转换设计（共12篇）
转换设计 篇1
摘要：可转变换债券转换条款的合理设计对于其顺利发行有着非常重要的作用。本文对选取的我国53只可转换债券的条款进行了系统的统计性描述, 在此基础上探讨了我国可转换债券条款设计上所存在的问题, 并根据税收抵减假说、财务危机假说、风险转移假说及风险评估假说原理设计了合理实证研究模型, 对这53只可转换债券的条款进行了实证研究。研究结果发现大公司、信誉较好的公司、获取经营现金能力较强的公司倾向于设计较高的转股价格;成立期限较长的公司以及未来收益较不稳定的公司有同样的设计倾向;公司股本结构和外部制度性因素也对可转债条款有明显的影响。
关键词：可转换债券,转换条款,统计性分析,财务危机假说
一、引言
可转换债券是一种具有一定期限、利率和票面价值并赋予投资者在规定期限内可在双方约定的条件下将可转换债券转换成一定数量的公司股票权利的债券。从1843年世界上第一只可转债诞生以来, 可转债以其独特的魅力受到了广大投资者和发行公司的青睐, 同时广大学者对可转债的研究也从未停止过。Green在委托代理理论下提出的风险转换理论, 认为公司通过可转债融资就减少了公司投资政策的风险偏好, 减轻了公司股东与债权人之间的冲突。Stein提出了后门权益融资假说, 该假说认为在信息的不对称会增大大逆向选择的成本而使公司股权融资成本很高, 这时可转债融资可以作为一种延时股权融资的方式。Brennan和Schwartz认为可转债对风险是非敏感的, 在投资者对对发行企业不知情的情况下, 可转债是最小化评估成本的最佳方式。王冬年和杨淑娥研究了我国2000年-2004年上市公司可转换债券的发行条款, 对比中国和国际可转换债券债性股性和赎回保护类型, 发现我国可转换债券表现出的偏股性特征是与我国可转债的融资动机相符的, 同时赎回条款保护的主导类型与大陆法系国家的一致。王慧煜和夏新平通过比较分析研究了我国17家公司的可转换债券发行条款中转换价格、转换价格调整条款, 发现我国可转换债券发行条款设计不具有多样性。
本文根据税收抵减假说、财务危机假说、风险转移假说及风险评估假说设计了较为合理可行的的可转债条款实证研究方法, 本文的基本框架为:第一部分为引言, 系统的回顾中外学者对可转债的研究, 并大致介绍本文;第二部分为对可转债的主要条款进行统计性描述并进行变量设计;第三部分为实证研究, 并对研究结果进行分析, 得出最后结论;第四部分为政策性建议。
二、主要条款统计性描述及变量选取
(一) 主要条款统计性描述
表一给出了我国从2002年-2009年间发行的53只非金融类可转换债券的主要要条款统计性数据, 主要条款统计性描述见表1。
我们从表1可以看出我国的可转债发行规模差距还是很大的, 平均发行规模为10.32亿, 最大的为30亿, 最小的为2亿, 标准差为7.01;相对发行规模差距并不是太大, 标准差较小;可转债的票面利率差别不是太大并且相对企业贷款利率普遍较低, 票面利率最高为3.21%, 最低为1.2%, 平均为1.97%, 标准差仅为0.4387, 而美国可转债 (5) 的票面利率普遍较高, 一般可达到5%, 少数高者可达到10%, 低者可以达到2%, 而且差别较大, 可见我国可转债在利率条款设计上明显偏低并且缺乏多样性;一般情况下我国可转债的期限设计为5年, 从我们搜集的数据可以看出, 在53只样本, 只有4只期限为6年, 1只期限4年, 4只期限3年, 剩下的全为5年, 而美国等发达国家期限设计在10年以上, 并且差别性较大;从选取的2002-2009年间的53只可转债可以看出我国的可转换价格具有较明显的差异性, 转换溢价率最高位330.88%, 最低为-58.16%, 平均值为19.49%, 标准差为61.86, 而美国等发达国家的溢价率一般变化幅度较大, 有10%以下的, 在10%一20%、20%一30%、30%一40%之间都有分布, 在40%以上的也有, 平均在15%-30%之间, 所以我们可以看出我国的转换价格设计还是很合理的;表1的样本数据显示了赎回保护期差别并不大, 平均为0.69年, 最大为2年, 最小为0年, 一般在半年左右;表1的数据显示回售保护期差别不大, 一般在1.78年左右。
(二) 变量选取
我们拟对我国的可转换债券条款进行实证研究, 选取转换价格作为被解释变量, 根据税收抵减假说、财务危机假说、风险转移假说及风险评估假说原理选取解释变量。
税收抵减假说认为债务融资能够很好的抵减税收, 所以上市公司有发行债券的动机。因为债务融资能够很好的为公司避税, 所以公司会利用一切机会发行债券, 从而使公司减少对所得税的支付以获得最大的利益。根据该假说我们选取实际税率、非债务税蔽作为解释变量。
财务危机假说认为当公司面临较高财务风险时, 公司对承担相应债务偿还的能力变得很小, 当债权人认识到这一点时, 公司就会面临较高的股权性融资成本和债权性融资成本, 但可转换债券有很好的规避风险的能力, 能是持有人根据市场的变化来进行抉择, 也就说可转换债券对风险并不是太敏感, 所以可转换债券就成为高财务风险公司比较好的融资选择。根据该假说我们选取总资产、资产负债率、实物资产比例、无形资产比例、全部资产现金回收率、每股经营现金回收率、资产现金回收率波动作为解释变量。
