 得到黄色固体。收集过滤, 热水充分洗涤, 然后于乙醇中浸泡6h。产物 (HPBI-1) 在真空下于50℃干燥24h。得产物0.86g, 产率95%。HPBI的特性粘度0.58dL/g。

2.2.3 交联结构聚咪唑 (C-HPBI) 的制备

将0.8g的HPBI、0.36g的苯偶酰和0.19g的聚醚苯偶酰 (PEB) 溶于10g的DMAc中, 在搅拌下使其完全溶解, 得到透明的均相树脂溶液。然后立刻将该溶液采用流平法涂布在玻璃片的表面, 分别在50℃、80℃和150℃下各烘烤1h, 最后在200℃烘烤20min。

3 结果与讨论

3.1 单体和聚合物的合成

如图1所示, 通过四步法合成了多官能团单体A。首先, 3-硝基-4-乙酰胺基苯乙酮与4-甲醛苯甲酸乙酯缩合生成二硝基化合物, 然后通过水合肼的催化还原得到目标化合物A。该单体为浅黄色固体物, 在空气中不很稳定, 易氧化。本研究通过红外光谱、核磁氢谱和碳谱、质谱和元素分析对单体A进行了充分表征。由红外光谱数据可以看出, 波数为1660cm-1处的吸收峰为与苯环相连的羰基的特征峰。胺基 (-NH2) 的特征吸收波数为3450cm-1和3370cm-1, 没有硝基的吸收峰 (1535cm-1和1347cm-1附近) , 表明还原反应进行完全。核磁、元素分析和质谱的分析结果与目标化合物的结构相符, 表明得到了目标产物。

如图1所示, 多官能团化合物A在实验条件下发生自聚合反应, 单体的羧基与邻苯二胺缩合生成苯并咪唑环, 因A为AB2型单体 (羧基为A官能团, 两个相邻的胺基相当于一个B官能团) , 自聚合后得到支化结构的聚合物HPBI。虽然聚合物的刚性很大, 但HPBI可溶于多种强溶剂如DMF、DMAc、NMP等溶剂 (表1) , 这与聚合物的支化不规则结构有关, 抑制了分子链之间的相互作用。由于HPBI含有大量的未反应的胺基, 通过与苯偶酰和聚醚苯偶酰 (PEB) 的作用, 大部分端基被封锁 (80%的计算值) , 少量的端基 (20%的计算值) 与聚合物PEB反应, 形成网状交联结构。PEB的结构如图1所示, 分子链中含有多个联甲酰基团, 能够与HPBI中的邻苯二胺端基反应而生成喹噁啉环, 起到交联剂的作用。

图2为HPBI与C-HPBI的红外光谱吸收曲线。可以看出, HPBI在3300cm-1附近有已很强的吸收峰, 这是未反应的过量的胺基的吸收峰;而对于封端并交联后的C-HPBI, 3300cm-1附近胺基的吸收峰基本消失, 表明胺基基本上都参与反应, 生成了相应的喹噁啉环和交联结构, 得到预期的反应产物。这也可以通过聚合物的溶解性变化得到反映。如表1所示, 交联后的HPBI (即C-HPBI) 不再能够溶于任何有机溶剂, 表明确实形成了交联结构。

注:++:室温可溶;-:不溶.

3.2 聚苯并咪唑的热性能

利用TGA和DSC对HPBI和C-HPBI的热性能进行了测试, 结果如表2所示。2种材料都有较高的玻璃化温度 (大于300℃) , 由于C-HPBI含有大量的刚性端基 (喹噁啉环) 且具有交联结构, 玻璃化转变温度稍高, 表明材料具有很好的耐热性。同时, TGA的结果显示材料的分解温度和5%失重均高于300℃, C-HPBI的分解温度和5%热失重要明显高出许多, 这是由于分子链中的端基基本上被封锁, 分子中弱键较少, 因此热稳定性较高。此外, 2种聚合物的750℃的残重较高 (大于65%) , 表明材料具有很好的耐热稳定性能。这些主要是由于该种材料具有结构稳定的刚性主链, 且分子间作用力也较大。

