序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇結構設計畢業論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

結構設計畢業論文:建筑空間結構設計及優化

［摘要］隨著人民生活水平的不斷提高，其對于建筑空間設計的需求也隨之提高，城市建筑空間結構要不斷優化。本文以建筑空間結構設計的特征出發，針對建筑空間結構設計中的問題及其優化手段進行分析，并給出相應的設計與優化措施。

［關鍵詞］建筑;空間結構;優化;設計

建筑業的發展，促使了設計理念的改變。設計人員應針對建筑空間結構實施合理的設計，持續優化調整建筑空間結構，從而實現建筑設計的實用、經濟、美觀、安全的目標。設計人員應不斷分析并研究建筑空間結構設計的優化問題，促使建筑設計能夠充分彰顯人們的生活品質，并符合生活需求。

1我國建筑空間結構的設計特征

1．1空間結構的架構材料多樣化

在建筑發展的推動下，我國建筑中的架構材料也呈現出多樣化特征。以往多是碳素鋼作為基礎材料，目前部分建筑企業開始用不銹鋼與鋁合金等新型架構材料。此類新型的建筑空間結構材料具備良好的裝飾、防腐、承重等性能，因此有著十分廣闊的運用前景，同時也得到了較為普遍的應用，這有利于加快我國建筑空間架構的發展步伐。

1．2空間結構形式比較

豐富建筑空間結構形式單一，就很難對所有建筑用途都適用，影響到建筑水平。具有比較豐富的空間結構形式的建筑，既能吸引人們的注意力，又能體現出建筑物的水準與建筑風格。正因如此，建筑設計師在設計建筑空間結構時已注重采用多樣建筑風格相結合的形式，這種設計方法逐步變成當前建筑空間結構設計的潮流。

1．3受到外力的影響

由于我國可用土地面積不斷減少，加上土地價格不斷增加，房價呈現出不斷上漲的趨勢。因此，在設計建筑空間結構時，設計者需要綜合考慮結構的實用性、穩定性、成本、節能性、安全性、環保性以及整體的協調性等因素。建筑結構因此也產生較大變化。比如，目前在空間結構的建設過程中，要把地震、風力等因素納入到考慮范圍，把建筑空間結構的動力問題視為建筑空間結構設計的核心內容。

2建筑空間結構設計中存在的問題

2．1內部空間個性化

建筑空間結構內部設計的完美與否主要是由業主的審美觀念與個性化思維決定的，在不同的發展階段，人們的思維方式與審美觀念都有一定的差異，所以建筑結構設計要將不同發展階段業主的要求納入考慮范圍，做到在充分利用建筑內部空間的同時，為業主預留一定的建筑內部空間，實施個性化設計與改造的空間，滿足住戶要求。

2．2建筑高層化

隨著我國城市化步伐的逐步加快，建筑正朝著高層化的趨勢發展。建筑業主除了居住這一目的，還希望通過建筑高層化設計來實現自己對于廚衛面積、采光、通風等基本要求。比如，低樓層住戶怎樣才能依靠結構設計接收到南向采光、怎樣設計空中庭院使住戶實現室內外自然景觀的共享、怎樣才能最方便地為建筑廚衛提供衛生防疫方面的工作等。

2．3經濟環保性

在可持續發展戰略的影響下，我們應適當提升能源、土地以及材料等的利用率，在設計建筑結構過程中，要盡可能地重視資金和材料的節約。建筑結構設計也需緊跟步伐，高度關注環保。要堅持環保適用、安全經濟的原則，準確把握建筑在結構設計方面的整體概念設計。

3建筑空間結構設計和優化的措施

建筑企業在面對空間結構的特性與問題時，應采用如下應對策略，不斷加大力度，針對建筑空間結構實施優化與設計，提升建筑空間結構的優化與設計水準，不斷加強優化效果，如此才能在確保建筑使用安全的同時，推動我國建筑行業迅速、穩定地發展。

3．1優化空間結構設計理念

(1)中庭空間結構設計優化。目前，中庭空間結構模式在我國運用較為普遍，多出現于高級的高層建筑設計中。中庭空間結構模式具有彰顯中央大廳氣派、營造舒適休閑氛圍、給人以輕松愉悅感受的作用。這種空間結構模式很受歡迎，由于工作緊張程度與環境因素的影響，現代職場人士偏愛于采用中庭空間結構模式，以緩解緊張情緒，同時通過噴泉、植物等的設置，創造出一個自然、寬松、舒適的環境。

(2)內核空間結構設計優化。內核空間模式把衛生間、電梯、設備房等集中在一起，徹底變革了傳統設計中古板的空間結構布置與隨意性。這種空間模式很巧妙地集中了建筑體的幾何中心、重心與剛度中心，減少了建筑體的扭轉矩與剪切應力，既提升了建筑體的剛度與強度，又增強了建筑體的抗震穩定性與安全性。然而，該模式對自然災害發生時人們逃生極為不利，因此逐漸被淘汰。

(3)底部空間結構設計優化。底部空間結構是目前使用最廣泛的一種空間結構設計模式，其多用于商業大廈。底部空間結構多運用地下結構對結構布局進行優化，不斷拓展建筑體的空間。

(4)多核空間結構設計優化。經過一系列的發展，多核空間結構逐步確定并完善。該空間模式在空間布局上，盡可能地擴大建筑體底層的空間，為室內人員的活動提供方便;在結構上，該空間模式對增強建筑體的強度極為有利，可確保建筑體的穩定性;在采光方面，該結構模式能創造良好的采光效果，利于實現生態環保、節能的目標。

3．2建立建筑材料驗收管理制度

質量好的建筑材料是確保建筑工程質量良好的前提條件。為此，(1)要建立健全物資入庫驗收管理制度，嚴格控制材料質量，做好材料入庫管理工作;(2)要建設并健全原材料驗收制度，驗收技術文件的有關規定要求，有效確保工作的順利開展。如今，我國一些建筑在施工時由于材料管理制度只停留在表面上，且比較簡略，不利于建筑材料的質量控制。

3．3確保建筑空間結構的施工安全

通常情況下，在建筑空間結構進行安裝的過程中均要用到腳手架，而且腳手架的負荷會隨著安裝時間的拉長持續增加。所以，作為施工人員，應在建筑空間結構施工過程中嚴格確保腳手架的剛度，避免腳手架由于變形出現下沉的情況，從而嚴重影響到建筑空間結構的安裝工作的開展。例如，在不斷優化建筑空間結構設計的時候，設計者要對腳手架進行科學、合理的設計，并嚴把質量關，在使用腳手架前，務必要開展專業的試壓測試工作，嚴格把控好腳手架的剛度問題，才能有效地防止建筑空間結構在施工過程中出現安全事故，進而為建筑空間結構安裝的順利與安全性作保障。對于建筑企業而言，其應充分滿足必要的消防需要，將防火涂料涂抹到建筑空間結構中的鋼結構外表上，但必須注意涂料與涂料之間的相容性問題，并使用與底層相配套的防火涂料。

3．4加大力度管理結構的焊接工作

焊接工藝既是建筑空間結構架構中的關鍵構成要素，又是建筑空間的結構設計與優化過程中的重要環節。實際上，建筑空間結構設計要不斷強化管理焊接工藝的力度。比方說，要求建筑企業針對焊接工人是否具備專業焊接技術、是否持證上崗進行嚴格檢查等。在焊接重要部位或者實施大型焊接過程中，要率先開展焊接試驗工作，確保工藝流程與焊接手段是正確的、合理的、科學的。如此，才能確保焊接工作的順利開展，確保建筑物的使用安全與使用質量。

4結語

建筑空間結構的設計作為建筑業的關鍵構成要素，為人們工作、休閑娛樂、生活以及學習帶來許多便利的同時，也推動了社會的發展進程，因此設計師應該不斷優化設計方案，提高設計理念。

作者：黃新 單位：邵陽市第二建筑設計院

結構設計畢業論文:土木工程結構設計安全性及經濟性分析

摘要:近年來，土木工程在我國的經濟建設中發揮了重要的作用。與此同時，它的結構設計的安全性和經濟性也越來越受到人們的廣泛關注。所以，怎樣在土木工程建設中提高結構設計的安全性和經濟性，就成為了整個建筑行業研究與探索的重要課題，也直接影響著我國建筑行業的可持續發展。

關鍵詞:土木工程；結構設計；安全性；經濟性

隨著我國經濟的迅猛發展，土木工程在整個建筑行業所占的比重也越來越大，同樣，因為土木工程結構設計出現漏洞而導致的事故也逐年增多，給人們的生命和財產造成了巨大的損失。所以，為了減少這一現象，就要求土木工程結構設計人員能夠在保證土木工程結構設計安全性的前提下，還能最大程度上的降低建筑成本，這對于整個土木工程行業設計人員來說，是一個嚴峻的考驗。

1土木工程結構設計的現狀

土木工程結構設計是否合理，不僅會影響到后期工程施工的進度，還直接對工程的安全性和經濟性產生不良后果。近幾年來，大型橋梁的建設以及高速公路的迅猛發展，都為我國經濟的整體發展帶來了巨大的幫助，這就促使土木工程建設中的結構設計人員能夠充分地考慮各種因素，來加強土木工程結構設計的安全性和經濟性。目前，我國的土木工程結構設計中還存在著一些問題，主要表現在以下幾個方面。

(1)土木工程結構設計不規范。相較于其他國家，我國現有的土木工程結構設計的標準較低，也不規范，比如說，建筑工程的使用年限、土木工程結構的牢固性和實際承載力等這些相關的標準都低于其他國家，這就使得我國的土木工程建設質量從根本上就達不到安全使用的標準，造成安全事故的頻繁發生。

(2)土木工程結構設計的穩定性差。在一些土木工程的安全事故中，結構設計的穩定性差就是重要原因之一。結構設計的穩定性，是整個土木工程建設質量的前提和基礎。在結構設計中，只要有一個地方出現穩定性差的問題，根據土木工程結構自身具有的延展性，就會對整個土木工程的穩定性造成影響。

(3)土木工程結構設計缺乏耐久性。土木工程結構設計中的耐久度不高，也是我國土木工程建設中常見的問題之一。我國幅員遼闊，南北地域差異大，而氣候的差異也直接提高了對整個土木工程結構設計行業的要求。而有些設計人員在進行土木工程結構設計時，忽視了環境氣候對土木工程的影響，使土木工程的使用壽命大大縮短。

(4)土木工程結構設計的抗震效果差。近年來，我國的地震災害時有發生，所以，為了加強土木工程結構設計的抗震能力，國家對土木工程結構設計中的抗震系數又有了新規定。但在實際的土木工程結構設計中，有些設計人員只是一味的追求經濟性，而忽視了對承重墻荷載力的實際測試，一旦發生地震，這些工程結構根本無法抵抗劇烈的震動，造成墻體開裂甚至是坍塌，進而造成嚴重的后果。

2提高土木工程結構設計安全性的措施

(1)在進行土木工程結構設計前，應該選擇行業內有資質的設計單位來進行設計。這些設計單位往往具有豐富的設計經驗和先進的設計設備，設計人員的專業綜合素質也相對較高，他們能夠充分考慮到土木工程結構設計中遇到的各種問題，結合實際，為以后的土木工程結構設計打下堅實基礎。

(2)在進行土木工程結構設計中，應當對已有的設計理念進行反復的論證和提高，并且對一些概念性設計隨時保持思路清晰。目前，概念結構設計已經成為保證整個土木工程結構設計是否安全可靠的主要設計思想。打個比方來說，在對建筑材料的選擇中，進行全面的安全性評估，同時，可以利用精準的計算對概念結構設計進行核對，以此來獲得更具有可行性的結構模式，進而提高整個土木工程結構設計的安全性。