风险转移假说认为可转债的发行能缓和股东与债权人之间的利益冲突。股东与债权人潜在的冲突之一在于企业执行投资的风险水平。股东有倾向与高风险项目投资的动机, 假如投资成功, 股东们将获得大部分的收益;假如投资失败, 债权人除了利息收入不能保证以外, 本金也可能遭受损失。甚至, 假如权益上的损失低于从债权处所剥夺的收益, 股东还可能投资那些净现金流为负的项目。根据这一假说我们选取资产负债率、主营业务收入增长率、市场价值与表面价值比、企业自由现金流、现金松弛度作为解释变量。
风险评估假说认为可转债对风险是非敏感性的, 为了最小化评估风险的成本, 特别在当投资者对发行企业的风险毫无知情的情况下, 可转债融资是债券融资的最好的替代。所以我们选取总资报酬率波动、息税折旧摊销前报酬率波动、股票日收益率标准差、公司年龄作为解释变量。
表2给出了各假说的代理变量及预测符号。
三、实证研究
本文以2002年到2009年间我国发行的所有非金融公司 (7) 的53只可转换债券为样本。样本的数据均来自CCER经济研究中心和国泰安数据库。本文为了使实证模型更趋于合理性, 首先对相应变量进行相关性分析, 然后在此基础上设计出了4个多元回归方程。
(一) 相关性分析
我们对转换价格与选取的解释变量、控制变量进行相关性分析发现cor (cp, lnsize) =0.3484;cor (cp, lev) =-0.3445;cor (cp, intang) =0.4534;cor (c, ave cps) =0.2266;cor (cp, s tdrcoa) =0.5744;cor (cp, age) =0.5792cor (cp, re offs ize) =-0.5231。从相关性分析我们可知以上解释变量与被解释变量都有较强的相关性, 这也是我们选择这些变量作为解释变量的原因。
(二) 回归分析
对全部的数据进行回归 (8) 相关回归结果如表表3。
由表3的实证结果我们可以看出: (1) 公司的规模越大, 发行公司发行可转债时转换价格越高, 与预期结果相同。 (2) 公司负债率越高, 公司发行可转债的转换价格越低。在这一点上和美国等发达国家可转债市场基本相符, 这也和预期的相同, 并且我们从回归结果可以看出公司的负债率对转换价格的影响还是相当显著地 (9) 。 (3) 无形资产比例越高, 转换价格越高。这说明投资者在选择可转债时还是比较看重公司的品牌、公司在市场中的影响力等无形资产的。 (4) 每股经营现金流量与转换价格呈正比例关系符合我们的预期。 (5) 资产现金回收率波动对转换价格回归的结果上看不管是显著性还是系数上都说明其对转换价格的影响还是比较明显的。资产现金回收率波动小说明公司未来的资产现金回收较为确定, 这样就会使公司未来股票价格波动率降低, 从而使可转债期权价值减小, 所以发行公司为了增大可转债的吸引力, 就会制定较低的转换价格。这一点和我们的预期相一致。 (6) 公司上市时间越长的公司一般在市场中的影响力越大, 资金也越雄厚, 所以有制定较高转股价格的倾向, 这与我们的预期一样。 (7) 相对规模越大发行公司倾向于设计较低的转股价格。因为发行规模过大就会对未来股市供给造成冲击从而使股价下降, 所以发行公司必须制定较低的转换价格从而使可转债顺利发行。 (8) 已经进行了股权改革的公司在发行可转债时倾向于设计较高的转股价格, 即其发行的可转债具有较强的吸引力。 (9) 其它变量均不显著。
四、政策性建议
从1991年我国发行第一只可转换债券以来, 我国的可转换债券市场已经走过19年的发展历程, 现在我国的可转债融资额越来越大, 虽然我国的可转债市场取得了突飞猛进的发展, 但是我国的可转债市场总体上来说还不是特别的成熟。本为就针对我们的实证研究结果给出相关的政策性建议。
(一) 增大条款设计的灵活性
可转换债券发行条款的合理设计对可转换债券能否成功发行和转股是重要的, 对发行公司进行筹集资金时能否减少融资成本也是非常重要的。目前我国发行的可转换债券在条款设计上缺乏个性。要想改变这一格局, 首先从制度角度放宽对可转换债券部分条款的限制, 让上市公司有更大空间的根据自身需求灵活设计个性化条款;其次我们需加大宣传, 让供需双方加强对可转换债券作为金融创新工具的认识, 让供需双方参与进可转债条款的设计从而满足其各自的需求。
(二) 放宽市场准入机制, 以迎合市场需求
我国对可转债发行主体具有很严格的要求, 只有很少量的实力很强的公司才能够有条件发行可转债, 这样发行公司在条件上就会很相似, 所以发行公司所发行的可转债也就缺乏多样性。所以只有政府放开对可转债市场的管制, 让更多的公司参与进来, 才能盘活我们的市场, 才能让投资者多样的需求得到满足。
(三) 完善市场评价体系
我国的信用评级机构虽然最近几年有了较快的发展, 市场上也有不少的信用评价公司, 但总体上公信力不足, 评估体系的完整性和先进性, 尤其是在我国的适应性还未得到市场的一致认可, 我国的可转换债券票面利率和转股溢价的确定就缺乏科学根据, 投资者就不能对可转债进行有效投资。所以要发展我国的可转债市场, 我们就要大力发展并完善我国的市场评价体系, 只有我国的市场评价体成熟完善了, 投资者才敢于在可转债市场上投资, 我国的可转债市场也就会发展壮大了。
(四) 完善发行公司的财务信息披露机制
通过我们的研究发现发行公司的重要财务指标对可转换债券的转换价格有非常大的影响, 所以发行公司要定期发布财务信息以减少市场上的道德风险和逆向选择, 从而完善市场, 激发投资者的投资热情。
参考文献
[1]Green, R.Investment incentives, debt and warrants[J].Journal of Financial Economics, 1984 (13) :115—136.
