常州工学院土木建筑工程学院
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第17卷㊀第1期2019年3月南京工程学院学报(自然科学版)JournalofNanjingInstituteofTechnology(NaturalScienceEdition)Vol.17ꎬNo.1Mar.ꎬ2019㊀㊀doi:10.13960/j.issn.1672-2558.2019.01.005投稿网址:http://xb.njit.edu.cn常州地铁五一路站基坑围护工程数值分析许家境ꎬ代国忠ꎬ章泽南(常州工学院土木建筑工程学院ꎬ江苏常州213032)摘㊀要:常州地铁2号线位于常州市武进区ꎬ项目位于常州市武进区东方大道ꎬ其中五一路站及其两边的区段总长约1453.8m.为验证该段基坑围护结构的合理性及安全性ꎬ采用有限元软件模拟计算开挖深度3.5m<H<7.7m时围护结构的受力及变形情况.分析结果表明:该围护结构的最大弯矩为120kN mꎬ作用在桩深5m处ꎬ桩顶总水平位移仅为23.8mmꎬ且墙体未出现明显的塑性变形.因此该围护结构的承载能力及变形满足工程设计要求ꎬ安全合理.关键词:地铁基坑ꎻ围护结构ꎻ受力与变形ꎻ有限元分析中图分类号:TU472.9收稿日期:2018-08-05基金项目:国家自然科学基金项目(51678083)作者简介:许家境ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为环境岩土工程.E ̄mail:760051766@qq.com引文格式:许家境ꎬ代国忠ꎬ章泽南.常州地铁五一路站基坑围护工程数值分析[J].南京工程学院学报(自然科学版)ꎬ2019ꎬ17(1):23-26.㊀㊀在城市地铁工程建设中ꎬ地铁车站基坑开挖较深会引起应力场的改变并导致周围地基的土体发生沉降变形ꎬ对周围的建筑和地下管线系统产生许多不良的影响ꎬ严重的将危及其正常使用或安全[1-3].基坑开挖必须考虑支护的问题ꎬ需根据场地工程地质及水文地质条件㊁开挖深度㊁降排水条件㊁周边环境对基坑侧壁变形控制的要求等选取合理的支护方案ꎬ并准确计算出桩身轴力㊁弯矩值及变形等ꎬ使之满足设计和使用要求[4].由于城市地铁车站围护工程周边环境复杂ꎬ采用常规方法分析很难反应出基坑的受力变形情况ꎬ因此需采用有限元软件对地铁基坑支护结构受力与变形进行分析计算ꎬ以验证其结构的安全可靠性[5].1㊀工程概况及工程地质条件1.1㊀车站概况常州地铁五一路站的基坑围护工程位于长江三角洲太湖冲湖积平原ꎬ地形相对平坦㊁工程选址区域相对稳定㊁无影响施工的因素ꎬ该区域的不良地质情况主要为地面沉降.施工区域土层分布相对较均匀㊁场地的稳定性一般ꎬ较适宜本工程建设.工程明挖区间部分包括盾构接收井㊁明挖暗埋段㊁U型槽段ꎬ长约414.053mꎬ其中明挖盾构接收井部分长约13mꎬ明挖暗埋段部分长约175.329mꎬ明挖敞开段部分长约224.998mꎬ路基段U型槽部分长约121.145m.现地面标高为5.34~5.84mꎬ取5.60mꎬ盾构井基坑最深ꎬ为13.87mꎬ暗埋段基坑由深至浅为11.7~7.6mꎬ而后为U型槽直至地面部分ꎬ开挖深度为2.2~7.7m.1.2㊀工程周边环境常州地铁五一路站基坑位于东方大道道路中ꎬ周边建筑主要分布于基坑南侧及北侧ꎬ基础类型以混合基础与条形基础为主ꎻ在基坑南侧的东西走向分布有110kV高压线ꎬ基础类型为桩基础ꎬ其距基坑最近距离为23mꎻ距离基坑北侧3.7m埋有DN500给水管㊁d800污水管及DN500雨水管ꎻ距离基坑南侧12m埋有DN500给水管㊁DN219燃气南京工程学院学报(自然科学版)2019年3月管及d800污水管等.1.3㊀工程地质条件工程基坑的开挖深度范围内承压水含水层可分为两层ꎬ第Ⅰ层承压水分为Ⅰ1层承压水(埋藏于④1层粉质黏土夹黏质粉土中)和Ⅰ2层承压水(埋藏于⑧1层黏质粉土夹粉质黏土中和⑧2层粉砂夹黏质粉土中ꎬ⑧1层和⑧2层具联通性)ꎻ第Ⅱ层承压水主要埋藏于粉砂和粉细砂中ꎬ采用疏干深井㊁减压深井等分层进行针对性降水[6-7].基坑开挖深度内土层依次为杂填土㊁黏土层㊁粉质黏土夹黏质粉土㊁粉质黏土层及黏土层ꎬ各层土力学参数如表1所示.表1㊀基坑周围土层力学参数土层压缩模量Es/MPa泊松比/μ饱和重度γ/(kN m-3)黏聚力C/kPa摩擦角φ/(ʎ)土层平均厚度/m杂填土60.2618.01015.01.7黏土110.3020.23016.75.0粉质黏土夹黏质粉土110.3119.52516.55.0粉质黏土80.3220.43218.05.7黏土110.2820.54520.17.72㊀围护结构形式明挖法是一种先将待建隧道部位的岩(土)体全部挖除ꎬ修建完洞身㊁洞门后再进行回填的施工方法.该方法施工简单㊁快捷㊁经济㊁安全ꎬ很多城市的地下隧道式工程在发展初期都会把明挖法作为首选开挖方法ꎬ但其缺点是对周围环境的影响较大[8-9].工程中明挖段的围护结构形式按照基坑深度不同分别采用不同的钻孔灌注桩ꎬ开挖深度为7.4~10.8m的部分使用ϕ800钻孔灌注桩及ϕ850SMW工法桩ꎬ采用 插一跳一法 内插H型钢700ˑ300ˑ13ˑ24ꎻ开挖深度为1.77~7.4m的部分使用ϕ650SMW工法桩ꎬ采用 插一跳一法 内插H型钢500ˑ300ˑ11ˑ8ꎬ型钢材料采用Q235BꎬSMW工法桩插入比为不小于1ʒ0.9ꎬ放坡开挖根据开挖深度的不同分为四种围护结构形式.选取开挖深度3.5m<H<7.7m的横断面围护结构进行分析ꎬ该段结构采用ϕ650SMW工法桩进行围护ꎬ围护结构横断面如图1所示.该段结构的SMW工法桩采用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥ꎬ水灰比1.51ꎬ水泥掺量为20%.(开挖深度3.5m<H<7.7m)图1㊀明挖段围护结构横断面设计图3㊀支护结构受力及变形分析3.1㊀模型建立㊀㊀该段工程场地较平整ꎬ在分析时可将桩体等效成连续墙体进行计算ꎬ其可被视为线弹性材料ꎬ由两者刚度相等的原则计算出等效后的墙体厚度:㊀Dh3/12=πd4/64(1)式中:D为桩净距ꎻd为桩直径ꎻh为等效后的挡土墙厚度.将D=450mmꎬd=650mm代入式(1)ꎬ得到等效后的挡土墙厚度为616mm.由于SMW工法桩兼具灌注桩及止水帷幕的42第17卷第1期许家境ꎬ等:常州地铁五一路站基坑围护工程数值分析作用ꎬ因此桩外没有设置止水帷幕.施工工序为:第一次土方开挖至支撑底部(取开挖至距整平地面1.8m)ꎬ在桩顶处设置一道支撑间距为9m的混凝土支撑后进行第二次土方开挖至距整平地面7m处.由于基坑两边结构为轴对称ꎬ因此在建模时可以取基坑一半进行分析ꎬ取土层边界宽度40m㊁高度30m.边界条件设置为左右两边限制水平位移㊁下边界限制水平及竖向位移.计算参数见表2.建立模型时使用板单元来建立桩的模型ꎬ用摩尔库伦模型定义土体.网格划分精度选择细ꎬ同时对桩体附近区域的网格进行加密线处理ꎬ对关键部位加密网格可以有效减少计算时间.建立的模型及网格划分如图2㊁图3所示.表2㊀支护结构计算参数结构名称轴向刚度EA/(kN m-1)抗弯刚度EI/(kN m-1)泊松比/μSMW工法桩2.4ˑ1071.28ˑ1060.200C30混凝土支撑1.75ˑ1071.28ˑ1060.167图2㊀模型图3㊀计算网格划分3.2㊀计算分析由于开挖是在降水之后进行ꎬ因此地下水位处于基坑底部以下ꎬ分析时可以不考虑水压力ꎬ将水位视为处于基坑底部以下.分析过程分为四个工序:工序一为打入工法桩ꎻ工序二为第一次开挖ꎬ深度1.8mꎻ工序三为在桩顶处设置一道横向支撑ꎻ工序四为继续开挖5.2m.分析后的水平位移如图4所示.图4㊀桩身水平位移分布桩身的水平位移随着深度的增加先变大后变小ꎬ在基坑底部附近水平位移较大ꎬ达到最大值23.8mm.该工程对桩体水平位移的设计值为0.4%H(H为基坑开挖深度)ꎬ选取的开挖深度为7m即水平位移设计值为28mmꎬ计算结果说明桩体水平位移符合标准.同时桩身变形不大ꎬ说明水平位移满足设计要求ꎬ变形协调性较好.桩身所受弯矩及轴力如图5㊁图6所示.图5㊀桩身弯矩分布弯矩在桩深5m处附近取得最大值120kN mꎬ小于工法桩桩身弯矩标准值272kN mꎬ说明桩身刚度设计较合理.支撑受压ꎬ轴力为29.940kN/mꎬ小于设计值600kN/m.桩身轴力绝对值在基坑底52南京工程学院学报(自然科学版)2019年3月图6㊀桩身轴力部附近取得最大值80kN/mꎬ均在安全设计范围之内.说明桩体及支撑受力合理ꎬ具有较好地调整自身所受应力状态的能力.4㊀结论1)常州地铁五一路车站基坑围护工程采用明挖法施工ꎬSMW工法桩内支撑支护方案可行ꎬ降水方案选择合理.2)采用有限元软件模拟计算基坑及围护的受力与变形ꎬ证明该围护结构的变形与承载能力均在允许范围之内ꎬ符合设计要求ꎬ保证了围护结构使用安全ꎬ支撑所承受的轴力在安全范围内ꎬ实现了预期的目标.参考文献:[1]㊀洪开荣.我国隧道及地下工程发展现状与展望[J].隧道建设ꎬ2015ꎬ35(2):95-107.[2]㊀ZHOUZe ̄linꎬCHENShou ̄genꎬTUPengꎬetal.Ananalyticstudyonthedeflectionofsubwaytunnelduetoadjacentexcavationoffoundationpit[J].JournalofModernTransportationꎬ2015ꎬ23(4):287-297.[3]㊀李文彬ꎬ曹怀予.浅谈深基坑支护施工质量控制[J].工程建设与设计ꎬ2018(4):41-42.[4]㊀潘吉洪.城市地铁施工方法应用现状与分析[J].山西建筑ꎬ2015ꎬ41(18):168-170.[5]㊀常秋影.浅谈Plaxis有限元软件在基坑支护设计中的应用[J].建材与装饰ꎬ2017(48):76-77.[6]㊀张穆童.地铁基坑降水设计思路及方法探讨[J].铁道勘察ꎬ2016ꎬ42(1):49-51.[7]㊀ZHANGQiang.Analysisofgroundwaterseepagestateoffoundationpitwithpensilecut ̄offcurtain[C]//ResearchInstituteofManagementScienceandIndustrialEngineering.Proceedingsof20174thInternationalMaterialsꎬMachineryandCivilEngineeringConferenceꎬ2017:20-24.[8]㊀高志宏.浅谈明挖法地铁车站的设计分析方法[J].甘肃科技ꎬ2010ꎬ26(9):118-120ꎬ184.[9]㊀谢仁德.盖挖法和明挖法施工技术及优缺点比较[J].地铁与轻轨ꎬ1992(4):22-24.[10]㊀文竞舟.隧道初期支护力学分析及参数优化研究[D].重庆:重庆大学ꎬ2012.NumericalAnalysisofFoundationPitSupportingProjectofWuyiRoadStationinChangzhouMetroXUJia ̄jing DAIGuo ̄zhong ZHANGZe ̄nanSchoolofCivilEngineering&Architecture ChangzhouInstituteofTechnology Changzhou213032 ChinaAbstract ChangzhouMetroLine2islocatedinWujinDistrict ChangzhouCity.TheprojectislocatedatDongfangAvenue WujinDistrict ChangzhouCity.ThelengthofWuyiRoadStationanditstwosidestotalapproximately1453.8m.Inordertoverifytherationalityandsafetyofthesectionstructure theforceanddeformationoftheretainingstructurewithexcavationdepthof3.5m<H<7.7mwerecalculatedbyusingfiniteelementsoftware.Theanalysisresultsshowthatthemaximumbendingmomentoftheretainingstructureis5mdeep thevalueis120kNm thetotalhorizontaldisplacementofthepiletopisonly23.8mm andthewalldoesnotshowobviousplasticdeformation.Therefore thebearingcapacityanddeformationoftheretainingstructuremeettheengineeringdesignrequirements andaresafeandreasonable.Keywords subwayfoundationpit retainingstructure stressanddeformation finiteelementanalysis62。
常州市青年联合会第十届委员会委员人选公常州市青年联合会第十届委员会委员人选公示按照市青联委员人选的标准和条件,经研究,拟定218名同志为市青联委员人选(名单附后),现予公示。
自公示之日5日内,如对市青联委员人选有异议,请向市青联秘书处反映。
联系电话:85683636。
常州市青年联合会二〇〇九年十月十四日常州市青年联合会第十届委员会委员名单王劲常州旅游商贸高等职业技术学校副校长史贵才常州工学院土木建筑工程学院副教授孙婷常州市滑稽剧团团长助理汤黎明常州市第二人民医院普外科三病区科主任许西惠常州机电职业技术学院模具技术系教师严国荣常州日报总编办主任完利梅常州市第一中学副校长张伟民常州市第三人民医院超声医学科副主任张斌武河海大学常州校区数理部数学应用与发展研究所副所长李雪平常州信息职业技术学院产协合作部主任助理苏兵江苏工业学院信息科学与工程学院计算机科学与技术系主任陆怡常州纺织服装职业技术学院创意与艺术设计学院教师陈文宇常州市疾病预防控制中心结防所副所长陈菊芳江苏技术师范学院机械工程学院教师杭佳楣常州市市北实验初级中学党支部副书记罗军常州市体育运动学校副校长姜海常州市文化行政综合执法支队副支队长唐惠东常州工程职业技术学院材料工程技术系教师夏明共青团常州市委副书记夏雪慧常州市评弹团副团长、评滑联合党支部副书记徐静常州市歌舞团乐队队长诸葛丽娜刘海粟美术馆研究部主任钱宁常州广播电视台电视新闻部播音程逸文常州市卫生局医政处副处长蒋正炎常州轻工职业技术学院电子电气工程系电气教研室主任韩露常州市少年科学艺术宫舞蹈教师马莉金坛市基督教堂副堂主王宏常州市基督教三自爱国会副主席、基督教协会副会长溧阳市基督教三自爱国会主席、基督教堂主任王彦常州市新北区银河幼儿园副园长常州市男幼师合作小组组长王学仁常州清香园清真餐饮有限公司董事长许正福溧阳市人民药房有限公司董事长余奋共青团常州市委社会工作部副部长张永波共青团常州市委学少部、权益部部长张朵儿常州市歌舞团演出部主任张翠娥民盟常州市委社会服务处副处长杨建军常州市钟楼区天爱儿童康复中心校长玛依努常州市民族团结促进会会员郑培新常州市中心血站献血服务科主任、办公室主任常州市无偿献血志愿者服务总队负责人唐磊常州晚报摄影记者、市摄影家协会会员殷力强江苏常强律师事务所合伙人、副主任常州市青年商会法律顾问钱技平江苏常仁律师事务所主任常州市律师协会常务理事董真华常州市公安局天宁分局政治处副主任道林常州市佛教文化研究会副秘书长潘君常州市晋陵大厦副总经理薛龙兵常州市清真寺阿訇丁志鸿江苏上上电缆集团有限公司常务副总经理刁保圣国电常州发电有限公司副总经理戈亚芳黑牡丹(集团)股份有限公司总裁毛钧常州体育产业发展有限公司副总经理王占洪常州市润源经编机械有限公司总经理王和方常州市和方标准件有限公司董事长王建华金坛康达克光电科技有限公司董事长、总经理冯常州美晶太阳能材料有限公司董事长刘海锋常州北大众志网络计算机有限公司总经理张同伟江苏贝德莱特太阳能科技有限公司董事长李军常州大亚进出口有限公司董事长、总经理陈伟常州市天宇智能系统集成有限公司总经理陈寅常州格力博工具有限公司总经理陈新中常州市运河西港港口开发有限公司总经理单国伟江苏筑森建筑设计有限公司董事长、总经理周健江苏通达建设集团有限公司副总经理胡丽敏今创集团副总裁茹正伟百兴集团有限公司总经理徐奕常州新祺晟高分子科技有限公司总经理顾益平常州市春信化工有限公司总经理梅泽锋江苏江南实业集团有限公司总经理黄飞叶共青团常州市委副书记黄越骅常州天宁宝塔置业有限公司总经理助理韩亚伟江苏恒耐集团总经理薛健峰共青团常州市武进区委书记、党组书记丁剑常州市农林局局长助理、计划财务处处长计小良常州家绿园艺有限公司总经理史亚飞常州市武进华夏花木园林集团有限公司总经理叶豪溧阳市翠谷庄园农业生态休闲有限公司常务副董事长刘颖溧阳市嘉和园艺有限公司总经理吕洪力金坛市尧塘镇党委副书记、镇长孙益锋常州市发展和改革委员会经济综合处处长应英常州笙绿农业科技有限公司总经理张道衡常州市润土瓜蔬专业合作社社长李江常州市戚墅堰区农林局副局长李勇金坛市农林局土肥站农艺师李亚东金坛市金城镇白龙荡村党总支书记杨国成常州市武进区前黄镇党委书记芮云峰常州市人民政府办公室农村经济处处长苏新丰常州市新北区薛家镇新晨村党支部书记周亚明常州市天宁区青龙街道勤丰村村委书记经焱常州市建设局村镇处处长费晔武进高新技术产业开发区北区主任黄小国常州市康乐农牧有限公司总经理薛晔共青团常州市委副书记王鹏勃常州金刚网络技术有限公司总经理占中杰宝钢集团常州轧辊制造公司芯棒项目组组长叶平常州兰翔机械总厂厂长助理、副总工程师仲怀清南车戚墅堰机车有限公司产品设计部柴油机设计处处长、柴油机车间副主任刘佳江苏佳得利科技发展有限公司总经理刘琰常州市第一人民医院宣传科副科长、血液科副主任医师、血液科专家朱志峰常州远东塑料机械有限公司副总经理张泳常州化工研究所有限公司总经理李云江苏同庚电子科技有限公司总经理李小春常州耀春格瑞纺织品有限公司董事长邹莹常州市新北区科学技术局局长助理陈凌江苏激蓝科技有限公司董事长陈雷常州卡米文化传播有限公司总经理岳俊行中国联合网络通信有限公司常州市分公司信息化支撑中心支撑组主管贺卫中常州市土地勘测中心主任赵剑海常州中流电子科技有限公司副总经理柴正一中国移动江苏有限责任公司常州分公司市场部副经理钱正伟常州市测绘院二室主任曹瑜共青团常州市新北区委书记黄亚君中国电信股份有限公司常州分公司政企客户部总经理黄智勇南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司技术中心党支部书记、副主任路琦共青团常州市委副书记上官俊杰江苏日月泰律师事务所合伙人、律师王小波常州军分区司令部参谋王亚明金坛市人民检察院检察长刘炜常州市消防支队宣传科科长余峰常州市政府法制办经济法规处处长吴秋安常州市公安局天宁分局副局长张平常州市国家安全局科员张加林