注:aTd:起始分解温度;bT5:5%失重;cRw:750℃残重

3.3 聚咪唑的成膜性和光透过性能

本研究考察了HPBI和C-HPBI的成膜性能。对于HPBI膜的制备, 首先将其溶于DMAc中, 配成5wt%的溶液, 然后在玻璃片上流平涂布, 然后程序升温烘干 (80℃/2h, 120℃/h和150℃/h) 。可是, 由于C-HPBI不溶于任何有机溶剂, 其制备过程按照前面 (即2.2.3节) 的方法进行。结果表明, HPBI的薄膜的性能很差, 呈片状龟裂, 难以形成足够强度的薄膜, 这可能是由于HPBI的支化和刚性结构造成分子间很难聚集。然而, C-HPBI的成膜性较好, 可以从玻璃片基上剥离下来, 得到具有一定强度的自支撑薄膜。这是由于经过交联反应后, 分子量得到进一步扩大, 形成了网状结构。C-HPBI薄膜的抗张强度为62MPa, 断裂伸长为7%, 具有一定的强度和韧性。 本研究对C-HPBI的光透过性能进行了测试, 结果见图3。可以看出, 所制备的C-HPBI薄膜在可见光区有较好的透过性, 对450nm光的透过率接近80%, 薄膜的颜色较浅, 透明性良好。C-HPBI虽然是交联结构, 但由于分子的不规则链结构使得分子链之间很难紧密堆积, 难以形成分子间的电荷转移复合体, 因此薄膜的颜色较浅[6,7,8,9]。

4 结论

本研究合成了多官能团单体4- (3, 5-双 (3, 4-二胺基) 苯基) 吡啶苯甲酸, 通过其自聚合和封端交联反应制备了支化结构和交联结构的聚苯并咪唑, 并且对其溶解性能、热性能、成膜性能和光学性能及进行研究。交联结构的聚苯并咪唑具有优良的热稳定性、成膜性能以及光学性能, 可应用于微电子、光电子行业中作为保护膜、绝缘膜、层间介电膜、钝化膜等, 也可以用作喷墨打印机光导鼓的耐高温聚合物薄膜材料。

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造船门式起重机结构型式及性能比较 篇9

通过上小车两钩和下小车主钩及上、下小车运行机构的协同动作,可完成船体分段空中翻身动作。具体翻身过程见图1,首先是三钩吊起船体分段,通过三钩升降调整和上下小车的平移运动,使整个分段都由上小车来承受(图1-a)。这时空载的下小车由上小车的下面穿过去并重新吊起分段的另一侧(图1-b),这时通过上小车吊具的下降和上下小车的平移运动,从而完成分段的180°翻身作业(图1-c)。

以下对主梁、刚性腿、柔性腿、上小车等结构型式进行说明并比较。

1 主梁

造船门式起重机主梁常用的有三种形式[1],见第95页图2,图2-a与图2-b为单梁形式,图2-c为双梁形式,图2-a所示形式由于下小车占用了一部分主梁的空间,一般用于起重量小的情况,如20世纪70年代太重集团为天津新港造船厂生产的国内第一台200 t造船门式起重机就采用这种形式的主梁。后两种形式的主梁都采用了梯形截面,是由于船体分段形状不规则,钢丝绳会出现斜拉的状况(在允许的角度内),这时梯形形状能够避免钢丝绳与下翼缘板的摩擦现象。另外各种形式的主梁由于跨度很大,依据等强度设计的原则,根据弯矩的需要来改变翼缘板及腹板的厚度,能够使材料得到充分利用,降低自重。

