组织结构与性能

组织结构与性能（精选12篇）

组织结构与性能 篇1

建筑结构的可靠度是衡量建筑施工质量的主要因素, 在计算可靠度时, 需要根据材料的尺寸与计算模式进行。构建材料的不确定性与施工因素有着密切的关系, 与厂家生产质量也有一定关系, 分析建筑结构主体结构安全性以及施工质量和可靠度的关系能够帮助相关人员了解我国建筑结构的现状。下面, 就针对建筑结构施工质量水平与结构安全性的关系进行了深入的分析和研究。

一、建筑结构施工质量对于建筑结构安全性的影响分析

建筑工程施工的整体质量对于建筑工程的耐久性与安全性有着深远的影响, 其中, 主体结构与地基施工质量会影响建筑物的使用安全, 而保温隔热以及屋面防水等则会影响建筑物的施工功能。此外, 建筑工程的功能还包括供电、供水、燃气等方面。下面, 就针对建筑物主体结构对于施工质量的影响进行深入的分析。

1. 对建筑结构安全性产生影响的施工质量种类

建筑结构安全性的施工质量类型分为结构构件、建筑材料、结构施工质量水平、结构构件连接几个部分, 结构构件有构件外观质量、截面尺寸、构件轴线偏差、截面尺寸、构件内部质量等。建筑材料则包括木材、钢筋、砂浆、钢型材、砌体、混凝土等, 每一个部分都有着严格的内容与质量控制标准。

2. 建筑结构构件质量对建筑安全性的影响

建筑物的结构构件是整个建筑物的有机组成部分, 其施工质量直接影响着建筑物的使用安全性, 而建筑构件包括多种工序。以钢筋混凝土结构构件为例, 这一工序是由模板、钢筋以及现浇混凝土等工序构成, 国家相关标准中对于各个工序的检验与验收均有着明确的规定。

3. 建筑材料对于建筑安全性的影响

建筑材料是建筑构件的基础要素, 也直接影响着建筑物的安全性能。如果材料不符合要求, 也就降低结构耐久性与承载能力。近年来, 国家相关部门出台了建筑材料的控制制度, 这对规范建筑安全起到了一定的作用。

4. 结构构件联结件施工质量对于建筑安全的影响

在建筑物之中, 结构构件联结件的承载力必须要大于构件承载力, 才能够保证联结件不会失效。例如在结构抗震的设计中, 框架节点承载力必须要超过梁柱构件承载力, 预埋件承载力也需要大于联结构件承载力。从某种层面而言, 构件联结件施工质量也直接影响着建筑物的安全性能。

二、建筑结构施工水平对于建筑结构安全性的影响分析

我国的《建筑工程施工质量验收统一标准》中, 对于建筑材料、联结件、结构构件的施工质量有着明确的固定, 对于各个验收细节也有相关的处理办法。但是由于各种因素的影响, 很多的施工企业与监理人员并未意识到这一问题, 对于建筑结构施工水平还没有引起相应的重视。

1. 结构构件截面尺寸施工质量对于建筑结构安全性的影响

结构构件截面尺寸对于构件承载面积与刚度有着直接的影响, 在分析构件截面尺寸离散型时, 必须要考虑到构件承载面积的问题。综合种种因素, 截面较多的框架柱, 应该适当的增加地震作用效应与抗震承载力之间的比值。在钢筋混凝土施工过程中, 考虑到支模操作会导致梁柱节点发生缩颈的情况, 而节点剪承载力是由轴压力、箍筋与节点区混凝土受剪共同构成。因此如果减小节点区间面, 就会对节点受剪承载力产生一定的影响。

2. 结构构件钢筋布置均匀性对于建筑结构安全性的影响

构件结构是构件截面钢筋受力均匀的首要条件, 如果主筋的配置向一侧偏移, 就会导致一侧钢筋出现屈服的情况, 这便会对构件承载力产生不良影响。此外, 构件的箍筋不仅可以影响主筋承载能力, 也会约束混凝土、削弱主筋支撑能力。如果遇到强烈的地震, 就会导致主筋出现箍筋剥落以及主筋压曲的情况。

3. 建筑构建轴线偏差对于建筑结构安全性的影响

在建筑物施工的过程中, 如果放线不紧密, 就会导致建筑物轴线发生偏差, 这就会在很大程度上影响建筑结构构建的受力性能。因此, 在施工完成之后, 必须要进行验收, 防止由于轴线偏差影响建筑结构的安全性。

4. 建筑结构内部质量与外观对于建筑结构安全性的影响

建筑结构内部质量与外观也会在很大程度上影响建筑物的安全性与耐久性, 如果内部不紧密, 就会影响混凝土的强度以及混凝土对于钢筋的包裹力与粘结力。如果将钢筋暴露在潮湿的环境下, 就会导致钢筋发生锈蚀, 严重的影响建筑结构的安全性。

5. 结构楼层构建材料强度与设计偏差对于建筑结构安全性的影响

结构构件材料的强度会对构件刚度、受弯能力、受压能力与承载能力产生直接的影响, 结构楼层构件材料强度与设计偏差也会影响建筑结构的安全性, 其中结构体系合理性、竖向布置与结构平面规则性对于建筑物施工尤为重要。在实际的设计过程中, 必须要严格遵循《建筑抗震设计规范》。这样才能够有效提升设计的质量, 保证建筑结构的施工质量水平以及结构的安全性。

三、开展施工质量水平控制工作的方法

自从我国《建设工程质量管理条例》开始实施之后, 建设部门也制定了一系列的管理措施, 在勘察质量、审图机构的设置、政府监督、社会监理等方面都进行了确切的规定。对于建筑工程的施工也制定了各项条文, 这在很大程度上促进了我国建筑工程质量水平的提升。但是由于一些客观和主观因素的影响, 建筑结构的施工过程还存在着一些问题。在未来阶段下, 施工企业必须要严格的根据规范标准进行施工。这样才能够有效的提升建筑工程的施工质量, 保障建筑施工安全性。

四、结语

本文就建筑工程施工质量水平对于建筑物结构安全的影响进行了深入的分析, 并探讨了我国建筑结构施工过程中存在的问题。相信通过相关部门与施工企业的共同努力, 施工结构的施工质量水平必然可以得到全面的提升。

摘要：建筑工程施工质量对于建筑工程的耐久性与安全性有着深远的影响, 建筑结构主体结构安全性和可靠度的关系能够帮助相关人员了解建筑结构的现状。本文分析了建筑结构施工质量水平与结构安全性之间的关系以及具体控制策略。

关键词：建筑结构施工质量水平,结构安全性,关系,控制方法

参考文献

[1]陈小燕.浅析房屋建筑结构施工中常见问题[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2010 (08) .

[2]杜星凌.实施复杂高层建筑结构施工质量过程控制应注意的几个问题[J].工程质量, 2012 (12) .

[3]金伟良, 宋志刚, 赵羽习.工程结构全寿命可靠性与灾害作用下的安全性[J].浙江大学学报 (工学版) , 2006 (11) .

组织结构与性能 篇2

摘 要：钽是电子工业和空间技术发展不可缺少的战略原料，钽以其独特的结构和性质，在骨科医学、电子工业、化学工业和冶金工业有很大的应用。这篇论文主要介绍钽金属的资源、钽金属的制备和钽金属的结构和性质及其应用。

关键字：钽金属；战略原料；资源；制备；结构；应用

0 引言

钽是由瑞典化学家埃克贝里在1802年发现的，按希腊神话人物Tantalus（坦塔罗斯）的名字命名tantalum。1903年德国化学家博尔顿（W.von Bolton)首次制备了塑性金属钽,用作灯丝材料。1940年大容量的钽电容器出现，并在军用通信中广泛应用。第二次世界大战期间，钽的需要量剧增。50年代以后，由于钽在电容器、高温合金、化工和原子能工业中的应用不断扩大，需要量逐年上升，促进了钽的提取工艺的研究和生产的发展。中国于60年代初期建立了钽的冶金工业。美国是钽消费量最大的国家，1997年消费量达500吨，其中60%用于生产钽电容器。日本是钽消费的第二大国，消费量为334吨。21世纪初，随着电容器生产的发展迅速，市场供不应求。预计，世界钽电容器的生产量达2.50亿件，需消费钽1000吨。据美国地质调查局的统计，世界钽探明储量14000吨。其中，澳大利亚4500吨、尼日利亚3200吨、民主刚果1800吨、加拿大1800吨、巴西1400吨。中国资源量，主要分布在江西、福建、新疆、广西、湖南等省。从未来发展的需求看，电容器仍是钽的主要应用领域。如果按储量基础24000吨计算，也只能保证24年的需求。尽管如此，钽资源的前景仍然是看好的。首先，在世界十分丰富的铌矿床中，伴生有大量的钽资源。其中，格陵兰南部加达尔铌、钽矿的钽资源量就达100万吨。其次，西方已开始利用含Ta2O53%以下的大量锡炉渣。此外，代用品的研究和利用也有了很快的发展，如铝和陶瓷在电容器领域代替钽；硅、锗、铯可在电子仪器用途上，代替钽制造整流器等。

在郑州大学先进靶材料实验室的李庆奎老师的团队主要做的是高纯钽金属靶材，做出的金属靶材通过磁控溅射等工艺形成的薄膜广泛应用于电子信息产业。为了更深层次的探究谈金属，我对钽金属的资源、制备、结构、性能和应用进行了探究。钽金属的资源

资源钽和铌的物理化学性质相似，因此共生于自然界的矿物中。划分钽矿或铌矿主要是根据矿物中钽和铌的含量。钽铌矿物的赋存形式和化学成分复杂,其中除钽、铌外，往往还含有稀土金属、钛、锆、钨、铀、钍和锡等。钽的主要矿物有：钽铁矿[(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6]、重钽铁矿、细晶石和黑稀金矿等。炼锡的废渣中含有钽，也是钽的重要资源。已查明世界的钽储量(以钽计)约为134000短吨，扎伊尔占首位。1979年世界钽矿物的产量(以钽计)为 788短吨(1短吨＝907.2公斤)。中国从含钽比较低的矿物中提取钽的工艺，并且取得了巨大的成就。钽金属的制备