常州市人民检察院副检察长杨伟玉常州市公安局钟楼分局副局长杨康健常州市武进区人民检察院副检察长沈利常州市公安局交巡警支队勤务秩序科科长陈旭光溧阳市公安局党委副书记、政委周茹常州市戚墅堰区司法局局长俞伯俊江苏乐天律师事务所律师贺东俊常州市中级人民法院组织人事处处长康林常州市中级人民法院少年案件综合审判庭副庭长梁永伟江苏正气浩然律师事务所负责人蒋玉冰武警常州市支队政治处副主任褚亮常州市公安局新北分局薛家派出所所长戴黎青常州市公安局新北分局副局长丁一共青团常州市委书记、党组书记王勇共青团金坛市委书记、党组书记王炳伟常州市环境卫生管理处处长史崎常州市规划局建设工程管理处处长任洪兴常州市人民政府办公室社会事业处处长孙龙斌共青团溧阳市委书记、党组书记汤杰中共常州市钟楼区委组织部副部长、老干部局局长许伟树中共常州市委组织部干部一处处长许方常州市总工会主席助理何小茜中共常州市委宣传部干部处处长张勇常州市民政局副局长李磊共青团常州市天宁区委副书记沈莉常州市发展和改革委员会社会发展处处长陈国强金坛市劳动和社会保障局纪检组长、党组成员周斌常州市环境保护局局长、党组书记林霄共青团常州市戚墅堰区委副书记恽朝霞常州市城管局户外广告管理处处长赵卫华常州市绿化管理指导站技术科科长徐亦波常州市钟楼区环境保护局副局长袁伟强常州市天宁区天宁街道办事处副主任钱颖旦中共常州市武进区委老干部局副局长蒋全俊常州高新区招商局(欧美局)处长谢涓共青团常州市委组织部主任科员韩波常州市戚墅堰区委办公室主任雷旸常州市钟楼区发改局副局长共青团常州市钟楼区委副书记魏卓常州市外经贸局外资管理处副处长史达特常州市良丰商储有限责任公司副总经理石爽常州市华朋文化经纪有限公司华朋诚品总经理孙晓东常州春秋旅行社有限公司董事长、总经理严峰江苏海航国际物流有限公司副总经理吴向东上海铁路局常州站副站长张玲常州听松楼花园酒店总经理张学东常州和平假日大饭店总经理张娅瑛常州市公共交通集团公司第三汽车公司驾驶员杜文辉常州杜尔文化传播有限公司董事长杨勇常州新华书店有限责任公司副总经理花峥华常州市立发商贸有限公司总经理陆荣炳常州邮区中心局生产指挥调度中心主任、邮件运输分局局长陈俊常州明都大饭店副总经理周伟常州交通产业集团有限公司副总经理范洪常州泰富百货集团有限责任公司运营总监俞渊琼常州市怡康房地产开发有限公司董事长贺琳芝常州亘天贸易总经理顾骏江苏百兴房地产开发集团有限公司总经理蒋枫江苏浩源置业集团副总经理戴川秋常州市交通局办公室主任石瑛常州华锦针织服装有限公司总经理刘宽常州凯莱软件科技开发有限公司运营总监朱礼常州富国信息技术有限公司行政部副经理吴懿常州好懿光电科技有限公司总经理沈炼常州市外事办公室出国来华处处长狄亚伟常州广播电视台交通部主任助理周旭康常州日津消防设备有限公司副总经理郑满香江苏洪瑞昌泰纺织有限公司总经理施轶娟常州外贸基地进出口有限公司监事会监事、部门副经理胡璟莉常州长青投资集团有限公司副董事长、总裁助理骆芳常州市诗芙侬护肤室负责人倪燕萍常州市实验小学英语教师徐飞常州瑞择微电子科技有限公司总经理徐朵常州市钟楼区侨联副主席、区总工会综合办主任屠江常州贝斯康医疗器械有限公司总经理黄胤康宏商事株式会社上海事务所常州办事处项目经理舒晓正常州百瑞吉生物医药有限公司董事长、总经理葛大可农工民主党常州市委组织处科员蒋武雄江苏大牌商贸有限公司总裁潘蕾中国人民人寿保险股份有限公司常州中心支公司客户部经理王昕常州产权交易所所长王俊中国银行常州分行戚墅堰支行行长王建军常州高新区(新北区)财政局副局长刘红燕常州市钟楼区财政结算中心副主任、区财政局国库科科长吕元明中国工商银行股份有限公司常州新区支行副行长朱宏峰中国民生银行常州支行企业金融三部总经理宋磊中华联合财产保险股份有限公司常州中心支公司副经理张永新中国建设银行股份有限公司常州分行小企业中心副经理张建俊金坛市财政局副局长李夏江苏银行常州东南支行副行长(主持工作)李涛常州市财政局人事教育处副处长陈韵至常州市国税局机关党办副主任、人事教育处副处长姚祥常州市武进区财政局副局长祝慧常州投资集团有限公司投资管理一部总经理胡正洪常州市区农村信用合作联社营业部主任赵霞中国人民银行常州市中心支行办公室主任、党委办公室主任贾晓东常州市地方税务局基层工作处处长陶陶东海证券有限责任公司常州劳动西路营业部总经理操文伟交通银行股份有限公司常州溧阳支行副行长(主持工作)瞿海松常州高新区发展(集团)总公司副总经理常州市恒泰投资担保有限公司董事长。
该生思想端正,积极上进,待人诚恳,性格开朗,责任心强;学习认真,态度端正,善于思考,动手能力强;生活中团结同学,尊敬师长,乐于助人,有良好的生活习惯;兴趣广泛,尤其爱好运动,积极参加校院各项文体活动;和同学相处融洽,有良好的协调能力和团队合作精神。
在日常生活中,能够坚持锻炼,磨砺自身意志,喜欢音乐,会古典乐器,具有良好的审美情趣,在德智体美劳等各个方面全面发展,不断提升自身素质修养。
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严于律己,关心同学,积极参与集体生活,有较强团体意识,遵守纪律,为人热情,性格开朗,能积极听取并采纳老师与同学所提出的意见,不断的完善自我。
师生关系方面,尊敬师长,面对学习和生活上的困难与烦恼,会与老师沟通交流。
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该生思想上积极要求上进,学习刻苦认真,善于思考,生活中能应严格要求自己,为人诚恳,待人热情,工作踏实负责,能出色的完成交给的各项任务,具一定的团队协作精神及创新能力,是一名品学兼优的合格大学生。
在校期间,认真学习,学完学校规定的全部必修课程和选修课程、成绩优良、热爱祖国、关心集体、政治上要求进步、自觉遵守学校的各项规章制度、学习目的明确肯下工夫。
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该生为人正直诚恳,尊敬老师,团结同学,关心班集体,待人有礼,能认真听从老师的教导,自觉遵守学校的各项规章制度。
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该同学热爱祖国,关注时大事,性格开朗,为人诚实守信;学习勤奋,不仅认真学习本专业知识,还自学了其他专业的相关课程;尊敬师长,团结同学,经常参加学校、班级组织的活动,并参加了校运动会志愿者和义务献血活动,利用课余时间参加社会实践,挖掘潜力,结合每年的暑期社会实践机会,逐步提高学习能力和分析处理问题的能力以及一定的协调组织和管理能力,不断提升自身综合素质。
2008年度常州工学院中青年学术带头人培养人选名单
一、机电工程学院(3人)
金卫东金晓怡肖华星
二、电子信息与电气工程学院(5人)
郭建江蒋渭忠徐维钱显毅朱锡芳
三、计算机信息工程学院(2人)
徐煜明徐则中
四、土木建筑工程学院(1人)
代国忠
五、经济与管理学院(2人)
宗蕴璋陈建忠
八、人文社科学院(2人)
吴邦江杨建生
七、外国语学院(1人)
张莹波
九、艺术与设计学院(2人)
乔邦利高瞩
十、理学院(2人)
陈荣军张金涛
十一、师范学院(1人)
赵振杰
2008年度常州工学院优秀青年骨干教师培养人选名单
一、机电工程学院(4人)
尹飞鸿苏纯杨小斌丁仕燕
二、电子信息与电气工程学院(4人)
毛国勇黄文生史建平马金祥
三、计算机信息工程学院(2人)
王树锋蔡晓丽
四、土木建筑工程学院(2人)
付毅刚齐永胜
五、经济与管理学院(9人)
李菼牟伟明金青吴英张虎
张忠龚恩华甘信华徐德力
六、光电工程学院(3人)
潘雪涛孟飞郭杰
七、人文社科学院(6人)
钱翠玉崔涛何虹王萍霞张巧凤
苗贵松
八、外国语学院(6人)
田国民陈婧沈美华周政权胡纬纬
汪顺来
九、艺术与设计学院(5人)
赵可恒徐茵陶裕仿王新军杨丽莉
十、理学院(3人)
曹桂萍冯艳青乐传俊
十一、师范学院(3人)
谢国忠李红陈蓓
十二、体育教学部(2人)
金向红方曙光
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职业能力导向下的建筑设计教学探索①———以二年级青年旅社设计课程为例张丽娟,陆小波,付毅刚,崔英姿(常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州213000)在实际项目中,建筑师所具备的职业能力有独立思考能力、组织与商务能力、设计与表达能力、文化底蕴、工程技术能力、社会责任感等,本校建筑学专业学生毕业后,90%的学生选择设计院和房地产就业,职业能力的培养显得尤为重要。
为打好学习与职业发展的基础,学生在一年级修完基础课程,具备了建筑设计学习的基本技能,二年级作为一个承上启下的阶段,在教学设计中有必要引入职业能力培养理念。
一、课程教学中现存问题通过近年来对二年级建筑设计课程教学的评价分析,可以发现学生普遍存在以下共性问题。
(一)学习主观能动性不足第一,缺乏主动思考意识。
建筑学课程设计周期相对较长,每个时间节点的课程侧重点不一,学生对课程任务书解读不够透彻,无法有效将课程任务书拆解,无法分析课程设计每个节点的重难点并按自身理解重组。
学生没有养成自主拓展学习与课程相关资料的习惯,也缺少设计源于生活的观念认知,还未形成留心观察生活现象、探究问题缘由以及设计反刍引导的思维方式。
第二,沟通交流意愿不强。
大学期间课程设计方案的中期和终期汇报形式类似实际项目流程,机会特别珍贵。
但很少有学生自己积极主动要求方案汇报,锻炼自身语言表述能力,不断形成完整的方案思维逻辑,更多的学生选择当一个默默的听众。
第三,对待作业态度消极。
学生在接收到设计作业的任务要求以后,没有很强的责任意识和时间管理观念,不会依据自身时间,合理安排作业完成进度,按时保质保量完成,大部分临近截止日期匆忙完成,成果达不到作业训练效果。
(二)方案逻辑思维不够严谨在实际项目中,建筑师需要对项目进行深度调研与分析,解决真实情境中的各类复杂问题。
在课程设计中,学生也需要进行实地勘察和文献案例分析。
但学生实地勘察时往往走马观花,案例解读的深度也较浅,没有将案例的概念来源、方案演变、设计脉络等整理清晰,多为表象分析与拼贴;提出的方案概念主观性过强,缺乏对项目场地背景的分析、问题提取、演绎转化等过程,方案推敲过程多关注空间、功能、形态等方面,没有形成紧密关联项目背景的从现象到问题、从问题到方案的设计思维。
102㊀㊀Industrial Construction Vol.52,No.1,2022工业建筑㊀2022年第52卷第1期带柱墙转换的某高层商住楼少墙框架结构分析设计∗厉见芬1㊀王相智2㊀周一一1(1.常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州㊀213032;2.江苏浩森建筑设计有限公司,江苏常州㊀213022)㊀㊀摘㊀要:以某超高层商住楼为例,结合YJK 与MIDAS 两种软件的多遇地震下的计算结果,分析其房屋总高度㊁层间位移角和扭转位移比㊁竖向结构构件局部转换等超限情况及采取的设计加强措施㊂分析结果表明:局部带柱墙转换的少墙框架结构体系适用于此类建筑,其弹性位移角限值可按底部倾覆力矩的占比插值取用,大跨悬挑区域的楼盖舒适度验算满足JGJ /T 441 2019‘建筑楼盖结构振动舒适度技术标准“要求,构件设计时需考虑弹性时程分析结果来调整楼层地震作用,罕遇地震静力推覆所得的弹塑性层间位移角小于1/100,满足性能化设计要求㊂㊀㊀关键词:柱墙转换;少墙框架;弹性时程;静力推覆;楼板舒适度;性能化设计㊀㊀DOI :10.13204/j.gyjzG21120501Structural Analysis and Design of Less-Wall Frame of a High-Rise Commercialand Residential Building with Column-Wall ConversionLI Jianfen 1㊀WANG Xiangzhi 2㊀ZHOU Yiyi 1(1.School of Civil Engineering and Architecture,Changzhou Institute of Technology,Changzhou 213032,China;2.Jiangsu Haosen Architectural Design Co.,Ltd,Changzhou 213022,China)Abstract :A super high-rise commercial and residential building was taken as an example,combined with thecalculation results of frequent earthquake using YJK and MIDAS software,the overrun situations in terms of total height,the ratio of inter-story drift angle to torsional inter-story drift,local conversion of vertical structural members,and the adopted strengthening measures were analyzed.The analysis results showed that:less-wall frame structuresystem with partial column-wall conversion was suitable for this kind of building,the elastic inter-story drift anglelimits could be interpolated according to the proportion of the overturning moment at the bottom.The results of floor comfort check for the long-span cantilevering area could meet the requirements of Technical Standard for HumanComfort of the Floor Vibration (JGJ /T 441 2019).The results of elastic time-history analysis should be taken into account to adjust the floor seismic force in the design of components,the elastic-plastic inter-story drift angle obtainedby static pushover under severe earthquakes was less than 1/100,which could meet the performance designrequirements.Keywords :column-wall conversion;less-wall frame structure;elastic time history;static pushover;comfort level offloor;performance-based design∗国家自然科学基金项目(52178109);常州市科技计划项目(CZ20210032)㊂第一作者:厉见芬,女,1976年出生,博士研究生,副教授,高级工程师,国家一级注册结构工程师㊂电子信箱:820769694@ 收稿日期:2021-12-050㊀引㊀言钢筋混凝土纯框架结构体系具有建筑平面布置灵活㊁可提供较大使用空间的特点,适合商业等建筑的业态要求,但其整体刚度较小,产生的层间侧移较大,GB 50011 2010‘建筑抗震设计规范“(简称‘抗规“)5.5.1条规定其最大层间位移角限值为1/550,而JGJ 3 2010‘高层建筑混凝土结构技术规程“(简称‘高规“)限制其最大适用高度㊂在高层建筑中,若采用纯框架结构,竖向构件所需混凝土强度较高,梁柱截面尺寸亦较大,有 肥梁胖柱 倾向,但若在房屋两端和楼电梯间等局部区域布置较少的剪力墙,形成含少量剪力墙的框架结构,可有效提高框架结构中薄弱部位的刚度,改善框架结构的抗扭转性能,减小层间位移角,各项抗震性能指标也均有所改善[1-3],且造价提高不多,高度亦可突破,是一种不错的结构形式㊂在框架结构中布置少量的剪力墙,结构主体仍然是框架结构,无论是在承受竖向荷载还是提供抗侧刚度的贡献中,框架部分都占主要地位㊂在多遇地震作用下,剪力墙辅佐框架结构共同形成抗侧力带柱墙转换的某高层商住楼少墙框架结构分析设计 厉见芬,等103㊀体系,在罕遇地震作用下,剪力墙出现不同程度的开裂,刚度退化,逐步退出工作[4]㊂依据‘高规“第8.1.3条以及文献[4]对‘高规“的理解,可将少墙框架结构分为两种:当底层框架部分承担的地震倾覆力矩占总倾覆力矩的50%~80%时,可定为剪力墙较少的框架结构;当底层框架部分承担的地震倾覆力矩占总倾覆力矩的80%以上时,可定为剪力墙很少的框架结构㊂对剪力墙较少的框架结构,可按‘高规“第8.1.3条执行;对剪力墙很少的框架结构,按文献[4]的设计建议进行,对框架部分采用包络设计,即按纯框架结构(不计入剪力墙)和框架剪力墙结构分别计算,取两者中较大值作为框架结构的配筋,框架的抗震等级按纯框架结构确定,剪力墙的抗震等级可按‘抗规“第6.1.3条的规定执行,配筋按构造要求,而不考虑计算结果进行设计㊂基于此,对一高层商住楼拟采用少墙框架结构体系㊂1㊀工程概况拟建工程位于江苏省无锡市新吴区,永乐东路北侧,机场路东侧,使用功能为商住楼,安全等级二级,7度(0.1g )设防,设计地震分组为第一组,抗震设防类别为标准设防类,场地类别Ⅲ类,地基土无液化,地基基础设计等级为甲级㊂该商住楼(图1)地下1层为停车库,地上共12层:下部3层为商业用房(层高为5.5m +5.0m +5.0m),第4层为设备层(层高为2.15m),第5~12层为公寓(层高4.5m),公寓为LOFT 形式,设计时预留钢结构夹层荷载㊂平面长ˑ宽为54.20m ˑ18.60m,总高度为53.95m,属于高层建筑结构,主楼立面如图2所示㊂图1㊀商住楼效果Fig.1㊀Rendering of the commercial and residential building考虑使用功能以及建筑效果等要求,主楼右侧第3层挑空,做成开敞式,第5层以上为LOFT 公寓,考虑公寓使用功能要求,最右侧两根框柱从第5层开始转换为剪力墙,使其成为跃层托换柱(图1㊁2),三层建筑平面如图3所示,标准层建筑平面如图4所示㊂图2㊀商住楼立面㊀mFig.2㊀Elevation of the commercial and residential building图3㊀三层建筑平面Fig.3㊀Plan of third