(3)在土木工程結構設計中，要對涉及到的所有數值進行全面而準確的計算。要運用更科學合理的管理方法對整個土木工程結構設計的項目進行細致劃分，并且逐個的對所有子項目進行核對，爭取不遺漏任何一個項目的計算內容。這就使整個土木工程結構設計的安全性得到了保證。

(4)在土木工程結構設計中，設計人員要簡單而準確的對設計文件進行細節說明。由于土木工程結構設計的施工人員專業素質參差不齊，針對一些重要的提示內容或細節，設計人員應該選擇通俗易懂的語言來進行表述，尤其是一些較為復雜的設計，更應該將其中每一個環節的具體設計思路和施工工藝加以說明，進而在后期的土木工程結構設計施工中，保證安全性和設計人員的安全預期相一致。

(5)在施工過程中要嚴格控制對土木工程結構設計出現的變更。土木工程結構設計，是一項非常嚴謹的系統工程，其中每一個結構之間的關聯是非常緊密的，牽一發而動全身，只要某一個結構因為客觀因素需要改變時，不僅會影響這個結構的施工工藝和性能，還會對與之相關聯的其他結構造成影響。所以，在設計之初，要考慮到可能發生的所有問題，并提出解決方案，盡可能的適應現有的施工條件，以此來減少因設計不合理而造成的損失。

3提高土木工程結構設計經濟性的措施

(1)為了提高土木工程的經濟性，可以在土木工程結構設計之初就對整個成本進行控制，最常見的就是招投標，它可以利用設計方案、施工成本等綜合性評估來選擇最能實現經濟性預想的施工單位，以此來降低土木工程結構設計的成本。選擇一些有資質的施工單位，盡量避免假公濟私的行為，并且綜合考量它的結構設計方案，在保證工程安全質量的前提下保證低成本，極大地減少了土木工程的總體投資，提高了土木工程結構設計的經濟性。

(2)在進行土木工程結構設計時，設計人員應該采用靈活的設計思路以及方式。盡量避免使用標準圖來作為設計的參考資料，盡管參照這些標準圖可以大大減少設計的難度和時間，并能夠有效規避設計錯誤帶來的風險，但是，由于這些標準圖往往都建立在高標準的基礎上，而高標準就代表著高成本。因此，在土木工程結構設計中，要求設計人員應當利用本身所具備的專業技能，在保證工程結構安全可靠的前提下，設計出合理的結構方式，同時還能夠最大限度的降低施工成本。

(3)在整個土木工程結構設計中，應該全面系統的考慮到所涉及的安全因素和數據參數，比如材料、面積、布局、所需鋼筋數量等，這些因素單獨拿出來可能很微小，但是卻會對整個土木工程結構設計施工的安全質量和經濟性造成影響。打個比方來說，如果對施工材料的價格或者數量沒有一個充分的了解，就會在以后的施工過程中造成材料的浪費或者影響。而關于結構構件，在設計之初就應該考慮到它本身的極限載荷量和其他參數，并將土木工程結構設計中的所有參數盡可能的進行合并和統一，以此來控制土木工程結構設計的經濟性。

(4)加強與有關部門的溝通與合作。在土木工程結構設計中，不僅僅會涉及到單純的施工環節，還會需要大量的輔助性資料和工作。比如說地質勘探獲得的資料和數據、材料檢驗檢測數據等等，這些環境氣候、地質結構等客觀因素會對結構設計的標準化和安全需要產生非常嚴重的后果。因此，為保證結構設計的經濟性，需要設計人員能夠與各個相關部門進行溝通與合作，并獲取設計所需的全面性資料和數據，來輔助提高整個土木工程結構設計的經濟性。

4結語

土木工程結構設計是保證整個土木工程安全性和使用功能的基礎，也是整個土木工程項目耗費資源最大的體系。因此，在當今土木工程建設行業中，就要求土木工程結構設計人員能夠在保證工程結構設計安全性的前提下，也要充分考慮到整個結構設計的經濟性。所以說，只有土木工程結構設計的安全性和經濟性得到保障，才能使整個土木工程建設行業有一個更好的發展前景，從而為我國經濟建設的可持續發展打下堅實的基礎。

作者：張璐 單位：北京國科天創建筑設計院有限責任公司保定分公司

結構設計畢業論文:建筑工程地下室結構設計分析

摘要：

地下室是建筑的重要組成部分，地下室的結構設計好壞和施工質量，直接關系到建筑整體的性能。建筑工程在設計過程中，必須重視地下室的結構設計，以保證建筑整體的質量。本文對建筑工程地下室的結構設計進行了分析和探討，希望對相關建筑設計工作者有所幫助。

關鍵詞：建筑工程；地下室；結構設計；分析探討

從目前來看，一般較高的建筑都設有地下室，而且隨著建筑技術的不斷發展，建筑的地下室層數也在逐漸增加，可以說，建筑工程地下室結構的設計，一直是建筑設計中不可缺少的一部分內容，也是在設計過程中相對較難的內容。對建筑工程地下室設計中的重點和難點的討論，有助于提升行業內建筑設計工作者的地下室結構設計能力，提升建筑的整體質量，也有助于提升我國建筑工程設計中地下室設計的整體能力。地下室在設計中，需要關注多個關鍵點，即重點考慮的問題，只有正確處理和應對這些設計中的關鍵點，才能真正實現建筑地下室結構設計的質量提升。在此，將地下室結構設計中的關鍵點分析如下：

一、地下室平面結構設計

地下室平面結構設計，是建筑地下室設計中的一個關鍵點，但是這個關鍵點的影響相對較小，只需要保證足夠的承重能力和空間布置合理度即可。例如建筑地下室平面結構設計是基于建筑占地面積、和建筑戶型分配設計的，在居民樓的設計中，地下室平面結構設計應當在合理程度上壓縮每個房間的空間，使地下室盡量具有更多的房間，使更多的住戶可以使用，而酒店的地下室平面結構設計則完全不同，應當設計出停車場，在保證足夠承重的情況下，盡量設計出足夠大的停車空間。地下室平面結構設計應當在綜合考慮開發商意圖、承重能力、建筑功能等的基礎上進行，才能保證其設計的科學性、合理性。

二、地下室抗震性能設計

現代建筑在設計中，越來越多地考慮了抗震性能，在地下室的結構設計中，也需要重點考慮抗震性能，尤其是在一些地震多發的地區。地下室的抗震性能設計，應當保證地下室的足夠深度，越高的建筑，其地下室的埋藏深度應當越深，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墻壁結構、材料有關，相關建筑設計師在進行地下室設計的過程中，應當根據實際的建筑設計圖紙，應用科學的方式對地下室的墻壁進行加固，使地下室的抗震能力達到預期的標準。另外，地下室的頂板和上層建筑是牢固貼合的，地下室的抗震等級應當和地上部分的建筑的抗震等級相同，例如，建筑地上部分的抗震等級是二級，那么此建筑的地下室部分的抗震等級也應當達到二級，以保證發生地震時建筑整體的穩定性，不至于因為地下室的抗震性能過低而使建筑發生坍塌。

三、地下室的抗滲、抗浮性能設計

建筑在使用過程中，除了可能遭遇地震發生的情況外，也可能遭遇大雨和水分下滲的情況，因此，對于建筑地下室的抗滲、抗浮設計也是非常重要的，同時保證建筑整體質量和安全性的重要內容。具體來說，應當采取以下措施來提高建筑地下室的抗滲、抗浮性能：在相關建筑設計條件允許的情況下，適當提高建筑基坑底部的設計高度，這樣可以在一定程度上起到抗浮、抗滲作用；盡量應用無梁樓蓋和寬扁梁進行施工，寬扁梁和無梁樓蓋的應用，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、抗滲性能；增加地下室部分的重量，可以采用基板加載、邊墻加載和頂板加載的辦法，這種方式相對容易實現，在施工過程中的應用也非常簡單、方便；設計抗拔樁，這種方法的應用非常常見，效果也非常好，最好使抗拔樁嵌入到堅硬的地下巖石層中，并對抗拔樁進行灌漿處理，使抗拔樁更加穩固，增加地下室的抗滲、抗浮性能。

四、地下室結構超長的情況處理

在很多情況下，地下室的結構設計都可能出現超長的情況，超出40m~50m的情況還是比較常見的，這種情況的出現，對于提升地下室的質量是不利的，因此，必須采取適當的方法應對這種情況。在這種情況下，地下室雖然受到溫度、濕度等的影響較小，但是很容易受到周圍環境帶來的壓縮力和約束力，進而產生裂縫，因此，最重要的問題就是如何采取有效的手段控制地下室在結構超長的情況下產生的裂縫。一般來說，可以采取增設后澆帶的方法，普通的后澆帶寬度設計為80cm~100cm即可，鋼筋在后澆帶的保護下不容易斷裂，而在超長的情況下，后澆帶的寬度應當適當改變，根據鋼筋搭接需要的最低尺寸和搭接需要的操作空間來實際確定。此外，也可以采取如在混凝土中摻入微膨脹劑、設置膨脹加強帶、提升鋼筋混凝土抗拉力等方法來防止地下室在結構超長情況下的裂縫產生，增加地下室質量。

五、地下室外墻結構設計

地下室外墻結構設計的重點，是混凝土、水、鋼筋的比例問題，以保證地下室外墻能夠承受足夠的建筑上層壓力。具體來說，建筑物地下室的外墻所需承受的壓力來自兩個方向，一個是豎直方向的，一個是水平方向的，豎直方向的壓力來自于建筑物地下室上層的質量帶來的壓力，水平方向的壓力來自于建筑物周圍土層的壓力。另外，在大風天氣，也會給建筑物的地下室帶來一定的壓力增加，建筑設計工作應當充分考慮到建筑地下室在不同的條件和情況下的壓力承受情況，通過合理的設計保證建筑物地下室外墻在多種情況下都可以保持足夠的荷載能力。在對建筑地下室需要承受的水平方向和豎直方向的壓力進行相對準確的估計后，再對建筑地下室外墻施工所用的混凝土、水以及鋼筋的比例進行合理規定，確保地下室外墻抗壓能力，同時也保證成本不要超過預算。

六、地下室的頂板結構設計

地下室的頂板，是地下室和建筑上層連接、貼合的地方，其質量和性能高低關系到建筑物地下室和上層建筑的整體功能協同性，因此，對于地下室頂板的設計也應當重視。對于地下室頂板結構的設計，應當在充分考慮設備管線高度和保護土層的基礎上進行。地下室頂板的結構設計，其承載力數值應當通過合理的計算獲得，充分考慮建筑的高度、建筑的功能、建筑需要面對的惡劣環境等。對于一些特定功能的建筑，其地下室還需要考慮防爆性，使建筑地下室的爆動荷載達到消防車作用板面的爆動荷載，以保證建筑地下室的在遭遇爆炸是能夠起到穩定建筑整體的作用。地下室頂板的結構設計，需要根據建筑功能是實際情況，以精確的荷載計算結果為基礎進行。相關建筑設計人員，在進行地下室頂板結構設計的過程中，應當重視這一點，充分考慮地下室頂板設計需要考慮的因素，以免由于考慮不充分而造成設計漏洞，引發嚴重后果。

結語

現階段，我國的建筑設計和施工領域的發展日新月異，而此時，人們對于建筑的各種功能要求也越來越高。在這樣的情況下，建筑地下室這一對建筑質量、功能影響重大的設計內容，就需要引起相關建筑設計工作人員的重視。在建筑地下室的設計中，建筑設計人員應當充分考慮各種影響因素，制定地下室設計的功能目標，通過合理、可行的手段，對地下室的相關結構進行良好的設計，通過對地下室結構的合理設計，提升建筑整體的質量，增加建筑的穩定性和其他相關功能。