冶炼方法：钽铌矿中常伴有多种金属，钽冶炼的主要步骤是分解精矿，净化和分离钽、铌，以制取钽、铌的纯化合物，最后制取金属。矿石分解可采用氢氟酸分解法、氢氧化钠熔融法和氯化法等。钽铌分离可采用溶剂萃取法〔常用的萃取剂为甲基异丁基铜(MIBK)、磷酸三丁酯(TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步结晶法和离子交换法。分离：首先将钽铌铁矿的精矿用氢氟酸和硫酸分解钽和铌呈氟钽酸和氟铌酸溶于浸出液中，同时铁、锰、钛、钨、硅等伴生元素也溶于浸出液中，形成成分很复杂的强酸性溶液。钽铌浸出液用甲基异丁基酮萃取钽铌同时萃入有机相中,用硫酸溶液洗涤有机相中的微量杂质，得到纯的含钽铌的有机相洗液和萃余液合并,其中含有微量钽铌和杂质元素，是强酸性溶液，可综合回收。纯的含钽铌的有机相用稀硫酸溶液反萃取铌得到含钽的有机相。铌和少量的钽进入水溶液相中然后再用甲基异丁基酮萃取其中的钽,得到纯的含铌溶液。纯的含钽的有机相用水反萃取就得到纯的含钽溶液。反萃取钽后的有机相返回萃取循环使用。纯的氟钽酸溶液或纯的氟铌酸溶液同氟化钾或氯化钾反应分别生成氟钽酸钾(K2TaF7)和氟铌酸钾(K2NbF7)结晶，也可与氢氧化铵反应生成氢氧化钽或氢氧化铌沉淀。钽或铌的氢氧化物在900～1000℃下煅烧生成钽或铌的氧化物。

钽的制取：①金属钽粉可采用金属热还原（钠热还原）法制取。

在惰性气氛下用金属钠还原氟钽酸钾：K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反应在不锈钢罐中进行，温度加热到900℃时,还原反应迅速完成。此法制取的钽粉，粒形不规则，粒度细，适用于制作钽电容器。金属钽粉亦可用熔盐电解法制取：用氟钽酸钾、氟化钾和氯化钾混合物的熔盐做电解质把五氧化二钽(Ta2O5)溶于其中，在750℃下电解,可得到纯度为99.8～99.9%的钽粉。②用碳热还原Ta2O5亦可得到金属钽。还原一般分两步进行:首先将一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氢气氛中于1800～2000℃下制成碳化钽(TaC)，然后再将TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物真空还原成金属钽。金属钽还可采用热分解或氢还原钽的氯化物的方法制取。致密的金属钽可用真空电弧、电子束、等离子束熔炼或粉末冶金法制备。高纯度钽单晶用无坩埚电子束区域熔炼法制取。钽金属的结构与性质

晶体结构：晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子。晶胞参数： a=330.13pm，b=330.13pm，c=330.13pm，α= 90°，β = 90°，γ = 90°，莫氏硬度：6.5，熔点：2996℃。钽的质地十分坚硬，硬度可以达到6-6.5。它的熔点高达2996℃，仅次于碳，钨，铼和锇，位居第五。钽富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小，每升高一摄氏度只膨胀百万分之六点六。除此之外，它的韧性很强，比铜还要优异。

物理性质：质地十分坚硬、富有延展性。化学性质：钽还有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性，无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。但钽在热的浓硫酸中能被腐蚀，在150℃以下，钽不会被浓硫酸腐蚀，只有在高于此温度才会有反应，在175度的浓硫酸中1年，被腐蚀的厚度为0.0004毫米，将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损伤0.006毫米。在250度时，腐蚀速度有所增加，为每年被腐蚀的厚度为SDS毫米，在300度时，被腐蚀的速度则更加快，浸泡1年，表面被腐蚀1.368毫米。在发烟硫酸（含15%的SO3）腐蚀速度比浓硫酸中更加严重，在130度的该溶液里浸泡1年，表面被腐蚀的厚度为15.6毫米。钽在高温下也会被磷酸腐蚀，但该反应一般在150度以上才发生，在250度的85%的磷酸中，浸泡1年SS，表面被腐蚀20毫米，另外，钽在

氢氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解，在氢氟酸中也能被溶解。但是钽更害怕强碱，在110度40%浓度的烧碱溶液里，钽会被迅速溶解，在同样浓度的氢氧化钾溶液中，只要100度就会被迅速溶解。除上面所述情况外，一般的无机盐在150度以下一般不能腐蚀钽。实验证明，钽在常温下，对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不起作用，仅在氢氟酸和热浓硫酸作用下有所反应。这样的情况在金属中是比F较罕见的。元素用途

钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜，用钽制成的电解电容器，具有容量大、体积小和可靠性好等优点，制电容器是钽的最重要用途，70年代末的用量占钽总用2/3以上。钽也是制作电子发射管、高功率电子管零件的材料。钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨等化学工业。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。钽易加工成形，在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。钽可作骨科和外科手术材料。碳化钽用在250℃于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂。1981年钽在美国各部门的消费比例约为:电子元件73%,机械工业19%，交通运输6%，其他2%。性质用途

钽的线胀系数在0～100℃之间为6.5×10-6K-1，超导转变临界温度为4.38K,原子的热中子吸收截面为21.3靶恩。

在低于150℃的条件下钽是化学性质最稳定的金属之一。与钽能起反应的只有氟、氢氟酸、含氟离子的酸性溶液和三氧化硫。在室温下与浓碱溶液反应，并且溶于熔融碱中。致密的钽在200℃开始轻微氧化，在280℃时明显氧化。钽有多种氧化物，最稳定的是五氧化二钽(Ta2O5)。

钽和氢以上生成脆性固溶体和金属氢化物如:Ta2H,TaH,TaH2,TaH3。在800～1200℃的真空下，氢从钽中析出钽又恢复塑性。钽和氮在300℃左右开始反应生成固溶体和氮化合物；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又从钽中析出。钽与碳在高于2800℃下以三种物相存在:碳钽固溶体、低价碳化物和高价碳化物。钽在室温下能与氟反应,在高于250℃时能与其他卤素反应，生成卤化物。

[2]杨铸生，段惠敏，王秀京.四川攀西地区铌钽矿床的地质特征及找矿方向[J].四川地质学报.2007(04)[3]鄢明才，迟清华等.中国不同岩石类型花岗岩类元素丰度及特征[J].物探化探计算技术.Liang Peng(Henan Industrial Technology Research Institute of Resources and Materies Zhengzhou University, Zhengzhou

450001 China)Abstract: Tantalum is indispensable strategic raw materials to electronic industry and space technology development.with its unique structure and properties ,tantalum in the orthopedic medical, electronic industry, chemical industry and metallurgical industry has a great application.This paper mainly introduces the preparation of tantalum metal resources, tantalum metal and the structure and properties of tantalum metal and its application.Keywords: tantalum metal;Strategic raw materials;Resources;Preparation;Structure;application 参考文献

[1]陈宝泉.福建南平西坑铌钽矿区玉帝庵矿段含矿伟晶岩特征[J].福建地质.2008（03）

组织结构与性能 篇3

摘要：Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金以其低密度、高强度、高刚度和优异的抗氧化性等特点，在航空航天领域具有广泛的应用前景，采用水冷铜坩埚真空感应熔炼炉（ISM）制备了Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金铸锭，并采用高温锻造工艺研制出了高温钛合金锻坯.显微组织分析结果表明，锻态高温钛合金为近α型钛合金，显微组织为网篮组织.拉伸力学性能测试结果表明：从室温到700℃，锻态Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金均展现出优异的力学性能.在700℃的条件下，其抗拉强度仍然可以达到近550MPa，延伸率达到15%.

关键词：钛合金；锻造；组织；力学性能

DOI：IO.15938/j.jhust.2015.03.015

中图分类号：TG146.2

文献标志码：A

文章编号：1007-2683 （2015）03-0078-04

0 引 言

钛合金以其密度低、比强度高、耐高温、耐腐蚀和焊接性好等优点，在航空、航天、化工等领域得到广泛应用.从使用温度来看，传统的及现有的成熟高温钛合金已不能满足技术指标要求，目前世界各国研究的高温钛合金成分均为Ti-AI-Sn-Zr-Mo-Si系，最高使用温度仅为600CC，尽管国内外对高温钛合金进行了大量的研究工作，近20年来高温钛合金使用温度没有得到进一步的突破.

随着航空航天工业的发展，现有高温钛合金的力学性能，已经远不能满足构件对更高工作温度的性能要求，因此，急需发展能够满足在600℃以上使用的新型高温钛合金.本文研制了一种可以在600℃-700℃短时使用的Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金，制备出锻坯，并系统研究了锻态高温钛合金的显微组织和力学性能.

1 实验方法

本文所用Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金的名义成分为：Ti-6 Al-3 Sn-10Zr-0.8 Mo-I Nb-I W-O.25Si.实验所使用的原材料为0级海绵钛，高纯铝、纯锡、海绵锆、纯硅粉，高熔点合金元素铌、钼和钨分别以中间合金的形式加入（Al-Nb、Al-Mo和Al-W中间合金）.采用水冷铜坩埚真空感应凝壳熔炼炉（ISM），将上述原材料熔铸成铸锭，

将上述高温钛合金铸锭切割成圆柱形试样，对试样进行开坯锻造.锻造初始温度为1150℃，应变速率为0.1-0.01 s-i，总变形量为75%左右，锻前试样表面喷涂抗氧化涂料，以减少试样预热及锻造过程中表面的氧化.另外，为降低试样在锻造过程中的温降，锻模需要预热到600℃以上.锻后，锻坯在700℃条件下退火4h.从宏观形貌来看，锻坯外观完整，无任何裂纹等缺陷.