[2]Jensen, M.Agency costs of free cash flow, corporate finance and takeovers[J].American Economic Review, 1986 (76) :323—329.
[3]Brennan, M., &Kraus, A.Efficient financing under asymmetric infor-mation[J].Journal of Finance, 1987 (21) :35—54.
[4]Brennan, M., Schwartz, E.The case for convertibles[J].Journal of Applied Corporate Finance, 1988 (1) :55—64.
[5]Stulz, R.Managerial discretion and optimal financing policies[J].Journal of Financial Economics, 1990 (26) :3—27.
[6]Lewis, C.M., Rogalski, R.J., Seward, J.K., 1998.Agency problems, infor-mation asymmetries, and convertible debt security design.Journal of Finan-cial Intermediation7, P:3259.
[7]Mayers, D., 1998.Why firms issue convertible bonds:the match-ing of financial and real investment options.Journal of Financial Eco-nomics47, P:83102.
[8]Timo P.Korkeamaki and William T.Moore, 2004.Convert-ible Bond Design and Capital Investment:The Role of Call Provi2sions, Journal of Corporate Finance1, February
[9]王慧煜夏新平可转换债券转换价格条款的合理设计[J]华中科技大学学报2004 (3) :6569
[10]何佳有控制权利益的企业融资工具选择——可转换债券融资的理论思考[J]经济研究2005 (4) :66—75
[11]刘成彦中国上市公司可转换债券发行的公告效应研究[J]经济科学2005 (4) :99—108
[12]刘舒娜陈收徐颖文可转换债券发行动因及股价效应研究[J]系统工程2006 (1) 62—68
转换设计 篇2
目设计》
课程设计题目：
进制转换系统
学生学号： 学生姓名： 指导老师：
一、程序功能
本系统由c语言编写而成，主要实现对进制的转换。输入一个数，按要求转化成二进制，八进制，十进制。
二、软件设计
#include
int a,b,c,d;
__int64 n,m;//定义长整数
while(1)//循环是为了能重新开始
{
printf(“二进制、八进制、十六进制转换n”);
printf(“请输入想转换的正整数:”);
scanf(“%I64d”,&n);//跟前面的定义长整数对应
printf(“n”);
if(n<0||n==0)
{
printf(“输入错误，请重新输入正整数:”);
scanf(“%I64d”,&m);
printf(“n”);
n=m;
}//重新输入只能重输入一次。下面都是。
printf(“请输入想转换的进制：n1、二进制转换n2、八进制转换n3、十六进制转换n”);
scanf(“%d”,&a);
if(a!=1&&a!=2&&a!=3)
{
printf(“输入错误，请重新输入：”);
scanf(“%d”,&b);
printf(“n”);
a=b;
}
if(a==1)
erjz(n);
if(a==2)
bajz(n);
if(a==3)
sljz(n);
printf(“是否退出？n1、YESn2、NOn”);
scanf(“%d”,&c);
if(c!=1&&c!=2)
{
printf(“输入错误，请重新输入：”);
scanf(“%d”,&d);
printf(“n”);
c=d;
}
if(c==1)
{
printf(“谢谢使用n”);
exit(0);
}
if(c == 2)
{
system(“cls”);//清屏函数
}
}
return 0;} void erjz(__int64 n)//二进制函数 {
int k[10000],i=0,j;//因为不知道数组到底要定义多少，所以一次性定义大一些。
while(n!=0)
{
k[i]=n%2;
i++;
n/=2;
}//看书上的二进制求法。下面的道理一样
for(j=i-1;j>=0;j--)//倒序输出
printf(“%d”,k[j]);
printf(“n”);} void bajz(__int64 n)//八进制函数 {
int k[10000],i=0,j;
while(n!=0)
{
k[i]=n%8;
i++;
n/=8;
}
for(j=i-1;j>=0;j--)
printf(“%d”,k[j]);
printf(“n”);} void sljz(__int64 n)//十六进制函数 {
int k[10000],i=0,j;
while(n!=0)
{
k[i]=n%16;
i++;
n/=16;
}
for(j=i-1;j>=0;j--)
{
if(k[j]==10)
printf(“A”);
else if(k[j]==11)
printf(“B”);
else if(k[j]==12)
printf(“C”);
else if(k[j]==13)
printf(“D”);
else if(k[j]==14)
printf(“E”);
else if(k[j]==15)
printf(“F”);
else
printf(“%d”,k[j]);
}
printf(“n”);}
三、心得体会：
建筑转换层结构设计有关要点 篇3
关键词：转换层;结构设计;形式;要点