下面在几个方面对各种形式的主梁做一比较。

1.1 受力方面

双梁的受力状况很清晰,上部小车和下部小车的轮压直接作用在主梁的腹板上,避免了翼缘板的附加弯矩。而单梁结构的下部小车的需要另设承轨梁,其轮压通过纵向承轨梁的支承传给主梁,因而会对主梁造成横向附加应力,使主梁应力局部增大[1]。但由于跨度很大,双梁形式的2个主梁在上小车单独作用下时扭转所造成的旁弯变形很大,如果超过了车轮与轨道之间的间隙,就会引起小车脱轨现象,解决方式是上小车也采用一侧刚性腿一侧柔性腿的型式。

1.2 起升高度的利用方面

双梁形式的下部小车的吊钩能够到提高到比主梁底面还高,而单梁结构中图2-b所示下部小车是吊挂在主梁下面的,在相同的主梁底面到地面高度的前提下,双梁结构的下部小车的起升高度可以提高,能够充分利用主梁的高度空间。从另一个方面来说,在相同的起升高度的前提下,单梁结构要比主梁结构的主梁高度增加5~10 m,在计算非工作风载荷下的稳定性时,主梁的高度和大车轮距是成比例关系的,主梁的增高需要相应增加大车轮距,这样就会增加门机的宽度,减少作业空间(见图3)。

1.3 检修方面

由于双梁形式中上、下部小车包括上下部小车的供电装置都在主梁的上平面上,从主梁可以随时进到小车内进行检查与维修,而且也可以很容易检修供电装置。而单梁形式中下小车在主梁下,只能在主梁上下翼缘板上特定的开孔处才能进入下小车,而上、下小车的供电装置更是在腹板侧悬挂,只有在特定的检修平台上才能检修。当需要检修或更换部件时,双梁形式中维修起重机可以很方便直接地吊运上下部小车中的小部件和大部件,而单梁结构中需要吊运下小车中的小部件时,是通过在上下翼缘板上开的检修舱门,先将小部件吊至主梁上平面后,再吊运至地面,而大的部件如卷筒等很少出现故障,如确实需要检修可用上部小车的2个吊点利用吊梁将下小车整体吊至地面进行检修。

1.4 制造方面

采用双梁结构使得每个主梁分段的重量和外形尺寸减少,与单梁形式相比降低了制造、运输、安装的难度。

1.5 自重方面

单梁形式的主梁自重比双梁形式轻,而主梁的自重在整机自重中所占比例很大,所以单梁形式造船门式起重机相比双梁形式可以减少本身的自重和造价,另外由于自重减轻大车轮压随之减小,这样也能减少地面基础工程的造价。

2 刚性腿

造船门式起重机刚性腿常用的有两种种形式,整体“Ⅰ”字形箱型结构和“人”字形箱型双柱结构,刚性腿采用整体“Ⅰ”字形箱型结构有如下优点:电梯可像通常标准的电梯一样垂直升降而“人”字形结构中倾斜升降的电梯需要特殊设计,刚性腿中的梯子、栏杆、走台有充足的空间,而且可以有充足的空间在刚性腿的上部放置电气设备。“人”字形箱型双柱结构有如下优点:避免了整体“Ⅰ”字形结构刚性腿根部非常大的受力,另外单根腿自重减轻,降低制作难度。

3 柔性腿

造船门式起重机柔性腿通常采用焊接圆管结构,呈“人”字布置,其顶部通过柔性铰与主梁连接,选用圆管结构是因为其风阻力小。

4 上小车

上小车由于其吊点分别跨于主梁外侧,所以通常有两种形式:一种为机构所有的部件都在小车轨距的外侧,横移时所有部件一起横移。另一种为机构的电机、减速器、卷筒装置放在小车轨距以内,只有滑轮组放在轨距外侧,钢丝绳通过导向滑轮缠绕到滑轮组上,横移时滑轮组横移。前一种的优点有:钢丝绳缠绕的滑轮数量少,机械效率提高,钢丝绳磨损减小;传动环节少,故障点少,同时维修工作量也少;钢丝绳总长度减少,钢丝绳的费用减少。后一种的优点有:将机构中自重较重体积较大的卷筒、减速器等放在相对较大的小车中部位置,使小车中部空间可以得到充分的利用,受力也更为合理;滑轮组的移动重量较轻,自重较小,移动方便,但如果单纯移动滑轮组,会引起下方载荷的移动,那就需要增大横移机构的动力功率,这时可增加钢丝绳补偿滑轮,使载荷保持不动,就可以解决该问题。

