土木工程结构前沿

土木工程结构前沿（通用7篇）

土木工程结构前沿 篇1

对未来大跨桥梁的发展趋势的研究

摘要：近30多年来桥梁的发展概况，可以看出结构在向轻巧、纤细方面发展，而载重和跨度却不断在增长。为了适应这种桥梁发展需要，就要对建筑材料、结构构造、设计计算理论、施工方法等方面提出新的要求。同时，在桥梁美学方面也应予以足够的重视。

关键词：桥梁发展；新型材料；桥梁CAD；施工技术；桥梁美学

一、引言

现在桥梁建筑已不单纯地被视为交通线上重要的工程实体，同时也是一个国家科学技术、综合国力的综合体现。由于科学技术的进步,工业水平的提高,人类社会文明的发展,桥梁工程日新月异。随着时代前进的步伐,人们对桥梁工程提出了更高的要求,对“适用、安全、经济、美观”的桥梁设计原则赋以更新的内容。桥梁工程无论是现在还是以后都不会停步的，它的发展前景会更广阔。

大跨桥梁的的发展是社会发展的必然产物，自从桥梁出现以来, 其跨径一直在不断的加大。从几米的小桥发展到现今主跨一千多米的特大桥,体现出了人类改造自然的能力在不断变化。自18世纪80年代以来的200多年间，随着大工业的兴起和交通运输的需要而发展起来的世界桥梁，桥跨由英国熟铁链杆桥曼内海峡桥主跨177米的最初桥跨的世界之最，到1931年美国建成乔治华盛顿桥，主跨首先突破1000米大关，达到1067米，百米到千米桥跨的发展历经了一个半世纪。20世纪的后70年里，美国的主跨1280米的金门大桥、主跨1289米的维拉扎纳大桥，两次刷新了当时的世界桥跨记录，到20世纪八九十年代英国的恒比尔河大桥、日本的明石海峡大桥先后再次刷新世界桥跨记录，桥跨才开始接近2000米大关。

在21 世纪, 由于跨海工程的出现, 桥梁还要向更大跨径的方向发展。21世纪世界桥梁跨度有多长？随着意大利主跨3300米的墨西拿海峡大桥设计的完成，人类社会的建桥技术、新型材料运用使桥梁跨度已步入登峰造极阶段。据有关桥梁专家预测，筹建中的西班牙与摩洛哥之间的直布罗陀海峡大桥、美俄之间的白令海峡大桥的桥梁跨度将突破墨西拿海峡大桥主跨的长度，成为21世纪新的世界桥梁跨度之最。这些主跨接近4000米达到登峰造极水平的特大型桥梁建成之后，除大洋洲孤悬于大洋之中外，亚非欧美四大洲将联为一体。大跨的跨海桥梁将会成为21世纪桥梁建设的主题。我国桥梁向跨海桥梁工程发展的路在何方？要如何切实可行地实现大跨桥梁？以下我就国内大跨桥梁发展趋势发表一些个人的看法。

二、材料的应用和发展

在桥梁中随着跨度的增大。混凝土材料，钢材的强度渐渐不够使用，例如混凝土预应力梁桥当跨度超过300m后应力几乎用足，只有提高标号或改变材料才能把跨度继续做大。又如在斜拉桥中如果用碳纤维取代钢索则跨度更大，最有利于同悬索桥的竞争。要推动桥梁跨度的发展、材料的发展是一根本问题。

新材料对桥梁工程的发展具有关键性作用。没有材料科学的发展，就不会有长大跨及新桥型的诞生。当桥梁向大跨度方向发展的同时，未来桥梁新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，对建桥材料也提出了高强、轻质和多功能的要求，桥梁的规模有一个理论上的限度。新型材料不断出现，不过它们的实际应用仅仅受制于对其使用寿命的顾虑。在以保守的方式使用新型材料的初期验证阶段、目前桥梁常用的钢和混凝土，从而实现高强轻质的目标。材料科学的进步为桥梁实现轻巧、简洁、形式的多样化提供了更多的可能性，进一步探索新型的、高强、超高强工程材料建立其可靠的力学本构关系，以充分发挥材料潜在的承载力，并在结构理论研究上发展更符合实际状态的力学分析方法与新的设计理论，不同类型轻质材料组合拼装的各类新型斜拉桥、悬索桥、轻质拱桥，并向可靠度理论方向进行探索，将一跨而过的大川海湾。

新型钢材料的应用将推动桥梁工程的发展。钢材料在桥梁建设中尤为重要，随着钢材料的发展，我国还将进一步的开展低含碳量以及其他合金元素、经过微合金化和晶粒细化处理的超高强度钢材的研究以及生产。此种高强度的钢材具有优异的焊接功能。在我围已建的采用了焊接性能良好的14MnNbq及15MnVNq钢以及栓焊整体节点所组成的大型桥梁，还需进一步的发展，向更高强度钢及全焊钢梁结构发展。抗腐蚀性好、结构表面不需要油漆的耐候钢也逐步得到应用。

先进复合材料也会得到较大的推广使用。先进复合材料(Advanced Composites)又称纤维增强塑料(Fibre Reinforced Plastics，简称FRP)，是以非金属纤维(如玻璃纤维、芳纶纤维和碳纤维)作增强材料，以树脂(如不饱和聚酯树脂、环氧树脂和乙烯基酯树脂)作基体材料的复合材料。树脂将纤维束结成整体，既能保护纤维免受机械破坏和化学腐蚀，又能使纤维整体受力。先进复合材料具有以下特点：

1、强度高。用S玻璃纤维、芳纶纤维和碳纤维做成的复合材料筋束，其抗拉强度高于高强钢丝，用E玻璃纤维做成的复合材料筋束，其抗拉强度与高强钢丝接近。

2、耐腐蚀。玻璃纤维复合材料水管的寿命为钢水管和混凝土水管的两倍。

3、应变关系直至破断均呈线性。

4、弹性模量。碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材，但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。

5、疲劳特性。碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝，E玻璃纤维复合材料的疲劳强度则介于普遍钢丝和高强钢丝之间。金属材料在交变应力作用下，疲劳极限仅为静荷强度的30%～40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展，以及存在纤维内力再分配的可能性，复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度的70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。

6、容重轻。约为钢的五分之一至四分之一。

据有关桥梁专家介绍，21世纪的桥梁主材将采用高强度、高韧性钢材和抑振合金材料。日本明石海峡大桥的加劲梁采用780兆帕焊接时低预热型新型高强度钢板，使其桥梁主跨设计刷新了20世纪的最大跨记录，达到1991米。21世纪钢桁连续梁将大量采用高强度低预热型焊接用钢板，大线能量焊接用钢板、高韧性钢板、抗层状撕裂型钢板、异形钢板、耐候钢及镀锌钢板、抑振厚板、玻璃钢、抑振合金材料，不仅可有效地增大钢桁梁桥的桥跨，而且能有效地降低梁体自重，实现大跨、轻质目标。高强度混凝土是桥梁建设必不可少的主材料之一，21世纪的混凝土材料将加入来亚纳米、水溶性聚合物、有机纤维以不断提高强度与耐久性。桥梁建设将广泛运用环保型混凝土，桥梁的韧性、耐久性及强度将得以有效地提高。