高温钛合金锻坯的显微组织采用X射线衍射仪（XRD）、OLYMPUS-TH3型光学显微镜（OM）和S-4700型扫描电子显微镜（SEM/EDS）进行分析.OM及SEM试样制备过程为：先采用水磨砂纸将试样磨到0.5μm，然后用0.5μm金刚石喷雾抛光剂进行抛光，抛光后的试榉用标准Kroll溶液腐蚀（Kroll溶液的组成为：4% HN03+2% HF+94%H20），最后在无水乙醇溶液中进行超声波清洗，高温钛合金的室温及高温拉伸性能均采用万能力学性能试验机测试，高温钛合金试样为板状拉伸试样，室温拉伸过程中的位移变化采用引伸计测量，室温及高温拉伸性能采用的应变速率均为1×10-3S-1.

2 实验结果与讨论

图1所示为锻态Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金的XRD图谱.从图中可以看到锻态合金主要是由a-Ti相组成，因此，该合金是一种近α型钛合金.

图2分别为高温钛合金锻坯中心区域、沿半径方向1/2r处区域、边缘区域的光学显微镜及扫描电子显微镜照片.从显微组织照片可以观察到，高温钛合金锻坯三个区域的显微组织均为典型的网篮组织（与铸态相比，组织得到细化），初始β晶界难以看到.另外，从锻坯边缘区域到中心区域，还可以观察到块状的初生α相（如图2（b）中白色的块状相）呈逐渐增多的趋势.

高温钛合金铸锭锻造的初始温度是在β单相区.由于不是等温锻造，锻造过程中，高温钛合金会因散热而出现温降，终锻温度会达到a+p两相区.锻造总变形量达到75%，原始的高温β晶粒破碎，而终锻温度较低，则导致动态再结晶过程中口晶粒来不及长大.温度达到α+β两相区时，片状α相从口相中析出，同样由于温降较快，析出的片状α相尺寸减小，从而形成较细小的网篮状组织.锻态高温钛合金局部会出现尺寸略大的块状α相，如图3α）所示，这将会对会对组织性能的均匀性带来不利影响，通过采用扫描电子显微镜对块状α相及网篮组织中α板条区域的能谱分析（EDS所选区域及对应的能谱结果如图3b）和表1所示），发现网篮组织中各元素含量均略低于块状α相的元素含量，因此可以判断块状α相的产生主要是由于原始铸锭中成分偏析造成的，铸锭凝固过程中，由于中心区域冷却速度较慢，合金元素更易发生偏析，从而导致从铸锭边缘区域到中心区域的初生块状α相逐渐增多.另外，在进一步锻造过程中，合金元素偏析难以消除，而且高温锻坯的边缘到锻坯中心形成温度梯度，锻坯中心区域的温度较高且冷却速度较低，初生α相在锻坯中心区域长大速度要快于边缘区域，这也是引起锻坯中心区域初生块状α相较多的原因之一.

高温钛合金铸锭经锻造后，显微组织明显细化，这将对高温钛合金的力学性能产生显著影响，图4为锻态高温钛合金的室温拉伸性能测试曲线，其抗拉强度达到1138 MPa，延伸率为7.3%，与铸态高温钛合金力学性能相比提高明显（铸态合金抗拉强度和延伸率分别仅为1000 MPa和5%左右）.图5为锻态高温钛合金分别在650℃、700℃和750℃条件下拉伸力学性能的测试结果.由图5可见，随着测试温度的提高，强度降低而塑性提高，但即使在650℃和700℃的条件下，其抗拉强度仍然可以分别达到近752 MPa和550 MPa，延伸率分别达到约12%和15%.

图6为不同温度下锻态高温钛合金的强度与塑性变化曲线.从图中可以发现，在低于650℃的测试条件下，高温钛合金的强度降低较缓慢，当测试温度达到650℃以上时，强度下降及塑性上升均较快.但从总体上看，从室温到700℃，锻态Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金均展现出优异的力学性能.

图7为锻态高温钛合金在不同温度条件下进行拉伸性能测试的断口形貌.从断口可以看出，室温下主要为穿晶解理断裂，随着测试温度的提高，韧窝逐渐增多，且韧窝深度增加，沿晶断裂趋势增加，塑性提高明显.

3 结 论

1）锻态Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金为近α型钛合金.其显微组织为网篮组织，从锻坯边缘区域到中心位置，初生α相的尺寸逐渐增大.接近锻坯中心的局部位置存在尺寸较大的初生α相，这主要是由铸锭成分偏析所导致的.

桥梁结构性能检测与评估研究 篇4

1 桥梁检测方法

1.1 静态检测方法

静载试验就是按照预定的试验目的与试验方案, 将静止的荷载作用于桥梁上的指定位置, 观测桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝、沉降等参量的试验项目, 然后根据有关规范和规程的指标, 判断桥梁结构的承载能力以及在荷载作用下的工作性能。

在桥梁静载试验中要测量控制截面静应变和静位移。确定良好的加载方案加以量测。根据静态应变值, 推算结构控制截面的应力分布、杆件的实际内力与次应力、裂缝的出现和扩展情况、支座位移、索力位移情况等。在静位移测量时, 要测量竖向静态位移量 (梁的挠度) 、水平静态位移量 (梁活动端位移及墩顶位移等) 。由实测到的应变和位移可以推算出有关的内力 (如轴力和弯矩) 值和挠度值等。将它们与理论计算值进行对比, 以此作为判定桥梁结构工作状态的一个重要指标。

1.2 动态检测方法

桥梁结构的动载试验是利用某种激振方法 (自振法、强迫振动法、脉动法等) 激起桥梁结构的振动, 测定桥梁结构的固有频率、阻尼比、振型、动力冲击系数、动力响应 (加速度、动挠度) 等参量的试验项目, 从而宏观地判断桥梁结构的整体刚度与运营性能。其试验的目的在于测定结构的动力特性、测定结构在动荷载作用下的强迫振动的响应。这些性能是判断桥梁运营状况和承载能力的重要标志之一。

2 现有桥梁的评估方法

我国现在采用的依旧是1988年颁布的《公路旧桥承载力鉴定方法》 (试行) 和1999年颁布的《铁路桥涵设计基本规范》的设计计算思路。首先对被检定的桥梁结构进行检查 (搜集资料、现状检查、材质与地基的检验等) , 然后结合现场调查的结构各部分尺寸及材料强度, 运用桥梁结构计算理论求得承载力。最后考虑桥梁损坏程度、材料老化程度、桥面行驶条件、实际交通情况、桥梁建造使用期限等因素, 经过广泛的调查研究确定出各项对应的系数, 从而折算出桥梁安全承载力。这种计算充分挖掘现有桥梁的承载潜力, 而对现有桥梁结构的特点及结构损伤造成其受力行为的影响考虑不足。

3 基于人工神经网络的桥梁结构状况评估

人工神经网络 (Artificial Neural Networks, ANN) , 一种模仿动物神经网络行为特征, 进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度, 通过调整内部大量节点之间相互连接的关系, 从而达到处理信息的目的。

人工神经网络是并行分布式系统, 采用了与传统人工智能和信息处理技术完全不同的机理, 克服了传统的基于逻辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺陷, 具有自适应、自组织和实时学习的特点。

神经网络法用于桥梁结构损伤识别的基本思想是:由于结构的损伤必然导致结构参数 (刚度、阻尼和内部荷载) 的改变。利用数值求解法 (如有限元法、能量法) 或实测方法, 获取结构中所需物理量 (如频率、振型等) 作为训练样本的输入参数, 以结构的缺陷作为输出参数, 利用神经网络具有很强的自组织、自学习和自适应能力的特点, 通过一定数量的训练样本让网络学习、神经网络记住这些知识, 实现从输入参数 (如结构频率向量等) 到输出参数 (如结构损伤位置、程度等) 之间的非线性映射, 从而可以求得反问题的解, 也就可以知道桥梁结构的损伤情况。现在常用于损伤诊断的网络模型有BP网络模型、对偶传播神经网络、径向基函数 (RBF) 神经网络和模糊神经网络等。

4 基于动载试验的桥梁结构状况评估

基于振动模态分析技术, 国内外目前在桥梁检测的试验与研究中取得的进展主要表现在:1.通过强迫振动试验, 能够分析模态参数对结构局部变化的反应;2.在车重、车速、路面及支承对桥梁模态参数的影响方面有深入的认识及理论上的依据, 证明了用环境振动法进行桥梁自动检测的可能性;3.对适用于桥梁监测的结构状态敏感参数积累了理论认识和试验基础;4.在一定程度上能够利用测试的数据进行计算模型的修正;5.开发了各种基于频率、振型、振型曲率、应变振型等改变量的损伤检测和定位技术, 在处理方法上探寻了MAC法、COMAC法、柔度矩阵法、矩阵摄动修正法、非线性迭代法以及神经元网络法等。这些方法各具有特色, 在局部的范围内都取得了积极的效果。但这些成就在桥梁健康监测与状态评估系统的研究中还属于基础性的探索, 距离系统的目标尚有很大的差距。这主要是由于:首先, 桥梁的结构不确定性因素和复杂的工作环境对结构模态响应的灵敏性造成了不利的影响, 导致了目前桥梁整体监测的许多困难;其次, 对桥梁在使用年限内工作特性的变化缺乏全面深入的研究, 难以建立客观统一的桥梁状态评估标准。所以整个技术的成功开发乃至系统目标的最终实现有赖于今后更好地结合桥梁的自身特性及工作环境讨论。

5 结语

桥梁检测是一项复杂而细致的工作, 是一项理论实践紧密结合的学科。目前我国的很多既有桥梁进入了维修期, 对既有桥进行检测显得尤为重要。静载和动载试验是目前结构性能评估的常用方法, 振动模态分析技术和系统识别理论具有很广阔的前景。在这方面国内外学者已经进行了研究, 并且取得了一定研究成果。相信有测试软、硬件的改进与配合, 将为大跨径桥梁的实时监测提供可能。

参考文献

【1】TB10002.1—99《铁路桥涵设计基本规范》[S].北京:人民交通出版社, 2000.