目前各造船厂使用的造船门式起重机都是由上诉几种结构形式组合而成的,均能满足用户的要求。然而通过比较,较多数都采用双主梁、整体“Ⅰ”字形箱型结构刚性腿、“人”字焊接圆管结构柔性腿、机构在中部的上小车的组合形式,这种形式综合性能好,太原重工股份有限公司在最近为青岛扬帆制作的150 t造船门式起重机就采用了该种组合。

摘要：介绍了造船门式起重机的结构特点和工艺要求,并从主梁、刚性腿、柔性腿和上小车等方面进行各种结构形式的说明和性能比较。

关键词：造船门式起重机,结构型式,性能比较

参考文献

建筑结构抗火性能分析 篇10

【摘 要】如果发生火灾，火灾高温将严重恶化结构材料的性能，结构构建的内力分布也会被重新改变，产生显著的结构变形。结构材料的承载力将会减弱，危机建筑物安全。因此，科学地设计建筑物抗火结构，形成完善的、可靠的抗火设计方案，是学术界和工程界普遍关注的问题。

【关键词】结构；抗火；设计

火灾给人类带来的损失是巨大的，其中，建筑物火灾的发生频率和造成的损失远高于其他形式的火灾。目前，我国的建筑物随着经济的发展也在快速发展，高层、多层、多功能建筑物越来越普及，建筑物内的人口密度也在不断提高，发生火灾时造成的危害也就越大。本文将对建筑物结构抗火性能进行分析和建议。

1.以往的建筑结构抗火性能研究情况

1.1对建筑火灾发展过程的研究

研究建筑火灾发展过程的目的，就是掌握建筑火灾发生的原因和规律，了解火灾发生过程中的气体、温度等的变化，预测未来发生火灾的可能性，从而为科学地设计建筑物抗火结构提供依据。

1.2对高温下建筑材料的受力性能的研究

高温下建筑材料易发生形变，材料的力学性能也会随之发生变化。高温下材料的热工性能和力学性能是人们研究的重要课题。热工性能主要包括比热容、热传导系数、热膨胀系数等。混凝土的骨料类型、温度、水分含量和各材料的混合比都会影响混凝土的热传导性能。混凝土的热传导系数随着温度的升高而下降，其它几种因素的影响也会越来越小。与混凝土的力学性能研究相比，对其热工性能的研究较少，因此在这方面还有很大的研究空间。

1.3对建筑构件内部的温度场的研究

材料的温度与力学性能有密切的关系。研究材料内部各点的温度变化过程能为计算构件及结构在火宅中的反应提供依据。建筑火宅如果发生，释放的热量将会通过热辐射、热对流等传到方式传递到建筑物表层，再通过热传导传递到构件内部。构件内部的温度场会随时间变化，一般可以通过傅立叶热微分方程计算构建内部的温度分布情況。混凝土的导热系数和比热容与温度具有函数关系，且环境因素会影响边界条件，因此火灾发生时构建内部的温度场是非线性瞬态问题。

1.4对建筑结构抗火性能的实验研究

人们已经对梁、柱、板等建筑构件进行过抗火性能测试和研究，并得出了配套的计算公式。Ellingwood等对不同截面形状的钢筋混净土进行试验，考察了混凝土保护层厚度、荷载水平、升温方案等对简支梁耐火性能的影响，并得出了相关结论。台湾交通大学也对混凝土的抗火性能进行了研究，对剥落现象进行了证明。