作者：孫迪 單位：鄭州市人防工程設計研究院

結構設計畢業論文:市政給排水管道工程結構設計研究

一、現場踏勘

給排水管道距離比較長，有些管道要穿越城鎮密集區，有些要跨越山脈和河流，還有的會橫跨公路和鐵路，因此地形條件比較復雜，對其進行現場勘查就十分有必要。如果不及時勘查地形或者地貌情況，那么對于管道的結構設計就會考慮不全面，對于給排水工程的整體質量也會產生一定的影響。在進行現場勘查時，結構設計人員應當同給排水和概預算等專業設計人員一同參謀，并選擇合適的線路，根據當地的實際情況在施工圖紙中進行科學設計，還要注意對個別疑難地進行重點勘查和設計?，F場踏勘這一工序在市政給排水管道工程結構設計中是必須可少的，而且是非常重要的工序，需要專業設計等人員積極參與，并進行選線工作，踏勘以后提出專業意見以供給排水平面設計參考，從而保證管道結構設計的科學性和規范性。

二、測量和地勘要求

1.勘探點距和鉆孔深度。根據要求，勘探點要在管道的中線上布置，而且不能偏離中線太遠，最多為3m，間距一般為30-100m，根據不同的地形條件選擇不同的間距，對于地形復雜而且變化較大的地段，間距應當小些要密集一些，深度要達到埋設深度以下并在1m以上，遇到河流的話要繼續鉆，達到河床最大沖刷深度以下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，要認真查明管道埋設深度范圍內的地層形成原因、巖石的特征以及厚度；第二，要劃分沿線地質單元；第三，要對沿線的滑坡、泥石流、坍塌等地質災害容易發生的地域范圍、發展趨勢以及對管道可能造成的影響進行深入調查；第四，要調查巖層的產狀和分化破碎程度對管道產生影響的全部斷裂帶的性質及其分布特點；第五，查明沿線井、泉的分布和水位具體情況；第六，對跨越河流的岸坡穩定性進行調查，并查明河床和兩岸地層巖性及洪水可能淹沒的范圍；第七，要查明沿線的施工條件、水文地質遺跡地下水對混凝土和金屬管道的腐蝕程度，并提供專業設計參數和建議；第八，針對開挖坡度和軟弱地基處理提供建議；第九，要對地震效應和液化進行評價。

三、管道設計內容

1.結構形式。管道的結構形式主要根據管道的用途，也就是看是用作給水還是排水，是處理污水還是雨水以及工作環境、流量、水文地質情況以及經濟指標等經過專業人員分析以后提出相對比較科學的參考意見。一般而言，承壓管道大多采用預應力鋼筋混凝土管、玻璃鋼管、鋼管、鑄鐵管或者現澆鋼筋混凝土箱涵；而非承壓管大多采用混凝土管、砌體蓋板涵、鋼筋混凝土管和現澆鋼筋混凝土箱涵等。在具體的實施中根據具體情況而定，當污水管道的口徑相對比較大時，最好采用現澆鋼筋混凝土箱涵，對于過河渠、公路和鐵路等特殊地段的非承壓管也可采用光管的形式，對于比較大型的工程也會采用盾構造結構形式。

2.結構設計。根據管道的規格、地面載荷、埋置深度和地下水位等情況通過試驗來計算管道的剛度和強度，并對其進行復核，并提供管道壁厚、管道等級和結構配筋圖。對于特殊要求需要進行加固的管道，可以采用管廊、混凝土或者鋼筋混凝土包管等措施來加固。當遇到鋼管計算出的壁厚缺乏經濟性的問題時可以使用加助的方法進行處理，在具體實施中應當根據具體情況來確定指標。

3.敷設方式。對于管道的敷設方式選擇應當根據地面地下障礙物和埋置的深度來確定，一般常用溝埋式的敷設方式，另外還有上埋式、頂管和架空等方式。當使用購買時的敷設方式具有難度時，可以選擇頂管和架空等敷設方式?？傊O計結構不同對敷設方式的選擇也不同，要根據實際情況進行合理選擇。

4.抗浮穩定。在管道敷設時會遇到地下水位比較高或者施工期間連續下雨的情況，因此給排水管道結構設計人員一定要高度重視管道的抗浮穩定，根據專業計算采取相應的措施來抗浮，從而保證管道工程的質量。

5.抗震設計。在進行市政給排水管道工程結構設計時尤其要重視對抗震的設計，要盡量避開對抗震不利的場地和地基，實在無法避免的就應當根據工程的重要性進行綜合考慮。為了滿足抗震的設計要求，盡量選擇抗拉、抗折、延展性好并且強度高的鋼管，一般選擇鋼筋混凝土結構的管道，并做好鋼管的防腐蝕措施從而保證管道的質量。

四、管道結構設計中需要考慮的問題的問題

1.管道滲漏問題。市政工程給排水管道設計中應當考慮的問題之一就是管道的滲漏，管道的滲漏可能由多方面的原因造成的，概括來講，主要有兩方面原因：一方面，管道材料自身的問題，為了降低成本而使用一些不合格、砂眼和彎頭質量不過關的材料，在使用的過程中由于達不到工程規定的要求，因此很容易造成管道的滲漏；另一方面，施工的組織管理存在缺陷，在施工過程中如果不對監督施工狀況進行及時的監督，施工人員就會放松警惕，安全和質量意識就會下降，這樣就很容易造成管道接口由于缺乏嚴格密封導致管道滲漏。針對此，在今后的管道設計和施工中應當根據不同的施工環境來選取不同材料的管道，從而降低管道漏損的概率。在管道材料中經常使用球墨鑄鐵管和玻璃鋼夾紗管，這些材料具有管壁厚、環向剛度大和耐腐蝕等優勢，盡管成本比較高，但是使用壽命很長，因此成為優先選擇的材料。此外，要加強對施工過程的監督，不斷增強施工人員的質量意識，一旦出現問題要及時糾正，從而保證管道的施工質量。

2.管道堵塞問題。市政工程給排水結構設計中應當考慮的問題還有管道的堵塞，管道堵塞也是經常發生的問題。管道一旦堵塞，污水和雨水等將得不到及時的排泄，給人們的日常生活造成很大不便。具體來講，管道內部很容易進入地面上的垃圾，經過水流的作用以后會在彎頭等處匯集，由于清理不及時，這些垃圾就會淤積起來，最終導致管道堵塞。因此針對垃圾堵塞管道的情況，在今后的給排水工程施工過程中，如果不進行安全工作那么可以用麻袋纏縛在管道的接口處，在它的上面蓋上木板，這樣垃圾就不會進入到管道內。再者如果不慎垃圾進入管道造成堵塞，要及時換管道，還應當對周圍地區的管道及時進行檢查，從而減少必要的損失；另一方面，還要優化管道的設計，可以適當增大管道的內徑，從而減少管道堵塞的發生。

3.給排水管道設計中的其他問題。在給排水管道設計中除了上述量大需要注意的問題以外還應當注意在用戶管線出口建立格柵、在檢查井底設置沉淀地以及在檢查井內設置閘槽等問題，只有這樣才能保證給排水管道設計更加科學合理，才能保證整體施工質量。

作者：李書林

結構設計畢業論文:煤礦機械無軸承行星傳動結構設計研究

0引言

隨著煤機設備朝大功率、大規格和大扭矩方向發展，產品可靠性和壽命的要求也越來越高，而受井下空間尺寸的限制，齒輪傳動要求的功率體積比越來越大。行星輪傳動裝置采用多個行星輪同時傳遞載荷，實現功率分流，具有傳動比大、體積小、重量輕、效率高、振動小、噪音低的優點，得到越來越普遍的應用。

1使用現狀

傳統的行星傳動裝置一般采用雙軸承支撐行星軸，軸承或置于行星輪內，或置于行星架中，見圖2，軸承不可避免地要占用有限空間內的徑向尺寸，在有限空間內布置軸承就需要減小減小行星軸直徑或行星輪、行星架外壁壁厚，在具體設計計算中，在一定空間尺寸限制下，很難同時滿足行星輪或行星架、行星軸強度及軸承壽命要求。目前，國內為提高行星傳動系統功率體積比，設計中往往采用去內圈或外圈的滾動軸承及行星軸充當內圈、行星輪內孔充當外圈的滾珠軸承方式。在空間尺寸緊張、轉速較低的情況下，采用薄壁滑動軸承的結構。但在功率、體積矛盾日益突出的情況下，行星軸的徑向尺寸加大10mm，甚至是5mm對強度的影響也不可忽視：比如一根直徑50mm的軸，其抗彎截面模量是直徑45mm軸的1.37倍，那么在彎矩相同的情況下，其應力值僅為直徑45mm軸的72%左右。因此，采用無軸承行星傳動結構，可在有限空間內合理分配行星軸、行星輪、行星架的空間尺寸，均衡各零件強度，提高行星傳動的整體可靠性。

2無軸承行星傳動結構

無軸承行星傳動結構，見圖5，行星軸與行星架固定，無軸承支撐，行星輪與行星軸相對旋轉，行星軸兼具軸承的功能。該結構充分利用有限空間，提高行星傳動功率體積比。國外先進煤機制造商已有使用該技術的相關的產品問世，并在實際生產中得到了很好地應用，中國目前尚未發現有使用無軸承行星傳動結構的國產礦用齒輪箱，該項目的研究在國內尚屬空白。無軸承行星傳動的關鍵在于合理分配行星軸、行星輪、行星架的空間尺寸，均衡各零件強度，提高行星傳動的整體可靠性。設計過程中，首先利用經典力學理論計算齒輪壽命和強度、行星軸強度，并調整行星軸直徑，保證二者均滿足設計要求，然后利用有限元軟件進一步分析行星輪、行星軸和行星架，優化結構，使行星架強度與行星輪、行星軸強度均衡，提高行星組件體積功率比。無軸承行星傳動行星輪與行星軸、行星軸與行星架之間的配合關系也是關鍵環節。行星架的孔的加工難度高于行星輪的孔的加工難度，正常情況下，行星軸與行星架配合按基孔制，行星軸與行星輪配合按基軸制。行星軸與行星架固定，安裝定位鍵，防止行星軸與行星架發生相對旋轉，這樣行星軸與行星架可選較松的配合，便于裝配，只需滿足定心要求即可。行星輪與行星軸相對旋轉，應選擇間隙配合，但間隙太大，影響齒輪嚙合及均載效果；間隙太小，行星輪與行星軸之間無法形成油膜，行星軸磨損嚴重，影響行星軸使用壽命。另外，無軸承行星傳動的原理上是一種滑動摩擦，工作部件溫度較高，必須考慮行星軸的熱膨脹量對配合間隙的影響。在設計時，行星輪孔的公差要加入熱膨脹量，熱膨脹量的值可按下式計算：σ=dtε，（1）式（1）中，σ為行星軸的熱膨脹量，mm；d為行星軸的直徑，mm；t為環境溫度，℃；α為材料熱膨脹系數。行星輪與行星軸配合關系影響潤滑油膜形成質量，初步確定后必須按潤滑方式研究部分進行詳細校核，合理調整。

3結語

煤礦井下條件惡劣，巷道底板不平整，經常有較多煤泥水，承載能力相對較低，因此，行走齒輪箱必須提供充足的動力，保證整機可靠運行。在井下工業性試驗期間，項目組對應用無軸承行星傳動結構行走齒輪箱進行功率、振動等方面數據的采集，并分析實時采集的數據，結果顯示無軸承行星傳動裝置動力輸出穩定。