floor图4㊀标准层建筑平面Fig.4㊀Plan of standard floor2㊀结构设计方案2.1㊀少墙框架结构体系选用若本高层商住楼采用纯钢筋混凝土框架结构,经初步计算,底层框柱所需混凝土强度高达C60,梁柱截面尺寸亦较大, 肥梁胖柱 倾向明显,对上部8层公寓的使用功能影响较大,且其整体刚度小,产生的层间侧移较大(X 向1/486,Y 向1/442),不能满足‘抗规“中1/550的限值要求;其结构总高度为53.95m,超过‘高规“规定的7度设防下A 级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度50m 的限值要求㊂故经综合比较,仅在图3㊁4所示端部以及楼电梯间等局部区域布置几片剪力墙,形成少墙框架结构体系,能较大增加该商住楼的整体刚度,减少侧移,其他各项抗震性能指标也得到较大改善,其底层框架部分承担的地震倾覆力矩比值为63.2%(X 向)㊁65.4%(Y 向),按文献[4]对‘高规“的理解,可划为剪力墙较少的框架结构,框架及剪力墙的抗震104㊀工业建筑㊀2022年第52卷第1期等级依据‘高规“第3.9.4条确定,框架二级(局部跃层单跨框架抗震等级提高为一级),剪力墙三级㊂2.2㊀工程结构特点1)设备层的处理:第4层(即设备层,如图5所示)层高仅为2.15m,若将其作为独立的结构标准层进行计算,易出现刚度突变,故结构设计时将其与下层(第3层)合并考虑(层高为5m +2.15m =7.15m),设备层结构构件从相邻上层楼面下挂,且与主体结构柔性连接,建模时以等效成集中力的方式来考虑设备层荷载;2)结构超高(纯框架结构最大适用高度为50m),采用现浇钢筋混凝土少墙框架结构体系,0.000m 以上的三维结构模型如图6所示;图5㊀商住楼典型剖面㊀m Fig.5㊀Typical profile of thebuilding图6㊀三维结构模型Fig.6㊀Three-dimension structural model3)最右侧一榀框架形成单跨的大跨框架(跨度为18.6m),且存在跃层框柱(第3层结构平面布置如图7所示),基于商业与公寓的使用功能要求,5层以上跃层框柱需转换为剪力墙;4)公寓标准结构层的两端开间为悬挑结构,悬挑长度3.6m,公寓结构标准层平面布置如图8所示㊂图7㊀三层结构平面布置㊀m Fig.7㊀Structure layout of third floor图8㊀公寓标准层结构平面布置Fig.8㊀Structure layout of of standard floor for apartment3㊀超限情况分析及性能设计3.1㊀两种软件的计算结果对比分析结构设计采用YJK 进行多遇地震下的弹性反应谱分析(CQC),因房屋高度超高,且结构布置略复杂,按‘高规“第5.1.12条同时采用MIDAS 结构软件进行整体模型的补充对比计算,主要计算结果见表1㊂表1㊀不同软件的主要计算结果对比(整体模型)Table 1㊀Comparisons of main calculation results ofdifferent software (overall model )软件最大质量比最小刚度比楼层受剪承载力比X 向Y 向X 向Y 向YJK 1.57>[1.5](第3层)0.99<[1.0](第3层)0.81<[1.0](第3层)1.00>[0.80](第11层)0.95>[0.80](第3层)MIDAS1.56>[1.5](第3层)1.0=[1.0](第3层)0.82<[1.0](第3层)1.00>[0.80](第11层)0.95>[0.80](第3层)结构自振周期/s 最小剪重比/%X 向(平动)Y 向(平动)T (扭转)周期比X 向Y 向2.58122.44132.07540.804<[0.85]1.78>[1.60](第1层)1.91>[1.60](第1层)2.52962.39252.03380.804<[0.85]1.81>[1.60](第1层)1.90>[1.60](第1层)最大层间位移角(地震)最大层间位移比X 向Y 向X 向Y 向1/671<[1/650](第3层)1/672<[1/650](第3层) 1.10<[1.50](第2层) 1.36<[1.50](第11层)1/665<[1/650](第3层)1/656<[1/650](第3层)1.11<[1.50](第2层)1.35<[1.50](第11层)㊀㊀从表1可以看出,因设备层从第3结构层楼面下挂,导致该楼层质量最大,与第2结构层的质量比为1.57,超出‘高规“第3.5.6条规定的限值1.5不带柱墙转换的某高层商住楼少墙框架结构分析设计 厉见芬,等105㊀多,约4.6%;因第3结构层层高(7.15m)较相邻层高出较多,此处出现竖向刚度比的突变,但突变数值未超‘高规“限值,故第3结构层为软弱层而不是薄弱层,计算及施工图设计时对相应构件加强措施即可;对于少墙框架结构的最大弹性层间位移角限值,‘高规“上并没有明确规定,参考文献[5-6]中弹性层间位移角限值根据剪力墙所承担的地震倾覆力矩的比值来分级的确定方式,本商住楼弹性层间位移角限值取1/650,可知表1所示的计算结果满足要求㊂3.2㊀超限情况分析及性能设计结合结构平立面布置及多遇地震下的弹性反应谱(CQC 法)计算结果,根据‘超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点“[7]的规定进行超限分析,相关判别如下:1)高度超限㊂在7度抗震设防区,‘高规“规定钢筋混凝土纯框架结构最大适用高度为50m,而采用少墙框架结构体系,其最大适用高度可比纯框架结构适当增加,本商住楼结构总高度为53.95m,超最大适用高度约7.3%㊂2)不规则项超限㊂本商住楼局部存在单跨框架托墙,但剪力墙仅少量墙肢(1.0m)伸出柱外(柱截面为1.0m ˑ1.5m,T 形墙长为2.5m,如图7㊁8所示),不属于抗弯托换[8-9],此处可认为不存在竖向构件间断(表2中第5项);表2中的第3项和第7项为连锁问题,且为局部部位,可以归类合为一项,故本商住楼可判别为特别不规则高层结构㊂将柱墙托换处的相关构件设置为实体单元(图9),梁柱(墙)连接处不再有刚域连接,框梁完全按照其净跨进行计算㊂通过查看各工况下的应力云图发现,在竖向荷载和地震作用下,此单跨框梁并没有抗剪超限,梁端上下表面的应力水平正常,恒+活荷载作用下的梁端主拉应力约18.3~25.5MPa (图10),按‘高规“第5.1.15条,此处构件设计时需通过有限元应力分析结果校核配筋㊂图9㊀实体元有限元网格Fig.9㊀Meshing of the solid finiteelement图10㊀恒载作用下的应力云图Fig.10㊀Stress nephogram under dead load3.3㊀针对不规则项采取的设计措施1)采用两种不同力学模型的三维空间分析软件YJK 与MIDAS 共同计算,确保计算的正确性,结果对比分析见表2;表2㊀不规则超限判断Table 2㊀Irregular exceedance序号不规则类型简要涵义结构实际情况是否超限说明1a 扭转不规则考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2扭转位移比为1.36是GB 50011 2010第3.4.3条1b 偏心布置偏心率大于0.15或相邻层质心相差大于相应边长15%否JGJ 99 2010第3.2.2条2a 凹凸不规则平面凹凸尺寸大于相应边长30%等否GB 50011 2010第3.4.3条2b 组合平面细腰形或角部重叠形否JGJ 3 2010第3.4.3条3楼板不连续有效宽度小于50%,开洞面积大于30%,错层大于梁高三层10~13轴周边无楼板是GB 50011 2010第3.4.3条4a 刚度突变相邻层刚度变化大于70%或连续三层变化大于80%否GB 50011 2010第3.4.3条4b 尺寸突变竖向构件位置缩进大于25%,或外挑大于10%和4m,多塔否JGJ 3 2010第3.5.5条5构件间断上下墙㊁柱㊁支撑不连续,含加强层㊁连体类托换数量少,比例少,是GB 50011 2010第3.4.3条6承载力突变相邻层受剪承载力比小于80%否GB 50011 2010第3.4.3条7局部不规则如局部的穿层柱㊁支撑斜杆㊁夹层㊁个别构件错层或转换有穿层柱是已计入1~6项者除外㊀㊀序号a㊁b 为不重复计算的不规则项㊂㊀㊀2)根据‘抗规“第5.1.2条的规定,采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算㊂取时程分析法和振型分解反应谱法(CQC)的较大值进行包络设计,确保结构在多遇地震下的安全可靠;3)跃层单跨框架顶部等特殊部位楼板采用考虑面内刚度的弹性膜单元,实际考虑板的面内刚度,对相应的部位在设计时做加强处理;106㊀工业建筑㊀2022年第52卷第1期4)对房屋两端长悬挑区域和右端大跨沿Y 向形成的单跨框架,考虑竖向地震作用的影响,抗震措施提高一级,并对大跨度及大悬挑部位进行楼板舒适度分析,以满足结构的设计要求;5)对结构中的关键部位(跃层单跨框架)提出较高的性能设计目标㊂根据‘高规“第3.11.1~3条性能设计要求,考虑结构不同部位构件的重要性,并参考类似工程的设计经验,全楼采用多遇地震弹性设计,仅关键构件(跃层单跨框架)采用抗震性能化设计,采用D 级抗震性能目标;在多遇地震㊁设防地震㊁罕遇地震作用下,关键构件应分别达到1㊁4㊁5级抗震性能水准㊂本工程抗震性能目标见表3㊂表3㊀结构抗震性能目标Table 3㊀Seismic performance objectives of the structure构件性能多遇地震设防地震罕遇地震整体结构抗震性能完好可修复不倒塌允许层间位移角1/650 1/100跃层单跨框架柱㊁梁抗剪弹性弹性不允许斜截面剪切破坏,满足截面抗剪的控制条件,关键构件跃层单跨框架柱㊁梁抗弯弹性不屈服允许局部正截面屈服框架梁弹性允许屈服允许进入塑性,控制塑性变形其余各层构件性能弹性允许屈服允许进入塑性,控制塑性变形㊀㊀6)根据‘高规“第3.11.4条进行罕遇地震下的静力弹塑性分析,判定结构的薄弱部位和变形能力,确保结构达到预期的抗震性能目标㊂3.4㊀楼盖舒适度分析本商住楼的建筑功能布置是从5层起为公寓标准层(图4),且在房屋最右端,结构沿Y 向形成单跨大跨框架,且沿X 向悬挑3.6m(图8),悬臂远端缺少约束,竖向刚度较弱,大跨区域竖向变形亦较大,导致大跨悬挑结构往往竖向频率较低,当大跨悬臂结构和人行荷载频率接近时,容易产生共振[10-11],影响楼盖的安全和正常使用,而且振动有可能超过人体舒适度极限,给行人心理上造成恐慌㊂GB 50010 2010‘混凝土结构设计规范“第3.4.6条和JGJ /T 441 2019‘建筑楼盖结构振动舒适度技术标准“第4.2.1条都规定以行动激励为主的公寓楼盖结构,其一阶竖向自振频率不宜低于5Hz,若低于5Hz,尚应验算其竖向振动加速度㊂利用YJK 楼板及设备振动模块 计算出各层大跨长悬挑区域楼盖结构第一振型竖向自振频率为5.72~5.92Hz,该结构基频大于人体活动的敏感频率范围,满足‘高规“要求,能够保障人体舒适度的要求,故仅采用频率控制方法即可,无需采用振动峰值加速度限值来控制㊂4㊀多遇地震下的弹性动力时程分析4.1㊀地震波的选择多遇地震下的弹性动力时程分析采用的地震波有效峰值加速度按‘高规“第4.3.5条要求取35cm /s 2㊂每条波的时间间隔0.02s,选波的原则为多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与CQC 法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符,即对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%㊂经多次试算,本商住楼共选3条波,包括2条人工波(Chi-Chi㊁Taiwan-06-NO-3276和Chi-Chi㊁Taiwan-06-NO-2715)和1条人工波(ArtWave-RH4TG045),每条地震波在前3阶振型对应的周期点上的地震影响系数数值与CQC 相比,均不大于20%,如图11所示,满足‘高规“要求㊂图11㊀多波对比Fig.11㊀Comparisons of seismic influence coefficients under multiwave4.2㊀弹性时程结果与规范CQC 法比较分析各组地震波作用下多遇地震弹性时程分析所得的各楼层X 与Y 向的最大层间位移角曲线如图12所示㊂可以看出,三条地震波作用下结构沿X ㊁Y 向的最大层间位移角包络值分别为1/672和1/654,均小于1/650,满足 小震不坏 的设防要求㊂a X 向;b Y 向㊂1 CQC 法;2 Chi-Chi㊁Taiwan-06-NO-3276,T g =0.44s;3 Chi-Chi㊁Taiwan-04-NO-2715,T g =0.49s;4 Art Wave-RH4TG045,T g =0.5s;5 平均反应;6 包络值㊂图12㊀最大层间位移角曲线Fig.12㊀Curves of maximum inter-story drift angle带柱墙转换的某高层商住楼少墙框架结构分析设计 厉见芬,等107㊀各楼层的剪力曲线如图13所示,X ㊁Y 向的最大基底剪力分别为4144.95,4460.51kN㊂可以看出,楼层剪力沿竖向分布较为均匀,结构体系无明显薄弱层㊂表4为各条地震波计算的基底剪力与规范CQC 法的数值比较,可知,单条波计算的底部剪力均不小于‘高规“中反应谱计算结果的65%,不大于135%;由地震波产生的楼层剪力包络值略大于由CQC 法计算的层间剪力,在施工图设计过程中,需按此结果调整放大楼层剪力㊂a X 向;b Y 向㊂1 CQC 法;2 Chi-Chi㊁Taiwan-06-NO-3276,T g =0.44s;3 Chi-Chi㊁Taiwan-04-NO-2715,T g =0.49s;4 Art Wave-RH4TG045,T g =0.5s;5 平均反应;6 包络值㊂图13㊀最大楼层剪力曲线Fig.13㊀Curves of maximum floor shear表4㊀时程分析基底剪力对比Table 4㊀Comparisons of base shear forcein time-history analysis工况基底剪力与CQC 相比所占比例X 向Y 向X 向Y 向CQC(考虑放大)3246.493695.86Chi-Chi㊁Taiwan -02_NO_27152767.483261.018588Chi-Chi㊁Taiwan -02_NO_32764144.954460.51127121ArtWave-RH4TG0453340.313335.62103905㊀罕遇地震下的弹塑性分析5.1㊀计算要点根据‘高规“第3.7.4条及‘抗规“第5.5.2条的规定,本商住楼宜进行弹塑性变形验算,评估结构在罕遇地震下的变形能力,从整体上判定结构是否满足罕遇地震需求的性能目标,并且通过对结构构件塑性铰的开展顺序和发展程度的考察,对相应的薄弱部位进行加强㊂推覆分析中混凝土受压应力-应变曲线的上升段采用Saenz 曲线,下降段用直线段;钢筋的应力-应变曲线采用双折线模型;侧向荷载分布形式选用倒三角形荷载;考虑结构已进入罕遇地震阶段,初始阻尼比取0.07(比弹性阶段阻尼比大0.02)㊁特征周期按‘高规“第4.3.7条取0.50s(比弹性阶段大0.05s)㊁地震影响系数最大值按罕遇地震要求,取0.50㊂在4个主要方向(0ʎ㊁90ʎ㊁180ʎ㊁270ʎ)分别加载进行推覆分析㊂5.2㊀弹塑性结果分析静力推覆计算所得的推覆曲线如图14所示㊂可见:能力谱曲线较为平滑,曲线在设定范围内未出现下降段,能力谱与需求谱相交得到的性能点位移(X ㊁Y 向最大层间位移角分别为1/134㊁1/108)均小于罕遇地震下的框剪结构最大弹塑性层间位移角限值(1/100),是纯框架结构最大弹塑性层间位移角限值(1/50)的2倍多,整体结构变形较小,满足规范要求㊂罕遇地震性能点时结构的基底剪力与多遇地震基底剪力的比较(4倍左右)以及罕遇地震下的弹塑性层间位移角见表5㊂同时考察罕遇地震推覆下的结构计算模型整体结构损伤情况发现:在罕遇地震下部分框架梁出现塑性铰,没有发生剪切破坏,框架柱没有出现塑性铰,剪力墙局部出现轻微开裂现场,结构能达到预先设定的性能目标㊂a 推覆方向为0ʎ(位移角θ=1/134);b 推覆方向为90ʎ(位移角θ=1/108)㊂图14㊀推覆曲线Fig.14㊀Pushover curves表5㊀Pushover 分析结果Table 5㊀Pushover analysis results推震方向/(ʎ)多遇地震基底剪力/kN 罕遇地震基底剪力/kN 罕遇㊁多遇地震基底剪力比值最大层间位移角03246140934.341/134903696145083.931/1081803146139954.311/1312703696152024.111/104(下转第115页)扣式支架的受力性能,重点分析支架地基隆起情况下对支架的影响,得到如下结论:1)通过分析发现,在碗扣式支架立杆间距与步距一致情况下,支架因地基隆起而发生失稳破坏时,碗扣式支架的允许隆起位移随架体高度增加而增大㊂2)支架地基隆起时,隆起处立杆受力最大,水平杆受力变化相对较小,其中角部与边部处立杆受力最为显著,支架1与支架2角部立杆抗隆起刚度分别为26.76kN/mm和25.42kN/mm,远大于单根立杆理论计算值㊂随着立杆隆起位移的增大,导致杆件屈服支架破坏,即支架极限荷载取决于隆起处立杆㊂3)随着隆起根数的增多,支架各部位立杆允许隆起位移存在小幅度下降,但支架破坏模式仍属单杆失稳破坏,单根立杆隆起时承载力下降最大达58%,4根立杆隆起时承载力下降最大达51%㊂地基隆起情况下支架失稳与立杆隆起根数相关性较小,主要取决于立杆自身刚度㊂4)支架地基隆起对支架受力性能的影响较为显著,其中角部和边部立杆受地基隆起影响最大㊂因此,在实际支架搭设工程中,确保支架地基坚实㊁均匀,并采取相应的排水措施进行处理,尤其是角部与边部处立杆地基,必要时应对支架地基采用换土垫层方法,有效杜绝地基隆起现象的发生㊂参考文献[1]㊀董三升,孙延林,孙秋月.不同步距及斜撑布置对碗扣式钢管支架性能影响研究[J].四川建筑科学研究,2019,45(3):64-70.[2]㊀沈杰.碗扣式满堂支架有限元建模及稳定性分析[D].武汉:华中科技大学,2019.[3]㊀褚旭阳.哈尔滨地铁3号线兆麟公园站围护结构与基坑冻胀分析[D].北京:北京交通大学,2018.[4]㊀周康喆.碗扣式钢管模板支架承载力试验与分析[D].天津:天津大学,2010.[5]㊀冉涛,李俊德,魏治国,等.基于规模因素的高大满堂支架结构稳定性的研究[J].公路,2020,65(10):151-155. [6]㊀中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范:JGJ166 2016[S].