三、学科发展

随着计算机微处理器技术的迅猛发展，桥梁CAD技术将面临新的发展机遇。集结构分析、工程制图、工程数据库及专家系统的桥梁CAD软件将会问世，并将迈入桥梁设计的网络时代。借助计算机和非线性数值方法的不断进步，使力学模型日益精细化，仿真度提高，可以在设计阶段逼真地描述大桥在地震、强风、海浪等恶劣自然条件下施工和运营的全过程，为决策提供动态的虚拟现实图像。大型桥梁基础的施工技术可分为大型群桩基础施工技术、大型冻结基础施工技术以及大型沉井基础施工技术等。以江阴长江大桥为代表的沉井基础施工、润扬大桥为代表的大型排桩冻结法施工、苏通桥基础为代表的大型群桩基础施工，都是我国在大型桥梁基础施工方面取得的创新成果。海上桥梁基础工程发展的重点在于海洋钻井平台技术的引进。目前世界桥梁基础尚未超过 100m 深海基础工程，下一步需进行 100——300m 深海基础的实践。大型桥梁基础施工技术不断创新。

四、桥梁美学研究

桥梁通常是社会大型公用设施，与其他土木建筑相比，它具有土木工程建筑的一般属性，桥梁建筑还具有自身的特点，有使用和观赏两重功能。其主要功能是给人们提供跨越障碍的通道，具有体型庞大、位置固定、建造具有不可逆性且耗资巨大等特点。由桥梁的特殊功能决定了桥梁必须是一个开放的体系、结构散布在社会各处，任何人在任何时间都可以使用它。与人类的活动密切相关，具有开放性，使用寿命也比较长。因此，公共性、公平性、安全、适用、经济必然是桥梁设计的原则。桥梁规模越大，激发了公众参与的热情，经济因素在桥梁建设中所占的比重就越大，人们对其建造都非常关注，这一点在现代桥梁设计实践中已得到足够的重视，这就是推动桥梁美学研究的直接动力。创新便是桥梁建筑艺术的灵魂，通过总结前人的创新经验，终究会走向桥梁的艺术范畴。桥梁建筑属于结构，创新必须以实践为基础，其存在的基础是其适用性，也需要用理论来指导。闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥等这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品，成为陆地、江河、海洋和天空的景观，成为城市标志性建筑。宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体，成为今日悉尼的象征。因此，21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，达到人文景观同环境景观的完美结合。

五、结语

桥梁跨度不是科技进步的唯一标志，但它是科技进步的重要标志。桥梁的跨径代表着一个国家的经济、工业和科学技术的整体水平。跨度的大小并非人的主观愿望，它是由经济、材料、桥型等多种因素确定的，跨度的推进必然会给工程带来更多的风险，而工程是只能成功不能失败的，只允许存在缺点而不能有错误，因为桥梁工程、特别是大跨的桥梁工程的失败或错误是谁也承担不起的。大跨桥梁的发展是社会经济发展的必然，随着一系列跨海工程的出现，迫使我们必须挑战更大的桥梁跨度。由于国外许多国家的桥梁事业相对于中国都起步较早，很多桥梁技术都比中国先进，所以我们在发展大跨桥梁时应该多借鉴国外桥梁方面的成功经验，推动大跨度桥梁在中国更快的发展。可以预见,21 世纪大跨度桥梁工程建设必将取得新的突破,取得更大、更新的发展。

土木工程结构前沿 篇2

关键词：表面工程技术,双层辉光等离子表面冶金技术,激光表面冶金技术,离子注入,加弧辉光离子渗镀技术,闭合场非平衡磁控溅射

0 引言

表面工程技术是通过物理、化学或机械的方法,改变固体金属表面或非金属表面的形态、成分和组织结构,以获得所需要表面性能的系统技术。表面工程是个涉及面极其广泛的综合性边缘学科,它的发展不仅在学术上丰富了材料科学、冶金学、机械学、电子学、物理学、化学、摩擦学等基础学科,开辟了新的研究领域[1,2],而且在实际应用上,为工业生产和国民经济建设做出了重要贡献。

现代工业的发展,对各种设备零部件表面性能的要求越来越高,材料的失效,如,疲劳、磨损、腐蚀、氧化、烧损以及辐射损伤等,一般都是从表面开始的,表面的局部损坏又很快造成整个零件失效,最终导致设备停产。由表面失效带来的破坏和损失是很惊人的。据世界摩擦学会统计,摩擦损失了世界性一次能源的1/3~1/2,磨损给工业国家带来的损失可达国民生产总值的2%~8%。中国机械工业每年所用的钢材,约有1/2是消耗在备件的生产上,备件中的大部分是由于磨损寿命不高而失效的[3,4]。因此,采用表面技术,根据需要,改善材料的表面性能,会有效地延长使用寿命,节约资源,提高生产力,减少环境污染。表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层,其厚度一般为几微米到几毫米,仅为结构尺寸的几百分之一到几十分之一,却使零件具有了比本体材料更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温等能力,采用表面工程技术的平均效益高达数倍甚至数十倍以上。

另一方面,表面工程技术也逐步发展成为新型材料制备工艺,其中,既有作为体材料的制备工艺,如,电铸成型、气相沉积特种材料(热解石墨、六方氮化硼、碳化硅)、喷射成型等,又有薄膜和微细加工工艺。后一类技术正致力于向更低的特征尺寸扩展,使得先进的微小尺度特征表面工程技术正在逐步成为支撑IC产业发展的微/纳技术的重要组成部分。

表面工程以“表面”为研究核心,具有学科的综合性、手段的多样性、广泛的功能性、潜在的创新性、环境的保护性、很强的实用性和巨大的增效性,是当代材料科学技术、低温等离子体、真空科技等高技术的重要交叉领域和发展前沿。先进表面工程技术已成为现代制造业中一个重要的分支。

1 表面工程技术的分类

表面工程技术的应用和种类很多,至今也没有统一的分类方法。但一般可以从功能、工作原理2个方面考虑。需要指出的是,无论哪种方法的分类都不是绝对的,都有遗漏和重叠。

按照作业的功能,表面工程技术可分为五大类(见图1)。

按照作业的工作原理,表面工程技术可分为四大类(见图2)。

笔者从工艺学角度出发来阐述表面工程技术的发展现状与趋势,按照后一种分类方式予以展开讨论。

2 先进表面工程技术的发展前沿

表面工程技术的应用,至今已经历了数千年的历史。中国在战国时代已经开始对钢进行淬火,并利用大豆中分解出来的N,C元素富化烧红的铁剑表面,以增强其强度和韧性。但总体上看,表面技术的发展是缓慢的,各种技术也局限于具体的应用中而互不关联,没有形成完整的学科系统。直至20世纪后半叶,随着世界经济与技术的迅速发展,新型的表面技术蓬勃发展,各种学科和技术相互交叉渗透,表面工程学应运而生。目前,表面技术在制造业中举足轻重,已成为当今世界的关键技术之一。

2.1 先进表面冶金技术的发展前沿

表面冶金是源自于表面化学热处理工艺的发展。表面渗C,N处理早已在工业中得到广泛的应用,随后渗B,Cr,Al及Ti等技术也得到了实际应用。表面冶金这个概念是最近才提出来的,它的基本思想是针对具体的应用,设计一层迥然不同于基材的冶金成分与组织,并通过特殊的工艺手段予以实现。表面冶金层的合金元素一般是以扩散的方式进入基材中,因而,其成分沿深度呈连续性的梯度变化,这也是表面冶金与表面涂层的根本差别。笔者主要讨论3个表面冶金前沿技术——双层辉光等离子表面冶金技术、激光表面合金化和离子注入。