作者：石濤 單位：中國煤炭科工集團太原研究院有限公司

結構設計畢業論文:智能扭力扳手機械結構設計

0引言

扭力扳手是一種能夠實時反饋并控制擰緊力矩的常用工具,可以施加準確的擰緊力矩?，F有的扭力扳手都要先設定所需扭矩值再進行擰緊操作，這要求操作者對螺栓所需扭矩值有一定的掌握。對此，課題組研制了一款根據螺栓規格自動設定所需扭矩值的智能扭力扳手。該智能扭力扳手可實現自動識別螺栓規格，輔助設置相關參數，自動計算螺栓的許用扭矩，采用扭矩傳感器采集施加的扭矩值與許用扭矩值比較，達到許用值時扳手手柄出現微動失效，及時卸載并提示不再加力。機械機構部分主要實現自動計算許用扭矩和加力達到所需值時及時卸載失效，防止因用力過猛損壞零部件。

1設計思路

智能扭力扳手由控制系統和機械結構2部分組成。機械結構部分主要包括無級定位夾持機構和過載微動失效機構。夾持機構不但要適應不同規格的螺栓，還要實現關聯螺栓規格與所需扭矩值的傳感器功能。因此選用無級定位的方式既能實現夾持裝置活動端任意位置定位，用于夾持不同規格的螺栓，并且在加力時保持穩定，又可通過活動端與電位器關聯實現開口大小的檢測；過載微動失效機構實現過載后在電磁鐵的驅動下實現扳手頭部和手柄連接鉸鏈的輕微轉動，及時減小施加載荷，并提示操作者不再加力。

2設計原理

（1）無級定位夾持機構

夾持機構用于夾持螺栓六角頭，為了適應不同規格的螺栓，夾持開口大小必須可調。傳統的活動口扳手的調整是利用蝸輪蝸桿機構實現的，利用蝸輪蝸桿機構的反向自鎖實現活動端的定位，但是這種機構傳動效率低，扳手開口調節較慢。本文所設計的無級定位夾持機構通過滑塊在定位軌道中滑動調節開口大小，調節大小一步到位，效率較高，利用接觸面的摩擦力實現定位，穩定可靠。

（2）夾持機構原理分析

無級定位夾持機構由扳手頭主體、滑塊、活動端、銷軸等幾部分組成。如圖1所示，滑塊與活動端通過銷軸鉸接，滑塊在扳手頭主體的導槽中滑動，活動端的下表面在導軌上表面上滑動，活動端中間部位的三角形凸起用于夾持螺栓頭的定位。

（3）過載微動失效機構原理分析

由于智能扳手控制系統的輸出電壓最大為12V，低電壓電磁鐵的電磁力是有限的，因此利用鋼珠的滾動摩擦系數低特性，實現大載荷微動機構的低電壓驅動。過載失效機構原理。該機構由扳手頭部、聯接銷軸、扳手手柄、卡栓、復位彈簧、鋼珠、鎖緊套、電磁鐵等零部件組成，扳手頭部和手柄通過聯接銷軸鉸接，卡栓圓柱面有凹槽來配合鋼珠并在鎖緊套的作用下將卡栓定位。電磁鐵為動力元件，不通電時，鎖緊套在復位彈簧的作用下將鋼珠和卡栓鎖緊，卡栓的上表面與扳手頭部下表面相接觸，鉸接處無法轉動。當擰緊螺栓時，控制系統檢測施加的扭矩值并與所需值比較，當到達所需扭矩值時，給電磁鐵通電，鎖緊套在磁鐵吸力的作用下向下運動使鋼珠和卡栓解脫，卡栓解脫后在施加扭矩的作用下鉸接處發生轉動，轉到頭部與手柄壁接觸為止。扳手擰緊螺栓過程中力量較大，小電壓驅動的電磁鐵力量比較小，此機構巧妙的運用鋼珠摩擦系數小的特性，使用較小的驅動力使扳手在施加扭矩值達到所需值后及時卸載，有效防止扭矩值的進一步增大。

3仿真與優化

（1）有限元仿真

扳手頭部夾持機構受力較大，運用大型有限元分析軟件ANSYS對其進行靜力學仿真，驗證設計的合理性，并根據仿真結果進一步對模型進行優化。裝配體的有限元分析計算中，需要考慮各零件之間的接觸問題，本設計中接觸面之間的摩擦系數是重要參數。因此，首先要建立合理的力學模型，正確設置各接觸面的接觸類型及摩擦系數。扳手擰緊螺栓時，夾持端面會受到被夾持件的反作用力。對夾持機構的夾持接觸面施加法向載荷，模擬螺栓的擰緊過程，有限元網格劃分模型如圖4所示。該扳手的使用范圍為M5～M24。經計算，擰緊M24的普通六角頭螺栓需要施加260Nm的扭矩，M24的螺栓六角頭對邊距為36mm，需要2個夾持面各施加大小約7kN的力。因此，分別對2個夾持端面施加法向載荷，大小均為7kN，設置活動端和滑塊與扳手主體的摩擦系數為0.3，在機構與手柄聯接處施加固定約束。

（2）結構優化

仿真結果顯示，該機構設計模型存在嚴重的應力集中現象，受力不均勻，這是由于模型設計中形狀突變造成的，可通過結構優化改善此問題。根據各個零件的應力云圖，各個零件分別做以下優化：①扳手主體。在夾持頭與主體聯接突變處，添加肋板進行加固，并將突變處更改為圓角過渡；②活動端。在活動端中間部位銷軸上方的突變處進一步加固，將圓角過渡更改為肋板，在活動端與主體接觸摩擦面位置受力較大處，對通槽中無干涉位置進行實體填充，直角改為圓角。

4結語

針對智能扭力扳手的總體方案，設計了其機械機構部分。巧妙的運用鋼球組合機構解決了小力驅動控制大力機構的微動，分析了夾持機構利用摩擦力實現無級定位的可行性。并運用ANSYS軟件對夾持機構的受力進行了靜力學分析，根據結果進行結構優化，優化后各部位的應力值滿足設計要求。機械結構的設計滿足了智能扭力扳手的設計需求，智能扭力扳手能有效解決技術資料在工程實際中運用較少的問題，能夠快速準確地施加擰緊力矩，智能化程度進一步提高。

作者：趙排航 王克印 黃海英 陳玉昆 單位：軍械工程學院

結構設計畢業論文:高層混凝土建筑抗震結構設計研究

0引言

隨著城市化進程的加快，城市人口的增加，高層建筑逐漸成為了建筑行業的發展趨勢。而在高層建筑的發展過程中，高層建筑的安全問題也逐漸凸顯了出來，如何提高高層混凝土建筑的抗震性能成為建筑行業需著重考慮的問題。但在提高高層混凝土建筑抗震性能時應首先明確高層混凝土建筑抗震結構設計的要求，才能抓住抗震設計的核心，提高高層混凝土建筑的抗震性能。

1高層混凝土建筑抗震結構設計的要求

高層混凝土建筑在抗震結構設計中應保證建筑在遭受強震的過程中不倒，在中等地震中經過維護還能繼續使用，在輕微的地震中保持穩固，將損壞降低到最小。高層混凝土建筑抗震結構設計要達到抗震設計的要求，應做到剛柔并進，綜合考慮建筑的受力情況，做好強剪弱彎的設計，并根據高層建筑結構的特點，進行具體的設計，保證高層混凝土建筑抗震結構設計符合要求。

1．1綜合性要求

在對高層混凝土建筑進行抗震結構設計時應注意建筑的剛度設計要求，利用物理學中的力學知識合理判斷結構設計中的力學特點，了解機械設備的運行、建筑材料的要求以及具體的施工場地。根據這些因素確定混凝土建筑結構設計中的剛度值，充分考慮各部分的建筑結構的連接設計，在設計過程中根據實際情況予以不斷調整，逐漸提高高層混凝土建筑抗震結構設計的性能，使抗震結構的設計能夠抵抗強等級的地震，即使建筑結構在發生輕微變形的情況下，建筑也能通過自我的調整，保證建筑的安全性［1］。

1．2具體要求

高層混凝土建筑抗震結構設計在規劃設計環節，需要充分考慮各方面的因素，尤其應著重考慮關鍵部分的連接點作用與不同構件的受力情況，設計人員應根據要求，保證各連接點與構件在地震中能發揮其作用。而在剛度方面，應注意剛度值的具體要求，若高層混凝土建筑的剛度值過低，建筑在強震中會受到嚴重的破壞，直接損壞建筑的主體結構，而在地震過后余震的作用下，建筑很可能會直接倒塌。除了混凝土建筑抗震結構設計中的剛度值問題，建筑的延展性也應引起重視，保障建筑的強度與剛度在合理的范圍內，促進高層混凝土建筑抗震結構設計效用的發揮。

2地震發生過程中高層混凝土建筑的破壞特點

2．1地基破壞特點

高層混凝土建筑在地震發生過程中，若地基的土層較軟弱，地基會因土體的液化而發生沉降，進而破壞地基，造成建筑上部結構發生傾斜，最終使得建筑在地震作用下發生坍塌;除此之外，高層建筑若在一些危險地帶修建，尤其是在一些泥石流、滑坡等多發地段，在地震發生時，危險地帶在地震的作用力下會產生二次性傷害，導致建筑的基礎發生不均勻沉降，引發建筑裂縫的產生，并在共振效應下，損壞建筑的上部結構，引發無可挽回的結果。

2．2結構體系破壞特點

高層混凝土建筑為框架填充墻結構時，在地震的作用力下，建筑整個平面中的內框架柱上部容易引發剪切型的破壞，窗洞會因窗下墻的作用引發短柱性的損壞。但建筑若為框架剪力墻結構則不易遭受嚴重的破壞。而在底框結構中，由于底層的剛度較低，在地震的影響才會遭受嚴重的破壞，并且使用的若是框架填充墻結構，底層的框架為敞開式的，在沒砌墻時剛度也較低，也易遭受嚴重的破壞。

2．3剛度破壞特點

高層混凝土建筑的主體結構一般使用的是矩形平面結構，一旦發生地震，建筑內的電梯井會產生偏心作用，因此在強扭轉振動下會加重地震的作用力，加重破壞程度。而對于一些不對稱的平面結構中，地震產生的扭轉振動會嚴重影響結構的穩定性，造成建筑的損毀。

2．4構件破壞特點

不同的構件有不同的抗震性能。在高層混凝土建筑的框架剪力墻結構中，板與梁更容易遭受破壞，而剪力墻的窗臺下部位置也容易產生交叉裂縫;但框架柱由于設置了螺旋箍筋，加大了層間的位移角，因此，在地震作用下不易遭受破壞。

3加強高層混凝土建筑抗震結構設計的方法

3．1做好建筑主體結構的基礎設計

建筑主體結構的基礎設計是建筑結構抗震性能提高的最基本問題，因此應重視建筑基礎的設計。在設計過程中應注意將結構相同的單元設置在地基性一致的地面上，并保持結構一致，對于地基位置上較軟弱的土層應進行處理，以免承載力的不同引發地基沉降，并運用適當的處理方法增加地基礎結構的剛度，加強基礎承載力的同時，使承載力保持在一致的水平上。并且應注重底框的運用，因為底框雖然經濟實用，運用用途廣，但結構體系分布不均勻，易引發結構的不均勻變形，甚至在嚴重的地震作用下，造成建筑部分開裂。因此，在使用底框時應在設計時增加一些措施以使底框能保持較均勻的剛度，避免不均勻造成變形的出現。