北京:中国建筑工业出版社,2017.[7]㊀方诗圣,张春凤,田凯,等.基于半刚性碗扣式模板支撑体系的承载力分析[J].水利与建筑工程学报,2016,14(6):35-39.[8]㊀张晓静.箱梁翼缘下模板支架受力性能试验研究[D].郑州:郑州大学,2014.[9]㊀孙秋月.碗扣式钢管满堂支架力学性能及稳定性试验研究[D].西安:长安大学,2018.[10]邹阿鸣,李全旺,何铭华,等.基于三折线半刚性节点模型的碗扣式脚手架受力性能有限元分析[J].建筑结构学报,2016,37(4):151-157.[11]王文倩.碗扣式钢管脚手架节点抗弯性能研究[D].西安:长安大学,2018.[12]钱晓军.盘扣式及碗扣式钢管支架节点试验及应用技术研究[D].南京:东南大学,2016.[13]CHANDRANGSU T,RASMUSSEN K.Structural modelling ofsupport scaffold systems[J].Journal of Constructional Steel Research,2011,67(5):866-875.[14]ZHANG L Y,WANG C Y,SONG G B,et al.Health statusmonitoring of cuplock scaffold joint connection based on wavelet packet analysis[J].Shock and Vibration,2015(7):1-7. [15]杜宏伟,程赫明,李建云,等.支模架节点半刚性性能对比研究[J].昆明理工大学学报(自然科学版),2017,42(3):108-112.[16]CHAN S L,HUANG H Y,FANG L X.Advanced analysis ofimperfect portal frames with semirigid base connections[J].Journal of Engineering Mechanics,2005,131(6):633-640. [17]盛岱超,张升,贺佐跃.土体冻胀敏感性评价[J].岩石力学与工程学报,2014,33(3):594-605.[18]陈骥.钢结构稳定理论与设计[M].5版.北京:科学出版社,2011:533-535.[19]张春凤,方诗圣,石程华,等.碗扣式满堂支架整体稳定性分析[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2018,41(5):666-670.(上接第107页)6㊀结束语1)带局部柱墙转换的少墙框架结构体系各项抗震性能较好,适用于本商住楼;2)结构在多遇地震下的弹性设计需补充弹性时程分析,并按时程分析结果对各楼层地震作用进行调整;3)对设备层采用并层处理的方式切实可行,局部柱墙托换处采用性能化设计并按有限元的应力分析结果校核配筋;大跨长悬挑区域的楼盖舒适度验算满足规范要求;4)罕遇地震推覆下的弹塑性层间位移角较小,结构具有较好的安全储备㊂参考文献[1]㊀张路,张龑华,邹明.方太厨具研发大楼结构设计与分析[J].建筑结构,2016,46(增刊1):202-205.[2]㊀冯远,陈文明,周全,等.成都东安湖体育公园体育场结构设计[J].建筑结构,2020,50(19):22-29.[3]㊀曾美君,张兴.高烈度区中小学教学楼少墙框架结构体系的抗震性能分析[J].工程抗震与加固改造,2019,41(6):50-57. [4]㊀朱炳寅.建筑结构设计问答及分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.[5]㊀程熙,周德源,薛志萍.含少量抗震墙的RC框架结构位移限值探讨[J].结构工程师,2013,29(1):17-21.[6]㊀林咏梅.少墙框架结构在工程中的应用[J],建筑技术,2016,47(4):362-364.[7]㊀中华人民共和国住房和城乡建设部.超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点:建质ʌ2015ɔ67号[Z].2015. [8]㊀师立德,侯建帅,张斌.带梁式转换层框支剪力墙结构抗连续倒塌分析[J],科学技术与工程,2021,21(14):5898-5904. [9]㊀胡成恩,赖鸿立,焦柯某框支剪力墙工程框支构件的分析胡[J].建筑科学,2020,36(增刊1):213-218.[10]毛俊义,大跨度长悬挑结构楼板竖向振动舒适度分析验算[J].建筑结构,2018,48(6):410-413.[11]陆道渊,黄良,江蓓,等.长悬挑结构楼盖振动舒适度分析与控制[J].建筑结构,2015,45(19):13-17.地基冻胀条件下碗扣式模板支架稳定承载力分析 徐㊀嫚,等115㊀。
高教论坛高校资助育人工作的长效机制建设苏琳(常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州213000)1概述党中央、国务院一直以来都极为重视高校资助育人工作,建立起了多种形式的资助措施,包括了“减”、“助”、“奖”、“补”、“贷”等,对于培养贫困优秀大学生健康成长做出了巨大的贡献。
但是高校资助育人工作仍然存在着一些不容忽略的问题,亟待建立起高校资助育人工作的长效机制。
2完善制度建设,健全资助工作体系高校资助育人工作应该实行“二级管理方式”,高校学生资助管理中心负责各项制度和资助预算的制定,各二级学院负责根据高校相关资助项目的制度要求,结合专业、学生实际及学院分配指标情况,制定二级学院相关项目管理及具体实施细则。
与此同时,增强资助中心的指导服务功能,指导二级学院制定、完善专项工作实施细则,提出工作基本要求、解释政策、解决二级学院的实际问题。
3充分发挥监督考核作用,增强指导服务功能高校学生资助管理中心应该坚持定期深入二级学院,通过查阅资料、召开学生座谈会、发放调查问卷等多种形式,量化考核二级学院资助管理工作。
对于学生投诉问题及时启动监督机制,对处理结果根据考核量化办法如实记入对二级学院的考核中。
与此同时,高校还要深入资助调查,提炼资助育人方法。
为全面了解在校学生对资助工作的意见、建议,促进学生资助工作的开展,确保国家和学校各项资助政策的落实,高校学生资助管理中心可随机对各学院部分学生进行了无记名问卷调查活动,以便加强学生对资助政策和资助工作进度的了解,学生对资助工作的希望和建议也得到及时反馈,为积极探索更为有效的贫困生认定办法,切实做好家庭经济困难学生服务工作提供更直接有效的依据,促进资助育人工作迈上新台阶。
4加强校地携手,凝聚资助育人合力高校应该积极联系社会各界力量参与家庭经济困难学生帮扶工作,形成了多方育人合力的新局面,营造校地携手育人的良好氛围。
例如,某高校先后为贫困学生争取拓展了“援疆助学金”、“新疆籍少数民族家庭困难学生助学金”和民进“'1%'工程”助学金等资助项目;积极与其他地区和学校学生资助管理中心建立沟通协作机制,协同开展了“春蕾计划”、“入伍国家资助”、“贫困家庭学生高考入学政府资助金”和“生源地信用助学贷款还款催缴”等工作,更好地实现了公平资助,有效提升资助育人工作实效性。
综合分析有关于水泥强度检测中的误差问题作者:黄小红来源:《现代装饰·理论》2011年第04期采用优级的建筑材料是建造合格的建筑工程的基本保障,本文作者主要讲述的是水泥成分及其作用机理的研究,通过不同的试验方法对比从而对水泥强度检测的误差进行了分析和研究,提出了如何更有效的提高试验室水泥强度检测水平,以下仅供学习和参考。
1.概述水泥作为建筑工程建设中的重要材料之一,其质量的优劣直接影响到工程的质量,对工程的安全和使用期起着关键性的作用。
因此国家及相关建设部门对水泥的质量检验非常重视。
水泥的产品标准也从制定以来一直为国家强制性标准。
如何保证水泥检测的质量,减少检测过程中的误差,值得我们所有检测人员不断学习和创新。
2.发现检测中的问题2.1水泥检测中出现的问题不同检测机构的数据比较见表1。
2.2通过以上结果得出的结论1)在其他试验室双方检测都合格;2)在我试验室双方检测都不合格;3)双方在同一地点对同一试样检测数据差异很小,在误差范围内。
针对以上情况通过双方分析,认为我试验室水泥成型时因空调控温能力存在偏差,而导致成型温度低于20℃±1℃,这直接影响了水泥检测强度。
通过对水泥成分及其作用机理的研究分析,我们找出了可能影响水泥强度的因素为:1)水泥本身温度;2)水泥成型时温度;3)拌合水的温度;4)加水量偏差;5)养护温湿度;6)强度检测仪器的误差;7)人员操作误差。
4)两台压力机检测数据对比试验结果见表5。
4.误差4.1温度造成的基本误差基本公式:Δr=Δ/X0。
由此得出:Δ1=-2. 7/37. 8=-0. 071 4,Δ3= -3. 4/36. 1=0. 0942,Δ4=-2. 8/36. 0=-0. 077 8,Δ6= -2. 7/35. 5=-0. 076 0,Δ7=3. 1/38. 2=0. 081 2,Δ8= 1. 4/34. 9=0. 040 1,Δ11=3. 9/38. 3=0. 102,Δ13= 4. 0/35. 5=0. 113,Δ15=4. 2/36. 4=0. 115 4。
配音大赛策划书配音大赛策划书1活动主题:动漫配音大赛活动目的及意义:锻炼大学生语言表达能力,团队协作能力,增加大家对时事的关心和了解。
同时也丰富了同学们的课余生活,提高大家对大学生活的热情,活跃校园气氛,培养大学生的文学素养,增进大学生对国内动漫事业的思考。
充分发挥同学们的想象力和创造力,同时联系生活对身边的人或事,或者关心的事情,或者对生活的态度及某种理念以配音的形式表达出自己的见解和观点;主办单位:常州工学院土木建筑工程学院承办单位:土木学院社团联合会建筑艺术协会活动对象:全体土建学院13级大一学生活动地点:常工院大学生活动中心参赛要求:1、自主题材配音片段的时长必须在15-20分钟之间,时间不足或超出则进行扣分惩罚。
(具体扣分规则详见“评分标准”项)2、自主题材选择要积极向上,饱含人文主义精神:内容选择要有人物思想的碰撞,观点鲜明,情节自然,不失张扬。
3、在院级预赛开始前十天,各班级需将各班的参赛作品名报至社联。
如发现选材欠妥的情况,班级则需更换选材,直至审核通过为止。
(可与另一个班进行合作,不限院系)4、语种选择仅限中文,英文和日语,也可两种混杂,但必须有一种语言占对话80%及其以上。
若参赛作品台词内容中英文占总内容的80%及其以上,在总分上予以加分。
5、台词须自己编写(根据台词编写情况进行适当加分),内容必须健康,积极向上,所需配音视频必须有相应语种的字幕,参赛队可根据自己对所选动漫作品的理解对视频进行适当的剪辑,以凸显中心思想。
但原则是视频要自然流畅,不能显得突兀,难以理解,否则以内容选取不当进行适当扣分。
6、每支参赛队限由3-6名成员组成,一位配音员只能配一位人物的台词。
7、各参赛队在进行配音表演时须站在舞台的一角,队形有序,仪表端庄,举止大方,不需进行肢体动作的展示,也不需穿着戏服、佩戴道具。
表演开始和结束均需向评委、观众致意,配音员可带稿配音,但自我介绍时必须脱稿。
8、比赛期间不允许更换配音员。
常州工学院是公办还是民办
在高考填报志愿时,很多考生和家长会问常州工学院是公办还是民办大学?常州工学院是位于江苏省常州市通江南路299号常州工学院招生就业处的本科大学,属于公办大学。
下面我们全面介绍一下常州工学院。
常州工学院简介常州工学院位于经济发达、文教昌盛、交通便捷、美丽富饶的“长三角”历史文化名城常州,是经教育部批准建立的本科层次的普通高等学校。
学院占地近1000亩,校舍建筑面积近35万平方米,学院拥有完善的教学、科研、生活、运动设施,环境优雅,景色宜人。
学院设有机电工程学院、电子信息与电气工程学院、计算机信息工程学院、土木建筑工程学院、工商管理学院、质量工程学院、外国语学院、人文社科学院、艺术与设计学院、法政学院、理学院、教育学院、延陵学院(公有民营)、应用技术学院、成人(继续)教育学院、体育教学部等16个二级学院和直属教学部。
学院设有28个本科专业,27个专科专业和专业方向,与加拿大圣力嘉应用艺术及
技术学院、荷兰学院、丹麦优思克教育学院、英国东伦敦大学等国外院校合作开办了计算机应用技术、机械制造工程技术、学前教育等专业,并互认学分。
全院本专科在校学生近13000名,各类成人教育学生5000余名,教职工1100余名。
师资力量土木建筑工程学院机电工程学院电子信息与电气工程学院计算机信息工程学院经济与管理学院光电工程学院外国语学院人文社科学院艺术与设计学院理学院师范学院延陵学院(公有民营)成人(继续)教育学院国际交流学院体育教学部公办大学和民办大学的根本区别 1、公办大学与民办大学都是经教育部主管部门批准成立的,都有合法办学资格,都是社会主义教育事业的组成部分. 他们之间唯一的区别就是资金来源不同,公办大学有。
第42卷第12期2023年12月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol.42㊀No.12December,2023电石渣-脱硫灰复掺对流态固化土基本性能及微观特性的影响包益鋆1,王宁宁2,3,李书进3,吴文文4,陈徐东5,张文文2(1.常州大学环境科学与工程学院,常州㊀213164;2.南京三合建环保科技有限公司,南京㊀210000;3.常州工学院土木建筑工程学院,常州㊀213000;4.中建三局集团有限公司,武汉㊀430000;5.河海大学土木与交通学院,南京㊀210024)摘要:流态固化土基本性能指标包括湿密度㊁泌水率㊁流动值和抗压强度㊂为探究电石渣和脱硫灰复掺对流态固化土基本性能及微观特性的影响,使用同掺量的电石渣和脱硫灰单一替代以及同时替代Ca(OH)2和CaSO4(分析纯),测试其对流态固化土的流动值㊁泌水率㊁抗压强度等的影响,采用XRD及SEM对比分析两种分析纯试剂和两种固废制备的试件28d的物相组成及微观形貌㊂结果表明,使用电石渣和脱硫灰单掺或复掺制备的流态固化土的流动性均优于使用Ca(OH)2和CaSO4复掺流态固化土,泌水率均满足要求,虽然其28d抗压强度小于Ca(OH)2和CaSO4复掺试样,但是能满足大部分应用场景抗压强度要求㊂关键词:流态固化土;电石渣;脱硫灰;流动性;抗压强度;微观结构中图分类号:TU502㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)12-4449-07 Influence of Calcium Carbide Slag-Desulfurization Ash on Basic Properties and Microscopic Characteristics of Fluid Solidified Soil BAO Yijun1,WANG Ningning2,3,LI Shujin3,WU Wenwen4,CHEN Xudong5,ZHANG Wenwen2(1.School of Environmental Science and Engineering,Changzhou University,Changzhou213164,China;2.Nanjing Sanhejian Environmental Technology Co.,Ltd.,Nanjing210000,China;3.School of Civil Engineering and Architecture,Changzhou Institute of Technology,Changzhou213000,China;4.China Construction Third Bureau Group Co.,Ltd.,Wuhan430000,China;5.College of Civil and Transportation Engineering,Hohai University,Nanjing210024,China)Abstract:The basic performance indexes of fluid solidified soil include wet density,bleeding rate,flow value and compressive strength.In order to explore the influence of calcium carbide slag and desulfurization ash on the basic properties and microscopic characteristics of fluid solidified soil,Ca(OH)2and CaSO4analytical reagents were replaced solely or simultaneously with the same amount of calcium carbide slag and desulfurization ash,and their effects on the flow value,bleeding rate and compressive strength of fluid solidified soil were tested.XRD and SEM were used to compare and analyze the phase composition and microscopic morphology of the samples prepared with two analytical reagents and two kinds of solid wastes at28d.The results show that the fluidities of the fluid solidified soil specimens prepared with calcium carbide slag and desulfurization ash are better than that of the fluid solidified soil mixed with Ca(OH)2and CaSO4,and their bleeding rates meet requirement.The28d compressive strength of fluid solidified soil prepared with calcium carbide slag and desulfurization ash is less than that prepared with Ca(OH)2and CaSO4analytical reagents,but it can also meet the compressive strength requirements of most application scenarios.Key words:fluid