2.1.1 双层辉光等离子表面冶金技术

双层辉光等离子表面冶金技术是中国学者徐重教授发明的,是在离子氮化的基础上发展起来的,将只适合于进行非金属元素渗入的表面技术扩展为包括可进行非金属及金属元素单元或多元共渗的技术领域,开辟了等离子表面冶金的新领域[5]。

图3是双层辉光技术的工作原理图。它利用双层辉光放电现象,在离子氮化装置中增加1个由欲渗合金元素构成的源极。该源极和阳极之间设有直流电源并使其间产生辉光放电。利用辉光放电所形成的氩离子,轰击源极材料,从而使合金元素被溅射出来,经沉积和扩散而在工件表面形成特殊的合金层。

双层辉光技术的优点有,a) 渗入元素选择范围广;b) 渗层与基体结合强度高;c) 渗速快;d) 渗层成分、深度易于控制;e) 合金元素的消耗量少,成本降低;f) 无公害。

双层辉光技术已成功地在钢铁材料表面形成以W-Mo-Cr-V-C,W-Mo-C,W-Mo-Co-C,W-Mo-Nb-C,Mo-Cr等表面高速钢层、表面高合金高碳耐磨层、表面时效硬化高速钢层。还可以形成高Cr,Cr-Ni,Cr-Ni-Si,Cr-Ni-Al,Cr-Ni-Mo-N,Cr-Ni-Mo-Nb等抗高温氧化合金层、耐腐蚀不锈钢层和表面沉淀硬化不锈钢层,以及表面超合金层,如Ni基合金、Co基合金、Ti基合金等。

双层辉光技术在制造表面功能梯度材料方面具有广阔的前景。此外,与材料成型工艺结合也是颇具吸引力的发展趋势,比如将渗金属或表面陶瓷化工艺与等离子烧结作业结合到一起,可制造性能优异(耐磨、耐蚀、阻燃)的粉末冶金零件。

2.1.2 激光表面合金化

激光表面合金化是指用高能激光束以扫描的方式照射基材,在表面产生熔池,同时,向熔池注入合金元素或增强陶瓷颗粒。1个金属涂层和其下面基材的快速熔化、混合以及再凝固使涂层与基材产生合金化。激光表面熔炼可以在金属表面产生亚稳定的固溶体,金属表面的冷却速率可达105 K/s,凝固速度达30 m/s[6],获得的组织为非晶态或纳米晶结构。快速凝固使表面区域得以改性,且内部基体组织不受影响。该技术的优势包括能处理复杂几何形状、处理层深度可达数毫米、低的操作成本以及对改性层的成分控制较好等。图4是激光表面合金化(激光熔覆)的工作原理示意图。

激光表面合金化对提高基材的耐磨性尤为有效,在镁合金AZ91和WE54上激光熔覆AlSi30使磨损率分别下降了38%和57%[7]。用激光束照射镁合金AZ91,向所产生的镁金属熔池中注入TiC、SiC或细的Mg2Si颗粒,使材料表现出了极高的耐磨性[8]。

2.1.3 离子注入

离子注入是将表面暴露于离子化的粒子束之下,使高能量的粒子束射入基体,嵌在间隙位置并中性化而在表层形成了固溶体,主体性能并没有改变。

离子注入已成功地用于半导体材料搀杂[9,10],在此基础上发展起来的束线离子注入技术可大大改善零件表面的耐磨性、耐疲劳性和光、电、磁性能。为了克服改性层比较薄的缺点,研究人员将真空蒸镀、磁控溅射镀膜技术与束线离子注入技术相结合发展了离子辅助镀膜(IAC)或离子束辅助沉积(IBAD)技术,既克服了一般镀膜技术中膜基结合不良的缺点,又将改性层厚度从原来的0.2×10-6 m提高到了几微米甚至几十微米。但是,与一般物理气相沉积(PVD)一样,束线离子注入存在着固有的视线限制,无法处理形状复杂或者较为大型的零件,近几年来国内外兴起的等离子体浸没离子注入(PIII)技术有效地解决了这个问题,将工件浸没在等离子体中,能全方位处理形状复杂的零件,也能方便地处理大和重的工件。沿着束线离子注入技术路线发展起来的MeVVA等离子体源,可以向金属表面注入金属离子,并在航空航天零部件的抗高温腐蚀方面取得了令人满意的效果。最近,一些研究者又综合了PIII和MeVVA二者的优点,实现了金属等离子体浸没离子注入与沉积[11]。这项技术既可进行纯金属等离子沉积,又可进行金属等离子体注入,还可任意改变二者的比例,为离子注入技术在表面改性方面的应用开拓了更为广阔的空间。

2.2 先进表面涂层技术的发展前沿

表面涂层是指通过对基材表面施加力学、物理和化学的作用,直接形成所需特性的表面层。涂层与基材之间没有明显的过渡,存在成分与结构陡然的变化,这是它与表面冶金处理的根本差别。

按其工作原理,表面涂层技术可分为以下3类。

a) 原子沉积,指通过形成原子分散状态的物质来沉积所需表面层或薄膜的技术,包括液相沉积和气相沉积两类。前者,如,电镀、化学镀、电泳、溶胶—凝胶等,后者则有物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、分子束外延(MBE)三大类别。其中,PVD又分为蒸发、溅射和离子镀三类;CVD则有热化学气相沉积(TCVD)、金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等;

b) 颗粒沉积,指利用宏观颗粒状态的物质,沉积所需薄膜的方法,如,热喷涂、冷喷涂、静电喷涂;

c) 整体复盖:指利用连续介质状态的物质,形成所需薄膜的方法。如,包镀、热浸、表面烧结。

笔者主要讨论2个先进表面涂层技术——加弧辉光离子渗镀技术和闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术。

2.2.1 加弧辉光离子渗镀技术

加弧辉光离子渗镀技术是太原理工大学表面工程研究所潘俊德教授、徐重教授等发明的新型表面涂层技术[12],其特点是在双层辉光离子渗金属装置中引入冷阴极电弧源,把辉光放电与弧光放电有机地结合起来,在被处理工件周围设置辅助源极,利用辉光放电空心阴极效应使工件迅速升温,它既是加热源又是欲渗元素的辅助供给源。同时,在真空容器壁上设置1个或多个金属阴极电弧靶源,利用真空电弧放电引燃电弧源,不断地发射出高能量、高电流密度、高离化率的欲渗金属离子流,在工件负偏压的作用下加速到达工件表面,使工件进一步升温到渗金属的温度。依靠扩散和离子轰击作用快速渗入工件表面层,在工件表面可以形成渗层、镀层、渗镀结合层,也可以合成各种化合物薄膜。图5是加弧辉光离子渗镀技术的原理示意图。