3．2增加抗震防線的設計

高層混凝土建筑的抗震結構并不是由某一部分構成的而是由不同的延性分體組成的，并且不同的延性分體并不是單獨的工作，例如框剪結構是由剪力墻和框架分體組合而成的多肢剪力墻結構體系，在通力合作下能在余震過程中發生作用，增加建筑的抗震性能。而增加抗震防線的重要性在于即使一道防線破壞，另一道防線也會繼續發生作用，減輕地震對建筑的破壞。因此，設計人員應建立一個由多構件組合而成的抗震防線體系，保證同一平面內的主要構件屈服，其他的抗側力部件能在發生彈性時，延長主體結構屈服的力度與時間，保證主體結構較強的延性以及抗側移性。此外，在設計過程中，若有的構件出現抗側移值過大的狀況，減弱了其他構件的強度，應適當增強構件的抗側移能力，在設計中注意多重抗震防線的設計［3］。

3．3綜合多種抗震計算方法

在對高層混凝土建筑抗震計算中，位移計算的正確性不容忽視，并且應對結構設計方案進行定量分析，控制主體結構的變形量，保證在中、低地震等級中，建筑的主體結構不會發生變形。在計算主體結構的承載力過程中，應對高烈度地震中結構的層間位移以及延性位移進行實時性的計算，具體算出建筑構件位移與結構變形間的關系，得出建筑主要構建的變形值，并對建筑截面的應變情況予以分析，計算得出構建的合理構造值，最大限度的降低主體構件在地震發生中的破壞程度。

3．4抗震的加固設計

在高層混凝土建筑抗震結構設計中，因主要構件應滿足一定的延性要求，在樓層較高時，通過調節軸壓比以增強構件的延性，但軸壓比又不應過小，否則會造成結構短柱，延性也會受到影響，在高強度的地震作用下，造成建筑的坍塌，因而應進行加固設計。首先，在地震的加固設計中應選擇螺旋復合箍筋，因為螺旋復合箍筋能有效地提高建筑中柱子的抗沖擊力，從而提高短柱的抗震能力。其次，框架柱的抗剪能力應與強剪弱彎以及剪壓比相對應，并且柱子頂端的抗彎能力應在強柱弱梁值的范圍內，使短柱在強柱弱梁或強剪弱彎時也不會破壞剪切性，增加建筑的抗震力度。最后，因為短柱的抗剪性較弱，在地震中常出現在抗彎能力還沒起作用時已發生了剪性破壞，所以在設計過程中應減少短柱的抗彎能力，使其與抗剪力保持平衡，在地震發生時滿足短柱的抗彎屈服。但為了減弱短柱的抗彎強度，將柱子沿豎向設縫的情況，將其劃分成多個分體柱，并利用通縫或分隔板等連接鍵，增加建筑構件的抗震性能，促進建筑的抗震加固設計。

4結語

高層混凝土建筑抗震結構設計的重要性是不言而喻的，只有明確抗震設計的要求并根據具體建筑結構的抗震特點，才能在設計的過程中結合建筑各體系的破壞特點，有針對性地提高高層混凝土建筑的抗震結構設計，減輕地震對高層混凝土建筑結構的破壞，從而保障人們的生命財產安全。

作者：李璐 單位：太原理工大學建筑設計研究院

結構設計畢業論文:高層混凝土建筑抗震結構設計探析

隨著我國人口的快速增長，城市中需要建設大量的高層建筑才能滿足城市人口的居住需要，還可以滿足商業和企業的不同需要。其中抗震結構設計是保證高層混凝土建筑的重要結構，也是未來我國建筑業的主要設計結構。

1高層混凝土建筑的結構特點

高層混凝土建筑的定義是建筑高于28m，并且層數大于10層的混凝土建筑。高層混凝土結構屬于豎向的懸臂結構。高層混凝土建筑結構受到的水平載荷和垂直載荷的影響，并產生彎矩和軸向力，建筑的高度跟軸向力呈線性關系。高層混凝土建筑的層數與水平位移，跟彎矩是呈上升曲線的關系，且軸向力與高度的比例關系是正比例。

2高層混凝土建筑抗震結構設計的優化

2.1結構尺寸的優化。

在結構幾何形狀和材料都規定好的條件下，計算出滿足各種條件下的最優構件截面，其實就是對結構構件尺寸進行設計，使其造價最低化。2.2結構體系的優化。結構體系的優化先從結構概念設計開始，使結構平面布置滿足對稱、規則，立面和豎向規則，側向剛度均勻變化。與此同時，通過定量的分析和計算對關系到體系整體性能的設計參數進行優化。

2.3結構功能的優化。

建筑的使用功能如何對結構和造價的影響較大，取決于工程建設完成后使用者對本項目有著怎樣的使用功能要求，在能夠滿足用戶整體功能要求的條件下對結構功能方面進行設計優化。

2.4結構體系選擇的優化。

對于高層建筑來說，可以選擇的結構形式有很多，例如框架結構、剪力墻結構等。由于對結構的要求很多，結構的選型也十分復雜，需要綜合各方面的因素進行確定，并且需要結構、建筑、經濟上各方面的協調平衡，才能對結構體系進行優化選擇。

2.5基于最優設防烈度的抗震結構優化設計。

在確定了結構類型、布局和材料后，抗震結構還需要確定抗震設防水平，先進行設防水平選擇在進行結構尺寸優化，這就是基于最優設防烈度的抗震結構優化設計。

3高層混凝土建筑抗震結構設計的方法

3.1改進結構設計方案。

高層混凝土建筑抗震結構設計方案需要滿足我國現行的建筑工程抗震方面的標準和規范，主體結構需要能抵御空間的變形，并且在結構進行延伸變化時可以進行恢復，以抵消在高層混凝土建筑結構變形時所產生的不利形變，保證高層混凝土建筑的穩定性。在評價地震作用對高層混泥土結構所產生的影響時，需要進行科學合理的分析，考慮各結構部分，最大限度的控制高層混泥土各部分的受力情況，使建筑的抗震性能得到提升，需要特別注意的是高層混凝土的豎向結構受力，使高層混凝土建筑可以滿足相關的剛度設計要求，受力更加平衡，保證高層混凝土建筑結構抗震性能和穩定性符合要求。此外，還需要考慮高層混凝土建筑位置的地質情況，在設計抗震結構時考慮防震，對于高層混凝土建筑的關鍵部分的施工應十分注意，盡可能的降低高層混凝土建筑所承受的重力，使其建筑受力均勻，符合重力的變化規律，避免高層混凝土建筑產生過多的水平力和豎向力的不均勻，從整體上提高對高層混凝土建筑的抗震性能。

3.2科學選定建設位置。

高層混凝土建筑的選址也十分重要，對建筑的抗震性能有著很大的影響，應綜合分析項目區域的地質災害情況。所以在高層混凝土建筑的選址上應做到科學合理，對于高層混凝土建筑周圍的環境及地質情況也要考慮其中。選取的原則是：高層混凝土建筑應避免臨近電廠、變電站等區域，減少周圍環境對建筑的不良影響；高層混凝土建筑還需要遠離丘陵和山坡，因為這些區域的抗震能力較低，不利于抗震設計。

3.3高層混凝土建筑結構參數設計合理。

應用模擬軟件對高層混凝土建筑發生地震時的受力情況進行模擬，來選擇科學的結構參數，分析結構的受力特點。通過對高層混凝土建筑的質量檢測、施工工藝、地質等情況的充分掌握，在對高層混凝土建筑進行抗震結構設計，充分的了解抗震結構設計要點，對抗震設計進行合理優化，在影響高層混凝土建筑抗震結構設計的主要部分需要進行說明，這對于提高高層混凝土建筑的抗震結構設計是十分有幫助的。此外，對于高層混凝土的抗震結構設計還應建立數據庫，這樣可以方面設計人員對以往工程設計資料的查找，在高層混凝土建筑結構受力研究時可以參照以往相似工程，對于力學模型的建立也是十分有用的。高層混凝土建筑結構參數包括扭轉角度和震動周期等，眾多的結構設計參數在高層混凝土建筑抗震結構設計時都需要互相協調和仔細分析，以保證參數的科學合理。

3.4控制扭轉效應。

地震會對建筑產生水平力、豎向力和扭轉力，這種各方向力的綜合作用下，會對建筑物產生嚴重破壞，造成建筑物的損壞。地震的發生具有突然性和隨機性，因此地震的發生難以預測并且需要面對很多未知因素的影響，所以在高層混凝土建筑結構抗震設計時，不能僅對水平力和豎向力進行防護，還需要對扭轉力作用進行考慮，對抗震結構的位移進行要求，并測定最大和最小位移結構的剛度，保證混凝土建筑的整體位移具有一致性，對于高層混凝土建筑抗震結構設計中的每一部分都符合要求，對建筑的整體抗震性能進行分析，如發現隱患應及時的改正，盡可能的保證高層混凝土建筑的抗震性能。

結束語

隨著我國社會的高速發展，抗震結構的應用也越來越廣。由于居民對高層混凝土建筑質量上的要求越來越高，因此在建筑工程的實際設計和施工過程中應采取更加安全的抗震結構，這不僅能夠滿足國家相關法律法規的安全抗震要求，一定程度上還可以提高經濟效益和社會效益，對于建筑行業的健康高速發展起到了至關重要的推動作用。

作者：郭輝 單位：北京華宇工程有限公司

結構設計畢業論文:建筑工程結構設計現狀與發展

隨著經濟社會的發展及人們生活水平的提高，人們對建筑提出更高的要求，建筑不僅作為人們賴以生存的場所，同時美觀性、實用性以及安全保障程度都會成為用戶重點考慮的因素。因此建筑企業及相關設計人員必須對建筑結構設計工作足夠重視。

1建筑結構設計的特點

1．1結構設計的延性特點

在實際的使用中，引發建筑物變形的主要因素有風力、地震和沉降。我們在進行建筑結構設計時一定要確保高層建筑不會受變形而出現損壞甚至倒塌的情況，就要執行一些具體的措施來保證建筑物的結構延性和建筑結構的安全性。

1．2結構設計的水平荷載問題

設計低矮的建筑時，我們通?？紤]豎向的荷載因素，相對高層建筑而言豎向的荷載掌控雖然十分重要，但是起決定性作用的則是水平的荷載。因此，在設計高層建筑結構的時候，無論是豎向荷載還是水平荷載都要進行仔細的考慮，才能增強建筑結構的水平荷載能力、安全性和穩定性。

1．3結構設計的側移變形問題

由于高層建筑可以有效的節約土地資源，所以在建筑業中成為重要的發展趨勢。由于高層建筑的水平荷載非常大，而且還會因建筑的高度增加繼續增大。一旦有外力的影響，高層建筑的變形就會不可避免的出現了，從而嚴重影響建筑的安全性能。進行建筑結構設計時，要最大限度的提高建筑強度，保證良好的剛度和強度，避免發生側移變形。

2建筑結構設計中存在的安全隱患

2．1對建筑結構設計的認識不足

由于有關職能部門不夠重視存在于建筑結構設計的問題，也缺乏監控建筑物抗震功能的設計。因此，一些不良的企業就會出現投機取巧的心理，不按章程和規范來進行建筑結構的設計，為建筑的安全造成嚴重的隱患，從而對生命財產帶來嚴重的威脅。建筑結構設計的合理與否直接影響建筑的安全性，因此進行建筑結構設計首先就要認真分析建筑結構設計的實際工作，對建筑結構設計的各個要點認真考慮，才能真正提高建筑結構的設計水平和安全性。

2．2建筑結構設計的不合理

建筑結構作為建筑工程的主要框架，建筑結構設計的安全性對居住人群的安全和建筑工程的質量產生直接的影響。建筑結構設計的不合理主要表現在以下三個方面:第一，設計人員沒有充分發揮專業知識和設計經驗或者忽略施工規范的細節，使建筑結構設計不符合實際需求設計，從而導致建筑結構存在的安全威脅。其次，設計人員忽視建筑結構的安全性能，不重視建筑的質量。再次，由于利益的驅使，有些設計人員明知建筑結構的設計存在問題卻示而不見，那么建筑工程的施工就會經常發生事故。