【2】刘胜春.神经网络方法在大跨度桥梁施工预拱度控制中的应用[J].武汉理工大学学报, 200125 (3) :270—272.

【3】张俊平, 周建宾.桥梁检测与维修加固[S].人民交通出版社, 2006.

【4】吴志勤.桥梁检测技术及其发展趋势简述[J].山西建筑, 2007, 33 (13) :278—280.

【5】JTJ041-2000公路养护技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2001.

组织结构与性能 篇5

TC6钛合金环形锻件组织与性能的研究

为确定变形参数对TC6钛合金组织、性能的影响,分别用稍高于和低于β相变点的温度对TC6合金进行了环形件的成形,对这两种制度成形锻件的组织、性能的研究表明:TC6合金在稍高于β相变点的.单相区变形,显微组织为网篮状组织;而在α+β两相区成形,得到的组织为等轴组织.TC6合金近β锻造和α+β两相区锻造的常规室温、高温力学性能没有明显差异.采用近β锻造可在不影响力学性能的情况下提高TC6合金的可锻性.

作 者：杨洪涛 何剑雄 谭勇 王耀湘 王淑云 Yang Hongtao He Jianxiong Tan Yong Wang Yaoxiang Wang Shuyun  作者单位：杨洪涛,谭勇,王淑云,Yang Hongtao,Tan Yong,Wang Shuyun(北京航空材料研究院,北京,100095)

何剑雄,王耀湘,He Jianxiong,Wang Yaoxiang(四达机械制造公司,咸阳,712201)

刊 名：宇航材料工艺  ISTIC PKU英文刊名：AEROSPACE MATERIALS & TECHNOLOGY 年，卷(期)： 35(4) 分类号：V2 关键词：钛合金   组织   性能   近β锻造  

组织结构与性能 篇6

摘要：研究了水韧处理对TiC基高锰钢结合金力学性能的影响，并通过分析合金在处理前后显微组织结构和微区成分的变化，阐述了其中的内在关系.经过1 050 ℃×6 h水韧处理后，真空烧结试样的抗弯强度和冲击韧性分别提高了154.6%和125.3%；低压烧结试样则分别提高了61.81%和45.38%；真空烧结+低压烧结试样也分别提高了65.59%和32.90%.研究结果表明，水韧处理能够显著提高烧结态TiC基高锰钢结合金的抗弯强度和冲击韧性.

关键词：钢结硬质合金；水韧处理；力学性能；显微组织

中图分类号：TG148文献标识码：AEffect of Water Toughening Treatment on Microstructure

and Properties of High Manganese Steel Bonded TiC

XIAO Pingan， LI Chenkun， XUAN Cuihua， ZHANG Xia， SONG Jianyong

（College of Materials Science and Engineering， Hunan Univ， Changsha，Hunan4110082，China）Abstract：The effect of water toughening treatment on mechanical properties of high manganese steel bonded TiC hard alloy was systemically investigated， and the microstructure and element distribution of the alloy before and after the treatment were also evaluated by SEM and EDS in order to understand the internal relationship of its properties. The bending strength and impact toughness of high manganese steel bonded TiC hard alloy by normal vacuum sintering were raised by 154.6% and 125.3%. They were 61.81%， 45.38% and 65.59%， 32.90% for low pressure sintering and vacuum sintering plus low pressure sintering specimen， respectively. The results revealed that water toughening treatment could effectively improve the alloy's bending strength and impact toughness.

Key words：steel bond hard alloy； water toughening treatment； mechanical property； microstructure

TiC基高锰钢结合金是以TiC为硬质相，高锰钢为粘结相的一种优质抗冲击耐磨材料，已在水泥、采矿、冶金、建筑、机械制造和锅炉制造等行业有越来越广泛的应用＼[1＼].据估算，我国在水泥行业破碎用镶铸锤头所需要的TiC基高锰钢结合金镶块的产量已近1 000 t.因此，积极开展相应的基础研究，进一步提高合金的强韧度具有重要意义.

TiC基高锰钢结合金中基体高锰钢的性能很大程度上决定了合金的韧性和耐冲击性能，而提高普通铸造高锰钢性能的标准工艺方法是进行水韧处理＼[2＼].即首先将高锰钢加热至奥氏体区温度并保温一段时间，使铸态组织中的碳化物基本上都固溶到奥氏体中，然后淬入水中快速冷却，从而得到单一的过冷奥氏体组织＼[3-4＼].这种高锰奥氏体在强冲击磨料磨损的条件下能够有效地自主强硬化，表现出很好的耐磨性能＼[5-9＼].然而对TiC基高锰钢结合金进行水韧处理的研究工作尚未见报道，因此，作者决定对TiC基高锰钢结合金开展水韧处理基础研究，探索水韧处理对此类硬质合金组织和性能的影响.

湖南大学学报（自然科学版）2015年第12期肖平安等：水韧处理对TiC基高锰钢结合金组织与性能的影响1实验方案和方法

实验用高锰钢结合TiC基合金耐磨块由国内某厂生产，牌号为TM52，主要基本成分见表1.耐磨块的尺寸为：55 mm×47 mm×60 mm，在高度方向上带有3°的锥度.耐磨块分别采用4种工艺方法生产：1） 常规压制+真空烧结（标记为A类）；2） 常规压制+低压烧结＼[10＼]（标记为B类）；3） 常规压制+真空烧结+低压烧结（标记为C类）；4） 常规压制+真空烧结+热等静压＼[11＼]（标记为D类）.

TiC基高锰钢结合金耐磨块的加热在SXX413型电阻炉中进行，水韧处理温度选为1 050 ℃；耐磨块在1 050 ℃保温6 h后进行水淬处理，冷水温度在30 ℃以下.具体的水韧处理工艺如图1所示.

表1TiC基高锰钢结合金的主要成分

Tab.1The main composition of high manganese steel bonded titanium carbide %

合金牌号wTiCwCwMnwNiwMowFeTM5240.0～60.00.8～1.28.0～10.00.6～2.00.6～2.0Remain

t/min

枸树皮纤维的结构与性能 篇7

关键词：枸树,纤维,制取,细度,强度

0引言

枸树,又称楮树和谷树,桑科,是落叶乔木,高达10m,适应性强,喜光、耐旱、耐瘠和速生,常野生分布,有时也栽植于村庄附近、荒地或沟旁。茎叶折断后有乳液,可治皮肤病,嫩皮上有绒毛,后脱落,叶互生,叶片卵形,长8~18cm,宽6~12cm;树叶能治“刺风身痒”,吃嫩叶可以“去四肢风痹、赤白下痢”,把叶子炒熟,研成细末,和面,可做饼吃,主治水痢;枸树穗,颜色暗绿,可食用,可以用来拌面蒸制,凉拌,也可做成麦饭,炒菜,做汤。枸树具有速生、适应性强、分布广、易繁殖、热量高、轮伐期短的特点。在我国的温带、热带均有分布,不论平原、丘陵或山地都能生长,其根系浅,侧根分布很广,生长快,萌芽力和分蘖力强,耐修剪,抗污染性强。枸树叶还是很好的猪饲料;其韧皮纤维是造纸的高级原料,材质洁白;其根和种子均可入药;树液可治皮肤病。枸树经济价值很高。如图1是构树树干,图2是枸树枝条和穗。

1枸树皮纤维的制取

1.1纤维获取的主要流程

枸树皮的剥取和除杂→浸纤维素酶和水→水洗→剥取纤维。

1.2枸树皮纤维制取的工序及工艺控制

1.2.1枸树皮的剥取和除杂

枸树皮是从枸树枝条上剥取下来的植物韧皮,枸树韧皮原料中会有部分死皮及未去除干净的细小枝条,同时还有的枸树韧皮因为枝条畸形、创伤或是病虫害造成的一些部位会出现疤痕和韧皮厚硬等情况,这些都会对制取的纤维质量产生一定的影响,因此要经过除杂,用清水洗去枸树皮表面的死皮。

1.2.2枸树皮的浸泡

浸泡纤维素酶,主要起到催化作用,但浸纤维素酶的浓度、温度和时间等工艺参数应进行控制。称取1g纤维素酶和49g水,见图3~4,制成浓度为2%的纤维素酶溶液。将若干枸树皮分别浸泡在水溶液和纤维素酶溶液中静置,浸泡14d,如图5~6。

经过14d浸泡后将枸树皮捞出,用清水水洗,为避免残留的纤维素酶对纤维性能的影响,尽可能水洗干净,同时不破坏纤维束。经水洗后枸树皮纤维分离、分解成纤维束纤维。

2纤维的形态结构

枸树皮纤维在显微镜下的形态结构,见图7、图8。其中图7是制取的枸树皮纤维在甘油浸润状态下的显微图像,可以看出纤维仍是成束结构,可以分解成更细小的单根纤维。并且已经从图上看出分裂细丝。图8是干态纤维形状,带有细丝。

10根枸树皮纤维细度测试情况见表1,表2为枸树皮纤维细度统计表。

从表2可知枸树皮纤维的平均细度为98.362μm。

3枸树皮纤维的机械性能测试

为了了解枸树皮纤维的机械性能,使用电子单纤维强力仪对枸树皮纤维进行拉伸实验。实验数据如表3。制取的枸树皮纤维平均断裂强力为108.86c N,制取的枸树皮纤维断裂强度为24.21c N/tex。

4结语

枸树皮纤维是一种天然纤维,制取容易,纤维长度较长,细度可以根据分解的程度而定,平均为98.362μm,纤维进一步分解后能够满足纺纱的要求,强度较大,为新型纤维的开发利用提供借鉴。

参考文献

[1]枸树-百度百科[EB/OL].http://baike.so.com/doc/3203756-3376380.html?from=228977&sid=3376380&redirect=search.