solidified soil;calcium carbide slag;desulfurization ash;fluidity;compressive strength;microstructure收稿日期:2023-07-05;修订日期:2023-08-20基金项目:江苏省高校自然科学基础研究重大项目(22KJA560005)作者简介:包益鋆(1999 ),男,硕士研究生㊂主要从事建筑材料方面的研究㊂E-mail:byj990123@通信作者:王宁宁,高级工程师㊂E-mail:wnn541@4450㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷0㊀引㊀言随着社会主义现代化事业的推进,建筑行业作为国家发展的重要基础迅速发展㊂但与此同时,资源快速消耗,建筑垃圾大量堆积,其中,工程渣土占建筑垃圾总质量的70%以上[1],而其主要的处理方式是运往郊区㊁受纳场等,不仅严重污染环境,还占用大量人力㊁物力和土地资源㊂国内工程渣土资源利用率仍远远落后于发达国家㊂2021年,国家发改委与多部门联合颁布了‘关于 十四五 大宗固体废弃物综合利用的指导意见“[2],提出了建筑垃圾绿色㊁高效㊁高质㊁高值㊁规模化利用的发展目标㊂在国家政策的鼓励下,目前国内已有较多学者开展了工程渣土相关研究,其中将工程渣土流动化处理并用于回填工程已经成为了研究热点㊂冯忠民[3]以水泥㊁粉煤灰和磷石膏为主要材料制备复合型固化材料,对大连湾海底疏浚淤泥进行流动固化处理,通过调整固化材料掺量,研究不同固化材料类型及掺量对流态固化土工作性能及力学性能的影响规律㊂易富等[4]利用高炉矿渣㊁粉煤灰㊁稻壳灰等制备流态固化土,探究不同胶凝材料对强度的影响,为实际工程的应用提供了理论支持㊂同时,电石渣是电石水解获取乙炔后残留的以Ca(OH)2为主要成分的废渣,目前年产量约3240万吨[5]㊂此外,中国钢铁行业采用烟气脱硫技术降低SO2排放量的过程中也会产生大量以CaSO3和Ca(OH)2为主要成分的副产物脱硫灰,据不完全统计,国内每年的脱硫灰增量约为200万吨[6],且两种工业固废的利用率均不足30%,采用的处理方式以堆放或填埋为主,这不仅造成了土壤㊁水体等污染,还造成了大量的资源浪费㊂金胜赫等[7]从废弃黏土工程特性差和工业废渣利用率低的角度出发,利用矿渣㊁脱硫石膏㊁电石渣等对废弃黏土进行固化,发现其改性效果显著,抗压强度更高㊂Phetchuay等[8]以澳大利亚墨尔本的一种海洋黏土为主要原材料,以粉煤灰㊁电石渣㊁硅酸钠与氢氧化钠混合的激发剂作为固化材料制备流态固化土㊂大量试验研究发现,电石渣的最佳掺量是7%~12%(质量分数,下同),与未掺电石渣相比当掺量为12%时,强度可以提高1.5倍㊂周永祥等[9]采用脱硫灰㊁钢渣粉㊁稻壳灰等制备流态固化土,其拌合物基本物理力学性能均能满足一般填筑工程要求,且干燥收缩较小,无重金属浸出风险㊂此外,上述材料复掺还存在协同效应,电石渣可以为水化反应提供碱性环境,脱硫灰可提供SO2-4,两者协同促进钙矾石稳定生成[10]㊂本文将工程渣土作为原料土,以电石渣㊁脱硫灰复掺替代Ca(OH)2㊁CaSO4制备流态固化土,并研究其对固化土流动性㊁泌水率㊁抗压强度㊁湿密度及微观特性影响,有利于工程渣土及工业固废的环保处理及资源化利用,对于减少占地㊁避免环境污染㊁建设美好城市㊁建设资源节约型社会均具有十分重要的意义㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料1)原料土:来源于南京建邺区长江漫滩上部粉质黏土与粉土㊁粉砂层,原料土的物理性质指标见表1,颗粒组成平均值见表2;土质平均压缩系数a1-2=0.469MPa-1,平均压缩模量E s1-2=4.539MPa(下标1-2代表100~200kPa),无侧限抗压强度q u=27.5kPa㊂表1㊀原料土物理性质指标Table1㊀Physical property indexes of raw soilWater mass content/%Soil weight/(kN㊃m-3)e W L/%W P/%I P I LPermeability coefficient/(10-6cm㊃s-1)K V K H33.417.92 1.01833.920.613.3 1.0838.854.5㊀㊀注:e为孔隙比,W L为液限,W P为塑限,I P为塑性指数,I L为液性指数,K V为垂直方向上的渗透系数,K H为水平方向上的渗透系数㊂表2㊀颗粒组成平均值Table2㊀Average value of particle compositionParticle composition Medium sand Fine sand Silt1Silt2Clay particle Colloidal particle Particle size/μm(250,500](75,250](50,75](5,50][2,5]<2 Mass fraction/%0.136.015.533.2 5.88.9第12期包益鋆等:电石渣-脱硫灰复掺对流态固化土基本性能及微观特性的影响4451㊀㊀㊀2)水泥:华新水泥(阳新)有限公司生产的P㊃O42.5普通硅酸盐水泥,其主要性能指标如表3所示㊂表3㊀水泥主要性能指标Table3㊀Main performance indexes of cementRequirement of normal consistency/%Soundness Compressive strength/MPa Flexural strength/MPa Setting time/min 3d28d3d28d Initial Final27.6Qualified27.251.2 6.18.5192240 3)电石渣:南京宏乾环保工程公司产品,呈白色粉末状,XRD谱如图1所示,主要化学成分如表4所示㊂图1㊀电石渣的XRD谱Fig.1㊀XRD pattern of calcium carbide slag4)脱硫灰:南京某钢铁厂在采用烟气脱硫技术降低SO2排放量的过程中产生的副产物,化学成分如表4所示㊂表4㊀电石渣和脱硫灰的化学成分Table4㊀Chemical composition of calcium carbide slag and desulfurization ashSample Mass fraction/%SiO2MgO Al2O3P2O5SO3Cl CaO Fe2O3SrO Calcium carbide slag 3.8750.161 1.4630.0280.4590.03693.4800.4270.071 Desulfurization ash29.3750.48314.036 1.657 4.543 48.9720.9345)Ca(OH)2㊁CaSO4为上海国药试剂集团生产的分析纯试剂(ȡ99%)㊂6)试验用水采用自来水㊂1.2㊀试验方法流动值试验方法参考日本道路公团‘引气砂浆和引气灰浆的试验方法“(JHSA313 1992),试验装置由一个高80mm㊁直径80mm的有机玻璃圆柱筒及一块有机玻璃平板组成㊂试验时,在圆柱筒内壁涂上一层凡士林,将其放置于有机玻璃平板上,并将有机玻璃平板润湿㊂然后将混合料装入有机玻璃圆柱筒内,装样过程中轻轻敲击圆柱筒外壁保证装样密实,装满后用刮刀将表面刮平,随后垂直向上迅速提起圆柱筒,待浆体向四周扩散稳定后,测量最大直径及与其垂直直径,取二者平均值为流动值㊂抗压强度试验方法参考‘自密实固化土填筑技术规程“(T/CECS1175 2022),以尺寸为70.7mmˑ70.7mmˑ70.7mm的立方体试块强度表征流态固化土的强度㊂泌水率试验方法参考日本土木学会标准‘混凝土灌注砂浆的泌水率和膨胀率试验方法“(JSCE 1986),将浆体倒入一定型号的塑料袋后置于量筒中,在塑料袋与量筒的空隙中加入水,并与塑料袋中的浆体齐平,将总体积扣除空隙中水的体积,即可得到浆体体积㊂将塑料袋吊挂静置3h后,以针筒吸取上层清液,泌水率B计算公式如式(1)所示㊂B=V1/V2(1)式中:V1为针筒吸取的上清液体积,V2为排水法所测得的流态固化土体积㊂4452㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷湿密度试验方法参考‘建筑砂浆基本性能试验方法标准“(JGJ/T70 2009),将流态固化土灌满1L的容量筒,再用木槌轻轻敲击容器外壁5~6下,当浆体低于筒口时随时添加浆体㊂装进容量筒的浆体质量与容量筒容积的比值即为流态固化土的湿密度㊂微观性能试验采用布鲁克D8Advance型X射线衍射仪进行微观结构定性分析,采用Tescan Mira4型场发射扫描电子显微镜观察试样表面微观形貌特征㊂2㊀流态固化土制备为便于后续试验进行,试验前需在原料土中加水并通过手持式搅拌机进行解泥处理,通过用水量及渣土含量来控制泥水湿密度,当泥水密度达到目标值时称量备用,加入固化材料搅拌均匀即可得到成品流态固化土㊂根据日本流动处理方法‘土の流動化処理工法“[11]中泥水密度取值范围,试验选定解泥后的泥水密度为1570kg㊃m-3㊂根据‘自密实固化土填筑技术规程“(T/CECS1175 2022)[12]中基坑回填要求,设定流态固化土28d 抗压强度不低于0.3MPa㊂本文固定水泥掺量为80kg㊃m-3,Ca(OH)2和CaSO4掺量分别为水泥掺量的15%㊁25%㊂确定流动值大于110mm,且流动性测试试验应保证填筑体充盈㊁无明显孔洞㊁泌水率不高于1%㊂由于电石渣的主要成分是Ca(OH)2,脱硫灰的主要成分是CaSO3,本文重点探究电石渣㊁脱硫灰替代化学分析纯试剂的理论可行性㊂在对比试验中,将Ca(OH)2与CaSO4复掺作为对照组,分别用电石渣㊁脱硫灰代替其中一种成分或全部代替,研究其对流态固化土基本性能的影响,并分析利用电石渣㊁脱硫灰代替Ca(OH)2及CaSO4的可行性和微观特性作用机理㊂分析纯试剂及固废复掺的对比试验配合比设计如表5所示,流态固化土试样的基本性能指标如表6所示㊂表5㊀分析纯试剂及固废复掺对比试验的配合比设计Table5㊀Mix ratio design of comparative test of analytical reagents and solid wastesSample No.Mix ratio/kgMud Cement Ca(OH)2Calcium carbide slag CaSO4Desulfurization ash C1140080120200C2140080120020C3140080012200C4140080012020㊀㊀注:泥浆湿密度为1570kg㊃m-3,试验过程中不再另外加水拌和㊂表6㊀流态固化土试样的基本性能指标Table6㊀Basic performance indicators of fluid solidified soil specimensSample No.Flow value/mm Wet density/(kg㊃m-3)Bleeding rate/%Compressive strength/kPa3d7d14d28dC114017600.5148252423678C218017200.8216361425684C317017300.7144245428682C418017200.9152258320514 3㊀流态固化土基本性能分析3.1㊀流动值和泌水率流态固化土试样的流动值及泌水率曲线如图2所示㊂由图2可知,当两种材料均为分析纯(对照组C1)时,试样流动值相对较小;当一种材料为分析纯,另一种材料为工业固废或两种材料均为工业固废时,试样流动值是两种材料均为分析纯时的1.2倍,流动性较好㊂究其原因,Ca(OH)2和CaSO4分析纯试剂的粒径小于电石渣及脱硫灰,活性更高,更容易参与反应㊂此外,固化材料在进行搅拌时,四周会被水填充,产生 润滑效应 [13],且泥浆中的水会在浆体表层形成水膜层,由于电石渣及脱硫灰中存在杂质,部分杂质不能完全第12期包益鋆等:电石渣-脱硫灰复掺对流态固化土基本性能及微观特性的影响4453㊀参与反应,因此使用工业固废时,浆液中会存在多余的自由水,相应的水膜层也相对较厚,从而带来更好的流动性㊂图2㊀流态固化土试样的流动值及泌水率曲线Fig.2㊀Flow value and bleeding rate curves of fluid solidified soilspecimens 图3㊀不同龄期对流态固化土试样抗压强度影响Fig.3㊀Influences of different ages on compressive strength of fluid solidified soil specimens ㊀㊀在保证流动性能满足施工要求的同时,还要兼顾流态固化土的泌水率,一旦出现严重的泌水,将会导致流态固化土表面塑性开裂及内部体系不均匀,造成体积收缩,从而影响流态固化土的抗压强度及长期稳定性㊂使用工业固废时的泌水率略高于两种分析纯试剂,这可能与工业固废的成分未能完全反应有关,但泌水率均小于1%,基本满足相关工程回填要求㊂3.2㊀抗压强度不同龄期的分析纯试剂和固废流态固化土抗压强度变化如图3所示,四组不同原材料制备的流态固化土抗压强度均随着龄期的增长而增长,四组试件14d 后的强度增长速率相当,3~28d 的抗压强度增长均超过300%㊂由C1和C2可知,使用脱硫灰代替CaSO 4分析纯试剂,流态固化土试样的3~28d 抗压强度略高;对比C1和C3可知,电石渣代替Ca(OH)2对28d 内抗压强度影响不大;对比C2和C4㊁C3和C4可知,Ca(OH)2和CaSO 4对流态固化土后期强度影响更明显,当使用电石渣及脱硫灰完全替代两种分析纯试剂时,制备的流态固化土28d 抗压强度为对照组的75.8%,但也超过了0.5MPa,满足‘自密实固化土填筑技术规程“(T /CECS 1175 2022)规范中大部分应用场景的强度要求㊂利用水泥㊁含有Ca(OH)2及CaSO 4成分的原料复掺流动化处理工程渣土时,Ca(OH)2成分为水泥的水解水化反应提供了碱性环境,促进了反应的进行㊂同时,在较强的碱性环境下,渣土中的Si 4+㊁Al 3+等发生离子交换反应,会加快C-S-H㊁C-A-H 凝胶的产生,其反应过程如式(2)和式(3)所示,因此,流态固化土的强度随着龄期的增长而增强㊂CaSO 4成分水化后形成Ca 2+和SO 2-4,其与前期试件内部生成的水化铝酸钙进一步反应生成钙矾石,一定量的钙矾石可以强化试件内部结构,使其宏观强度增强,但是利用固废代替分析纯试剂强度减小的机理还需进一步研究㊂3Ca 2++2Si 4++14OH -ң3CaO㊃2SiO 2㊃3H 2O +4H 2O (2)4Ca 2++4Al 3++20OH -+3H 2O ң3CaO㊃2Al 2O 3㊃Ca(OH)2㊃12H 2O(3)4㊀流态固化土微观作用机理为进一步研究电石渣-脱硫灰复掺流态固化土强度减小的微观作用机理,对养护至28d 试件进行XRD 和SEM 试验,XRD 谱如图4和图5所示,SEM 照片如图6和图7所示㊂图4和图5中的矿物物相主要为石英㊁方解石和白云石等,这是由于流态固化土中掺入了一定量的Ca(OH)2和CaSO 4㊂由两种分析纯试剂与两种工业固废制备的流态固化土XRD 谱变化并不显著,两组图谱中均存在大量的石英特征峰,最明显的特征峰约在2θ为26ʎ处㊂不同之处在于,图5中存在更多石英相,这可能是因为电石渣和脱硫灰中存在较多SiO 2,不能完全参与反应㊂4454㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷图4㊀Ca(OH)2和CaSO 4复掺试件C1养护28d 的XRD 谱Fig.4㊀XRD pattern of specimen C1mixed with Ca(OH)2and CaSO 4cured for 28d 图5㊀电石渣及脱硫灰复掺试件C4养护28d XRD 谱Fig.5㊀XRD pattern of specimen C4mixed with calcium carbide slag and desulfurization ash cured for 28d 图6㊀Ca(OH)2和CaSO 4复掺试件C1养护28d 的SEM 照片Fig.6㊀SEM images of specimen C1mixed with Ca(OH)2and CaSO 4cured for 28d 图7㊀电石渣及脱硫灰复掺试件C4养护至28d 的SEM 照片Fig.7㊀SEM images of specimen C4mixed with calcium carbide slag and desulfurization ash cured for 28d ㊀㊀由图6可知,由Ca(OH)2和CaSO 4复掺流态固化土的结构更为致密,微观形貌中存在的大量絮状水化硅酸钙凝胶和针棒状的钙矾石,它们有效地填充了土体之间的孔隙,使土体结构更紧密,整体抗压强度更高㊂由图7可知,电石渣和脱硫灰复掺流态固化土虽存在部分凝胶及钙矾石,但含量少于两种分析纯复掺试件,导致其存在较多孔隙,结构较松散,整体性和强度略低于两种分析纯试剂制备的流态固化土㊂这主要是由于同掺量的固废中含有杂质,参与反应的Ca(OH)2和CaSO 4相对较少,而钙矾石的形成主要取决于SO 2-4含量,因此脱硫灰的掺量决定了钙矾石的生成量[14]㊂㊀第12期包益鋆等:电石渣-脱硫灰复掺对流态固化土基本性能及微观特性的影响4455 5㊀结㊀论1)使用电石渣㊁脱硫灰制备的流态固化土流动性较好,其流动值是使用Ca(OH)2和CaSO4复掺流态固化土的1.2倍,泌水率符合相关工程要求㊂2)电石渣在反应过程中可提供碱性环境,促进水泥的水化水解反应进行,促进土粒子中Si4+㊁Al3+发生离子交换反应,有助于凝胶的产生㊂脱硫灰的掺量决定了流态固化土制备后期钙矾石的生成量㊁内部结构的致密性和宏观强度大小㊂3)使用两种固废与两种分析纯试剂制备流态固化土的早期强度差别不大,但使用两种固废的后期强度低于使用两种分析纯试剂,造成其强度差异的主要原因为固废复掺试件内部生成的凝胶及钙矾石量较少,无法较好填充颗粒之间的孔隙,从而造成整体性较差,但其28d强度大于0.5MPa,仍满足相关规范要求㊂参考文献[1]㊀邓晓娟,鄢海丰,梁嘉琪.利用建筑渣土生产新型烧结墙体材料的可行性研究[J].砖瓦,2016(3):32-35.DENG X J,YAN H F,LIANG J Q.Feasibility of the production of new-type fired wall materials by using construction wastes[J].Block-Brick-Tile, 2016(3):32-35(in Chinese).[2]㊀中华人民共和国国家发展和改革委员会.关于 十四五 大宗固体废弃物综合利用的指导意见[R].