加弧辉光离子渗镀技术的特点有,a) 在工件表面形成金属渗层、镀层或渗镀结合层,结合强度高;b) 渗镀层致密、均匀;c) 设备简单;d) 无污染。

加弧辉光离子渗镀技术已成功地在钢铁材料、钛合金和镁合金材料表面形成致密、均匀、结合强度高的金属和陶瓷薄膜。

1—炉罩(共阳极);2—引弧钩;3—阴极电弧源;4—孤源电源;5—辅助源极电源;6—基板偏压电源;7—机板转动机构;8—真空系统;9—阴极(基板);10—辅助源极;11—驱动(测温)孔;12—测温系统;13—被处理工件;14—迷气系统。

2.2.2 闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术[13]

磁控溅射是1种应用最广的PVD技术,把非平衡磁场的磁控管按相邻磁极极性相反的方式组合工作,是磁控溅射技术发展过程中1个里程碑式的创新,在采用这种磁场排列的设备中,用于放置被镀工件的中心区域被连续闭合的磁力线所包围,这就有效地防止了由于使Ar原子电离的电子逃逸,显著地增加了等离子体,且产生了相当理想的等离子密集区(见图6)。

这项技术的沉积镀膜设备均具有2个或2个以上的非平衡场磁控管,依靠这些磁控管组合产生的闭合场,有效地增加镀膜过程中的等离子体密度。该系统包括以下一些基本形式,a) 2个相邻磁极相反的磁控管面对面排列方式;b) 4个相邻磁极极性相反的磁控管对称排列方式。这2种磁控管的组合方式都可得到闭合磁场,从而增加等离子体密度。

用闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备可以产生非常理想的离子沉积环境,闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备的离子清洗效率有了显著的提高,其直接结果便是镀层与基体的结合强度得到显著提高。因此,可以生产出高密度、高硬度、与基体结合性能极其优秀的镀层。

2.3 先进表面硬化技术的发展前沿

表面硬化,即表面热处理,指仅对零部件表层进行加热冷却,来改变表层组织和硬度,不改变成分的工艺,它是最基本、应用最广泛的表面技术之一。快速加热时,工件的温度是由表及里逐渐降低的,对于钢件而言,如果表层温度超过相变点而转变为奥氏体组织,随后的快冷即可获得马氏体组织,但心部仍保持原来的组织状态,从而获得硬化的表面层。

表面加热的方式包括感应加热、火焰加热、接触电阻加热、电解液加热等,最新的发展趋势是采用高密度能量加热,如,激光、电子束、等离子体和电火花等。

2.4 先进表面加工技术的发展前沿

表面加工技术的类型很多,这里仅介绍表面清洗和表面蚀刻的发展情况。

表面清洗是电子工业生产中的一项非常重要的作业,无论是微电子制造还是电子装联,清洗作业都贯穿于整个生产流程。从工艺方法上看,一般可分为干法和湿法2种。从工作原理上来看,又可分为超声波、漂洗、等离子清洗等。目前,重要的趋势是对清洗剂环保性的要求越来越高,强挥发性且破坏臭氧层物质(如,氟利昂)的使用已受到严格限制。等离子清洗技术是最新的发展方向,但工艺还不成熟,中国在此方面才刚起步。

液相沉积、液相化学刻蚀等“湿法技术”直到20世纪80年代初仍是集成电路微细加工技术的主流工艺。20世纪90年代,随着集成电路特征尺寸接近和进入纳米范围,气相沉积、等离子体刻蚀、载能束刻蚀等“干法技术”逐渐地而不可逆转地变成了微细加工技术的主流工艺。

3 结语

对外贸易结构研究前沿述评 篇3

【摘要】 对外贸易结构是国际贸易理论研究的一个重要课题，本文就对外贸易结构的最新研究发展进行梳理，大致将国内外的研究分为三个方面：对外贸易结构整体变化、对外贸易结构的影响因素和对外贸易结构与经济增长的关系，从这三个方面着手比较了国内外研究的侧重点、内容和方法，最后指出了现有研究的所存在的不足和未来研究的方向。

【关键词】 对外贸易结构；研究前沿；国内外研究

随着世界经济一体化进程加快，国际贸易迅速发展，国际贸易格局发生了新的变化，各国的对外贸易结构也演化出许多新的特征。人们越来越广泛的认识到，对于一个国家来说，对外贸易结构比贸易量更能体现出一国经济各方面的发展，于是，由对外贸易结构所引发的各种问题受到学者们的关注，有关于对外贸易结构方面的研究成为了国际贸易研究中不可缺少的一个重要领域。

一、国外研究

随着国际贸易理论的不断完善，国外开始从国际贸易理论上的研究更多地转向对贸易结构的实证研究。从上世纪80年代开始，国外学者在对外贸易结构整体变化、对外贸易结构的影响因素、对外贸易与经济增长的关系等方面做了大量的实证研究。

（一）对外贸易结构整体上的变化

国外学者对于对外贸易结构整体上的变化的研究大多是以某一国家或区域作为研究的对象，以实证研究为主，对对外贸易结构变化的特点、趋势等方面进行了分析。

以亚洲作为研究对象的有Malcolm Dowling和David Ray（2000），他们通过对亚洲各国金融危机前20年来贸易数据的比较分析得出，在此期间亚洲大部分国家的贸易出口取得了飞速的增长，并且贸易结构上已经由初级产品出口转向了工业制成品的出口，而对于促成这一变化的原因，作者认为亚洲各国工业化进程的加快、市场开放度的提高以及全球一体化的经济环境促进了亚洲对外贸易出口的增长，世界各国对工业制成品需求的提高和初级产品在国际市场价格的下降促使了亚洲各国贸易结构的转变。此外，作者认为亚洲金融危机之后，亚洲各国采取的一系列贸易政策拉动了贸易增长和促进了经济复苏，但从长期来看，贸易出口对于经济增长的促进作用则取决与三个关键因素：与国外在亚洲公司的联系、技术的获得和发展、技术研发投入的程度。Daniel Lederman、Guillermo Perry和Rodrigo Suescun（2002）从总体上分析了1983-2002年这一阶段中美洲对外贸易的区域结构、贸易政策和经济政策的选择。以上两者的研究是通过数据对一国的对外贸易特点及未来趋势进行分析，也有国外学者通过对贸易伙伴国之间各自的贸易结构特点进行比较分析，探索他们之间双边贸易的结构特点和未来贸易可能性及趋势。Sang-yirl Nam（2003）以中国、日本和韩国为研究对象，分析了他们各自的贸易结构及三者之间贸易的可能性。文章中他较全面的分析了三者在世界贸易中的地位和其双边贸易及区域内贸易中的对外贸易商品结构以及其对外模式结构中补偿贸易和产业内贸易的情况，并且运用贸易重力模型（Gravity Model of Trade）对三者之间今后贸易的可能性进行了分析。Michael G. Plummer（2003）从宏观上分析了亚洲在与贸易伙伴美国进行贸易交流过程贸易结构和模式的变化，并以亚洲与欧盟的贸易作为一个对比进行分析，得出了一系列结论：a、对于亚洲大多数发展中国家，私有部门主导（private-sector-led）区域一体化得到了加强，在这之中美国始终保持着此区域最重要出口市场的地位；b、在过去的10年间，亚洲的贸易结构发生了重大变化，这与其他关于亚洲贸易结构的研究是一致的；c、机械与运输设备已经成为了亚洲进出口中最重要的部门，而在这一转变中美国起到了很大作用。此外，作者还以越南与美国的双边贸易协定为例，提出了亚洲在与美国发展多层面经济关系时将面临着政策上的挑战。