[2]杨乐芳,张洪亭,李建平.纺织材料与检测[M].上海:东华大学出版社,2014.

珍珠纤维的结构与性能研究 篇8

现代科学分析表明, 珍珠含有丰富的钙、镁、磷、锌等多种微量元素, 含有18种氨基酸, 还有生长促进因子及以一些现有科学技术尚无法进行研究的活性因子, 具有镇心安神, 养阴熄风, 清热堕痰, 解毒生肌, 养颜抗衰等功效[1,2,3]。因此将纳米级的珍珠粉加入纤维中, 使纤维具有特殊的功效, 这就是珍珠纤维研发的出发点。

珍珠负离子短纤维 (以下简称珍珠纤维) 属于合成纤维, 是将纳米级珍珠粉在涤纶纤维纺丝时加人纺丝熔体内, 使纤维体内和外表面均匀分布着纳米珍珠微粒。既保持了涤纶纤维的优良性能, 又赋予了纤维珍珠的功能, 从而使珍珠纤维制品手感柔软滑糯, 养颜护肤, 具有保健功能。

1 珍珠纤维的结构

1.1 珍珠纤维的纵横向结构

纤维形态是纤维基本特征, 对分析纤维性能和鉴别纤维非常重要。截面形态反映出纤维横截面形态和内部空隙数目, 大小及分布;纵向表面反映纤维表面的光滑和粗糙情况。纤维形态对纤维性能有着重要影响[4], 本实验采用高分辨率扫描电子显微镜JSM-6360对珍珠纤维的纵横向结构进行观察, 放大倍率为1000倍, 所得图像如图1~2所示。

从图1和图2可以看出, 珍珠纤维的横截面呈椭圆形或近似圆形, 其上均匀分布着珍珠粉体, 结构密实无孔洞;纵向比较光滑, 表面均匀分布有微小的突起物, 是乳白色的珍珠粉粒。珍珠纤维的这种形态结构对其强伸性, 回潮率, 摩擦系数和表面比电阻等性能有一定的影响。

1.2 珍珠纤维的分子组成

红外光谱分析是研究物质分子结构与红外吸收间关系的一种重要手段, 可有效地应用于分子结构的分析。红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度, 反映了分子结构上的特点, 可以用来鉴定未知物的结构或确定其化学基团;而吸收谱带的吸收强度与分子组成或化学基团的含量关系, 可用以进行定量分析和纯度鉴定[4,5]。在此采用美国热电公司的Nicolet 5700傅里叶红外光谱仪对纤维进行组成分析。

珍珠纤维的红外光谱图如图3所示。珍珠纤维图谱特征峰明显, 其中, 1723cm-1处的羰基C=O伸缩振动, 1239.4cm-1和1093.7cm-1处的C-O-C伸缩振动, 共同表明了酯类的存在。1239.4cm-1和1093.7cm-1处强度相似的两个强峰是对苯二甲酸的特征峰。在700~900 cm-1有丰富的吸收峰, 说明存在苯环。724cm-1处是对位双取代苯环上氢的面外弯曲振动吸收, 也是对苯二甲酸基团的另一个证据。873.2cm-1处的谱带属于芳环上两个相邻的C-H面外弯曲振动, 1015.1cm-1为苯环上CH键的面内弯曲。1341.2cm-1归属于CH2的面外摇摆。而涤纶的特征谱带为1700cm-1、720cm-1和1230cm-1。从一定程度上也说明了珍珠纤维是在涤纶的基础上加入了一些珍珠粉体纺丝加工而成。特征峰值有所偏移, 应该是加入了珍珠粉体的缘故。另外, 在3432.4cm-1出现了一个宽峰, 是-OH, 这可能是由于测试时, 试样未完全干燥所致。

2 珍珠纤维的物理性能

2.1 试验仪器

XD-1纤维细度仪、YG001型电子式单纤维强力仪、101A-2B电热鼓风干燥箱、FA2104SN电子天平、YG321型纤维比电阻仪、Y151—SM的纤维摩擦仪。

2.2 测试结果

珍珠纤维与涤纶在强度、伸长、回潮率、质量比电阻和摩擦系数上的对比见表1。

从表1可以得出以下结论。

2.2.1 断裂强度和断裂伸长

珍珠纤维在干态和湿态下的断裂强度和断裂伸长基本相等, 这主要是因为珍珠纤维吸湿性差, 水对其强伸性无多大影响。珍珠纤维在干态和湿态下的断裂强度和断裂伸长与普通涤纶长丝接近。表明珍珠粉体的引入并没有使涤纶纤维本身的优良性能有所损伤。

2.2.2 吸湿性

珍珠纤维的吸湿性比普通涤纶要好的多。这可以解释为珍珠粉体的加入使纤维结构发生改变, 降低了纤维的结晶度, 使纤维结构紧密性下降, 从而有利于水分子的进入, 另外, 纤维表面凸出的珍珠颗粒增加了纤维的比表面积, 也有利于提高纤维的吸湿性。

2.2.3 质量比电阻

珍珠纤维的质量比电阻比普通涤纶要小好几个数量级, 这是因为水的导电性比纤维要好得多, 故而水分含量对纤维导电能力影响很大, 而由前面2.2.2可知, 珍珠纤维的吸湿性优于涤纶, 如此就使得珍珠纤维的质量比电阻比普通涤纶小。然而, 珍珠纤维的比电阻值依然较高, 未上油剂的珍珠纤维在加工过程中静电容易积聚, 因此, 珍珠纤维加工时必须给予一定油剂。

2.2.4 动静摩擦系数

珍珠纤维的动静摩擦系数大于普通涤纶, 这主要取决于珍珠纤维的纵向外观, 表面的突起是使其摩擦系数增加的根本原因。摩擦系数大有利于增加纤维间的抱合, 一定程度上有利于珍珠纤维的加工, 同时也有利于珍珠纤维纱线强度的提高, 并可改善织物的手感。

3 珍珠纤维的耐酸耐碱性

将纤维分别在在溶度为1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液中进行处理, 并采用YG001型电子单纤维强伸度仪测试珍珠纤维的强力, 通过分析纤维的强力变化来测试纤维的耐酸碱性, 见图4。

由图4可见, 在酸碱作用下珍珠纤维的强度都有所下降, 并且随着浓度的增加而增加, 两曲线有一个交点, 位于交点之前部分曲线碱作用强于酸作用, 交点之后酸作用大于碱作用。这一方面是因为珍珠纤维是以涤纶为基体, 而涤纶在强酸强碱作用下会发生水解, 故纤维强度降低, 但纯涤纶是耐酸性强于耐碱性, 而图4中当浓度大于2mol/L后, 酸的作用更强, 引起这一现象的原因是纤维中加入了珍珠粉体, 因为珍珠的主要成份是碳酸钙, 碳酸钙会与酸发生反应而溶解, 这就会使得珍珠纤维表面部分的碳酸钙溶解而形成坑洼, 在一定程度上增加了纤维弱节, 使珍珠纤维强度降低。

4 珍珠纤维抗紫外线性能

防紫外线性能主要采用紫外线防护系数UPF来表征, 其值越大, 防护效果越好。数学式UPF=1/λ, 其中λ是平均透过率[6]。紫外线防护系数与防护等级的关系如表2。

采用美国PE公司的Lsmbda UV/VIS Spectrometer紫外线检测仪测试纤维的抗紫外线性能, 波长范围为280~400nm。测试结果如图5。

由图5可以看出透过率值波动比较剧烈, 但总体来看, 珍珠纤维对UVB的平均透过率λ为0.0426, 其UPF值为23.47, 对UVA的平均透过率λ为0.0924, 其UPF值为10.82, 显然珍珠纤维对UVB的防护性较好, 对U-VA, 尤其是对波长较大的UVA波段防护性较差。利用珍珠纤维加工成织物时其紫外线防护性可大大提高, 因而珍珠纤维织物具有很好的防紫外线性能。探其原因, 这是由于珍珠本身所含有的钙等金属元素以及它们的氧化物和盐类, 具有防紫外线的性能。珍珠粉体的纳米化, 产生了量子化效应, 从而使防紫外线的性能得以大大增强。

5 结语

通过对珍珠纤维的性能分析可知, 珍珠纤维拥有较好的强伸性能和化学稳定性, 在保留了涤纶本身优良性能的前提下, 改善了涤纶纤维的吸湿性和可染性, 降低了涤纶的比电阻, 提高了纤维的抗静电性, 同时赋予了纤维抗紫外线和养颜护肤等功能。虽然其本身的吸湿性和导电性依然较差, 会影响其制成织物的穿着舒适性, 但是随着纺织技术的提高, 可以采用混纺、后整理等手段弥补这方面的缺陷。作为我国拥有自主知识产权的新型功能性纤维, 珍珠纤维具有广阔的前景和应用范围, 不仅可以提高珍珠的附加值和利用率, 发挥资源优势, 还可以促进我国高档服装业的发展。

摘要：对珍珠纤维的结构、性能进行研究分析, 测试了珍珠纤维的结构性能、强伸性、回潮率、比电阻、耐酸耐碱性及防紫外线等性能, 实验结果得出珍珠纤维干强4.78CN/dtex, 干断裂伸长23.9%, 湿强4.80CN/dtex, 湿断裂伸长23.3%, 回潮率1.5%, 质量比电阻1.0875×109Ω·g/cm2, 并与普通涤纶做了比较分析。

关键词：珍珠纤维,结构,性能

参考文献

[1]尹绍武.珍珠[M].北京:中国中医药出版社, 2001.

[2]沈国先, 李东平.珍珠纤维及其在内衣上的应用研究[J].现代纺织技术, 2007, 35 (5) :3-5.

[3]李东平, 韩蕊.珍珠纤维元素分析与功能性研究[J].江苏纺织, 2007, (08A) :3-7.