生活水平的提高建筑功能应该相应的顺应人们的需求，在一座建筑楼房里，上面楼层常常是商用和住宅，中部楼层要求房间不同的办公用房，下部楼层要求大的空间用作商店、餐厅和休闲场所，特殊要求的楼层就要特殊的结构形式，上部一般应用比较多墙体的剪力墙结构，中部应用一些柱、一些剪力墙结构，但是下部一般应用大柱网结构。要做到这样的结构布置，需要结构转换的楼层设置水平转换构件，就是转换层结构。才能使建筑功能符合老百姓的需求，因为当下土地更加的稀缺，所以建筑转换层结构设计是时代发展的重要任务。
一、转换层结构定义和应用
高层建筑在使用功能上，下部多为商业区，而上部多为办公和生活区域。鉴于这种分布格局，转换层建构在高层建筑中多出现在下部楼层，而上部楼层较多，这就造成了转换层受力情况复杂，设计施工难度较大，稍有疏忽就可能导致灾难性的结果。其次，高层建筑转换层地震反应强烈。
二、建筑转换层结构的形式
从转换层的转换功能来看，可分为以下几种：上、下层结构形式的转换，如上部剪力墙结构转换为下部框架柱结构;上、下层结构轴网的转换，如上、下轴网不重合;上、下层结构形式和结构轴网的同时转换。从转换层的结构形式来看，可分为以下几种：
（1）梁式转换：梁式转换具有传力路径清晰快捷、工作可靠、构造简单、施工方便等优点，是目前国内应用最广的转换层结构形式，占总数的85%以上。梁式轉换可用于8 度及8 度以下抗震设计，所不同的只是地面以上大空间的层数有限制，抗震设防烈度越高，地面以上大空间的层数限制越严。
（2）桁架转换：当底部大空间楼层柱距较大时，转换梁高度常达到楼层的整个高度，而又不能开洞，因而该层无法利用，采用桁架式转换可解决这一问题。桁架转换具有传力明确、传力途径清楚，但构造和施工复杂，特别是节点处的设计和施工。桁架转换层上部的结构要求是“强柱弱梁、强边柱弱中柱”，这也是设计原则。而在空腹转化成施工中，空腹桁架要整层铺设必须保证要有一定的强度来支撑。转换层的截面尺寸要根据剪压比来计算和确定，这样可以提早预防变形。当转换桁架用于框架-核心筒结构、筒中筒结构的上部密柱转换为下部稀柱时也要进行满层铺设，并将两者斜杆的交点作为上部密柱的支撑点。最后就是应加强转换桁架的每一个节点的刚度，而对其结构也要进行完善，防止预应力问题而产生的结构强度问题。
（3）板式转换：当上部剪力墙布置复杂，上、下轴线错位较多，用转换梁结构难以直接承托时，需采用厚板式转换结构。板式转换结构具有上部墙体及下部柱网可灵活布置，不受结构轴网限制等特点。它的不利之处在于，结构构件超大、自重大、结构层间刚度大、材料消耗大、工程造价较多等。板转换可用于非抗震设计和6 度抗震设计。作为转换构件的厚板，其结构自重大、耗费材料多，导致其经济性较差。由于在转换层集中了相当大的质量，刚度又很大，造成转换层处结构的上下竖向刚度突变，容易产生薄弱层。目前，对转换厚板的抗震性能、受力机理和传力途径的研究，还不是很完善，导致其安全可靠性比较差;但是厚板转换也有其比较突出的优点，即特别适用于转换层上部竖向构件布置比较随意、柱网错综复杂的建筑，且模板工作量较少、施工简便快捷。
（4）箱形转换：当转换层上、下板厚较大，与中间托梁一起共同工作时，形成箱形转换结构。箱形转换层可用于上、下层结构形式转换、柱网尺寸扩大及轴线错位等。
（5）斜柱转换：当上层结构在下层两柱之间增加一根柱时，可采用斜柱转换外加环梁的转换方式，采用此转换可避免采用耗材较大的梁式、板式转换，而且方便管道的通过（当转换层为结构避难层）。
（6）巨型结构转换：巨型结构体系又称超级结构体系，是由巨型的构件组成的简单而巨型的桁架或框架等结构，作为高层建筑的主体结构，与其他结构构件组成的次结构共同工作，从而获得更大的灵活性和更高的效能，特别是在次结构的顶层，可设成整层无柱空间。
（7）其他结构形式转换：如美国IBM 大厦的拱式转换，将上部密排柱通过拱的作用传递到下部大柱中。__
三、建筑转换层结构设计要点
（1）为了保证转换层结构上下层主体结构的总剪切刚度满足的要求，常常要采用加大转换层下部主体结构竖向构件（主要是核心筒体）截面尺寸、提高其混凝土强度等级、增设剪力墙等方法。这里由两个问题值得注意：①筒体截面尺寸增大导致结构地震总反应增大以及筒体在整个下部结构抗侧总刚度中所占的比重变得更大，筒体所承受的地震荷载呈现级数增大的趋势，此时作为抗震第一道防线的筒体的安全设计更应得到充分重视;②在增设剪力墙来提高抗侧刚度时，要注意整体刚度的均匀分布，保证刚度中心与质量中心尽可能重合，避免由于两者偏心引起的建筑物整体扭转。
（2）剪力墙的合理布置对上下刚度传递的影响。前面提到要使上下两种不同结构形式内力得以准确传递，首先要尽量避免转换层上下结构的刚度突变，这个问题可从两方面解决：①减少上部刚度，即上部住宅能不设剪力墙的部位就不设剪力墙，墙肢在满足轴压比的前提下尽量短;②加大下部刚度，在建筑使用功能允许的条件下，可在大空间层的适当部位设置若干落地剪力墙，同时注意落地剪力墒的布局应均匀、对称，避免过于集中。
（3）转换层结构刚度的合理选择。在进行转换层结构设计时，存在着转换层结构刚度合理值的问题。当转换层刚度过大时，一方面引起地震反应和结构竖向刚度的突然增大，使转换层上下层处于更加不利的受力状态，另一方面材料用量增加，结构经济性不合理。当转换层刚度过小时，上部框支部分的竖向构件与其它竖向构件之间可能出现较大的沉降差，从而在上部结构中与该部分竖向构件相连的水平构件中产生明显的次应力，导致其配筋增加。这一点在正交主次转换梁结构中的转换次梁中表现最为突出，此时不仅转换次梁要选用合适的截面尺寸，还要保证转换主梁具有足够的刚度，以减小因转换主梁挠度引起转换次梁的支座沉降而导致上部结构构件产生的次应力__
四、结语
现在，高层建筑的功能更多的需要向着多样化、复杂化、全面化，转换层在高层建筑中具有广泛的拓展前景。在高层建筑中，转换层的运用改变了一般的设计，在结构转换的楼层中转换构件，其对建筑结构的改变开起了一个过渡、衔接的功能，促使建筑中各个组成部分的不同功能得以淋漓尽致地发挥。因此，在高层建筑转换层结构的设计中，要结合工程的特点和具体情况，根据对建筑全面的研究、计算和分析，运用有效的转换层结构设计办法，展现优势，排除难题，有效提高施工的效率。保障建筑物的安全性和实用性。
参考文献：
[1]吕革，吴菲.谈高层建筑中梁式转换层结构设计在实际工程中的运用[J]，中国新技术新产品.2012，（12）：198-199.