2．3結構設計中的偷工減料現象

偷工減料的現象在建筑工程結構設計經常發生，具體表現在:第一，建筑企業在利益的驅動下，不顧建筑工程的安全性和整體的質量，采取偷工減料和過度節約的方式，以攫取高額的利潤。例如，對鋼筋的使用，我國相關的規定明確鋼筋的配筋率，建筑工程一定要采用標準的鋼筋配筋率。第二，規模小的建筑企業，為了減少建筑工程項目資金成本的支出，選擇了強度高、脆性大和韌性小的冷軋變形鋼筋，嚴重影響了建筑物的抗震性能，建筑結構設計的安全風險大大增加了，嚴重影響了建筑工程的質量。

3提高建筑結構設計安全性的對策

3．1不斷創新建筑結構設計的模式

概念設計的主要內容工程概念。方案的制定要尊重客觀規律，從整體上來控制設計對象。建筑結構的設計水平的提高，表現在設計的成品在水準、經濟和結構形式上要比現有的成品更具優勢。結構設計工程師要在不斷更新和變化的建筑結構技術中提高自身的能力，并積極攻克現實中的各種難題，做到精益求精，這樣就會大大提高建筑結構的設計水平。目前住建部推出的“四新”技術是切實的從經濟效益出發，有效的幫助提高建筑結構的設計水平。

3．2建筑結構設計人員的質量意識和安全意識要加強

建筑結構設計人員要保證依章辦事就應該充分了解規章制度的內容，在實踐中不斷的進行反思與總結并吸取經驗教訓。建筑結構設計人員要保證建筑物的抗震性，就要運用科學的設計理念和方法;建筑企業通過培訓來增強應當加強建筑結構設計人員的質量意識和安全意識。通過采取以上措施來提高并確保建筑結構設計的安全性。

3．3建筑結構設計人員的專業素質和技能要提高

現階段建筑結構的設計在形式和內容上都不同于以前的建筑結構設計，對技術的要求也越來越高;為了適應著中發展趨勢，建筑結構人員通過拓展知識的廣度和開拓視野的方式來增強建筑結構設計的深度。

4結語

提高建筑結構設計的安全性，可以更好的提高建筑物的整體質量，也更好的保障人民生命財產的安全，使建筑工程項目順利進行。提高相關設計人員的質量和安全意識，培訓和提高結構設計人員的專業水平等都是有助于保證建筑結構設計的安全性，確保建筑業的可持續發展。

作者：徐峰 單位：蘇州城發建筑設計院有限公司

結構設計畢業論文:高層混凝土建筑抗震結構設計

近年來，我國建筑行業得到前所未有的發展，并且建筑領域逐漸地向高層方向發展，眾多高層混凝土建筑工程如雨后春筍般出現。高層混凝土建筑結構設計中抗震結構設計是非常重要的環節，同時也是結構設計的難點。主要是因為高層混凝土建筑的人口相對密集，一旦發生地震災害，高層混凝土建筑抗震性能較低而發生坍塌，將會造成嚴重的人員傷亡與經濟損失，同時造成惡劣的社會影響，這對建筑行業的健康、可持續發展是非常不利的。因此，在進行高層混凝土結構設計時，應該充分的認識到抗震結構設計的重要性，為高層建筑居民的生命和財產安全提供可靠的保障。

1高層混凝土建筑抗震結構設計的要求分析

①在進行高層混凝土建筑抗震結構規劃與設計時，應該經過精確的計算與分析，合理的掌握結構剛度，充分的了解施工現場的地質條件、所有設備的運行參數、建材的性能以及物理力學知識，以此確定高層混凝土建筑結構的整體高度大小，并設置科學的連接，以此實現對剛度的合理調整。為了提高高層混凝土建筑的抗震能力，應該盡可能的將建筑波動受力控制在地質支撐范圍以內，即當高層混凝土建筑基礎結構出現變形之后，抗震結構通過自身的調節，能夠盡可能的降低整體結構的變形幅度，然后通過有效的維護工作，保證高層混凝土建筑的安全和使用價值。

②在進行高層混凝土建筑抗震結構設計時，設計人員應該正確的分析關鍵部位或者重要部件和其他部件之間連接點的受力狀況，通過合理的計算，采取有效的措施進行調整，以此提高高層混凝土建筑的抗震能力，當地震災害發生之后，能夠最大限度的降低地震給建筑物帶來的損失。此外，通過對當地歷年的地震災害進行分析，如果高層混凝土建筑采用柔和剛度設計，當地震災害發生之后，將會導致主體內部結構遭到損壞，在余震的作用下，會導致建筑結構發生連鎖反應，對建筑結構造成持續破壞，最終導致建筑倒塌。對此，在進行高層混凝土建筑抗震結構設計時，應該充分的研究與分析混凝土抗震結構，以此保證高層建筑的結構剛度滿足相關的設計規范，同時強化建筑結構的延伸性，進而提高高層建筑的抗震性能，最大限度的降低地震災害給建筑造成的損失。

2高層混凝土建筑抗震結構的優化設計

①在進行高層混凝土建筑工程建設施工之前，應該對施工現場進行勘察，盡可能的避免選擇在地震因素或者災害多發地，科學、合理的選擇建筑位置，對于提高高層混凝土建筑的抗震性能具有非常重要的作用。同時，高層混凝土建筑周圍不應該存在變電所、發電站等安全指數不穩定的地區，同時避開低洼沼澤、陡峭山坡等抗震效果差的地區。

②在進行高層混凝土建筑抗震結構設計時，應該堅持均勻、對稱、規整等原則，高層混凝土建筑各個樓層在水平地震作用下會發生側移，主要包括整體轉動、整體平移、剪切變形以及整體彎曲變形，對不同的建筑結構應該采用針對性的措施控制結構的變形。為了降低結構側移，應該采取以下措施：采用彎雙重抗側力體系，減小框架的梁距與柱距，采用豎向支撐的交錯布置方式，采用立體構件取代傳統的平面構件；利用傾斜里面和扭轉體型，采用圍護結構提高建筑的抗震能力；適當的增加建筑的寬度；在進行抗震設計過程中，有目的、有意識的控制厚薄層，這樣既能夠提高建筑結構的抗震性能，又不會使薄弱層發生變形，這是提高高層混凝土建筑整體抗震性能的有效措施。

③在進行高層混凝土建筑抗震結構設計時，為了提高其抗震性能，應該設置多道抗震防線，主要是因為地震災害經過強烈的震動后，會伴隨多次余震，如果高層混凝土建筑只設置一道抗震防線，將會由于損傷累積導致建筑倒塌。地震作用下高層混凝土建筑的性能主要取決于鋼筋混凝土的抗變形能力，地震對發區域的高層混凝土建筑，其抗震設計應該采用延性框架，同時加強結構局部薄弱區的剛度與承載能力，以此保證高層混凝土建筑的整體性與抗震能力，盡可能降低地震作用對建筑造成損害。通過設置多道抗震防線，能夠有效的避免建筑結構出現薄弱區。同時，通過加強概念設計，加強薄弱部位，重視結構的延性設計，合理的控制鋼筋的錨固長度，特別是直線段錨固長度，同時考慮溫度應力對建筑抗震性能的影響，通過全方位的考慮，設置多道抗震防線，能夠顯著的提高高層混凝土建筑的抗震性能。

④在進行高層混凝土建筑抗震結構設計時，應該重視消能減震與隔震措施。目前，我國以及世界各國都采用了延性結構體系，主要是因為延性結構通過對建筑物的剛度進行調控，當地震災害發生之后，建筑結構構件進入延性的塑性狀態，以此起到降低地震作用力，削減地震對高層建筑造成的損壞。延性結構雖然能夠吸收地震能量，但是隨著建筑高度的增加，其消耗地震能力的作用越來越小，不能很好的起到耗能減震的作用，傳統的延性結構體系已經不能夠很好的滿足現代高層混凝土建筑的抗震要求。

⑤充分考慮位移，盡可能的降低輸入地震能量。在進行高層混凝土建筑抗震設計時，應該充分的考慮位移問題，設計人員應該根據高層建筑結構設計規范，重視計算承載力，然后采用彈性策略，系統的分析與計算建筑結構力，在分析相關數據的前提下，考慮橫向彎矩，展開深層次的設計；通過減少建筑自重，能夠有效的降低建筑在水平方向的側移，通過考慮多個方面的因素，能夠有效的提高高層混凝土建筑的抗震性能。為了降低地震輸入能量，在高層混凝土建筑設計過程中，應該充分的考慮地震預期作用，全面的分析、預算和計算變形問題，盡可能的提高建筑構件的承載能力，同時考慮地震時間層的位移側移和綜合位移之間的延性比，這樣能夠顯著的提高高層混凝土建筑的抗震性能，保證建筑結構的安全性與穩定性。

3結語

總而言之，高層混凝土建筑在現代建筑中占據很大的比例，為了保證高層建筑居民的生命和財產安全，必須充分的認識到高層混凝土建筑抗震結構設計的重要性，根據高層混凝土建筑項目的實際狀況，應用先進的抗震設計理念、科學的抗震結構形式以及相關抗震措施，不斷的提高高層混凝土建筑的抗震性能，當發生地震災害時，為人們的逃生提供寶貴的時間。同時，加強高層混凝土建筑結構抗震設計，對促進整個建筑行業的健康、可持續發展具有非常重要的作用。

作者：鄭歡 單位：河南省城鄉建筑設計院有限公司

結構設計畢業論文:機械結構設計中的創新設計探析

時代的發展與社會的進步對創新提出了進一步的要求。創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力，對于機械結構設計來說也同樣如此。對于設計者來說，在機械結構設計中進行創新是一項非常具有挑戰的任務。只有充分了解機械結構創新的必要性，才能取得最佳的設計效果。

一、新時期機械結構設計中創新的必要性分析

時代的發展與科學技術的進步對機械結構設計的思想與理念提出了新的要求。新時期，如何使機械結構設計滿足社會發展與人們日常的工作與生活的需求成為必須迫切思考的問題。解決這一問題的有效途徑就是機械結構設計過程中融入創新精神與創新理念。創新并不是憑空創造，而是在現有理論與實踐的基礎上進行有效的發展。對于機械機構設計來說，設計者就是要思考如何利用已經存在的現代機械設計理念，將其與創新思維相結合，從而實現不同構件、模塊的優化組合，以便制造出能夠滿足人們需求的機械結構部件。新時期機械結構設計創新就是要求設計者能夠從機械結構設計的內在規律入手，不斷實踐。

二、基于變元法的機械結構設計創新

（一）機械結構設計時進行材料變元

機械結構設計離不開材料的科學選擇，可以說機械結構創新的成敗決定了合理的材料選擇。比如說在設計液浮式陀螺時，如果馬達定子殼所使用鋁質材料，而將合金鋼作為轉子軸的材料，那么因為其膨脹系數的不同導致其在運行時可能因為定子與轉子軸向尺寸的變化，導致液浮式陀螺馬達運行故障。所以設計時就必須重視材料變元的科學運用，合理利用材料。

（二）機械結構設計時進行數量變元

眾所周知，完整的機械結構是一個成熟的系統，包含各種不同的零件，這些零件雖然作用不同但是都發揮著作用。在設計時，設計人員就必須不斷計算，并將計算結果與機械結構設計相比對，及時改進。如果發現機械結構設計中存在冗余零件結構，則需要及時更換淘汰。對于機械結構設計的創新就要求設計人員及時調整機械結構的零部件，確保結構設計的科學、合理。設計時可以減少零件或者將部分零件合并，通過減少了零件的數量，提高其互換性，從而提高了機械結構的性能。比如說鑄件的結構性裝必須簡單，此時就應該采用直線型的輪廓。而螺紋連接結構中，要想避免螺絲松動問題，就可以把螺釘、墊圈以及彈簧墊片功能整合，減少零件數量并滿足功能。