北京:中华人民共和国国家发展和改革委员会,2021.The National Development and Reform Commission of the People s Republic of China.Guidance on comprehensive utilization of bulk solid wastes during the 14th five year plan [R].Beijing:National Development and Reform Commission of the people s Republic of China,2021(in 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第33卷第6期2020年12月常州工学院学报JournalofChangzhouInstituteofTechnologyVol.33㊀No.6Dec.2020doi:10.3969/j.issn.1671 ̄0436.2020.06.006收稿日期:2020 ̄09 ̄02基金项目:国家自然科学基金项目(51278259)ꎻ江苏省产学研合作项目(BY2019087)作者简介:厉见芬(1976 ㊀)ꎬ女ꎬ山东日照人ꎬ博士研究生ꎬ副教授㊁高级工程师㊁国家一级注册结构工程师ꎬ820769694@qq.comꎬ主要研究方向为工程结构抗震ꎮ盖板加强型新型延性钢框架振动台试验模型等效设计厉见芬1ꎬ2ꎬ王燕2ꎬ冯宁宁1ꎬ陈晓2(1.常州工学院土木建筑工程学院ꎬ江苏常州213032ꎻ2.青岛理工大学土木工程学院ꎬ山东青岛266033)摘要:新型延性钢框架因其良好的抗震性能在地震高烈度区应用优势明显ꎬ文章介绍缩尺比例为1ʒ2的考虑楼板效应的盖板加强型新型延性钢框架振动台试验模型等效设计的关键问题ꎬ包括原型与模型的相似率应用㊁有限元数值模拟㊁地震波的缩放㊁欠人工质量模型的设计㊁模型与振动台的连接支座设计㊁动静态测试分析系统的应用等ꎬ以促进此类延性钢框架的设计理论发展与工程应用ꎮ关键词:新型延性钢框架ꎻ振动台试验模型ꎻ等效设计ꎻ相似关系中图分类号:TU352.11㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1671 ̄0436(2020)06 ̄0020 ̄06OntheEquivalentDesignoftheVibrationTableTestModelofNewDuctileSteelFrameReinforcedwithCoverPlateLIJianfen1ꎬ2ꎬWANGYan2ꎬFENGNingning1ꎬCHENXiao2(1.SchoolofCivilandArchitecturalEngineeringꎬChangzhouInstituteofTechnologyꎬChangzhou213032ꎻ2.SchoolofCivilEngineeringꎬQingdaoUniversityofTechnologyꎬQingdao266033)Abstract:Becauseofitsgoodseismicperformanceꎬthenewductilesteelframehasobviousapplicationadvantagesinhigh ̄intensityseismicareaꎬthispaperintroducesseveralkeyquestionsoftheequivalentdesignofthevibrationtabletestmodelofnewductilesteelframewithreinforcedcoverplateꎬthescaleratioof1ʒ2ꎬconsideringtheeffectoffloorslabꎬincludingthesimilarityrateapplicationofprototypeandmodelꎬfiniteelementnumericalsimulationꎬscalingofseismicwavesꎬdesignoflessartificialqualitymodelꎬconnectiondesignforthemodelandvibratingtableꎬapplicationofdynamicandstatictestanalysissystemꎬetc.ꎬpro ̄motesthedevelopmentofdesigntheoryandengineeringapplicationofthiskindofductilesteelframe.Keywords:steelframeswithductilenodesꎻvibrationtabletestmodelꎻequivalentdesignꎻsimilarrela ̄tionship㊀0㊀引言目前ꎬ国内外对平面钢框架延性节点连接的试验和理论研究工作较多ꎬ国外有学者采用拟静力试验方法研究了盖板加强型和翼缘板加强型节点连接在低周往复荷载作用下的抗震性能[1-3]ꎬ国内学者的试验研究多集中于未考虑楼板效应的滞回耗能试验和拟动力试验等ꎬ对考虑楼板效应的新型延性空间钢框架的振动台试验及抗震性能研究很少ꎮ第6期厉见芬ꎬ等:盖板加强型新型延性钢框架振动台试验模型等效设计对铺设组合楼板的新型延性空间钢框架缩尺模型和普通钢框架缩尺模型分别进行振动台试验ꎬ需根据相似关系设置合理的人工质量ꎬ并输入典型地震波来模拟实际工程结构在水平地震作用下的破坏机理ꎬ以研究两种模型结构的滞回㊁退化等抗震性能以及关键部位的损伤特点ꎮ通过分析两种模型的振动台试验结果ꎬ对比盖板加强型延性钢框架与普通钢框架的应变发展路径㊁塑性铰出现的位置㊁楼层位移反应㊁基底剪力㊁楼层加速度反应㊁频率阻尼变化规律等ꎬ以促进此类延性钢框架的设计理论发展与工程应用ꎬ并为相应规范修订提供参考ꎮ1㊀模型设计制作与试验条件本文设计的模型为:抗震设防烈度8度(0.3g)ꎬ分组为第一组ꎬ场地类别Ⅲ类地区的办公楼或住宅ꎬ楼面使用活荷载2.0kN/m2ꎬ框架结构ꎬ平面轴网尺寸4.8mˑ7.2m㊁层高3.6m+3.3mꎮ该模型符合«建筑抗震设计规范»(GB500112010)㊁«钢结构设计标准»(GB50017 2017)ꎮ考虑到振动台的台面尺寸对模型结构的限制以及分析问题的精度需要ꎬ按照1ʒ2缩尺进行三维模型设计ꎬ并采用有限元分析软件ANSYS10.0对三维模型在水平地震作用下的各项反应进行对比分析ꎮ模型材质为Q235B钢ꎬ与原型结构相同ꎬ因模型构件截面较小ꎬ钢板厚度较薄ꎬ采用普通的焊接加工工艺难以实现ꎬ故本框架钢柱(GZ1)㊁钢梁(GL1㊁GL2)均采用国标普通高频焊接LH型钢ꎬGZ1规格为LH150mmˑ150mmˑ4.5mmˑ6.0mmꎬGL1规格为LH150mmˑ100mmˑ3.2mmˑ4.5mmꎬGL2规格为LH100mmˑ100mmˑ3.2mmˑ4.5mmꎬ钢框架盖板加强区节点构造如图1所示ꎬ1ʒ2缩尺后的三维钢框架平面㊁立面如图2所示ꎬ楼板采用闭口型压型钢板组合楼盖ꎬ如图3所示ꎮ图1㊀盖板加强型框架节点详图(单位:mm)㊀图2㊀钢框架平立面图(单位:mm)㊀12常州工学院学报2020年图3㊀组合楼盖示意图(单位:mm)㊀㊀㊀本试验在南京工业大学的江苏省土木工程防灾减灾重点实验室进行ꎬ试验所用振动台由美国MTS公司生产ꎬ控制系统来自美国SD公司ꎬ激振方向为水平向ꎬ其主要性能参数指标如表1所示ꎮ三维钢框架试验模型与振动台的连接如图4㊁5所示ꎮ表1㊀南工大振动台系统的主要性能参数指标性能参数指标最大试件质量/t15台面尺寸/(mˑm)3.36ˑ4.86激振方向X㊁Y两方向控制自由度单自由度最大驱动位移/mm水平:ʃ80ꎻ竖向:ʃ50最大驱动速度/(mm s-1)水平:ʃ600ꎻ竖向:ʃ300最大驱动加速度X:1.0gꎻY:1.0g频率范围/Hz0.1~50最大倾覆力矩/(t m)45图4㊀框架柱脚振动台布置图㊀图5㊀柱脚与振动台连接详图(单位:mm)㊀22第6期厉见芬ꎬ等:盖板加强型新型延性钢框架振动台试验模型等效设计2㊀模型制作与材性试验试验前需明确钢框架的每根钢柱与钢梁的翼缘板和腹板的材性ꎬ由于试验模型的钢梁钢柱的截面尺寸较小ꎬ且钢板厚度较薄ꎬ采用普通焊接工艺难以满足要求ꎬ故均采用高频焊接H型钢ꎬ为保证结果的一致性ꎬ直接从制作试验模型的同批构件中截取板材加工成拉伸试件ꎬ并对试件的表面做喷丸除锈处理ꎮ同一厚度的钢板做一组试验ꎬ每组试验取3个试样ꎮ翼缘板和腹板的材性试验采用单向拉伸试验ꎬ主要测定项目为弹性模量㊁屈服强度㊁屈服应变㊁极限抗拉强度㊁极限应变㊁伸长率和颈缩率等ꎬ为理论和试验数据对比分析提供相关参数ꎮ3㊀试验模型人工质量等效与相似关系3.1㊀欠人工质量试验模型在设计振动台试验的模型结构时ꎬ不能忽略非结构构件和活荷载等因素的影响而只等效模拟原型结构中的结构构件ꎬ否则会导致欠缺相应的质量效应[4-5]ꎮ欠缺的此部分质量和模型结构的缩尺导致的重力效应欠缺等ꎬ可通过设置人工质量来进行弥补ꎮ而对于原型结构自身较重的或者采用较大缩尺比例的模型结构ꎬ考虑振动台的承载能力ꎬ若无法设置足够的人工质量ꎬ则只能采用欠人工质量模型[6-7]ꎮ本试验模型对应的原型结构构件总质量mp=33.07tꎬ活载和非结构构件总质量mop=33 31tꎬ模型质量mm=5.13tꎬ模型底座质量mb=0.50tꎬ模型与原型材质相同ꎬ故弹性模量相似比Er=1.0ꎬ模型缩尺比例为1ʒ2ꎬ故长度相似比lr=0.50ꎮ若采用人工质量模型ꎬ则需要的人工质量ma为:ma=Erl2r(mp+mop)-mm=1.0ˑ0.502ˑ(33.07+33.31)-5.13=11.47(t)ꎮ此时振动台台面总质量M为:M=mm+ma+mb=5.13+11.47+0.50=17.10(t)ꎮ综上ꎬ台面总质量17.10t比振动台的最大承载力15t超出2.10tꎬ故模型结构只能采用欠人工质量模型ꎬ现把对模型结构施加的人工质量ma调整为9.25tꎬ则振动台台面总质量M为:M=mm+ma+mb=5.13+9.25+0.50=14 88(t)ꎮ此时ꎬ不超过振动台台面最大承载力ꎬ满足要求ꎬ且所施加的人工质量为80.6%的理论人工质量ꎬ即模型的重力效应可达到应有重力效应的80.6%ꎬ远大于50.0%[8-9]ꎬ即本试验所设计的欠人工质量模型适当可行ꎬ预计可以较好地反映原型结构的各项抗震性能指标和动力特性ꎬ达到预期效果ꎮ3.2㊀模型相似关系确定因振动台试验多为缩尺模型试验ꎬ其试验结果的可靠性取决于试验模型能否真实地再现原型的实际工作状态ꎬ故需要对二者之间的相似关系进行设计ꎬ包括几何形状㊁材性㊁支座条件㊁荷载以及运动初始条件的相似设计等ꎮ为确保振动台模型试验能较好地模拟原型结构的各项地震反应ꎬ各无量纲量的相似比必须满足以下条件[6]54:模型结构的等效质量密度比:㊀㊀ρ-r=mm+mal3r(mp+mop)ꎻ应力比:σr=Erꎻ变位比:γr=lrꎻ时间比:tr=lrρ-rꎻ速度比:νr=Er/ρ-rꎻ加速度比:ɑr=Er/(lrρ-r)=grꎻ频率比:ωr=Er/ρ-r/lrꎮ本试验模型等效质量密度比为ρ-r=mm+mal3r(mp+mop)=5.13+9.250.503(33.07+33.31)=1.73ꎮ为确保振动台模型试验能较好地模拟原型结构的各项地震反应ꎬ其他物理量的相似关系可根据一致相似率[4-6]推导而出ꎬ详见表2ꎮ以上相似关系的推导是把质量密度比用等效质量密度比来代替ꎬ从而导致频率比等反映结构动力特性的指标发生变化ꎬ故后期试验时需调整32常州工学院学报2020年所输入的地震波的时间间隔和加速度峰值ꎬ调整系数即表2中的相似比数值ꎮ表2㊀本试验模型的相似关系物理量相似关系物理量相似关系长度比(lr)0.50弹性模量比(Er)1.00应力比(σr)1.00时间比(tr)0.66变位比(γr)0.50速度比(νr)0.76加速度比(ɑr)1.16频率比(ωr)1.524㊀试验方案4.1㊀试验设备及传感器布置在发射地震波激振之前ꎬ需要设置位移和加速度传感器ꎬ如图6㊁7所示ꎬ传感器数量总计12个ꎮ图6㊀位移传感器布置图㊀图7㊀加速度传感器布置图㊀在模型各楼层的V1~V4测点处和台面上(V5~V6测点)分别布置6个YHD ̄1000L型拉线式位移传感器ꎬ用以检测模型各层的位移反应ꎻ6个CA ̄YD型压电式加速度传感器分别布置在模型各楼层的A1~A4测点和振动台台面上(A5㊁A6测点)ꎬ用以检测模型结构各层的加速度反应ꎮ此外ꎬ在模型结构对角线处框架柱的柱端㊁柱底(42处)以及相应位置的梁端(84处)共布置126个应变片ꎮ数据采集拟使用多套动静态测试分析系统自动采集模型结构在不同地震动输入工况下各测点的应变㊁加速度和位移等数据ꎮ4.2㊀地震波的调整与地震动输入工况El ̄Centro波频谱成分较为丰富ꎬ为振动台试验常用的输入地震波ꎬ是1940年美国Imperial山谷地震记录ꎬ总持续时长53.73sꎬ加速度峰值调整为341.7cm/s2ꎮ我国的«高层民用建筑钢结构技术规程»(JGJ99 2015)5.3.3.2条规定:地震波的持续时间不宜小于建筑结构基本自振周期的5倍和15sꎬ地震波的时间间距可取0.01或0.02sꎮ考虑工程结构原型所在地的抗震设防烈度㊁场地类别以及自振周期等因素ꎬ选取包含地震波加速度峰值的30s波段的原波ꎬ按照表2的时间相似关系ꎬ压缩为原波的0.66倍时长ꎬ同时加速度峰值调整为原波的1.16倍ꎬ现以输入原型结构的加速度峰值调整为0.30g(中震ꎬ输入到模型中的加速度峰值调整为348cm/s2)的工况为例ꎬ调整后的波形如图8所示ꎮ图8㊀调整后的El ̄Centro波示意图㊀本试验地震波采用单向水平输入ꎬ因原型结构所在地的抗震设防烈度为8度ꎬ设计基本地震加速度为0.30gꎬ故振动台台面所输入的地震动加速度峰值需根据«建筑抗震设计规范»(GB50011 2010)5.1.2条所规定的8度小震㊁中震㊁大震以及更高强度的地震进行调整ꎮ各地震动输入工况如表3所示ꎮ采用白噪声方法对模型结构在试验开始前和各工况结束后的频率和阻尼比的变化规律进行检测ꎮ42第6期厉见芬ꎬ等:盖板加强型新型延性钢框架振动台试验模型等效设计表3㊀地震动输入工况工况输入峰值加速度折合原型备注10.13g0.11g8度小震20.35g0.30g8度中震30.59g0.51g8度大震40.72g0.62g超大震50.84g0.72g超大震5㊀结论与展望1)需建立三维有限元模型ꎬ并考虑楼板效应来确定模型与原型的构件尺寸ꎬ并把试验模型与工程结构原型进行分析比较ꎬ对比二者的柱底剪力㊁加速度反应㊁位移反应等ꎮ2)受试验条件限制ꎬ本试验采用欠人工质量模型ꎬ并按照一致相似率来满足模型相似关系ꎬ试验时需相应调整时间和加速度等相关物理量ꎬ以较好地检测模型结构的各项反应ꎮ3)试验时可调整加速度与位移传感器以及动静态应变仪的测点布置方案等得到所需数据ꎬ并采用白噪声法测得不同工况下结构的基频与阻尼比的变化规律ꎮ4)如能双向输入地震波ꎬ并且采用完全人工质量模型ꎬ可更好地完成大比例尺模型的地震模拟试验ꎬ并能更好地研究此类结构的破坏机理ꎬ促进其工程应用ꎮ[参考文献][1]StructuralEngineersAssociationofCalifornia(SEAOC).Rec ̄ommendedseismicdesigncriteriafornewsteelmoment ̄framebuildings[S].Sacramento:SACJointVentureꎬ2000. [2]KIMTꎬWHITTAKERASꎬGILANIASJꎬetal.Cover ̄plateandflange ̄platesteelmoment ̄resistingconnections[J].JournalofStructuralEngineeringꎬ2002(4):474-482. [3]陈立权ꎬ王燕ꎬ王玉田ꎬ等ꎬ扩翼式节点钢框架拟动力试验研究[J].工业建筑ꎬ2011(增刊):844-853.[4]许卫晓ꎬ阶梯墙框架结构抗震性能及设计方法研究[D].哈尔滨:中国地震局工程力学研究所ꎬ2014.[5]许卫晓.阶梯墙框架结构振动台对比试验研究[J].土木工程学报ꎬ2014ꎬ48(2):62-70.[6]张敏政.地震模拟实验中相似律应用的若干问题[J].地震工程与工程振动ꎬ1997ꎬ17(2):52-58.[7]张敏政ꎬ孟庆利ꎬ刘晓明.建筑结构的地震模拟试验研究[J].工程振动ꎬ2003ꎬ12(4):31-35.[8]赵作周ꎬ管桦ꎬ钱稼茹.欠人工质量缩尺振动台试验结构模型设计方法[J].工程振动ꎬ2003ꎬ12(4):31-35. [9]王刚ꎬ王琼梅.配重不足时结构试验模型与原型的相似关系[J].工业建筑ꎬ2007ꎬ37(9):66-68.责任编辑:刘景平52。
钢结构工程灾难性事故案例教学剖析齐永胜;赵风华;贺芸【摘要】The application of cases of disastrous failures in steel structure teaching can enhance students′sense of responsibility and sense of mission,and inspire students′interest in study.The paper discussed 5 disas-trous accidents of steel structure which result from mistakes ofdesign,fabrication and construction,and ana-lyzed the causes and lessons of the failures.The paper pointed out the complexity of structural accidents and il-lustrated the necessary abilities and qualities in students to engage in the field of steel structure in the future.%在“钢结构”教学中适当运用钢结构灾难性事故案例,可以起到增强土木专业学生的责任感和使命感,激发其学习兴趣的作用。
文章探讨了钢结构工程因设计、制作、施工等环节中的错误而导致结构被彻底破坏的5个灾难性案例,并从教学和工程角度详细分析了事故发生的原因及应该汲取的教训,分析了工程事故的复杂性,阐述了为避免和减少钢结构灾难性事故发生,进入钢结构专业领域的学生应该具备的能力和品质。
【期刊名称】《常州工学院学报》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】5页(P88-92)【关键词】灾难性事故;钢结构教学;钢结构设计;钢结构制造;钢结构施工【作者】齐永胜;赵风华;贺芸【作者单位】常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州 213002; 河海大学土木与交通学院,江苏南京 210098;常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州 213002;常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州 213002【正文语种】中文【中图分类】G642钢结构因其优良的抗震性能、快速的施工速度等优点,在我国结构工程中所占比例不断上升,参考发达国家钢结构在结构工程中所占的比例,其上升空间仍然很大,将在较长时间内保持上升势头。