转换设计 篇4
当前我国高层建筑发展迅速, 上、下部楼层竖向结构体系、形式上为满足建筑使用要求而差异较大, 或扩大下部楼层竖向结构轴线距离等现象越来越多[1]。因此对平面布置复杂、竖向刚度变化不均匀、上下结构不连续建筑采用单一结构体系是不可行的。为满足建筑使用功能, 保持建筑空间工作性能, 实现结构体系改变, 合理设置转换层, 并对转化层工程进行深入分析具有十分重要的意义。
基于此, 本文根据实际工程情况, 提出了一种能真实反映结构转换层的实际受力状态, 又能便于结构设计工作者应用的方法来进行转换层结构的设计。
1 工程概况
厦门市振华大厦工程, 总建筑面积56 915.39 m2, 地下2层及一个夹层, 上部由A, B, C三个独立结构单元组成, 其中A, B均设计为30层钢筋混凝土框支剪力墙结构, C楼为4层钢筋混凝土框架结构群房。本工程地下室于1994年施工完毕, 而上部结构在1999年转手续建。为适应销售市场, 甲方建议采用四面悬挑, 缩小开槽尺寸, 从而达到扩大标准层面积、增大商业利益的目的[2]。为此移动原有上部剪力墙的位置, 使设置结构转化层成为必然, 且为满足空间使用要求, 结构专审及甲方意见, 决定A楼在首层顶转换, B楼在5层顶转换。
该工程主要做法为将宽度为3.6 m, 2.5 m的井字槽均改小到2.10 m, 从而使上部墙体分别内移0.75 m与0.02 m, 脱离框支层的托架柱顶, 形成了较大的偏心。为解决这一难题, 此次转换层方案主要有:局部厚板转换层、实体厚板转换层及格构式劲性箱体转换层等方案。
局部厚板转换层与实体厚板转换层均有重量过大, 穿管道、留人孔位置设置困难, 计算分析难, 不经济等特点, 因此本文选用应用最为广泛, 理论也较成熟的格构式劲性箱体转换层方案。该方案具体做法为:
1) 用巨型转换大梁与普通框支梁组成格构, 再在上、下两边各设250 mm厚板, 从而形成一劲性箱体。其中所涉及的托架柱及上部墙体都应涵盖在转换大梁中, 因此将建筑东、西断面及南、北梁断面的转换大梁截面设为1 750 mm×2 350 mm, 1 200 mm×2 350 mm, 即为原设计框支梁600 mm×2 350 mm的3倍与2倍。
2) 将转换梁下的托架柱作为斜柱, 即把柱顶宽度分别作为1 750 mm和1 200 mm, 使其与转换大梁宽度一致。从而使这种设计符合“高规”[3]中的相关规定, 即“梁下部主筋全部通到柱内”与“框支柱应有部分钢筋延伸到框支梁以上一层墙体内”。
3) 在两转换大梁之间设置少量加劲梁或加劲板 (竖向) , 且把180 mm板厚改为250 mm。
2 结构设计及分析
2.1 主要设计参数
该工程位于厦门市东渡路和规划路的交界处, 地区场地类别二类, 地震烈度7度, 建筑设防烈度7度, 地面粗糙度为A类, 基本风压取值为0.83 k N/m2。振华大厦层高、剪力墙厚度及混凝土强度等主要参数详见表1。
2.2 梁式转换、箱式构造转换层整体结构分析
本工程采用程序软件PKPM进行整体计算。具体操作为:先用空间杆系程序“TAT”进行计算;再用壳元程序“SATWE”进行复合, 框支剪力墙计算及配筋则通过连接平面有限元程序“FEQ”进行计算;最后, 运用“TAT-D”进行弹性动力时程分析, 地震波采用程序自带的波形。其中在用SATWE对转换层进行计算时, 应详细考虑箱形转换层的结构性能, 即刚度与同尺度下的实心厚板相比较弱, 但抵抗变形能力及承载力却明显优于梁式结构, 是一种介于梁式转换层与实心厚板转换层之间的结构体系。因此, 在建模时应采用等刚度的梁柱结构进行替代。
2.3 梁式转换、箱式构造转换层局部结构分析
对于梁式转换、箱式构造转换层局部结构分析, 当前应用较广的方法是在用SATWE进行整体分析的基础上再用FEQ平面有限元分析程序作局部计算[4], 从而求得大梁的内力与配筋。作为对比, 作者采用有限元软件ANSYS对不同工况下转换层结构进行平面有限元及空间有限元分析。
用ANSYS进行建模时, 楼板和剪力墙采用Shell63单元, 梁柱采用Beam188单元;柱荷载及楼面荷载均需荷载离散化后分别加到对应的节点上;后对模型进行网格划分。计算得出荷载位移见图1。
结果得出:
1) 空间有限元分析得出最大正应力和最大剪应力分别比平面有限元分析计算值小11.8%~34.3%与21.3%~56.8%, 与实际更为接近, 能较好的反映出箱形结构的主要受力特点。
2) 通过断面应力求得构件内力, 可得出:外荷载不变情况下, 箱形结构的受力性能优于梁式结构。这是因为箱形结构上、下两层楼板部件不仅可以改善框支梁、框支柱自身的受力性能, 而且能便于楼层剪力逐渐地向筒体及下部结构传递, 从而避免了转换层自身成为抗剪薄弱层, 这使箱形结构的“面外受力性能”均得到充分发挥。另外, 箱形结构本身具有抗扭刚度大的特性, 利于考虑耦合作用下层间抗扭作用。