[4]姚穆等.纺织材料学 (第二版) [M].北京:中国纺织出版社, 1990.

[5]于伟东.纺织材料学 (第一版) [M].北京:中国纺织出版社, 2006.

组织结构与性能 篇9

组织切片技术在皮革工业中是一种重要的研究和控制生产的手段,通过组织切片能比较直观地观察皮革的组织结构情况[1]。通过对成品革组织结构的观察研究,可了解造成成品革缺陷的原因、所用皮革化学品的优劣以及结构与性能的关系。本文对羊皮成品革的组织结构与性能的关系进行探讨。

1 试剂及仪器

1.1 试剂

硫酸耐尔兰水溶液:将1 g硫酸耐尔兰溶于100 m L蒸馏水中即成。冰醋酸水溶液:将冰醋酸1 m L溶于100 m L蒸馏水中即成。60℃蒸馏水。常温蒸馏水。阿拉伯胶。

1.2 仪器

表1是进行物理测量所用到的仪器介绍。

2 染色

取样:将4 cm×4 cm猪、羊皮未染色成品革样块浸水浸透。

包埋:以10%明胶浸泡24h,25%明胶浸泡24 h,10%甲醛液固定24 h。

染色步骤:切片水洗—硫酸耐尔兰染10～20 min→60℃蒸馏水水洗→1%醋酸分化30 s(显示脂肪时,分化时间要大于30 s,显示胶原纤维30 s足够)→蒸馏水洗→阿拉伯胶封固→在多媒体显微镜下观察切片[2]。

特点:背景为浅蓝色;纤维被脂肪包裹也为蓝色;中性脂肪为红色;脂肪酸为深蓝色[3]。

3 结果与分析

3.1 羊皮成品革的观感

羊皮成品革1:革身扁薄、粒面较细、不丰满、柔软无弹性、无身骨(如图1)。

羊皮成品革2:较丰满、柔软、弹性较好,纵、粒面较细(如图2)。

羊皮成品革3:丰满、柔软、弹性好,粒面清晰平整(如图3)。

注:羊皮成品革1、羊皮成品革2、羊皮成品革3均为绵羊皮,羊皮成品革1、羊皮成品革2取样部位为腹部,羊皮成品革3取样部位为臀部。

3.2 物理实验数据

通过对样品皮进行物理测量,得出以下数据,见表2。

3.3 羊成品革的组织结构

3.3.1 羊皮成品革1的组织结构

羊皮成品革1的组织结构:如图4所示,毛根、脂肪基本已脱除干净;纤维细散,变型大;纤维交织无明显规律,纤维间空隙比较多;乳头层和网状层的分界线不是很明显,乳头层与网状层比例大约为1∶4,乳头层纤维未得到充分分散。从而推知该样品革扁薄,不丰满,柔软无弹性,无身骨,延伸性差,撕裂强度差,与观感结论相符。蓝色上下色泽一致但不是很均匀,说明加脂剂渗透较好但分散较差,使纤维束过度分散,导致成品革失去身骨。

由此推断可知该羊皮成品革1革身扁薄、粒面较细、不丰满、柔软无弹性、无身骨,与观感结论相符。纤维颜色基本均匀一致有些散乱,说明加脂剂的渗透性较好但是分散性一般,从而该样品革也具有一定的柔韧性,与物理实验数据和观感相一致。

3.3.2 羊皮成品革2的组织结构

羊皮成品革2的组织结构:如图5所示,纤维颜色基本一致,说明加脂剂的渗透性和分散性比较好,保证了柔韧性,与物理实验数据和观感基本一致。看出有少量毛根存在,说明毛根、脱除不干净;纤维编织纵横交错,纤维比较均匀,乳头层和网状层有分界线,乳头层与网状层比例大约为1∶3,乳头层纤维分散均匀,网状层纤维分散不够,纤维水平走向多。由此可知该样品革较丰满,有一定弹性,与观感结论相符。在毛囊空隙间有蓝色块状沉积,说明加脂剂粒子较大。

由此推断可知该羊皮成品革2较丰满、柔软、弹性较好,纵、粒面较细,与观感结论相符。蓝色基本一致,说明加脂剂渗透性、分散性比较好。纤维颜色基本均匀一致,说明加脂剂具有良好的渗透性和分散性,从而保障了皮革具有良好的柔韧性,与物理实验数据和观感相一致。

3.3.3 羊皮成品革3的组织结构

羊皮成品革3的组织结构:如图6所示,可以看出切片发紫,纤维颜色基本均匀一致,说明加脂剂具有良好的渗透性和分散性,从而保障了皮革具有良好的柔韧性,与物理实验数据和观感相一致。纤维编织纵横交错,纤维束较粗,水平走向和纵向纤维比例大致相等,立体感强,纤维分散均匀,纤维间有一定的空隙,纤维束轮廓清晰,织角大;乳头层纤维分散好,有一定的弯曲度;乳头层和网状层分界很明显,乳头层与网状层比例大约为1∶3。相比乳头层来说,网状层中间部位的纤维束量多,而且分散比乳头层均匀,呈现出波浪状,纤维水平走向多。由此可知该样品革较柔软、丰满,有一定弹性和延伸性,横纵向延伸性差别大。但在网状层下层部位纤维束又逐渐变得细小,而且很分散,从而保证了样品革有较好的柔软性。

由此推断可知该羊皮成品革3丰满、柔软、弹性好,与观感结论相符。蓝色均匀一致,说明加脂剂渗透性、分散性均好。纤维颜色基本均匀一致,说明加脂剂具有良好的渗透性和分散性,从而保障了皮革具有良好的柔韧性,与物理实验数据和观感相一致。

4 结论

羊皮成品革的实验结果对比如表3所示。

三个样品综合手感排序:羊皮成品革3>羊皮成品革2>羊皮成品革1。组织结构观察结果与观感观察结果相符。从上述实验结果看要使其较紧实的部位得到较好地疏松和使革有较好柔软度和丰满度,选用填充性强的复鞣剂和填充性强的加脂剂。因此,成品革组织结构决定了成品革的不同手感,也即决定了成品革的质量和档次。通过对组织结构的观察,可找出造成成品革缺陷的原因,为工艺方案的修订、加脂剂和复鞣剂的选用提供了切实可行的依据。

参考文献

[1]芮菊生,杜懋琴,陈海明.组织切片技术[M].北京:人民教育出版社,1980:242.

[2]俞从正.皮革生产过程分析[M].北京:中国轻工业出版社,2006.

木塑外墙挂板结构与性能研究 篇10

关键词：木塑外墙挂板,结构与安装,复合保温墙体,热物理性能

目前,我国新型建筑围护结构材料主要有3大类:建筑板材类、建筑砌块类、非黏土砖类[1]。其中,建筑板材类的发展在某些方面可以反映出一个国家的建材工业水平和房屋建筑水平。目前我国板材产量仅占墙体材料总量的3%,建筑业对板材有相当大的需求量,发展前景十分广阔。

本研究的木塑外墙挂板属新型环保建筑板材,通过更换挤出模具及在配方中添加不同色料可获得不同截面形状及不同色彩的板材,可用作建筑内外装饰性围护结构,取代高能耗建材,起到覆盖、防护和装饰的作用。本文介绍木塑外墙挂板的结构与性能及木塑复合保温墙体的理论传热阻,期望扩大木塑外墙挂板在建筑围护结构中的应用。

1 木塑外墙挂板

在美国,木塑复合材料已经生产了几十年,其应用最广泛的是在建筑产品方面[2]。现已在各领域得以应用,如铺板、栏杆、围栏、窗户框架、外墙挂板等。其中,铺板是木塑产品中应用最早也是最多的产品之一,占木塑产品市场份额的75%[3]。而木塑外墙挂板应用相对较晚,现也随着木塑产品应用领域的扩大逐步发展起来,预计木塑外墙挂板将成为未来建筑外墙装饰材料的新宠。

1.1 木塑外墙挂板的生产

以稻壳/PE复合外墙挂板为例,将经表面改性处理的稻壳粉与聚乙烯(PE)、助剂(包括硬脂酸润滑剂、酞青蓝、酞青绿、抗紫外线吸收剂等)按照60∶38∶2的比例及先后顺序加入到高速混合机内混合,混合时间控制在5~8 min。再将经上述过程混合的原料加入到造粒机料斗中喂料造粒,然后将造好的粒料加入到挤出机料斗中,通过双螺杆挤出机塑化挤出成型。将挤出的材料按照不同的要求进行切割,并将一部分木塑外墙挂板进行打磨处理,以适应不同的应用要求。

1.2 木塑外墙挂板的结构与安装

1.2.1 木塑外墙挂板的结构

在查阅国内外相关木塑产品的基础上,总结归纳了3类目前市场上常见的木塑外墙挂板,其截面结构形状见图1。本文采用图1(a)结构生产木塑外墙挂板,并对其性能进行了测试分析。

1.2.2 木塑外墙挂板的安装方法

首先,采用不锈钢螺钉将第1层木塑外墙挂板固定在预先安装好的龙骨(龙骨间距400~600 mm)上,并使其紧紧地咬合住。再按照由下而上的安装顺序,将第2层挂板插接扣合到第1层挂板上,以保证雨水沿挂板流下,而不进入到挂板内部。应注意需在两挂板之间留出6~10 mm的空隙,使其能自由伸缩,以防止热胀冷缩引起挂板翘曲变形。带引导槽的木塑外墙挂板安装细节见图2,采用带引导槽[图1(a)]的木塑外墙挂板建成的木塑活动房见图3。