（二）对外贸易结构的影响因素

对于对外贸易结构的影响因素，国外学者作了大量的实证研究，主要有：

1、根据传统贸易理论的比较优势理论、赫克歇尔-俄林的要素禀赋理论，并对传统模型进行拓展，将新贸易理论的思想融入其中，从各国要素禀赋的差异入手，研究对外贸易结构。John Romalis（2004）研究探索了要素禀赋如何影响一国贸易的商品结构的改变。他对赫克歇尔-俄林的H-O模型进行的拓展，将H-O模型与克鲁格曼基于规模经济与产品差异性基础之上的产业内贸易模型进行结合，并在垄断竞争和考虑交易成本的情况下，通过对美国、德国、新加坡、泰国、香港等国详细的统计数据进行分析，证实了研究所基于的两个假定：a、密集使用本国要素丰富的商品能够在国际市场和对外贸易中占有更大份额；b、一国要素的快速聚积会使他的生产和出口结构转向密集使用该要素的产业。在Thomas C. Lowinger（2001）的研究中，他首先回顾根据H-O模型，国际贸易发展的决定因素是各国之间资本和劳动力资源禀赋的差异，而里昂惕夫之谜对此模型提出了质疑，之后许多学者通过实证研究得出劳动者技能的差别也应该加入到自然资本中来考虑。作者认为由于生产的投入包括自然资本的获取和更高技能的拥有，理论上可以将自然资本和人力资本进行结合，为了验证这一点他将巴西的人力资本与自然资本结合来考虑，将二者与巴西的主要贸易伙伴（南美工业国家和西欧国家）进行比较，他发现将人力资本加入其中比只单一的用自然资本更能解释巴西商品贸易的构成和贸易的流出，并对巴西农产品出口给出了合理解释。Hans-Jurgen Engelbrecht（1992）将技术的提高纳入形成一国产业比较优势的要素来考虑，他以澳大利亚为研究对象，分析了商业部门的研发强度（R&D intensity）对对外贸易结构的影响。结果显示，澳大利亚在R&D密集的制造业中并不存在比较优势，但是研发投入的支出很大的增加了澳大利亚非自然资源密集型产品的可贸易性，这个结论支持了寻找合适的国内外市场发展研发密集型的中间产品和终端产品是可行的。

2、根据新贸易理论对对外贸易结构的影响因素的研究。20世纪80年代以来，国际贸易迅速发展，为解释随之出现的新贸易现象而产生的一系列国际贸易理论学说，突破了传统国际贸易理论的比较优势假说，引入了产业组织理论，应用不完全竞争、规模经济、技术差距、差异性产品、公司内贸易等来解释国际贸易的发展。国外许多学者根据新贸易理论，通过实证研究分析了在全球化背景下对外贸易结构的影响因素。

（1）跨国公司的发展对对外贸易结构的影响研究。随着经济全球化的进程，跨国公司迅速发展，对外直接投资增加，这使国际产业格局发生了重大变化，从而推动各国对外贸易结构的改变，国外许多学者做了相关方面的研究。Stephen Ross Yeaple（2006）对目前关于跨国公司对国际贸易影响效应的理论进行了实证研究，他通过建立模型，主要对美国在全球范围内的各产业领域的跨国公司的企业内贸易的数据进行分析，研究美国跨国公司的行为对国际贸易结构的影响。结果显示美国跨国公司的活动改变了国际贸易结构，尤其对中等收入国家的影响更大。Xiaming Liu、Chengang Wang、Yingqi Wei（2001）研究了外国对外直接投资与中国进出口贸易之间的关系。他们对1984-1998年间19个母投资国或地区的数据进行了计量分析，研究显示他们之间表现出相互促进的关系，中国进口的增长促使了外国对中国直接投资的增长，而外国直接投资的增加又促进了中国对这些国家的出口。Qing Zhang、Bruce Felminham（2001）研究了外国对中国直接投资与总出口的因果联系以及外国对中国直接投资与中国各省的出口之间的关系。他们通过建立ECM模型对1986-1999年间各月的序列数据进行协整分析发现，中国总出口与外国直接投资之间存在双向的正相关关系，这说明外国直接投资促进了中国的对外出口。

（2）产业内贸易在对外贸易结构影响因素研究中的运用。产业内贸易历来也是国际贸易的研究热点，很多学者把产业内贸易运用到对对外贸易结构影响因素的研究中来。Fukao Kyoji、Ishido Hikari、Ito Keiko（2003）研究了东亚垂直国际投资对东亚各国间的垂直产业内贸易的影响。他们认为随着东亚融合进程的不断推进，其区域内对外贸易模式呈现出先所未有的多样化和复杂化，产业间贸易仍然是对外贸易的主要模式，但是所占比重却在逐渐下降，产业内贸易（包括水平产业内贸易和垂直产业内贸易）的重要性正在不断增加。通过建立模型对电子机械产业的数据进行分析，并且与欧盟的垂直产内贸易进行了比较，证实了研究所基于的假设：垂直产业内贸易与跨国公司的外包产业是密切相关的。这说明了国际直接投资对东亚区域内垂直产业内贸易迅速增加起到了重要的作用，从而改变了区域内的贸易结构。

（三）对外贸易结构与经济增长的关系

对于对外贸易对经济增长的促进作用，也有学者做出了更深入的研究。Xiaohui Liu、Peter Burridge、P.J.Sinclair（2002）以中国作为研究对象，运用计量分析对各变量间进行协整性检验，发现经济增长、对外贸易、对外直接投资三者之间存在双向的因果联系，并且在开放性政策环境下表现出相互的加强作用。Mazumdar（2002）通过研究认为贸易结构与经济增长是相关的，贸易能否促进经济增长取决于贸易的结构和方向，即只有当一个国家出口消费品而进口资本品时，贸易才能促进经济的增长，反之出口资本品而进口消费品则未必能带来经济的增长。Raja Kali、FaBio Mendez、Javier Reyes（2007）重点研究了一国对外贸易伙伴国的数量和对外贸易的集中性对一国经济增长的影响。他选取了1980-2000年间155个国家的面板数据，构建了一个贸易集中度的变量，运用计量方法分析研究发现，贸易伙伴国的数量与本国经济增长之间呈现正相关关系，且在富有国家表现得更强；贸易集中度与各国经济增长也存在正相关关系，但是这种关系在经济不发达国家表现得更强。

二、国内研究

改革开放以来中国对外贸易发展迅速，中国对外贸易结构也在发生着深刻的变化，对外贸易结构所引发的各种问题也越来越受到人们的关注，长期以来，国内学者也作出了很多关于对外贸易结构的研究。

（一）中国对外贸易结构的现状、特点

我国自改革开放以来对外贸易发展虽然取得了长足的发展，但在发展中还存在着很多问题，国内学者做了大量研究分析我国对外贸易结构所存在的问题并提出了一些政策建议。魏浩(2007)在《中国对外贸易出口结构存在的问题》一文中通过数据分析得出我国对外贸易出口结构存在的五大问题：出口商品科技含量低，出口商品过于集中，出口国际地区结构集中，出口国内地区结构集中，外贸依存度高。并指出这些问题将直接影响我国外贸的发展和国家经济安全。祖德明（2007）在《关于我国对外贸易结构不平衡的分析》中基于近年来中国对外贸易的发展状况对我国的对外贸易结构进行了简要分析，得出我国对外贸易在外贸依存度、进出口贸易行业间增长、不同性质企业进出口额三面存在着不平衡。《中国对外贸易结构分析及其调整对策》中赵普平(1998)通过对改革开放以来中国对外贸易的发展进行阐述，反映出中国对外贸易的结构变化，并在文章的最后对对外贸易的增长因素及出口商品的国际竞争力进行了分析。文凤萍(2006)的《我国对外贸易结构的思考》一文首先对有关贸易结构的理论进行了概述，并基于这些理论对我国外贸商品结构的现状及其问题进行了分析，主要是从出口商品的要素禀赋和技术、产业内贸易以及服务贸易等方面。