3 结语
通过对振华大厦采用梁式转换、箱式构造转换层的设计分析, 可得到以下结论:
1) 梁式转换、箱式构造转换层结构有较好的空间结构性能, 能减小自身应力水平, 在一定程度上克服应力集中, 使应力分布更趋合理, 从而具有降低构件内力, 提高结构可靠度、刚度等方面的优点。
2) 通过用有限元软件ANSYS对结构进行空间和平面分析, 可得出空间结构分析方法更适合用于结构内力分布计算, 应加以推广应用。
参考文献
[1]汪凯, 盛小薇, 吕志涛, 等.高层建筑预应力混凝土板式转换层结构设计[J].建筑结构, 2000, 30 (3) :45-48.
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[3]JGJ 3─2010, 高层建筑混凝土结构技术规程[S].
转换设计 篇5
教学设计
【三维目标】
1、了解漫画的概念。
2、明确漫画的构成方式及考查方式。
3、通过练习学会解答漫画题。【教学重难点】
明确漫画的构成方式及考查方式，学会解答漫画题。【高考说明】
高考“图文转换题”综合了“扩展、仿写、句式变换、修辞”等多种题型，隐含着语言表达简明、连贯、得体，准确、鲜明、生动等知识。
主要考查学生的观察能力、理解能力、概括能力和语言表达能力，是综合类题目。
【教学方法】讲解 点拨 总结 合作 【课时安排】1课时 【教学过程】
一 激趣导入：欣赏漫画。
二 明确学习目标和学习重难点。三 了解考试说明。
四
介绍漫画
漫画是一种具有讽刺性或幽默性的绘画。多从生活现象中取材，通过夸张、比喻、象征、寓意等手法，表现为幽默、诙谐的画面，借以讽刺、批评（多以讽刺为主）或歌颂某些人和事，启迪人们领悟深奥的道理（寓意）。
漫画的特点
多取材于社会现实和热点问题，具有强烈的时代感和现实性；具有强烈的讽刺性或幽默性；运用夸张、比喻、象征、对比等手法。
【高考链接】
【2014年高考江苏卷】阅读右边这幅漫画，对它的寓意理解最贴切的一项是(3分)a．人如果不用眼睛看，而只用耳朵听，肯定会受骗上当。b．人生一般总是在两种互相矛盾的真理之间寻找中庸。c．我们很少想到我们有什么，可是总想到我们缺什么。d．我们不仅希望我们自己幸福，而且也希望他人幸福。
（2014广东卷）23.阅读下面三副图，联系第二幅图的文字，给另两幅图配上文字，要求前后内容相关，逻辑严密。每处字数不得超过所给空格数（含标点符号）。
【答案】
①当你开始上坡，走在平衡点之前时，以为你可以越走越高。
③当你退回平衡点时，你会发现原来平衡才是人生最好的状态。
【解析】本题考查语言表达简明、连贯、得体、准确、鲜明、生动的能力；能力层级为E。
解答图文转换类题目上，应在感知图文大体内容的基础上，结合具体语境，根据上下文的句子结构、逻辑顺序等来分析推理。
(2013·高考天津卷)欣赏漫画《玩大了》，按要求作答。
1、任选一条鱼，替它写一段简短的内心独白。
2、用一句话说明这幅漫画的寓意。
小题1:(要点)鱼缸内的鱼：突出自责和懊悔。鱼缸外的鱼：突出内心的悔恨和绝望。
小题2:寓意：做任何事，要有度，适可而止。漫画类图文转换五种题型
1.画面描述 2.揭示寓意 3.拟写标题 4.拟公益广告 5.漫画作文
题型一：画面描述
1、根据下列要求为漫画《收获的父子》写一段文字。要求：① 简要说明漫画主要内容；② 点明漫画寓意；（60—80字）
这幅名为《父子的收获》漫画，画中有父子两人，儿子从高等学府毕业，收获的是一纸文凭；父亲头白背弯，收获的是沉重的债务。
漫画揭示了普通家庭为子女教育不堪经济重负的社会现实和高等教育存在的制度缺陷
练习.观察下面的漫画,完成下题。
(1)请向没有见过这幅漫画的人介绍这幅漫画, 不超过140字。
答案
(1)漫画的右侧是一只正在吹响的喇叭, 喇叭的花束上写着“报喜”两字。左侧是正 在鸣响的钟, 钟身上写着“警钟”两字。漫画 中央是一个头戴小帽身着中山装的男子。男
子的两只耳朵都长在靠近喇叭的一面。靠近喇叭的眼睛圆睁,靠近大钟的眼睛紧闭。脸上 一副得意洋洋的神情。
寓意：漫画讽刺了那些只听喜讯不听警告的 自欺欺人的人。
解题要领：
1、观察
仔细观察画面上的背景与人物(主体)，人物的服饰、动作、表情，标题以及其他文字信息等。
2、描述
（1）描述漫画只要求对漫画内容本身加以说明，不可超越漫画所给图文信息进行添枝加叶，不可用主观想象代替画面中并不存在的东西。（2）对于漫画题目的处理：
以“这幅名为《
》的漫画中”开头，不要把题目漏掉（3）对于人物的语言或想法: 要直接引下来，不要转述或改变。
3、顺序
（1）在整体上要做到“总──分──总”，即起笔一句点明介绍对象，然后依次介绍画面内容（先背景后人物，或从左到右、从上到下）。