（三）機械結構設計時進行位置變元

機械結構設計過程中如果調整零件的位置，則可能導致機械結構產品的整體性能發生變化。在一些機械設備中，其傳動裝置的齒輪要求必須貼合無間隙，但是在加工過程中往往做不到這樣的要求，齒輪的孔距難以得到有效的控制。雖然可以采取其他的設計形式，但是可能又會受到空間的限制。所以設計師必須通過位置變元，以此來不斷調整機械機構各零部件之間的孔距與距離，進而實現創新，改善性能。

（四）機械結構設計時進行尺寸變元

機械結構設計創新時還應該保證機械結構產品的外觀、外形尺寸以及安裝等屬性與要求。所以說，設計者必須保證機械結構設計時的尺寸變元，不斷找到最佳的零件應用尺寸，實現零件應用方案的優化。除了要注重零件的性能外，還應該對零件的外形、尺寸進行一定的變化或者修正，保證機械結構運轉的正常。在平時對機械結構設計時，應該盡量縮小零件的尺寸并且將機械結構設計模塊化，以便內部零件的不斷協調運行。這樣可以直接縮小機械結構的外形。

（五）機械結構設計時進行形狀變元

設計人員要關注機械結構中零件表面極其整體形狀、輪廓等，通過設計實現零件形狀的改變，從而改善機械結構的性能、外形或者功能。例如在設計某一機械結構時，要求其發揮彈簧壓力壓緊零件，就可以在設計時將彈簧類型（壓簧、拉簧、扭簧、板簧等）和被壓零件形狀（圓柱面、平面、螺旋面、球面等）進行反復組合，在所得到的各種方案中選擇最佳組合。

（六）機械結構設計時進行連接變元

機械結構設計中的連接方式與方法比較多，不同的機械結構需要選擇不同的連接方式。所以設計人員要具有將不同連接結構以及連接方式進行相互調換、調整以及改變的思維，從而獲得眾多不同類型的機械結構類型。比如說一些機械部件需要經常拆卸，在選擇連接結構時就應該選用一些既能夠連接可靠也能夠便于拆卸的連接結構。這種類型在生活中可以經?？吹剑绕涫鞘謾C機蓋或者兒童玩具產品中較為多見。

（七）機械結構設計時進行工藝變元

使用不同工藝方法裝配起來的機械結構可能其性能也不同，在進行機械結構設計時應該考慮到這一點，否則可能出現機械結構產品無法滿足設計需求的局面。設計人員所要做的就是要熟練掌握各種加工工藝，并能夠在此基礎上進行反復試驗。通過仔細分析，找到零件結構工藝中可能存在的問題，從而提出相應的修改意見。在一些機械結構設計與推廣中，一些機械結構的加工與制造可能與傳統方法不同，設計人員需要予以極大的關注，以便其能夠保證機械結構的質量與性能。

結語

綜上所述，機械結構設計創新具有非常重要的意義，是滿足人們需求，促進社會進步與發展的不竭動力。對于設計者來說，要不斷探尋機械結構設計的創新點，不斷優化結構設計，利用創新思維、創新理念替代傳統設計理念與方法。這就要求設計者必須具備高昂的斗志、敏銳的觀察力以及源源不斷的靈感，最重要的則是要有較高的專業素質。只有這樣才能不斷創新機械結構設計，滿足社會與生活的需要。

作者：喬石 邵婉 單位：煙臺北方星空自控科技有限公司

結構設計畢業論文:機械結構設計中運動力學的應用

0引言

工業經濟雖然在知識經濟時代的來臨和沖擊之下，逐漸走向了式微的發展階段，但這并非意味著在社會生活和經濟生產中，已經失去了往昔的主導地位，仍舊存在著不可忽略的價值和功能，并在國家復興的進程中，具有強大的助推作用。作為傳統工業部門中的代表，機械制造業不但在經濟發展的助推中，作用絕非可有可無，而且在當前科技創新的研究領域中，其平臺作用也是不可小覷。在機械結構的設計原理中，運動力學在其中的干預作用最大，在物理學的實驗活動中，也最受研究人員的重視和關注。

1機械結構設計的在應用中的技術要素

作為機械結構設計環節中的重要組成部分，結構設計中的關鍵要素，正是促進技術革新的重要手段之一。伴隨著科研活動中的理論基礎的日益夯實和技術應用范圍的日趨擴大，物理學中的相關原理也逐漸擁有了充足的用武之地，在實際機械結構的設計中，不斷滿足著機械結構的符合要求，并促進生產水平的解放和提升。在機械結構設計層面的幾何要素上進行分析，機械結構的設計原理，秉持著其精密的設計技術的指導和應用，在零部件之間能夠實現咬合力的提高，并實現位置關系的明確定位和精密確定。在這種幾何要素的關系體系之內，機械結構設計中最為關鍵的因素，便是不同的面，在這些不同的面上，通過完善和優化的考量，來保證在零件的不同接觸面上，都可以進行合理的安排。

2運動力學在機械結果設計中的應用

運動力學在機械結構設計中的應用價值，主要體現在2個方面：

（1）在零部件的鏈接方面。在這一環節中，誠如上文中論述的那樣，存在著直接鏈接和間接鏈接的差別，由于存在著應用方面的差別，所以在運動力學的應用潛力上，也存在著截然相異的表現。但是作為機械設計中的核心要素，運動力學所產生的抽象指導上，從根本上也是如出一轍。例如，利用力矩的變化，通過計算不同聯接點的摩擦力和壓力，從而可以了解到不同的節點的壓力和零件的材料選擇等。在力學計算和相應的選擇性指標的衡量下，構成決定零件的選材和位置的排列組合等等，都體現出這一點。

（2）在機械零件的操作過程中，一旦發生損耗等相關問題，運動力學的理念和技術原理同樣存在著必要的指引作用，特別是在行動與摩擦之后產生的損耗之后，借助運動力學的相關理論，便能夠依照運動做工，實現計算機的損耗系數，并且對零件的損耗程度進行相應的預定，還能夠在根本上實現材質遴選的科學性?？傊?，充分利用運動力學，是保證機械結構設計的基礎，也是未來的發展方向。

3運動力學在機械結構中的設計準則

3.1滿足力學要求的設計準則

在進行機械產品結構設計過程中，必須要考慮到材料力學、彈性力學、疲勞力學等相關的力學準則，并且在此基礎上，通過相應力學的強度計算法則，實現設計合格化的機械產品，積極引用在生產活動之中。在運動力學的物理學術體系中，疲勞力學便是一個值得參照的對象。由于其與軸承、齒輪以及軸的使用壽命等存在著直接的關聯，因此在設計過程中，研究人員通常會依據不同機械零件的載荷變化，實現力學計算的靈活化處理，進而實現產品結構的優化，并延長機械產品的使用壽命和利用周期。由于零件的截面尺寸的變化，能夠帶動其內應力變化適應能力的提高，這便能夠使得各截面的強度相等。而按等強度原理設計的結構，材料才可以得到充分的利用，提高經濟效益。

3.2創新機械結構的設計理念

如今的機械結構創新設計活動，大體是指采用機械結構設計變元法，通過針對機械結構設計中相關因素的遴選和改變，以實現機械結構在實用層面上的技術革新和理念創新，以便滿足于應用上的諸多需求。在這種呼之欲出的科研背景之下，創新型結構在便利性和經濟性等多方面上均能夠優于傳統設計結構的主要原動力，就是近年來推出的變元法。這種機械結構的設計法則主要包括多種裝配原理，例如數量變元、形狀變元、材料變元、位置變元以及裝配聯接變元等等，在變元中實現機械結構設計方案的革新，并在數學模型的引導和助推下，計算和測試其結構性能，便能夠選擇出最優化的機械結構設計。

4結語

通過對運動力學的理論闡釋及對其在機械結構設計應用中的使用角度和應用范圍進行深度分析，便可得知運動力學對機械設計應有所具有的非比尋常的指導作用和干預影響。由于機械產品的使用在當今經濟活動中，與運動設備之間的聯系越發緊密，因此在機械結構的設計活動中，需要機械運動理論的深度化透析和研究，并且緊隨市場需求的步伐，進行相應的技術改革與理念創新，為國家的機械制造業提供更為便捷的服務。

作者：衛江 王勝 單位：陜西廣播電視大學

結構設計畢業論文:新型能量回收緩速器機械結構設計分析

0引言

緩速器是一種輔助剎車機構，采用非干摩擦制動方式，通過作用于原車的傳動系統而減輕原車制動系統的負荷，使車輛均勻減速，增強車輛的安全性和可靠性，停修時間短，可提高運輸效率、車輛使用經濟性以及駕駛舒適性，也保證了駕駛員與乘客的安全。傳統電渦流緩速器制動時，將車輛的動能轉變為熱能散失，在我國標準的ECE15工況下，制動所消耗的能量占整個剎車系統的56%~92%。本文針對該問題，設計了一種具有能量回收功能的新型緩速器。

1新型能量回收緩速器機械結構設計

新型能量回收緩速器由緩速器發電裝置、控制器和儲能裝置構成。根據傳動軸直徑及實際汽車安裝空間限制最終確定新型能量回收緩速器電機尺寸為長300mm，寬450mm，高300mm?？刂破飨潴w為長40mm，寬100mm，高20mm。蓄電池殼體長40mm，寬100mm，高40mm。

1.1發電裝置設計

緩速器發電裝置主要由電機構成，電機安裝在車輛主變速器后的第一傳動軸上。電機由于質量較重，在頂部設計了四個固定座，用螺母固定在車架，減輕對傳動軸的壓力。緩速器電機在發電時同時會產生渦流現象，所以安裝位置盡量選在空氣流動較好，易于散熱的第一傳動軸上。根據汽車實際能安裝空間，保證散熱面積的情況下，最終確定新型能量回收緩速器電機尺寸為長300mm,寬450mm，高300mm。

1.2控制器設計

控制器的形狀為盒體，內部安裝有逆變電路、功率模塊驅動和保護電路。在控制器右側設計一塊固定板，長40mm，寬100mm，厚10mm，在固定板四個角上設有四個螺孔，用于固定?？刂破麟妷簽?6V，工作過程中要求有較高的穩定性，所以安裝在汽車車架右側，用螺釘固定?？刂破骱畜w長40mm，寬100mm，高30mm。

1.3儲能裝置設計

儲能裝置由蓄電池和四個功率IGBT管子組成。IGBT是絕緣柵場效應管和大功率晶體管（GTR）的復合器件，其被放置在儲能裝置盒中，儲能裝置盒右側同樣設置四個螺孔，用螺母固定安裝在控制器后面的車架上。儲能裝置盒的尺寸為長40mm，寬100mm，高40mm。通過對以上零部件的設計，安裝到客車或貨車車體后的裝配圖。

2結論

本文對新型能量回收緩速器的結構及形狀尺寸進行了設計和研究，并通過Solidworks軟件繪制了新型能量回收緩速器的效果圖和裝配圖。新型能量回收緩速器具有節約能耗、緩速效果好等優點，同時解決了傳統緩速器散熱問題，未來擁有很好的市場前景。