（二）对外贸易结构的影响因素

《WTO条件下贸易结构调整和产业升级》中洪银兴(2001)在中国加入WTO这一特殊背景下研究了中国加入WTO后经济结构的调整、产业结构和所有制结构的变化，以及这些结构调整对中国对外贸易结构的影响。沙卫平（1999）在《我国国际贸易结构中的产业影响分析》中分析了我国的产业特征对其对外贸易结构的影响，主要从贸易产品结构、贸易方式方面阐述了产业结构和贸易结构的相互关系。安占然（2005）的《贸易结构变化的影响因素及适用性分析》通过对各种贸易理论中有关贸易结构决定因素观点的梳理，分析了一国技术差距、要素禀赋、规模经济、产品差异对贸易结构的影响。冯雷（2003）在《大国条件下招致的关注-----我国对外贸易结构动态变化及未来贸易摩擦重点领域》中阐述了贸易规模对对外贸易结构的影响，主要从对外贸易主体的变化、进出口商品结构、贸易方式和出口市场与进口货源四大贸易结构上，文章最后并对中国未来贸易摩擦的重点领域进行了分析。

（三）对外贸易结构与我国经济发展等方面的关系

徐光耀（2007）的《我国进口贸易结构与经济增长的相关性分析》选择在我国进口贸易中具有代表性的日本、法国、俄罗斯和澳大利亚四国作为样本，分析了在不同的进口贸易结构下，进口贸易对我国经济增长的不同促进作用。李兵（2008）在《进口贸易结构与我国经济增长的实证研究》对1980年到2005年我国工业制成品与初级产品与经济增长的关系进行了实证研究。《中国贸易结构变化与经济增长的实证分析及现状研究》中蓝庆新（2001）关于对贸易结构变化和经济增长方式转型的度量进行了论述，并就我国贸易结构变化和经济增长转型之间的关系进行了理论说明和实证指标分析。

三、评论和启示

自开始对对外贸易结构产生关注以来，国内外学者已做出了相当多的研究，极大的加强了我们对对外贸易结构的认识，加深了对对外贸易结构的影响因素的理解，也为各国制定相应的贸易政策，推动全球经济一体化进程提供了大量的理论和实证依据。

对比国内外研究，可以发现很多国内外研究上存在的差别。从理论基础来看，国外学者注重结合传统的要素禀赋、规模经济等之外的其他国际贸易结构的影响和决定因素，对对外贸易结构的特点、影响因素等进行了比较全面的分析，而国内对有关于技术因素、产业内贸易、跨国公司等对我国对外贸易结构的影响的研究还比较少，国内主要从本国要素禀赋、贸易规模及与他国产业结构互补性等方面进行研究；从研究方法上来看，国外学者的研究大多基于实证基础之上，注重数据、模型的选取和应用，国内研究在实证方面与国外还存在差距。

虽然国内外对对外贸易结构已经做了很多研究，取得了一定的研究成果，但是研究仍然还不够全面。从以上的国内外文献分析可以看出：

1、国外文献关于对外贸易结构整体变化的研究主要是基于某一个国家或区域之上，从全球经济一体化、国际分工新格局的视角来研究一国的对外贸易结构变化的研究还不多，而国内研究多是以我国的贸易结构为研究对象，且关于我国对外贸易结构的现状、特点的研究大多仅限于表面，没有透过数据进行更深入的探索。

2、对于对外贸易结构的影响因素的分析，国外学者虽做出了比较全面的分析，但是只局限于用贸易理论来解释对外贸易结构变化的原因，本文认为可以加入更多因素来综合考虑对外贸易结构的变化，比如各国社会资本的差异是否会对对外贸易结构产生影响。同时从国内外关于对外贸易结构影响因素的文献可以看出，以往的研究重视其他因素对贸易结构的影响，而忽略了贸易结构自身各方面的相互影响，比如对外贸易商品结构与国际区域结构之间的相互作用，对外贸易模式结构与商品结构之间的相互作用等。

3、对外贸易结构与经济增长之间的相互作用，国内外学者大多是从静态的角度分析对外贸易结构对于经济增长的影响，缺乏从动态的角度对对外贸易结构的变化如何影响经济的增长的研究。

对外贸易的结构性问题已经成为各国关注的热点，有关于对外贸易结构的研究，无论从理论上还是实证上都取得了长足的进步，但是在研究上还存在不完善不全面的地方，还需要对对外贸易结构问题进行更深入的分析和研究，这将对各国判断对外贸易长期发展趋势、制定对外贸易发展战略和政策具有明显的现实意义。

参考文献：

[1] China, Japan and Korea. Korea Institute for International Economic Policy Working papers.2003:1-4 Malcolm Dowling, David Ray. The structure and composition of international trade in Asia: historical trends and future prospects. Journal of Asia Economics. 2000(11):301-318

[2]Daniel Lederman, Guillermo Perry, Rodrigo Suescun.. Trade Structure, Trade Policy and Economic Policy Options in Central America. The World Bank Working paper.2000,11:1-39

[3]Sang-yirl Nam. Trade Structure and Trade Potential between 1

[4] Plummer, Michael G.. Structural change in a globalized Asia: macro trends and US policy challenges. Journal of Asian Economics.2003,4:243-282

环境工程前沿讲座总结 篇4

一．前沿讲座概述

本学期的前沿讲座包括流域水质模型浅谈、低温等离子体在水处理中的应用、光催化技术原理及其在环境工程中的应用和膜科学技术前沿进展。学院通过开设环境工程系列学科前沿讲座，介绍环境工程专业相关的前沿发展动态和热点技术。一方面，帮助我们了解相关领域的专业前沿知识；另一方面也让我们在课内知识学习之余了解相关领域的发展现状以及存在的问题。这极大的开拓了我们的视野，为我们的专业课程学习提供相关的资料，培养我们的专业素养，激发专业学习的兴趣。

二．前沿讲座内容

1.流域水质模型浅谈

流域水质模型浅谈主要包括DHI和MIKE系统、流域水环境问题、水质模型和水环境模拟四方面内容。

DHI的软件产品和咨询服务涵盖整个水文循环的过程，主要服务领域如下：城市水和工业（市政供排水、污水处理技术、环境风险评价、健康和安全风险评估和城市水软件）；水资源（河流和洪水管道、水文、土壤和废物、水资源管理和水资源软件）；河口和海岸（港口和海洋技术、海岸河口动力学、生态和环境、海洋软件）；