岩石润湿性的核磁共振表征方法与初步实验结果梁灿; 肖立志; 周灿灿; 郭龙; 胡法龙; 廖广志; 宋先知; 戈革【期刊名称】《《地球物理学报》》【年(卷),期】2019(062)011【总页数】10页(P4472-4481)【关键词】储层岩石; 润湿性; 核磁共振; T1-T2二维弛豫谱; T1/T2比值【作者】梁灿; 肖立志; 周灿灿; 郭龙; 胡法龙; 廖广志; 宋先知; 戈革【作者单位】油气资源与探测国家重点实验室中国石油大学(北京) 北京 102249; 常州工学院土木建筑工程学院江苏常州 213000; Harvard SEAS-CUPB Joint Lab.on Petroleum Science Cambridge MA 02138 USA; 中国石油勘探开发研究院北京 100083; 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳 518000【正文语种】中文【中图分类】P6310 引言油藏岩石润湿性是岩石物理必须面对的重要特征之一,它影响孔隙流体分布状态,决定岩石微观驱替效率,制约采收率方案的制定和实施,对渗透率、饱和度等参数评价具有重要作用(Anderson,1986a; Anderson,1987a;Meng et al.,2018;Zaeri et al.,2018).随着石油勘探领域的不断扩大,发现的油湿储层越来越多,该类储层的岩石物理响应规律和解释方法与常规水湿储层大相径庭.因此,研究储层岩石润湿性识别和评价的新方法,为井下储层润湿性连续性判别及不同润湿性储层的测井解释建模打下基础,是非常紧迫的科学技术问题.目前,实验室确定润湿性的常用方法:自吸法(Amott)和离心法(USBM)无法为测井技术所用.而低场核磁共振(NMR)技术适用于实验室岩心分析和井下测量,能够提供孔隙度、渗透率、束缚水饱和度等岩石物理参数以及观测流体分布状态(Song,2013),是复杂油气藏储层评价的重要手段之一.人们常用核磁共振T2谱反映亲水岩石孔径分布,但当岩石润湿性改变,基于流体相对于岩石孔隙表面位置的核磁共振响应将发生变化(赵培强等,2016;冯程等,2017;Wang et al.,2018,2019).Brown和Fatt(1956)发现多孔介质中水的纵向弛豫速率1/T1随着亲油砂粒比例的增加而线性减小.Borgia等(1991,1992)、Hsu等(1992)、Hirasaki等(2000)等通过测量天然岩石的T1弛豫,提供定性的润湿性信息.后来,人们逐渐采用快速测量得到的横向弛豫T2对油藏岩心进行润湿性表征.Howard(1998)将饱和水的弛豫移动与含水饱和度和润湿性建立联系,Fleury和Deflandre(2003)基于亲油或亲水表面积定义了NMR润湿性指数;但是这两种方法需要油、水的T2弛豫完全分离.Guan 等(2002)、Al-Mahrooqi等(2006)、Johannesen等(2006)根据大量岩心实验,相继提出了NMR润湿性指数的经验公式,却受地区经验限制.Looyestijn和Hofman(Looyestijn and Hofman, 2006; Looyestijn,2008)假设储层含水饱和度和润湿性均是孔隙半径的函数,建立了核磁共振T2弛豫表征储层润湿性的正演模型,但是该方法的准确性需要强大的实验室数据库支撑.随着二维核磁共振的出现和发展,扩散-弛豫(D-T2)图谱成为解释储层流体类型的有力工具,Chen等(2006)、Minh等(2015)利用受限扩散模型和D-T2分布建立了岩石润湿性评价方法,但是在具有极短弛豫组分信息的致密砂岩中进行应用时,往往存在局限性.由此可知,充分发挥弛豫信息进行润湿性评价依然是核磁共振润湿性研究的一个重要方向.本文是岩石润湿性系列探索的初步结果,根据多孔介质孔隙表面二维扩散模型,推导了孔隙表面与流体分子相互作用强度与T1/T2比值的关系,然后采用一阶近似的方法模拟孔隙表面流体分子的扩散,获得吸附层分子的核磁共振弛豫特征,最后选取玻璃珠和油藏岩石进行实验验证,尝试建立岩石润湿性的核磁共振T1-T2表征方法.1 理论基础在快扩散范围内,均匀磁场条件下,孔隙介质中流体的核磁共振纵向弛豫T1和横向弛豫T2通常是由体弛豫和表面弛豫构成(Kleinberg and Horsfield, 1990)(1)其中,S/V是孔隙比表面积,ρ是与孔隙介质属性相关的表面弛豫率.由于润湿这种现象的存在,在固-液接触面特定区域范围内,流体分子运动的速度要慢于自由流体状态,也就是1/T1,2bulk≪1/T1,2surf,此时,体弛豫项能够忽略不计,弛豫行为主要是表面弛豫的贡献.因此,一般情况下,只有润湿相流体才存在表面弛豫机制.然而,为了研究固体颗粒表面流体分子的动力学特征,常用的界面模型不再适用,需要一个新模型对表面弛豫行为进行定义.因此,J Korb团队提出有限表面二维扩散模型(Korb et al., 1999,2003,2009; Korb,2011),认为表面弛豫行为是流体分子在固体表面吸附过程中的受限扩散运动,如图1a所示.一部分流体分子吸附于骨架表面,进行表面扩散运动;另一部分流体分子离开颗粒表面,返回体相流体中.这两个过程同时发生,动态平衡.这个模型产生两个相关时间:平动扩散相关时间τm和表面停留相关时间τs,表征固体表面分子动力学特征.τm与单个分子在吸附表面“跳跃”频率有关;τs描述吸附分子与体相流体之间的交换.模型定义A=τs/τm为吸附指数,表征孔隙表面流体分子的平均表面停留时间,反映在固体表面进行扩散的时间和能量.A越大,描述“吸附”作用越强;A越小,表示“解吸”作用.图1b描述了在硅质颗粒表面,流体分子的能量交换以及两个相关时间的分子属性.SiO2矿物颗粒有极强的亲水性,通过Si原子或顺磁性离子携带的H核,与水的H核相互作用形成吸附层.吸附是分子的物理或化学作用,润湿性是宏观现象.因此,吸附指数A也可以称作润湿性指数.根据此模型和相应的约束条件(Korb et al.,2003),可以得到(2)其中,α是与流体分子的比表面Ns/N,顺磁性离子的表面密度σS,以及氢核-电子相互作用距离δ有关的函数.Godefroy等(2001)推导了上述模型的谱密度函数:(3)JL表示谱密度函数,那么,纵向弛豫速率和横向弛豫速率分别表示为(McDonald et al.,2005)ћ2S(S+1)[(ωI-ωS)+3(ωI)+6(ωI+ωS)],(4)(5)其中,γI、γS(γS=658.21γI)分别是氢核和电子的旋磁比,ћ是普朗克常量,S表示电子自旋,ωI、ωS分别是氢核和电子的频率,ωS=658.21ωI.将上述两个式子相除,并代入A=τs/τm,可以得到:图1 (a) 吸附在孔隙表面的流体分子运动的示意图; (b) 描述硅质表面吸附水分子和体相水分子之间的能量交换体相流体分子吸附到孔隙表面进行扩散运动,τm决定了其运动的时间和能量,在经历τs时间后回到体相流体中.Fig.1 (a) Schematic of the two-dimensional diffusion of water molecules on the solid-liquid pore surface interface;(b) Schematic diagram of the limited energy exchange between the proton species of water and bulk water on a silica surface(6)低磁场范围内,体弛豫与频率无关(Mitchell et al.,2013),而且通常流体体弛豫远大于表面弛豫,因此,T1/T2比值近似表面弛豫的比值,与两个相关时间有关,如公式(6)所示.一定频率条件下,润湿性指数A增大,T1/T2比值增大,如图2a;当吸附或润湿程度A相同,磁场频率f增加,T1/T2随之增加,见图2b.由此说明,T1/T2比值与磁场频率、润湿程度呈正相关.如果确定某个磁场频率,T1/T2比值就能评价固液表面的润湿强度,从而能够指示孔隙亲水或者疏水(亲油)的性质.通常,T1/T2比值通过T1-T2二维核磁共振实验获得,因此可以建立二维弛豫谱表征孔隙介质润湿性的方法.实验室采用IR-CPMG(Inverse Recovery Carr-Purcell-Meiboom-Gill)脉冲序列:[180°-τ1-90°]- [τ2/2-180°-τ2-180°-回波]n采集核磁共振回波串信号,通过反演获得T1-T2二维弛豫图谱.其中,第一部分(第一个括号)用来编辑T1弛豫,第二部分(第二个括号)编辑T2弛豫,τ1为等待时间,τ2为回波间隔,n是回波个数(Song et al.,2002).图2 T1/T2比值与(a)ωIτm (b)A 的相关关系Fig.2 Relationship between the ratio T1/T2 and (a) ωIτm (b) A, respectively2 正演模拟采用一阶近似的方法模拟扩散方程,可以直接计算一段时间空间内的磁化矢量平均值,获得核磁共振二维弛豫谱,展示表面润湿性对弛豫图谱的影响.基于有限表面二维扩散模型,将孔隙表面流体分成两种:一种是表面流体,另一种是体相流体.它们各自具有核磁共振衰减曲线,和各自的T1,T2弛豫特征.表面流体的T1,T2由于顺磁性离子的影响,明显小于体相.前文已经指出,这两种流体之间存在交换,因此孔隙表面流体的扩散现象可以由图3进行描述,Db是体相扩散系数,Deff是表面扩散系数.一定数目的氢核随机吸附在固体颗粒表面,它们以时间间隔τm扩散或运动到下一个新的表面位置;经历一段表面停留时间τs后,这些氢核离开颗粒表面回到体相流体中.这种运动一直是动态平衡的.氢核分子交换取决于这两个相关时间,而两个相关时间取决于壁面吸附能和温度(Godefroy et al.,2001).图3 孔隙表面粒子交换过程中各位置的扩散系数分布Fig.3 Diffusion coefficient in each site in exchange process on the pore surfaces孔隙表面的扩散系数都带有方向性,每个方向的扩散系数不同.在体相中的扩散系数是各方向同性的.首先讨论随机过程中的扩散过程.设想粒子在一维空间上作连续随机运动(布朗运动),这种运动并不受其他维度空间的影响.根据爱因斯坦一维扩散公式的推导,某时刻t某位置x的粒子浓度u可以表示为(7)将所有粒子在下一时刻到达x处的概率密度进行积分,即可得到x处下一时刻的粒子浓度变化量.这里y为积分变量,与坐标轴无关,有:=(8)根据上述推导可知,一阶近似模拟扩散的方法即将相邻格子内的粒子以u(x,t)×0.5×σ2的浓度进行相互交换,交换时的扩散系数定义为D(x,t)=0.5×σ2/Δt (μm2/μs)(Einstein,1905).那么,表面处和体相中粒子的扩散系数在进行模拟时分别取为(9)(10)(11)其中,Δx ≈σ为粒子游走步长的距离,Δt为体相中的模拟时间步长.由于吸附作用,灰色相邻格子粒子相互交换的扩散系数为Deff,时间步长是Δτm;白色相邻格子粒子相互交换的扩散系数为Db;灰色与白色格子间的扩散系数是Ds,时间步长是Δτs.下面模拟每个格子的粒子采用IR-CPMG方法进行核磁共振采集时磁化矢量发生的变化.在初始时刻(t=0),灰色和白色格子内的单位浓度磁化矢量为Mz=Mmax, Mxy=0,(12)其中,外加静磁场B0平行于正z轴方向,Mz表示平行于B0的磁化矢量,Mxy表示垂直于B0、在xy平面上的磁化矢量,Mmax表示初始最大的磁化矢量.第一个180°脉冲使磁化矢量从正z轴方向扳转到负z轴方向,Mz=-Mmax.注意,此处涉及的x,y,z坐标系统与图3不同.在[t,t+Δt]时间内,考虑到Δt足够小,一阶近似认为ΔM/Δt=dM/dt,Mz按照如下方式演化(Bloch,1946):Mz(t+Δt)=Mz(t)+(Mmax-Mz(t))Δt/T1,(13)其中,假设吸附层内不考虑交换的情况下粒子具有较小的T2(小于体相的T2),且这个T2可以被指定或测量得到.在灰色格子内吸附层的T1由公式(6)计算得到;在白色格子内的T1和T2与流体体相的T1和T2完全一致.假设Δt足够小,则可以用一阶的近似方法模拟扩散对磁化矢量的影响.在此处,纵向弛豫时间受到磁场不均匀影响很小,可以忽略.格子内的平均纵向磁化矢量和粒子的密度变化一致(粒子的磁化矢量叠加的结果),则相邻格子间的磁化矢量演化过程可以写为Mz(x,t+Δt)=Mz(x,t)+∑Δx(Mz(x+Δx,t)DΔt 2-Mz(x,t)DΔt 2),(14)其中x+Δx为相邻格子的坐标,减法表明坐标为x的格子和x+Δx的格子的磁化矢量发生了部分交换.交换的比例由两个格子之间的扩散系数决定,即D应代入公式(9)—(11)中的一个.公式(13)和(14)模拟一个Δt时间内的演化过程,演化到最后一步在t时刻磁化矢量搬转至平面内进行测量:Mxy=Mz, Mz=0,(15)然后采用CPMG脉冲序列测量横向磁化矢量的衰减过程.在[t,t+Δt]时间内,Mxy 按照如下方式演化(Torrey,1956):Mxy(t+Δt)=Mxy(t)-Mxy(t)Δt/T2,(16)每Δt时间内扩散对其产生影响主要为其路径Δx上的不均匀性,这里设置一个系数z,表明两个格子间的磁场不均对扩散后的磁化矢量产生的平均影响.则扩散在一阶近似的迭代演化过程为M xy(x,t+Δ t)=M xy(x,t)+∑ΔxZ(M xy(x+Δx,t)DΔ t 2-Mxy(x,t)DΔt2),(17)同样,这里D也为公式(9)—(11)中的一个.公式(16)和(17)在Δt时间内采集一个回波,nΔt时间内采集一个回波串.以上整个过程重复m次(m个不同的τ1)后,记录每一次Δt时间内迭代的平均磁化矢量然后进行反演,则可以得到T1-T2二维谱.在模拟过程中,表面弛豫衰减曲线来自于所有动态交换氢核弛豫的总和.该方法很好地模拟和预测吸附在孔隙表面流体分子的核磁共振弛豫特征.结果如图4所示,吸附在孔隙表面的水分子T1/T2值明显大于体相水的T1/T2,表明利用核磁共振二维弛豫图谱可以区分孔隙介质的润湿相流体.图4 模拟得到的孔隙表面水分子的T1-T2相关图谱Fig.4 Simulated T1-T2 distribution of water molecules on pore surface3 实验与讨论基于理论推导和正演模拟,本文选择由玻璃珠堆积而成的孔隙介质模型和油藏岩心作为被测样品,选择蒸馏水和正十二烷作为孔隙流体进行核磁共振二维弛豫谱表征润湿性的实验研究.核磁共振仪器采用新西兰Magritek公司生产的2 MHz岩心分析仪,二维弛豫图谱测量采用IR-CPMG脉冲序列.3.1 玻璃珠的润湿性研究玻璃珠由二氧化硅构成,是良好的孔隙介质,其接触角、粒径等参数容易获取.本文选择60目(粒径250 μm)玻璃珠进行实验.为去掉杂质对实验的影响,制备亲水玻璃珠:在强酸中浸泡24 h后清洁干燥,接触角约为40°~50°(孟小海等,2012).选择蒸馏水(T2体弛豫等于2.7 s)和十二烷(T2体弛豫等于1 s)为孔隙流体,两者都是低粘度纯流体,自由状态下T1=T2(Jia et al., 2016),保证流体自身弛豫性质不会影响被测样品的T1-T2图谱分析.经历酸洗的玻璃珠,具有良好的亲水性.因此实验中,水为润湿相流体,油为非润湿相流体.通过图5实验结果的对比可知:随着含油饱和度的增加,T1-T2图谱发生了明显的变化.100%含水条件下,水作为润湿相,具有明显的表面弛豫特征,见图5a,T1-T2分布成长条形展布,说明水与玻璃珠接触面较大,吸附在颗粒表面,不易进行扩散运动,1<T1/T2<2,对角线蓝色点线是T1=T2,红色点线是T1=1.6T2.油水体积各占一半和完全含油条件下,油作为非润湿相,与玻璃珠表面基本不接触,弛豫信号完全表现体弛豫特征T1=T2,如图5(b,c)右上角;而水相在饱和度50%时,与玻璃珠表面仍有一部分接触,信号形态相对图5a有所聚拢,此时水相T1/T2=1.6.由此可知,在亲水玻璃珠孔隙介质中,润湿相流体随着饱和度的变化,T1-T2形态会发生一定变化,但是比值均大于1;而非润湿相流体,表现体弛豫的特征T1=T2.由于轻质油和水扩散系数比较接近,其吸附在固体表面上的分子和未被吸附的分子交换速度很快,在玻璃珠这种连通性很好的孔隙介质中,这两种流体T1/T2比值差异并不是特别大.为进一步研究不同润湿性孔隙介质的核磁共振属性,在此实验基础上采购了两种表面属性完全不同的硅微粉(粒径75 μm)进行核磁共振实验.图6a是油湿硅微粉完全饱和十二烷的弛豫图谱,T2值小于十二烷的体弛豫1s,说明骨架颗粒与十二烷具有表面弛豫作用,T1/T2=2.1;而相同质量的水湿硅微粉100%饱和蒸馏水,孔隙水具有表面弛豫,图6b显示T1/T2=2.5;将等质量不同属性的硅微粉饱和50%蒸馏水和50%十二烷时,弛豫谱出现两个峰(图6c),左侧信号对应孔隙水,右侧信号是十二烷,他们均与骨架发生了接触,2<T1/T2<3.从三个T1-T2图谱可以发现,孔隙介质饱和润湿相流体表现出明显的表面弛豫作用,T1/T2比值大于1(体弛豫),而实际T1/T2比值大小与多孔材料性质有关.图5 相同质量饱和不同体积流体的玻璃珠介质T1-T2分布(a) 含水饱和度100%;(b) 含水饱和度50%; (c) 十二烷饱和度100%.Fig.5 T1-T2 maps of the glass-bead porous media with different water saturation(a) Water saturation is 100%; (b) Water saturation is 50%; (c) Dodecane saturation is 100%.3.2 油藏岩石的润湿性研究第一组实验选择已知偏油湿、物性相近的砂岩样品A(孔隙度8.7%,渗透率1.510×10-3μm2)和B(孔隙度8.4%,渗透率0.244×10-3μm2),进行自吸实验,观察它们核磁共振二维弛豫谱的变化.样品烘干后,A饱和十二烷,B饱和蒸馏水.然后分别将A放置于蒸馏水,B放置于十二烷中自发渗吸.样品A饱和十二烷,如图7a,大孔中的油信号T1/T2=5.2,根据前文推断可知,样品A中十二烷具有表面弛豫作用.将该样品放置于蒸馏水自发吸水两个月,T1-T2图谱出现两个信号峰(图7b),左下角为水峰,通过孔径的毛管力作用将水吸入小孔隙中,大孔部分对应油峰,两个峰的T1/T2值不同,水峰为1.6,油峰为4.6.自吸水4个月后,图7c展示出水峰信号越来越强,油峰信号变弱,油峰和水峰的T1/T2值明显不同.