（2）介绍人物时，可按照“穿着（从上到下）──动作──神态”这样的顺序进行说明，自然主次分明、条理清晰。
题型二：揭示寓意
用概括性的语言，揭示漫画主题，指出漫画的弦外之音，概括漫画给人的思考和警示。
例：仔细观察下面一幅漫画，说说它的讽刺意义。
答案示例：借此讽喻有些人依权附势且仗势目空一切。
解 题 要 领
1、细致观察画面内容。
2、找出其讽刺、颂扬的对象或行为（画面的形象主体不一定是讽刺或颂扬的对象）注意夸张、变形之处。夸张、变形之处往往就是漫画的弦外之音，是漫画所要表达的寓意所在。
3、联系生活（表——里、实——虚、果——因）。
温馨提示：
1、画面的形象主体不一定是讽刺或颂扬的对象，要联系生活，学会由“实”及“虚”，由表及里，透过现象看到事物的本质。不就事论事。
2、要语言简明，一般可选用“反映”“讽刺”“揭露”“批评”等词语作为概括寓意的谓语中心词。
“四看一联系” 一看漫画的标题（告知或暗示漫画的主题）二看漫画中的构成要素（抓住他们之间的联系）
1.主体（一个或多个；人或物）
2.“次主体”（其他人或物）
3.要素的动作、神态、服饰、身份等 三看漫画的语言文字、符号。认真思考这些
语言文字中所隐含的观点，有时它会成为我 们弄清漫画寓意的金钥匙。四看漫画的夸张之处
基于单片机的文语转换系统设计 篇6
关键词：文语转换 单片机 语音合成
中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（b）-0000-00
1 引言
所谓文语转换技术（Text-to-Speech，简称TTS）指的是计算机能自动的将任意文字信息实时转化为标准流畅的语音朗读出来。文语转换技术是一门复杂的语音处理技术，它涉及众多学科技术，比如声学、语言学、数字信号处理、计算机科学等 [1]。随着电子科学技术、计算机技术、语音合成技术不断的发展，文语转换技术也取得了一系列的成果，特别是在系统的性能上面得到了很大的改善。
1.1 文语转换的目的及意义
语音合成，相当于给机器装上嘴巴进行说话。早期的人机交互方式为键盘和显示器方式，这种方式在有些场合效率很低，而且操作也不方便，由此语音合成就突出了它的特点，它能使一些其他存储方式的信息能够转化成人类最习惯、最方便交换的语音信号，使得人简单的通过听觉即可得到大量的信息。
1.2 文语转换的研究背景
近年来，国内外投入了大量的资源在语音合成领域研究，使其得到了迅猛的发展，并出现了大量的新技术和新设计理念。语音合成技术有着广泛的应用前景，特别是在人机交互中的应用，如语音报警器、语音报时器、公共汽车上的自动报站、股票信息的查询、电话查询业务，以及打印出版过程中的文本校对等[3][4][5]。
2 文语转换系统的原理
早期的文语转换研究主要集中在语音合成方面，即指用机器产生人工语言的技术，它可以通过力学的光学的或电子学的手段产生类似人说话的声音；随着计算机技术的发展和应用，产生语音主要靠计算机来完成，现代的文语转换主要是指用计算机完成高清晰度、高自然度、高可懂度的语音的技术。要完成高质量的语音，除了采用各种声学处理手段外，还必须对文字的内容有很好的理解，这将涉及到自然语言理解的问题。只有模拟人产生语音的过程，即首先对要发生的文字内容有很好的理解，然后根据人类积累的语音规律（即韵律规则）通过声道将文字顺序转换成声音，才能得到流利的、容易理解的自然语音。
2.1 文语转换系统的组成
文本分析、韵律控制和语音合成这三个模块[7]是文语转换系统的三个核心部分，其结构如图1所示。
图1 TTS系统基本框图
文语转换系统区别于其他类型的语音合成系统是它具有某种程度的篇章理解能力，其能力主要由文本模块来实现。文语转换系统能对输入的文本进行语言学的分析，生成一种适合于语音学的内部表示，在此过程中需要确定每个字的正确读音以及识别词与词之间的界限。
3 文语转换系统硬件设计
本文在语音合成技术上实现了文语转换系统，即将固定的或者输入的文本通过语音合成模块进行播放，并将其内容显示在液晶屏上。系统的总体框图如图2所示。
图2 语音合成系统框图
整个系统由单片机最小系统、LCD显示模块、语音合成电路模块、通信模块、电源模块等几部分组成。
4 文语转换系统软件设计
软件设计可以分为两部分设计：一是主程序设计；二是子程序设计。主程序设计主要完成的内容是：程序初始化（单片机端口初始化、串口通信初始化）、子程序的调用及跳转等。语音合成子程序主要完成的内容：根据系统的要求将相应的文本内容合成语音。其中主程序设计流程图如图3 所示。
图3 主程序流程图
语音合成子程序的流程图如图4所示。其相应程序如下，buf为输入的文本数组首地址，语音合成子程序通过串口将相应的文本发送给语音合成电路进行播放，并且在主程序中调用液晶显示子程序对相应文本进行显示。