DHI软件:FeFlow、MIKE SHE、水处理模拟软件WEST，管网建模软件MIKE URBAN，河流海洋一维、二维模拟软件MIKE

11、MIKE 21，水资源管理软件等。

流域水环境问题：在水的供求关系紧张与水污染的双重压力下，水环境问题日趋严重主要体现在水体污染、湖泊面积的萎缩和数量的减少、水土流失面广量大、地表水的短缺导致对地下水的超量开采。总的来说，水环境方面目前还存在的许多问题待研究解决。

水质模型：描述污染物在水体中运动变化规律及其影响因素相互关系的数学表达式和计算方法。包括一维（中小河流）、二维（宽线型江河湖库、河口）和三维（排污口附近、深水湖库）

水环境模拟：治理规划流域水，深滩河项目。MIKE技术构建降雨径流，水动力学污染物扩散等模型，应急突发事故的模型包括一维水文模型和水动力模型，流域水质模型与模拟的分类与发展、水质模型与模拟的一般方法步骤、污染物迁移转化的规律、河流水质模型和流域水质管理与规划模型。

2.水泥行业最新除尘技术与PM2.5控制

此场讲座主要涉及水泥行业最新除尘技术与PM2.5控制、水泥行业的除尘现状及展、PM2.5及其对人体的危害和高效除尘技术与PM2.5的控制。

水泥行业除尘技术主要包括四种：1.重力除尘和惯性除尘（烟气流中固体颗粒物的质量浓度有较大差值,利用气流减速所形成重力沉降或气流方向变化时颗粒物产生的惯性力和离心力可将固体颗粒物从气流中分离出来,除尘效率一般为60%左右,常作为初级除尘。）；2.过滤除尘（可除去10微米以下的颗粒物）；3.静电除尘（除尘要求较高的环境下使用）；4.湿式除尘器除尘（湿式洗涤塔除尘器、文丘里湿式除尘器）。

高效除尘技术：袋式除尘器是目前水泥行业一种主要的除尘技术，袋式除尘器技术效率高的特点可以满足其严格的排放标准。电袋除尘技术是一种新型技术。

水泥生产过程中,产生大量粉尘,粉尘是水泥厂最严重的污染源,也是环保控制最重要的指标，水泥行业是影响PM2.5增加的重要因素，PM2.5导致能见度降低，形成灰霾、引发呼吸道阻塞或炎症、致癌、影响胎儿发育、缩短人体寿命等等。

煤磨系统的烟气要求采用高强度耐水解等条件滤料，立窑烘干机要求耐化腐蚀、耐水解和氧化、剥离性好且易清灰的高滤袋；回转窑窑尾烟气含腐蚀性成分粉尘浓度高，要求具有研磨性，耐氧化水解化学腐蚀的滤料。

3.低温等离子体在水处理中的应用

本场讲座主要包括常规水处理技术、水处理高级氧化技术（AOP）、等离子体简介、水处理机理及发展趋势四部分。

常规水处理技术及其特点：生物处理（廉价、处理时间长、污染物去除率低）；化学处理（反应速度快，但有二次污染）；物理处理（简单、但不能去除溶解态的有机物）。

水处理高级氧化技术（AOP）是一种环境友好型的技术，包括臭氧氧化、Fenton氧化和H2O2氧化。反应式:羟基+R→二氧化碳+水。羟基自由基具有强氧化性、与有机物反应的速率常数很高、羟基在水溶液中平均寿命仅为2ns。

等离子体是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，整体上呈电中性，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态。

高能电子作用是液下水分子发生电离与激发，在很短的时间内生成离子，激发分子与次级电子，再生成反应能力极强的物质，并发生下列反应，生成游离氧、臭氧和·OH自由基。臭氧氧化作用是臭氧在水中时发生氧化反应，其氧化途径可由臭氧直接氧化某些有机物，也可由其分解产生的中间产物·OH自由基氧化有机物。

发展趋势：高效节能电源的研发、实际工业应用的反应器结构设计、低成本耐用电极的开发和组合工艺的优化。

4.光催化技术原理及其在环境工程中的应用

光催化技术是一种新的环境净化技术。

光催化剂是一种在光的照射下，自身不起变化却可以促进化学反应的物质。TiO2是一种最常见的光催化剂。

光催化机理：纳米TiO2是N型半导体,被该紫外光照射时,处于能带上的电子被激发到导带上,生成高活性的电子e-,在能带上产生带正电荷的空穴h+。TiO2与水接触,水分子和被溶 解的氧与产生的h+,e-作用,生成强氧化性的.OH-,.O2,并通过.OH-,h+和.O2等渐渐将有机物降解为CO2和H2O等无机物。

TiO2光催化在水处理中的应用：染料废水处理、农药废水处理、含油废水处理、卤代芳烃处理、无机废水处理、饮用水处理及喊菌废水处理。

TiO2光催化技术在水处理中存在的问题包括光催化量子效率低、太阳能利用率低和光催化剂的负载和分离回收问题、大型光催化反应器的设计问题。

TiO2光催化剂载体种类：天然矿物类、吸附剂类、玻璃类、陶瓷类、有机类、金属类。

光催化技术的特征：低温深度反应、绿色能源、氧化性强、寿命长和广谱性。

5.膜科学技术前沿进展

膜从广义上可以定义为两相之间的一个具有选择透过性的薄层屏障。膜分离是在某种推动力（浓度差、压力差、电位差）作用下，利用膜的选择性（孔径大小），由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

膜的种类：高分子分离膜材料和无机膜。

膜分离装置：平框式、卷式膜、管式膜和中空纤维膜。膜分离模型：浓差极化模型和凝胶极化模型。

膜污染：凝胶极化引起的凝胶层、溶质在膜表面的吸附层、膜孔堵塞和膜孔内的溶质吸附。

微孔技术的应用：微粒和细菌的过滤、药物除菌和除微粒。超滤的应用：纯水的制备、果汁和酒等饮料消毒及生活污水处理——MBR。

三．前沿讲座心得体会

通过一系列学科前沿讲座的学习，我对环境工程领域一些前沿动态和热点技术，有了一定的认识，包括流域水质模型、除尘技术在水泥工业的应用、低温等离子体在水处理中的应用、光催化技术原理及其在环境工程中的应用以及膜科学技术前沿进展五方面，这些都与所学专业息息相关，一方面，介绍了前沿技术的发展，阐述了环境工程前沿技术在工程中的应用，理论与实际相结合，进一步拓展了我的知识面；另一方面，讲座涉及到一些未学专业课的知识，提前让我们了解一些高新前沿技术，激发我们的兴趣，对将来的专业课学习起到了很大作用。

船舶与海洋工程学科前沿讲座 篇5

班级：船舶112班 姓名：庄晓莉 学号：1105080213 低碳经济下的发展绿色船舶的必要性为应对气候变暖而提出的“低碳经济”发展模式，已经成为全球能源和经济大变革的突出标志，以及主要大国发展经济，应对危机的重要手段。主要国家的工业结构正向符合节能减排和低碳经济的方向发展，各国的节能减排和绿色经济能力将决定其未来的国际竞争能力。低碳经济正处于全球大发展的重要历史时期。为适应全球需求，当前国际船舶与海洋工程技术发展正呈现七大趋势：

第一，大型化。如集装箱船的平均吨位从以往数百箱发展到目前的近万箱，巴拿马型散货从最初6万载重吨发展到8万载重吨，30万吨级VLCC大量使用，矿砂船开始研究50万吨级的。