作者：蔡袁琦 曹建波 鄂世舉 文歡 沈娟亞 單位：浙江師范大學工學院

結構設計畢業論文:絕對式光柵尺的機械結構設計分析

0引言

隨著我國加工制造業的發展，數控機床的應用越來越廣，對數控機床定位精度與重復定位精度的要求也越來越高，傳統的半閉環控制系統也越來越難滿足用戶的使用需求?；诎腴]環控制系統的數控機床具有明顯的缺點:無法控制機床傳動機構所產生的傳動誤差、高速運轉時傳動機構所產生熱變形誤差，以及加工過程中因傳動系統磨損而產生的誤差，而這些誤差已經嚴重影響到數控機床的加工精度及其穩定性。直線光柵尺對數控機床各線性坐標軸進行全閉環控制，消除上述誤差，提高機床的定位精度、重復定位精度以及精度可靠性，作為提高數控機床位置精度的關鍵部件正日益受到用戶的青睞[1]。直線光柵尺分為增量式光柵尺與絕對式光柵尺，安裝絕對式光柵尺的數控機床在機床重新開機后無需執行參考點回零操作，就立刻重新獲得各個軸的當前絕對位置值，可以馬上從中斷處開始繼續原來的加工程序，大大地提高數控機床的有效加工時間。在全閉環的高檔數控系統中已經普遍使用絕對式光柵尺和絕對式光柵編碼器，在西方發達國家采用絕對式光柵位移傳感器的占數控機床的80%，目前國內的全閉環高檔數控機床中采用絕對式光柵傳感器的也接近30%[2]。國際上生產絕對式光柵尺的廠家有德國的HEIDEN-HAIN（海德漢）、西班牙的FAGOR（發格）、日本的MITU-TOYO（三豐）、英國的RENISHAW（雷尼紹）。相比之下，國內目前沒有絕對式光柵尺的產品，但是已經有部分研究所、高校以及企業先后開展了絕對式光柵尺的研制工作，其中中國科學院長春光學精密機械與物理研究所的研究工作最為突出，其研制出的JC09型絕對式光柵尺樣機實現了與華中數控HNC-818B世紀星加工中心數控裝置對接，并應用在長二機床廠的XH714立式加工中心上[3]。本文將對絕對式光柵尺的工作原理以及絕對式光柵尺的機械結構做相關的研究。

1絕對式光柵尺的工作原理

絕對式光柵尺的工作原理如圖1所示，LED光源發出的光經過透鏡后形成平行光，經主光柵與指示光柵后照射到ASIC光電器件上，將光信號轉換成電信號并通過信號處理器計算出位置值，最后通過通訊接口將位置值輸出到后續設備上。其中主光柵由兩條碼道組成，一條碼道為絕對碼道，即下方不規則的碼道，通過該碼道可以實時讀取絕對式光柵尺的絕對位置；另外一條碼道為增量碼道，即上方周期為20μm的規則碼道，通過該碼道可以實現信號的高細分，提高光柵尺的分辨力。圖2為主光柵的實物圖，上方為增量碼道，下方為絕對碼道。指示光柵由兩部分組成，一部分為增量窗口，由增量碼道組成；一部分為透明窗口。ASIC器件也分為兩部分，上面接收增量信號，下方接收絕對信號。

2結構設計方案

為絕對式光柵尺原理樣機整體結構圖，為絕對式光柵尺原理樣機內部結構側視圖，從圖中我們可以看到，光柵尺主要由尺殼、主光柵、密封條和讀數頭這幾部分組成，其中讀數頭包括照明機構、指示光柵滑架、指示光柵、滑架體與滑架體蓋，讀數頭實物圖如圖5所示。絕對式光柵尺整體采用封閉式結構，鋁制尺殼保護主光柵、讀數頭免受灰塵、切屑和切削液的影響，密封條保持尺殼的密封，同時在滑架體與滑架體蓋間也要加入密封橡膠，防止切削液的滲入。尺殼在制作時采用的是拉制型材的方法，除了滿足讀數頭和主光柵的安裝空間外，盡量做到外形足夠小，型材拉制出來后變形較小，可以滿足使用需求。主光柵粘接在尺殼上，指示光柵粘接在指示光柵滑架上，ASIC光電器件粘接在指示光柵上，后續處理電路固定在滑架體與滑架體蓋中。指示光柵滑架與主光柵間采用五軸承滾動機構，通過五個軸承在主光柵上的滾動，保持其長期可靠的運行，為了保證讀數頭在運行過程中指示光柵滑架與主光柵不發生離位，在這里采用六彈簧的定位機構，分別為兩個拉伸彈簧、兩個壓縮彈簧、兩個扭轉彈簧，壓縮彈簧的作用是通過施加壓力將指示光柵滑架下方的三個軸承壓緊在主光柵上，扭轉彈簧的作用是將側方的兩個軸承壓緊在主光柵上，拉伸彈簧保證指示光柵滑架在縱向上的受力，六個彈簧使得光柵尺的讀數頭具有較強的自適應性。在機床上使用光柵尺時，光柵尺的安裝分為兩種，一種是將尺殼固定在機床的靜止部件上，將讀數頭固定在機床的運動部件上；另外一種是將尺殼固定在機床的運動部件上，將讀數頭固定在機床的靜止部件上，一般選擇第二種安裝方式，因為讀數頭上連接有電纜線，當讀數頭運動時，電纜線也要隨之運動，對排線會有一定的要求，實際使用時可根據機床實際使用環境選擇適當的安裝方式。當尺殼與讀數頭發生相對運動時，尺殼中的主光柵與讀數頭上的指示光柵也發生相對運動，從而進行位置測量。

3結束語

隨著我國加工制造業的進一步發展，絕對式光柵尺的需求量會越來越大，每個高檔數控機床都需配備三個軸的絕對式光柵尺，不容小覷。擺脫國外產品壟斷，加快自主研發是當前的首要任務，目前中國科學院長春光學精密機械與物理研究所研發的絕對式光柵尺已小批量應用到國內的一些數控機床廠家，正逐步向產業化邁進，同時，我們也自主研發了絕對式光柵尺母尺刻劃曝光系統[4]及絕對式光柵尺母光柵刻劃裝置[5]。希望在不久的將來，我們國家生產的高檔數控機床上都能配備有我們自己的絕對式光柵尺。

作者：楊帆 單位:中國科學院

結構設計畢業論文:建筑抗震結構設計研究

引言

最近我們國家的很多地區都發生了地震，地震造成的損失也非常大，地震中有很多建筑房屋發生倒塌的情況，因為這種原因造成了人員的傷亡和財產的損失是非常巨大的。因為建筑物自身的局限性，所以只要是有地震發生，就會產生很大的危害。所以對于建筑物的抗震性進行優化是非常有必要的。

一、建筑結構抗震性能可能出現的問題

目前，我國的建筑物在建設的過程中使用的抗震方法多為等效斜撐，這種方法對于抗震十分有效，可是它的精度卻很低，這也就造成了在實際運用上的局限性。我國的很多相關研究人員有提出運用非線的有限元角度對建筑模型進行填充，但是這種方式的施工過程太過復雜，并不是十分適合建筑物。所以，在進行抗震設計的過程里，我們還是需要對抗震性能進行理論上的掌握。并且在進行抗震設計的過程中對于周期修正系數的去進行是確定的。

二、相關的抗震設計

1.參考建筑結構的主要構造去進行抗震的設計

通常的情況，運用鋼筋混凝土框架結構的時候，是運用對鋼筋混凝土構件的截面尺寸進行控制的方式，還有就是最小配筋率去對抗震設計進行實現。建筑的磚混結構，通常比較常見的組成方式有對房屋的整體高度以及建筑的層數和層高進行限制的作用；在建筑的橫縱墻里去進行鋼筋混凝土構造柱的設立，同時還需要設置一些防震縫。在我國的建筑結構抗震設計的規范中也有一些相關強制性的條例。

2.按照建筑結構的性能目標去對建筑物進行抗震設計

在建筑物進行抗震設計的時候，主要目的就是使其在出現地震的時候可以很好的抗震。所以在對建筑物進行設計的時候要對建筑物所要建設地區可能發生的地震的強度進行衡量然后將其作為抗震設計的標準。并且要將對建筑物本身的內部的結構不造成破壞去對建筑物的抗震的性能進行確認。建筑物在沒有進行抗震設計的部位上也要求應該具備一定的抗震的性能，只有做到這樣才能夠在出現地震的時候使建筑物處于一個可以承受的彈性中。

3.參考相關的建筑場地去進行抗震的設計

建筑的結構整體上應該有著非常好的抗震性，同時對于建筑物的建筑場地也要選擇一個比較穩定的地點，同時在建筑物上還需要設置抗震層。然后還要對建筑物的周圍環境和建筑物附近的建筑物進行安全性的思路和設計。在對建筑結構的場地進行規劃的時候，還需要從能夠對建筑上部結構的位移進行適應的特點以及性能方面去進行考量。

三、具體的建筑結構抗震設計的一些方式

1.基礎性防震措施應用

（一）地基隔震

地基的隔震主要的作用是在建筑的地基還有土層之間所建立的一個緩沖層，這個緩沖層的主要作用是如果頭地震發生的時候可以減小建筑和土層之間的震動，并且對震能的進行吸收，這樣的一種方式能降低地震對建筑物的損害。目前，我們國家比較常用的地基隔層主要是瀝青的原料隔震層。

（二）基礎隔震

基礎隔震是在建筑結構的抗震設計里面比較主要的一點，在抗震方式的選擇上，為了減弱地震對建筑物的上部結構的傷害，還應該在建筑物的上部結構和基礎位置的接觸點上建立隔震層，預防地震力從地基的方向朝上部的結構進行傳播。

（三）間層隔震

間層隔震是為了能夠對地震的沖擊剩下的力進行吸收而建立的，間層的隔震的建立可以對震力進行起到進一步削減的作用，這樣的一個方式就可以使地震對建筑物的破壞更加減弱。間層的隔震通常都是安裝在原始的結構層上，這也是我們國家使用的比較久的一種抗震措施，它的優勢就是操作簡單。

（四）懸掛隔震

懸掛隔震是運用懸掛的方式，把建筑物全部或者是部分的結構與地面脫離，從而實現在地震出現的時候，可以減少地面的震動以及和建筑物之間的震力。當前，此樣的一種抗震的方式一般都是被用在很多大型的鋼結構建筑里，這種抗震的效果十分的明顯。

2.機敏減震支撐體系

機敏減震支撐體系是集合了現代科技技術的防震系統，主要是運用活塞的運動原理，去對建筑的結構進行設計的。在發生地震災害的時候，可以對建筑結構中的內金額外能夠通過不斷的滑動來消減地震的破壞力進行保障，從而降低震力破壞以及消耗地震作用力的傳導。當前，這一技術還在不斷的研究以及完善中，相信在不久的將來就會被有效的使用，給我國的建筑抗震設計水平的提升做出貢獻。

3.效能減震技術應用

效能減震是對地震所出現動能的消耗，以此去對地震能的傳導大小進行減弱，從而對建筑物的破壞程度進行降低。當前，我們國家在這樣技術上通常都是選擇消能器以及阻尼器，這兩種器械都可以實現地震能量的有效消耗以及吸收，降低震力對建筑主體產生的損壞，以此去對建筑主的體結構安全以及結構的穩性定進行保護。

結束語

我們國家當前的科學技術水平對于可能出現的地震的地點和時間以及地震的強度是不沒辦法做到非常精準的預知的，在加上人們對于地震的一些知識掌握的還不是很全面，所以，在對建筑物進行設計的時候對建筑物的抗震性能進行強化是十分有必要的。準確的施工抗震的原則以提升建筑的承載力和剛度還有延性為目標，并且對結構體型的簡單和結構受力以及傳力途徑進行直接的保證，使得整體結構和結構的構件全都可以起到作用，從設計上去對建筑結構在地震作用下的安全性和人民的生命及財產進行保障。

作者：張靖孟 單位：海南元正建筑設計咨詢有限責任公司重慶分公司