1.3 木塑外墙挂板的性能

1.3.1 力学性能

主要测试了4种木塑外墙挂板的力学性能,分别是稻壳/PE复合外墙挂板(分表面打磨和未打磨,以表面打磨为主)、尿不湿边角料/木粉复合挂板和回收牛奶盒/木粉复合挂板。

采用深圳新三思微型控制电子万能力学实验机(CMT4204)、液压式木材万能试验机(MWE-40A)进行小板条试样试验,结果见表1。

由表1可见,4种木塑外墙挂板的抗弯强度、抗冲击韧性相对稍低。建议将其作为隔墙类装饰材料,用于非承重一些场合。

1.3.2 表面防水性能

用于围护结构的木塑挂板经常会受到雨水、露水、雾水等的侵袭,如果表面防水能力差,会引起建筑围护结构(含保温层)的受潮、失效,甚至会导致室内物件发生霉变及滋生细菌,从而影响建筑的耐久性和室内卫生环境,因此要求其具有一定的防水能力。接触角是判断防水性能优劣的主要衡量指标[4]。

采用德国DSA100表面接触角测量仪对4种木塑外墙挂板的表面接触角进行测试,结果见表2。图4是4种木塑外墙挂板的表面接触角实拍图。

从表2可以看出,4种木塑外墙挂板的接触角均接近或超过90°,即表层具有一定的防水能力。

1.3.3 热物理性能

建筑材料的热物理性能是建筑围护结构热工设计中十分重要的指标。目前国内外木塑复合材料的研究主要集中在生产配方与工艺设备、界面相容性及改性、耐老化性能、物理力学性能、发泡等方面。关于木塑复合材料热物性参数的研究几乎是空白,无法为以木塑作为围护结构的房屋其热工计算提供依据,因此有必要对木塑材料的热物理参数进行测试。

采用ISOMET model 2104热特性分析仪[导热性量程为0.3~2.0 W/(m·K)]进行热工参数测定,试验期间温度波动范围控制在±2℃,测试结果见表3。

注:(1)根据试验测得的体积比热容/密度换算而得;(2)材料的热物理参数摘自GB 50176—93。

由表3可见:

(1)4种木塑外墙挂板的热物理性能参数相近,其中导热系数随密度的增加而增大。另外,由于回收牛奶盒/木粉复合材料中含有少量铝箔而使其导热系数比其它3种材料偏大。

(2)木塑外墙挂板的热物理性能参数远远优于建筑钢材,后者的导热系数、导温系数分别是前者的130~193倍、53~76倍。一般而言,材料的导热系数、导温系数越小越好(导温系数小的材料对热环境的改变反应缓慢,有助于建筑内温度的稳定)[5];与钢筋混凝土、夯实黏土这些传统建材相比,木塑外墙挂板的导热系数、导温系数稍小;与常用墙体覆盖面板(石膏板、水泥刨花板)相比,其密度、导热系数、导温系数都很接近。说明从热工性能方面考虑,采用木塑外墙挂板做建筑围护结构是可行的。

2 木塑复合保温墙体

2.1 木塑复合保温墙体安装与构造

搭建一个钢结构框架,在钢结构框架上采用六角头自钻自攻螺钉安装木塑条作为龙骨(龙骨间距为600 mm),然后按照1.2中的方法在外部安装图1(a)截面形式的木塑挂板作为外墙围护结构。安装完外墙的木塑挂板后,在方钢结构间填充EPS保温材料,并在EPS保温材料拼接处采用建筑密封胶粘剂,以最大程度的实现该木塑复合墙体的保温隔热性能。填充完EPS后,再在内部安装木塑挂板作为内墙的围护结构。墙体结构如图5所示。

1—不锈钢螺钉;2—稻壳/PE复合外墙挂板(分表面打磨和未打磨,以表面打磨为主);3—空气层;4—EPS保温材料;5—尿不湿边角料/木粉复合挂板(为主)或回收牛奶盒/木粉复合挂板

该复合墙体中,承重体是钢结构,木塑外墙挂板属于装饰隔墙,不参与承重。墙体内外的木塑挂板截面形式相同,名义厚度均为8 mm;空气层厚度为15 mm;EPS保温层的名义厚度为50 mm,则总墙体厚度为96 mm,远小于厚度为240 mm实心砖砌筑的墙体。

2.2 木塑复合保温墙体的理想理论传热阻

热量从围护结构的一侧空间传至另一侧空间所受到的总阻力称为传热阻,用R0表示,是表征围护结构保温性能的一个重要参数。传热阻R0越大,则通过围护结构的热量越少[6]。

理论计算时,围护结构传热阻R0按式(1)计算:

式中:R0——围护结构的传热阻,m2·K/W;

Ri——内表面换热阻,通常取0.11 m2·K/W;

Re——外表面换热阻,通常取0.04 m2·K/W;

∑R——围护结构各层材料热阻之和,m2·K/W;

dn——材料层厚度,mm;

λn——材料层导热系数,W/(m·K)。

该复合保温墙体的内外墙体覆面材料有4种,实际上以2种为主,分别是表面打磨稻壳/PE复合挂板、尿不湿边角料/木粉复合挂板,其它2种作为装饰。因此,计算该复合保温墙体的传热阻时,将这2种主要材料的导热系数值代入式(1)中计算,钢结构导热系数较大,计算时忽略其影响,所得结果为理想理论传热阻,结果见表4。表4中空气间层热阻按GB50176—93《民用建筑热工设计规范》取值,由于规范只有10、20 mm空气间层的热阻值(按冬季标准0.14、0.16 m2·K/W),没有15 mm空气间层的热阻值,实际计算时按最小热阻值0.14 m2·K/W选取。

注:墙体总厚度为96 mm。

将该木塑复合保温墙体与传统民居建筑外墙传热阻[7]相比(见表5),说明该木塑复合保温墙体不论是墙体厚度,还是理论传热阻都具有一定的优势。因此,采用木塑复合材料作为建筑外墙围护结构在理论上是可行的。

3 结语

(1)木塑外墙挂板可作为隔墙类装饰材料,用于非承重的一些场合;其表面具有一定的防水能力;与常用建筑墙体面板(石膏板、水泥刨花板等)相比,这几种木塑外墙挂板的热物理性能与其相近。

(2)采用木塑复合材料(中间填充EPS板)作为内外墙体围护结构所获得的复合保温墙体厚度为96 mm,远小于厚度为240 mm实心砖砌筑的墙体。与传统民居建筑外墙相比,该木塑复合保温墙体的厚度、理论传热阻具有优势。说明从热工性能方面考虑,采用木塑外墙挂板材料做建筑围护结构是可行的。

参考文献

[1]马维华.浅谈我国新型墙体材料[J].内蒙古科技与经济,2009(1):90-92.

[2]王清文,王伟宏.木塑复合材料与制品[M].北京:化学工业出版社,2007.

[3]Muasher M,Sain M.The efficacy of photostabilizers on the color changeof wood filled plastic composites.[J].Polymer Degradation and Stability,2006,91:1156-1165.

[4]许岗,杨觉明,陈平.疏水复合薄膜接触角的测定[J].西安工业学院学报,2004,24(1):65-69.

[5]王润山.陕南乡土民居建筑材料及室内热环境[D].西安:西安建筑科技大学,2003.

[6]刘念雄,秦佑国.建筑热环境[M].北京:清华大学出版社,2005:137-143

道路结构层间性能评价研究 篇11

关键词：道路结构;层间性能;评价

近几年，我国政府不断加大道路建设力度，据调查资料分析，在我们国家已有的公路中，以沥青路面居多，这是由于沥青路面不但施工简单、工期短，而且可供选择的结构种类繁多、道路维护保养方便，而且缩短通车时间等诸多优点，即使沥青路面有诸多优点，但是依然存在不足[1]。

1.路面层间破坏情况

1.1层间剪切破坏机理

层间剪切破坏类型主要发生于沥青路面中，道路路面的各个结构层之间存在着抗剪性，这种特殊的性能在世界各地相关领域都很少涉及到[2]。但是，就我国道路路面的现实状况来讲，由于道路荷载所形成的剪力进一步引发的路面结构被破坏问题刻不容缓。剪切破坏通常是沥青路面破坏司空见惯的种类，从病害产生的具体部位还可以继续划分为两种类型：一是路面层的混合料内部产生的剪切性破坏，这种病害类型主要发现于刹车或者启动比较频繁的路段。二是结构层间产生的剪切性破坏种类，而这种病害类型主要发生于道路层间结合性能不太好的路段中，发生病害之后比较容易造成路面层间的滑移问题，从而进一步引发路面剥落、裂缝等危害。

1.2反射裂缝破坏机理

反射裂缝类型的破坏直接关系着路面结构的稳定情况以及道路的使用性能，路面开裂造成的破坏大大缩短了路面的使用寿命，其中，沥青路面开裂主要表现为：疲劳开裂、低温开裂以及反射开裂等种类[3]。反射裂缝是由于刚性半刚性的基层（或者旧路面）本来存在着裂缝问题，在温度和荷载的共同作用下产生扩张力，如果裂缝扩张产生的应力没有得到及时有效的缓解，那么在裂缝的四周形成应力聚集在一起，这就导致沥青混凝土的底面承载着非常大的拉应力，最后的结果就是裂缝逐渐向路表延伸。