第二，高速化。最近15年内，1万总吨以上船舶的航速平均提高1kn左右，高速客船、货船、车客渡船和集装船等开发更新，如航速50kn滚装高速五体型船、航速38kn1400箱快速集装箱船、航速40kn1000吨高速穿浪型货船等。

第三，技术性能不断升级。首先，经济性明显提高，主要体现在船舶的燃料消耗量和船员数量同步减少；其次，安全性、环保性有极大提高，避免一再出现的海损灾难，减少船舶对海水和大气的污染。

第四，设计方法不断进步。直接设计计算法、船舶水动力性能预报与优化技术、新型高效低激振螺旋桨设计技术等广为应用，信息网络化将是21世纪船舶设计的一个主要技术措施。

第五，制造技术不断创新发展。主要造船工序自动化、壳舾涂一体化的现代造船模式取代传统造船模式，而造船技术装备也在不断发展，如机器人和激光技术的普通应用等。

第六，海洋工程装备深水化。现时发达国家研究开发的深海探测器工作水深已超过1万米，可到达世界任意海底，国外深水石油开采装备的工作水深早已超过3000米。

第七，绿色船舶的发展成为时代的需要。在其设计和制造技术设计中，广泛采用符合绿色技术要求的无污染材料和设备、零部件、单元，充分考虑到加工制造过程中的材料利用率，同时还要考虑到船舶以及船上设备、产品在运营寿命终止后，报废、拆解是否会对环境有负面影响，以及设备、材料的循环利用，减少不可再生资源和短缺资源的使用量，尽量使用各种替代物资和技术，尽量简化工艺，优化配置，提高整个制造系统的运营效率。

在第15届中国国际海事展上．德国劳氏执行总裁博士称全球所有的大型集装箱运输公司都在考虑把低速航行作为减少船队运力过剩和运营成本的一个方法。他认为．低速航行是实现船舶二氧化碳减排的最显著措施之一．尤其是在集装箱贸易中实施低速航行有助于降低燃料消耗和运营成本．减少维护需求．并进一步达到环保。会议期间．中国中远集团总裁魏家福也呼吁航运联盟的成员响应他提出的“超低减速”计划．此前中远集团旗下的集装箱运输企业中远集运已经与一些船级社合作．在十几艘船舶上进行了减速试验．将船舶的行进速度从24节降低到18节。魏家福表示．通过减速慢行．可以降低燃油成本．并减少二氧化碳排放。据测算。中远集运一年可以节省18万吨燃油．相当于减少54万吨二氧化碳排放．魏家福指出．几年前由于需求旺盛．行业内鼓励的都是快航．但也带来了巨大的浪费．现在把船舶航行速度降下来．不仅可以节能减排．还可以通过增加几艘船的运力投入．以保证每周不变的航次。而瑞典查尔默斯技术大学博士、瑞典水池研究员Kim则从另一个思路提出调整船舶纵倾．是减少现有船队碳排放最简单有效的方法．他经过试验后得出结论．船舶在最佳和最差纵倾状态下航行时功率差别为5％～10％．最高可达20％．这种观点或许也值得航运界作出有益的尝试。

土木工程结构实习总结 篇6

经过一个学期对建筑结构的学习以及在工程结构设计的实践过程中，我对工程结构有了更进一步的认识。下面我就我近段时间的学习和实践来说下我对工程结构的一些粗浅的认识。

我们都知道土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。可以说，在没有土木工程这个名词概念的时候，土木工程已经成为人类发展进步很重要的一个环节，与人类的进步分不开。经过多年的发展，目前土木工程的实践和研究已经取得显著成就，无论是结构的力学分析，还是结构设计的理论和方法以及结构的施工手段，都有了巨大的突破，展望未来。但是，土木工程仍然有许多课题需要我们进一步探讨。

特别是在现代发展中的中国来说，土木工程更是社会发展进步犹为重要的环节。在今天的中国，我们的土木工程行业已经不仅仅体现在房屋建筑上，在道路工程以及桥梁工程上也是大有体现。同时,随着社会和科技的发展,建筑物的规模、功能、造型和相应的建筑技术越来越大型化、复杂化和多样化，而超高层和超大跨度建筑、特大跨度桥梁及作为大型复杂结构核心的现代结构技术则成为代表一个国家建筑科学技术发展水平的重要标志。

当然，土木工程的研究方向也随着发展发生了变化：一个是科技的发展，新材料的研发，使得我们的建筑的自动化程度不断提高，而且高层建筑的高度也在不断地提升；另一个是我们建筑的复杂程度将大大的提升，其大型复杂结构体系抗风抗震的设计理论及其相关问题正在被极大的关注。

所有这一切都说明在土木工程中越来越体现了技术与创新的作用,谁能在世纪之交把握住土木工程学科的发展趋势。谁就能在知识经济时代开创土木工程学科的新纪元。

故此，努力地把课本知识转化为自己的知识以及实践尤其重要。在这个学期的建筑结构的学习的过程中，跟随老师去工地实习，仔细留意身边有特色的建筑物，了解世界各地经典的建筑结构特色，对我们开拓眼界有一定的帮助。现在，我就自己所了解的建筑结构来说下我的认识。

对于房屋建筑，最常见的建筑结构有砖混结构、框架结构、剪力墙结构、框架－－剪力墙结构、筒体结构。对于桥梁建筑，最常见的建筑结构有梁式桥（简支梁、连续梁、刚构桥）、拱式桥（简单体系拱即受力为裸拱、组合体系拱）、吊桥（即悬索桥）、组合桥梁（斜拉桥、组合体系拱桥等）。

在高层建筑中，我们最常见的应该就是框架-剪力墙结构，这种建筑结构的力特点是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙，在承载力和抗剪力得到满足的同时又有空间的灵活性，故在高层建筑中广泛使用。由此我们可以得知，框架剪力墙结构的优点是结合了框架结构和建立墙结构的优点：空间灵活性高，侧移刚度大。普遍适用于中高层建筑。

土木工程结构前沿 篇7

2014年11月,由公安部天津消防研究所申报的《超高层建筑与交通隧道消防工程应用技术国际前沿动态研究》(编号:2014XFR21-1)项目列入2014年度公安部消防局科研计划。该项目计划针对当前国际上超高层建筑与交通隧道防火及消防工程应用技术现状开展调研,对超高层建筑与交通隧道的结构、材料防火、早期火灾探测预警、固定式灭火技术、消防供水以及灭火救援与人员疏散等方面的前沿技术进行研究,分析超高层建筑与交通隧道防火、灭火救援技术存在的问题与不足,预测超高层建筑与交通隧道防火、灭火救援技术方面的研究热点和技术发展趋势。2014年11月,由公安部天津消防研究所申报的《超高层建筑与交通隧道消防工程应用技术国际前沿动态研究》(编号:2014XFR21-1)项目列入2014年度公安部消防局科研计划。该项目计划针对当前国际上超高层建筑与交通隧道防火及消防工程应用技术现状开展调研,对超高层建筑与交通隧道的结构、材料防火、早期火灾探测预警、固定式灭火技术、消防供水以及灭火救援与人员疏散等方面的前沿技术进行研究,分析超高层建筑与交通隧道防火、灭火救援技术存在的问题与不足,预测超高层建筑与交通隧道防火、灭火救援技术方面的研究热点和技术发展趋势。