1.5对相关软件的研究

计算机软件的发展对分析建筑结构的抗火性能具有重要意义。1977年麻省理工学院和伯克利加州大学联合建立了火灾中框架反应的分析软件。该软件经过多次修改和升级，如今已经具备了完善的分析能力。1979年，瑞典国家试验研究院也设计了类似的软件对建筑物火灾情况进行分析，随着不断的完善，目前已运用到试验和教学活动中。近年来我国对钢筋混凝土的分析软件也在不断优化，目前，火灾情况中建筑物的二维温度场、三位温度场和结构的变形、开裂等情况都能通过可视化的技术显示出来。

2.如何提高建筑物抗火性能

通过对以往研究的分析和综合，对建筑物抗火性能的研究将会呈现出研究内容多样化、设备先进化、考虑因素综合化等趋势。笔者结合对现实情况和理论发展的总结和分析，对建筑结构抗火性能的提高提出以下建议：

2.1开发耐火的建筑材料

提高建筑材料自身的耐火性对减轻火灾损失具有事半功倍的作用，同时，可以减少工程支出，加快施工进度。耐火材料的开发是当今一个重要的研究课题。据悉，武汉某钢铁公司在耐火材料的研发上有重要突破，而且其产品已经被运用到国家大剧院的工程建设中。此外，提高混凝土的耐火性也是人们研究的重要课题之一。加拿大国家研究院通过实验证明，添加纤维对防止混凝土爆裂具有显著的作用。

2.2加大实验投入，获取实验数据

当前，有关混凝土在高温和双向受力条件下的本构关系实验数据比较少，而高温和三相受力下的本构关系的实验数据几乎为零。高温条件下建筑材料的热工性能的实验数据也很少，某些关键的数据，如对流换热系数等还是难以确定。因此，提高建筑结构的抗火性能，应当加大科研和实验投入，通过实验获得更多有用的数据，以促进研究的深化和材料的开发。

2.3研究节点的耐火性能

专家通过对世贸大厦5号楼的调查研究，发现结点在火灾中严重受损是造成大楼坍塌的主要原因。当前，结点耐火性能的研究还相当少，结点作为建筑物受力和分散力的重要结构，应当得到研究者的重视，通过对结点耐火性能的研究，设计出更加合理的建筑结构。

2.4开发性能化的抗火设计方法

性能化抗火设计方法，虽然注重确定建筑结构在火灾中应该达到的目标，但对目标实现的手段并无限制。因此，在对建筑结构的抗火性能进行分析时，除应考虑结构本身的抗火性能外，还应考虑建筑物中主动消防设施的影响和消防队员的作用。此外，增强大型设备的投入和实验，突破目前单一实验设备的限制，可以为结构设计方法提供更多便利。

2.5开发抗火分析专用软件

抗火分析软件的目的应当是在进行建筑结构设计时提前预知和减少将来可能出现的风险，预测可能出现的火灾及场景，预测建筑物的反应和救火措施。目前的建筑物抗火软件远不能达到该水平。财政部门应当在资金上支持科研部门，加大科研投入和软件开发力度，尽快让软件实际运用到建筑物结构设计中，减少建筑物火灾造成的危害。

2.6提高混凝土强度

专家通过对高温下不同混凝土强度等级和不同配筋率下钢筋混凝土简支梁抗弯、抗剪承载力的计算和分析，得出结论：提高混凝土强度能明显提高混凝图简支梁的抗剪性能，但抗弯性能的提高不大；在配筋率的允许范围内增大受力钢筋面积能显著增强钢筋混凝土的极限承载能力。

总之，当前对建筑物火灾的研究取得一定成果的同时，还有更多的难题等待人类去克服。研究投入不足、设备落后、研究规模小、内容少的问题应当得到人们的重视。在该形势下，国家应加大投入支持科研，企业也应加大投入，对建筑材料的质量进行研究和提高，共同优化建筑结构的抗火性能。 [科]

【参考文献】

[1]刘学春，张爱林，谢伟伟等.大跨度索穹顶结构抗火性能分析[J].建筑结构学报，2012，33（4）：31-39.

[2]丁发兴，周政，王海波等.局部火灾下多层钢-混凝土组合平面框架抗火性能分析[J].建筑结构学报，2014，35（6）：23-32.