2.层间粘结性能评价

将沥青碎石封层推移和拥包的成因作为依据，可以利用路面层之间的抗拉、抗剪强度当作路面层间粘性的评价标准，本文把沥青碎石封层试件作为实验对象，通过拉拔和正压扭剪两个室验来检测结构层之间的抗拉和抗剪的性能强度，利用层间被破坏时产生的拉力值表示层间的抗拉强度[4]。实验开始前，根据前述成型方法办法和各试验水平成型试件，等到试件全部彻底固化之后，把擦碎石封层的外壳需要全部擦涂满环粘结剂，把拉头与碎石层紧密粘连起来，等到彻底牢固之后，试验可以开始。其中，开始正交拉拔实验时，每一组测试 次，实验测出拉拔力的多少，算出平均值，每一项因素对于抗拉力产生怎样的影响，有何规律。利用极差来代替不同的因素对于实验对象层之间的抗拉强度所产生的不同的影响，实验过程中的四个因素里，影响抗拉强度的结果是：纤维用量（0.05kN）<纤维长度（0.06kN）<碎石用量（0.147kN）<乳化沥青用量（0.233kN）。结构层之间的抗拉强度因为乳化沥青用量不同而变化，与沥青的用量成正相关。这是由于沥青用的越多，能够渗透到路面里的也就越多，而且被包裹起来的碎石面也越来越大，结构沥青量越来越大，就能使得层间结合起来更为严密牢固。在碎石量在900g-1100g范围之间时，结构层之间的抗拉性能与碎石使用量成正相关。碎石使用量超出1100g之后，在继续增加用量，层间的抗拉强度反而快速价降低，这是因为在碎石使用量低于1100g的时候，封层的外表有很多没有包裹上碎石的区域，当碎石不停地投入，被包裹的表面也逐渐增多，使得结构沥青量加大，加上封层和拉头的交接面增加，综合作用使得抗拉力增加。一旦碎石投入量继续加大，结构沥青的含量增加速度便逐渐降低，因此，拉拔力的增长幅度也会逐渐变弱，而且碎石投入量是1200g时，碎石的覆盖率已几乎达到100%。实验结果发现，纤维的长度和使用量对抗拉强度的影响也不容忽视，仅次于碎石用量。结果证明，纤维长度对于结构层之间的抗拉强度影响程度不大，但是不断地加大纤维的使用量，抗拉强度开始逐渐加大，达到最大数值后便开始减少，出现最高值时的纤维使用量为9g。

3.层间抗裂性能评价

低温开裂作为沥青路面病害的常见表现形式。美国公路战略研究计划（简称SHRP）在研究沥青材料的低温性能时，严格模拟了沥青在施工期间以及五年路面使用期间老化的实际状态。SHRP 采用弯曲梁流变仪的弯曲蠕变试验和直接拉伸试验对沥青的低温抗裂性能进行评价，利用通过RTFOT以及压力老化的沥青，测量均值最低的道路温度时的低温弯曲蠕变劲度模量S 作为最主要指标。SHRP通过BBR实验对沥青的低温抗裂性能进行评价，实验需要605 时的S不能超过300MPa，另外，还需要605 时蠕变劲度和荷载作用的时间双对数曲线斜率m 值不能低于0.3（m 是表现沥青劲度的时间敏感性能以及应力松弛性能，m越大说明其应力松弛和抗裂性能越好）。

文章主要是围绕剪切破坏和反射裂缝两种最普遍的路面病害类型进行研究，解析其病理成因，总结破坏其层间结构的常见因素，结合现阶段已有的实验方法，提出自己的思路，病对现有的试验方法进行完善。

参考文献：

[1]武书华.半刚性基层沥青路几面层间剪切疲劳特性及接触状态评价研究[D].长安大学，2012（06）：220-221.

[2]田耀刚，韩庆，田世亮等. 半刚性基层沥青路面层间病害调查与研究[J].武汉理工大学学报，2010（4）：169-172.

[3]李江卫.胶粉改性沥青应力吸收层防治沥青路面反射裂缝研究[D].重庆交通大学，2011（03）：116-117.

住宅结构的合理与实用性能研究 篇12

人们在生活中获取各种信息是通过环境的刺激得以实现的, 在此过程中人们的感觉器官与大脑共同作用。人们通过从环境中获得相关的感知, 进而指导自身的日常行为。人们通过环境形成的感知主要有以下方面。

1.1 个人空间、人与人之间的距离

人们日常活动的空间范围, 人们在个人的空间之中进行家具布置、社交活动等都属于个人空间。对于个人空间的设计不同的个人表现出不同的风格, 影响设计风格的因素包括年龄、性别、人种、风俗等。霍尔提出人际间社会接触的四个距离:亲密距离, 如夫妇、双亲与子女, 可在35cm以内;个人距离, 如密切的朋友, 在35~120cm以内;社交距离, 如熟人, 在1.2~300m以内;公共距离, 如陌生人, 在3~9m以内。这些对住区规划、建筑设计及家具布置不无影响。

1.2 住宅空间的领域性与私密性

领域性是指个体、团体等对一片地带的排外性控制。每个人对于自己的空间范围都存在领域性的要求, 具有保证自身的生活不受干扰、私人生活的私密性的要求。个体往往以某存在的环境或改变环境以建立起自己的边界或标记来描述领域。这些分界线为别的个体所理解和尊重。

私密性是指个人对自己所处的空间环境要求具有不受外界干扰的作用, 进而在自身的空间范围中进行内心感受的表达或者对自身的行为以及思想进行自我评价, 同时还要求各人空间在自身需要对外沟通不会形成阻碍。由此可见, 私密性可以理解为是一种个人 (或人群) 可以对自身与人交换信息进行控制的自由。

1.3 空间环境的可识别性和防御

空间环境的可识别性是指人们对某一建筑环境的基本空间模式的识别, 从而清晰的分辨出自身所处地理位置, 并能了解对方所处的地理位置, 进而可以对环境进行分辨找到目的地。在居住区内设计的标志性建筑以及其他的构筑物将会对居民产生一定的影响, 有助于居民识别居住环境, 从而有利于建立居民的“归宿感”与“领域感”。

防御空间可以根据空间地域概念进行等级的划分, 如私人的、半私人的、半公共的、公共的。环境有可能成为引发事故发生的因素, 同时也具有防止事故发生的作用。

2 住宅结构的合理与实用性设计

2.1 合理的功能分区

在进行住宅结构设计的过程中, 对住宅的空间进行合理的分区将有益于保证住宅的基本功能的实现。立足于使用的层面上, 应该根据居民生活的性质对住宅空间进行区间划分, 合理建立起各区域内的关系、区域之间的关系和交通衔接。在对住宅空间进行区间划分的过程中, 要以居民的生理条件、心理特征以及生活方式等将住宅空间划分为公私区、动静区、洁污区等功能区间。

2.2 舒适度的提升

居住质量的提升不仅仅要求扩大居住面积以及增加房间的数量, 最重要的是要求住宅空间的设计应该与居民的生活行为以及习惯相适应, 促使居民感觉到住宅的舒适感。根据国外相关的调查数据显示:居住质量的高低会受到居住面积大小的影响。国外住宅的套型面积多数设计为80~110m2, 而对于我国的住宅面积的设计, 要求人均居住面积应在35m2左右。住宅中的各个功能区间的面积设计应该考虑到必要设施、家具和设备等的合理布置, 个人休息所需空间, 居民进行一些活动或者操作所需的空间等。在功能空间的划分中, 应该明确如果面积过于狭小, 会产生拥挤的感觉;如果面积过大, 则会给人以空荡的感觉, 同时也不利于家庭之间温馨氛围的营造。

2.3 功能区间的数量设计

对于住宅中功能区间的划分数量的确定, 需要综合考虑居民的家庭人口数量、居民的生活方式、居民的生理与心理需求等因素。与此同时, 为满足市场需求, 需要构建部分大面积套型, 扩大住宅中各个房间的面积, 增加住宅中功能区的数量, 同时也应该增加功能区间的种类, 以满足居民对不同生活时间所需环境的需求, 比如学习室、独立餐厅、工人用房等, 从而使住宅的设计符合现代化发展的要求。

2.4 合理进行房间布置

住宅内部各个房间的布置应该紧密联系。起居厅的设置应该满足组织家庭生活的作用, 在设计上应该减少门和入口的设置, 保证其拥有足够长度的墙面进而便于室内家具或者设备的安置。此种设计同时能够有效的避免厅内人员走动进而对会客、团聚等造成干扰。厅内往往是家庭活动的中心, 因此活动人数相对来说较多, 基于此种情况应该将起居厅设计成具有良好光照、良好通风、开阔的视野等的空间。对于住宅内的厨房设计, 应该将其设置在临近入口的部位, 避免因为做饭对住宅中其他空间造成污染。至于卫生间的设置, 应该将其与卧室接近, 进而避免晚间去卫生间造成的麻烦。

3 住宅空间的安全性设计

日本的相关调查资料显示, 每年约有5000人死于建筑灾害, 发生于普通住宅之内的数量将近80%。住宅空间的安全性往往需要防火、防盗、防滑等结构的设置提供保障, 其安全性的表现形式往往是结构的稳定性以及抗地震破坏的能力等。对于高层住宅建筑, 其防火疏散通道以及设施的安置受到格外的重视。住宅的防盗方面, 应该遵守相关规定将住宅门安装成防盗门, 同时采取相关措施防止不法人员利用水落管、阳台、楼梯入口等进入住户之中, 并需要严格住宅区内的保安以及物业的管理。此外, 还需要做好以下相关工作, 为住宅提供较为全面的安全保障。首先, 将住宅入口、走道、楼梯、电梯、卫生间等场所均应进行无障碍设计, 从而防止因设计不合理对老年人造成不便。其次, 应该处理好住户中电器、信息产品等的安全保护工作。最后, 根据《健康住宅建设技术要点》中的相关规定, 合理设计住宅空间的声、光、热以及空气环境, 提高住宅的舒适程度。

4 结束语

住宅是人们生活的主要场所, 拥有一个实用、舒适、安全的住所将会有助于人们更好的休息和工作。随着人们生活水平的提高以及思维观念的更新, 人们开始追求高品质的生活, 要求高标准的生活环境。住宅的设计是否合理、实用, 是居民能否更好的享受舒适的生活的关键, 因此未来应该致力于住宅设计的合理化和实用化, 提高人们的生活质量。

摘要：社会经济的发展带动了各行业的发展, 人们的生活水平同样得到了一定程度上的提高, 进而人们对住宅结构的合理与实用性的要求也逐步提升。本文将从人们对住宅空间环境的感知入手, 对住宅结构的合理性和实用性进行探析, 进而分别给出功能区的合理划分、住宅舒适度的提升、房间的合理数量设计等相关改进措施。

关键词：住宅结构,合理性,实用性

参考文献

[1]孔红枚.中小型住宅户型设计评价与偏好选择研究[D].杭州:浙江大学, 2013.