从三个状态的T1-T2图谱的变化可以看出,样品A孔隙中油相T1/T2值始终大于水相,尽管水峰T1/T2比值达到1.6,但是相对而言,水仍以体弛豫为主,油以表面弛豫为主.样品B饱和水,水相信号沿着T1=T2展布宽.自吸油2个月后,孔隙水被十二烷替换,弛豫谱主峰向右上方移动,信号峰值T1/T2=3.6(图7e).自吸油4个月弛豫图谱(图7f)与图7e相似,对比A、B两块样品相同时间的自吸能力发现,等时间内岩心吸油排水能力较强,这应该是由岩心的亲油性决定的.因此,从以上两个亲油岩石的自吸实验可知,十二烷作为润湿相流体表现表面弛豫作用,T1/T2远大于孔隙水的T1/T2.基于以上实验结果,第二组实验选取水湿的砂岩GS(孔隙度14.8%,渗透率64.60×10-3μm2)进行驱替实验.为了便于讨论样品不同饱和度状态的T1-T2图谱变化,同时测量了扩散-弛豫(D-T2)图谱,通过扩散系数差异区分油、水信号(Hürlimann et al., 2003).采用Amott方法测量了样品的润湿性指数.实验流体选择盐水(矿化度8000 mg·L-1)和原油(密度0.7 g·cm-3 @ 29 ℃).样品GS在完全饱和水状态下,如图8(a,d),D-T2图谱显示水信号接近水固有扩散系数线,孔隙水的T1/T2比值大于1.6;残余油状态时,油水共存,水信号位于水扩散线,油信号位于油扩散线,油水信号连在一起,但以大孔水为主,如图8b,此时孔隙流体(油水信号总和)主峰位于T1/T2=2(图8e);油驱至束缚水状态,如图8(c,f),孔隙流体以原油为主,此时T1/T2明显减小,向T1=T2移动.对比样品GS三种状态不难发现,孔隙水的T1/T2比值大于孔隙原油,这种现象在Sor状态与Swirr状态对比中更为明显.实验结果显示出,该样品孔隙水和油都具有表面弛豫作用,但是水的润湿作用的特征更为明显,所以预测样品总体应该表现为水湿特征.通过Amott测试,样品GS的Amott相对润湿指数是0.39,与核磁共振二维弛豫谱的分析预测结果一致.说明通过孔隙原油或水信号T1-T2的变化能够用来判断岩样润湿性.图6 相同质量饱和不同流体的两种属性硅微粉介质T1-T2分布(a) 油湿样品完全饱和十二烷; (b) 水湿样品完全饱和度蒸馏水; (c) 水湿和油湿质量各占一半的样品饱和相同体积的蒸馏水和十二烷.Fig.6 T1-T2 maps of silica powder model samples with different water saturation(a) Oil-wet sample saturated with dodecane; (b) Water-wet sample saturated with distilled water; (c) 50% oil-wet silica powders and 50% water-wet silica powders sample saturated with the same volume of distilled water and dodecane.图7 偏油湿砂岩(A)和(B)不同状态的T1-T2谱(a) 饱和油; (b) 自吸水2个月; (c) 自吸水4个月; (d) 饱水水; (e) 自吸油2个月; (f) 自吸油4个月.Fig.7 T1-T2 maps of oil-wet sandstone A and B in different states(a) Saturated with dodecane; (b) Spontaneous imbibition of distilled water for two months; (c) Spontaneous imbibition of distilled water for four months; (d) Saturated with distilled water; (e) Spontaneous imbibition of dodecane for two months; (f) Spontaneous imbibition of dodecane for four months.图8 水湿砂岩GS (Amott润湿性指数0.39)在饱和水(Sw=1.0)(a)(d)、残余油(Sor)(b)(e)和束缚水(Swirr)(c)(f)三种状态下的D-T2, T1-T2图谱Fig.8 D-T2 and T1-T2 maps in saturated with brine state, residual oil state, and irreducible water state of sandstone GSD-T2 maps for sample GS: (a)at Sw state,(b)at Sor state,(c)at Swirr state. T1-T2 maps for sample GS: (d)at Sw state,(e)at Sor state,(f)at Swirr state.4 结论润湿性是反映储层油水分布状况的一个重要特征,对研究油气开采具有重要意义.本文初步结果表明,二维核磁共振弛豫谱对孔隙流体与骨架颗粒表面的接触关系有一定的相关性.通过理论推导、正演模拟及实验验证,得到如下初步结论:(1)孔隙介质中,孔隙表面流体具有更高的T1/T2值;(2)当岩石饱和双相流体时,润湿相流体具有表面弛豫机制,其T1/T2比值高于饱和非润湿相流体;(3)结合扩散-弛豫图谱,能更好的区分孔隙流体T1/T2比值的变化,从而提高对岩石润湿性特征的判别效果.当然,岩石润湿性十分复杂,并受到多重因素的影响.后续研究工作,将在多种影响因素中设计相应的单因素模型,并针对不同的岩性和具体应用目标,进一步探索核磁共振定量表征岩石润湿性的方法(Liang et al., 2019 February和July ). References【相关文献】Al-Mahrooqi S H, Grattoni C A, Muggeridge A H, et al. 2006. Pore-scale modelling of NMR relaxation for the characterization of wettability. Journal of Petroleum Science and Engineering, 52(1): 172-186.Anderson W G. 1986a. Wettability literature survey—Part 1: rock/oil/brine interactions and the effects of core handling on wettability. Journal of Petroleum Technology, 38(10): 1125-1144.Anderson W G. 1986b. Wettability literature survey—Part 3: the effects of wettability on the electrical properties of porous media. 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构建以空间为核心的建筑学基础教学体系
徐开;谢丽娜;蒋莉;陈雯昳
【期刊名称】《常州工学院学报》
【年(卷),期】2016(029)006
【摘要】通过追溯将空间作为“建筑设计基础”课程教学主要内容的历史,理清了“建筑设计基础”教学思路,构建以空间为核心的“建筑设计基础”教学体系,合理安排课程的教学内容,使学生在建筑设计核心知识与基础技能训练的两个维度上获得成长.
【总页数】4页(P89-92)
【作者】徐开;谢丽娜;蒋莉;陈雯昳
【作者单位】常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州213032;常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州213032;常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州213032;常州工学院土木建筑工程学院,江苏常州213032
【正文语种】中文
【中图分类】G642.0
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常州工学院土木建筑工程学院“十三五”事业发展规划2016年12月目录一、规划背景 (227)二、学院现状分析 (227)(一)学院简介 (227)(二)学院发展水平的地位分析 (228)1.创新人才培养模式取得成果,初步实现了专业教育的转型发展 (228)2.专业建设水平上了大台阶,为后续发展奠定了良好基础 (228)3.校企协同育人取得实质性成效,人才培养的社会需求符合度提高.2284.国际化办学迈出坚实步伐,进入了专业教育国际化时代 (229)5.师资队伍建设取得明显成效,为事业发展提供了良好的人才支撑.2296.学科建设有明显进展,创新能力和社会服务能力增强 (229)(三)机遇与挑战 (229)1.师资力量薄弱 (230)2.应用型不够凸显 (230)3.教学投入不足 (230)4.教学建设与改革力度不大 (230)5.学科建设薄弱 (230)6.国际化程度不高 (230)三、指导思想与基本原则 (230)(一)指导思想 (230)(二)基本原则 (231)1.坚持科学发展 (231)2.坚持特色发展 (231)3.坚持创新发展 (231)4.坚持开放发展 (231)四、学院发展的总体目标与主要任务 (231)(一)2020年发展总体目标 (231)(二)具体目标与举措(2016-2020) (231)1.师资队伍建设 (231)2.实验、实践条件建设 (232)3.专业建设与教学改革 (232)4.学科建设 (233)5.国际交流与合作 (233)6.学院治理现代化 (234)五、可行性分析与经费预算 (234)(一)规划目标实现的可行性分析 (234)(二)发展经费预算 (235)一、规划背景为了更好地适应高等教育大众化发展新形势、建筑业发展新趋势,为了全面落实中共常州工学院第二次党员代表大会所确立的发展目标、全面实施二次党代会“七大工程”、全面落实学校《大学设置指标体系分解实施方案》,在全面总结土木建筑工程学院事业发展“十二五”发展成果、基本经验、主要问题与不足,以及国家特色专业建设、省品牌专业建设、重点专业(类)建设要求基础上,为“十三五”期间的改革、发展提供科学的指南,制定本规划方案。
二、学院现状分析(一)学院简介土木建筑工程学院的前身是成立于1983年4月的常州工业技术学院土木建筑工程系。
2000年常州工业技术学院与常州市机械冶金职工大学合并组建常州工学院,学校开设本科办学。
2003年10月在土木建筑工程系基础上组建了土木建筑工程学院。
土木建筑工程学院设土木工程系、建筑学系、工程管理系、土建中心实验室等教学机构,分别负责相应的专业教学和实验教学工作。
设综合办公室、学生工作办公室等教务、行政和学生管理机构。
学院开办建筑工程质量检测有限公司和建筑设计研究所、岩土工程研究所、工程测绘中心等研究和社会服务机构,对内向师生提供产学研合作服务、对外向社会提供专业技术服务。
土木建筑工程学院目前开设土木工程、建筑学、工程管理三个专业。
学院土建类专业教育始于1983年,当年招收了第一届房屋建筑工程专业(专科)学生。
1983年至1999年间,曾先后开设房屋建筑工程、建筑装饰技术、建筑施工与管理等专科专业和房屋建筑工程与企业管理双专科专业。
2000年开设土木工程专业,2002年开设建筑学专业,2011年开设工程管理专业。
截止到2015年7月,土木建筑工程学院全日制在校生约1300余人。
生源分布于江苏、四川、天津、安徽、河南、福建、山东等省市。
近几年专业录取分数线逐年增高,第一志愿录取率达100%。
近五年毕业生签约率平均约98%,就业专业对口率96%以上。
土木建筑工程学院有专任教师47人。
其中,有教授9人,具有副教授(或相当)职称的教师17人;具有博士学位的教师15人;具有专业执业资格或企业经历的教师33人。
受聘于河海大学硕士研究生导师3人,吉林大学硕士研究生导师16人,南京工业大学硕士研究生导师2人。
土建实验中心教学科研仪器设备总值1300余万元,建筑面积3000余平方米。
设工程测量、土工、土木工程材料、工程结构、建筑物理、流体力学等实验室。
承担了土建类专业课内试验项目,每年还接受学生百余人次参加专业实践活动。
学院建有专业机房,装备有正版CAD、PKPM(基础工程、混凝土结构、钢结构、砌体结构)、工程算量及计价、Revit、Ecotect、斯维尔节能软件等专业软件。
(二)学院发展水平的地位分析经过三十年特别是近十年建设,土木建筑工程学院的专业建设和人才培养居于全省同类型学校先进水平,具有了一定的社会影响和美誉度。
主要表现在:1.创新人才培养模式取得成果,初步实现了专业教育的转型发展形成了“融入长三角建设行业,满足执业需求,培养应用型土建人才”的专业建设理念;确立了“校企协同育人,由‘工程师’在工程环境中培养应用型土建人才”的培养模式;建立起了“第一课堂与第二课堂交互联动”的立体化卓越应用型人才培养体系;坚持“把握中心,夯实基础,促进专业、学科协调发展”的系统建设举措。
“应用型土木工程人才培养模式的探索与实践”获得了江苏省高等教育教学成果一等奖。
2.专业建设水平上了大台阶,为后续发展奠定了良好基础土木工程专业2009年被确定为国家特色专业建设点,2010年确定为江苏省特色专业建设点。
经过两年的建设,2012年顺利通过江苏省特色专业建设验收。
2012土木工程专业被确定为江苏省重点专业类核心专业建设项目。
2015年土木工程专业被遴选为江苏省品牌专业(A类)建设。
建筑学专业的标准学制由四年转变为五年,以土木工程专业为核心、建筑学专业为依托的土木类专业(类)被确定为江苏省重点专业类建设项目。
工程管理专业通过了申报、招生和学士学位授权资格评审,首届毕业生顺利毕业。
3.校企协同育人取得实质性成效,人才培养的社会需求符合度提高以常工院建筑工程质量检测有限公司和常工建筑设计研究所等校有企业为依托,与江苏省建筑科学研究院、江苏筑森建筑设计公司和常州第一建筑工程有限集团公司共建的“江苏省土木工程实践教育中心”已通过验收。
与南通四建集团公司、江南大学共建有国家级工程实践教育中心。
顺应企业需求,与南通四建集团公司合作开设的“南通四建—注册安全工程师班”顺利开班,首届毕业生已顺利步入建设行业安全管理岗位。
4.国际化办学迈出坚实步伐,进入了专业教育国际化时代与丹麦VIA大学学院联合举办“土木工程专业教育国际合作项目”,与澳大利亚马斯塔尼亚大学有学分互认。
有近20位教师通过访问学者、短期进修、考察交流等方式,与加拿大、丹麦、英国、法国、澳大利亚、日本、香港、台湾等国家和地区高校开展了交流合作。
5.师资队伍建设取得明显成效,为事业发展提供了良好的人才支撑专任教师中有教授9人、副教授(或相当职称)17人,高职称教师比例达56.5%;具有博士学位的教师有15人,高学位教师比例达32.6%;具有工程实践经历的教师有31人,“双师型”教师比例达67.4%。
教师队伍中有江苏省有突出贡献的中青年专家、江苏省优秀教育工作者各一人,有江苏省333工程、青蓝工程等人才工程人选5人。
还聘有近20名高校、企业的学者和工程专家。
6.学科建设有明显进展,创新能力和社会服务能力增强土木建筑工程学院建有常州市建设工程结构与材料性能研究重点实验室。
“十二五”期间,学院共承担市、厅级以上科研项目20余项。
其中,国家自然科学基金项目3项、江苏省自然科学基金项目2项。
与企事业单位签订技术开发与科技合作项目50多项,横向科研项目到款额1000余万元。
获华夏建设科学技术奖1项,常州市科技进步奖2项。
获得国家发明专利5项。
从2011年开始,土木建筑工程学院与河海大学土木与交通学院开展硕士研究生的联合培养工作,已招收硕士研究生6人,毕业4人。
2013年开始与吉林大学建设工程学院开展工程硕士联合培养,第一届、第二届25名研究生正在常州工学院学习。
(三)机遇与挑战土木建筑工程学院“十三五”期间的事业发展,面临着国家实施“一带一路”战略构想的国际化空间发展机遇,面临着新建本科高校向应用技术教育转型的转型发展机遇,面临着学校全面落实中共常州工学院第二次党员代表大会所确立的发展目标、全面实施二次党代会“七大工程”、全面落实大学设置指标体系的历史机遇,面临着国家特色专业、省重点专业类、品牌专业建设等项目建设机遇。
土木建筑工程学院“十三五”事业发展要努力把握这些机遇,为事业发展赢得更多机会。
土木建筑工程学院“十三五”期间的事业发展,面临着诸多挑战。
主要表现在:1.师资力量薄弱主要是总量不足,生师比偏大,教学工作量偏重;结构性矛盾突出,建筑学专业还没有博士,建筑学、工程管理专业教师严重短缺;整体学术水平还不高,还不具有承揽大项目的能力和水平,社会影响不大。
2.应用型不够凸显主要是专业培养方案还不能很好的对接行业人才标准,学校的人才培养与行业企业的人才使用存在着脱节;教师和学生的实践能力还不强;实践教学的硬件建设滞后,师生参与度不高;实习实训不深入等。
3.教学投入不足教学建设经费投入不足,实验室建设滞后;实习实训经费严重短缺,影响了实习实训的正常开展;教师精力投入不足;学生学习动力不足。
4.教学建设与改革力度不大还没有与行业标准衔接的专业标准,还缺少有效支撑专业标准的课程标准,教学方式、手段还不能适应应用型人才培养、大数据时代要求,还缺乏有效的培养目标达成度评价手段和方法,教学绩效考评与应用型人才培养目标还不适应。
5.学科建设薄弱还没有省级学科平台,还缺少学科领军人物,还没有形成学科团队,还不具备承揽大项目能力,还不能解决大型复杂工程问题,技术创新能力和技术服务能力还不强,行业外显度、美誉度偏低。
6.国际化程度不高出国、境交流的学生数量偏少,引进国境外优质资源不足、缺乏国际深度学科合作。
三、指导思想与基本原则(一)指导思想积极服务于学校总体发展,积极适应建设行业转型升级新趋势和高等教育发展新要求,密切与地方、行业企业联系,坚持目标导向与问题导向统筹,致力于学院工作重心转向和专业教育转型,编制体系完善、统筹兼顾、凝聚人心、科学有效的事业发展“十三五”规划,为“十三五”改革、发展提供科学的指南。
(二)基本原则1.坚持科学发展树立科学的发展观,协调推进专业建设和学科建设,全面提升专业建设水平、学科水平和社会服务能力,在主要办学指标上实现新的突破;树立科学的人才观和质量观,切实把提高质量摆在更加突出的位置,不断提高人才培养的质量和层次;注重内涵建设,练好内功,增强办学实力,实现可持续发展。
2.坚持特色发展坚持走特色发展道路,以特色创优势,以特色促发展。
要突出重点,通过持续支持,在培养卓越应用型专门人才、建设优势学科、造就高水平学术带头人和集聚创新团队等方面形成特色,取得新突破,推动整体办学水平和综合实力进一步提高。