void Speech（uchar *buf）
{
uchar i = 0； //循环计数变量
uchar xor = 0x00； //异或校验码变量
uchar ch = 0x00；
uchar len = 0x00；
while（buf[len++]）；
for（i = 0； i < HEAD_LEN； i++）
{
if（i == BKM_OFFSET）
ch = nBkm << 3； //写入背景音乐
else if（i == LEN_OFFSET）
ch = len + 3；
else
ch = head[i]；
xor ^= ch；
Usart_PutChar（ch）；
Delay（1）；
}
for（i = 0； i < len； i++）
{
xor ^= buf[i]；
Usart_PutChar（buf[i]）；
Delay（1）；
}
Usart_PutChar（xor）； //发送校验位
Delay（10）；
//while（TTS_BUSY）； //等待语音播放结束
Delay（10）；
}
图4 语音合成子程序
5 结论
语音合成的研究已经有200多年的历史，随着最近几十年语音合成技术的快速发展，语音合成在各项领域的应用也越来越广泛。本文主要完成的内容是：在基于语音合成芯片的基础上，利用软硬件结合，完成了文语转换系统的设计。
本课题所设计的文语转换系统虽然实现了预期的功能，但由于相关的理论知识的欠缺以及时间上的紧迫，还存在着若干个问题：
（1）对前人已研究出来的方法及原理总结得不够精炼。
（2）合成的语音在自然度和清晰度等方面还需要提高。
参考文献
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[6]张鹏. 嵌入式语音合成系统的研究与实现[D]. 硕士：武汉理工大学，2006.
[7]张雪英. 数字语音处理及MATLAB仿真[M]. 北京：电子工业出版社，2010.
双电源自动转换装置设计 篇7
1.1 双电源自动转换装置的意义
对于一级、二级负荷的供电,一旦发生供电中断,就可能造成政治上的重大影响和经济上的较大损失,甚至关系到人员的安全。因此,诸如医院、发电厂、银行、化工、冶金、宾馆、机场、高层建筑、军事设施等重要场所的供电设备要求具有较高的可靠性,为尽快恢复供电,需设置双电源自动转换装置。工业发达国家都把双电源转换开关的研制生产列为产业重点加以发展,并使之高新技术化、智能化。
1.2 双电源自动转换装置研究现况
我国双电源转换开关的研制和生产在上世纪八十年代初还是空白,国内许多需要双电源切换的场所不得不采用普通接触器作为投切电器或采用手动双投刀开关、两只塑壳开关及断路器联合使用达到双电源转换这一目的。采用以上元件组成双电源切换装置常常存在以下几方面的问题:一是切换不可靠;二是切换速度慢;三是使用寿命短[1]。
上世纪九十年代初,针对国内市场急需高性能的双电源自动转换开关的情况,从国外相继引进了日本共立继器株式会社的MZ、VSK系列高、低压双电源转换开关,法国溯高美公司由电动机驱动的Sir COVER标准型及VS型双电源转换开关等[2],通过这些产品的引进,丰富了我国电器元件的品种。
随着计算机运用领域不断扩大,现代双电源转换开关普遍采用计算机辅助设计,使产品更可靠、更合理。当代国际先进水平的双电源自动转换装置具有体积小、容量大、短路分断能力高、结构模块化、操作安全可靠、产品智能化的特点。
1.3 双电源自动转换装置的简介
双电源自动转换装置根据其能否分断短路电流可分为PC级和CB级[3]。
1)PC级采用接触器或电磁开关作常用电源和备用电源的主开关。这些电器开关能够接通、承载线路负载,其优点是可频繁操作;缺点是耗电大、有噪声、工作可靠性差、投切容量受限制。另外,它不能分断短路电流,因此接触器、电磁开关的电源端上还要加装熔断器或断路器,因此整个系统的造价较高。
2)CB级为了从根本上解决PC级存在的问题,对于不频繁切换的100~1250A的低压双电源装置电路,完全可采用带有电动操作机构的塑料外壳式断路器(或万能式断路器)替代交流接触器,电磁开关作投切电器开关。塑壳式断路器具有过载、短路保护功能,能够适应CB级既能接通、承载线路负载,又能够用来分断短路电流的要求。
1.4 本设计方案简介
本设计以单片机为核心控制单元,能对电压进行采样,由光电耦合器将转换信号送入模数转换器中,为防止光电耦合器件对系统造成干扰,故加入整流电路和线性化补偿电路,模数转换后的结果被单片机读入。单片机根据设置的功能,对采集到的三相电压与标准设定值进行智能判断,然后发出相应的分闸、合闸指令(或声光报警),经过接口电路、驱动继电器,使电源切换开关作相应的动作。用数码管完成电源三相电压、频率等参量的动态显示,并通过RS-485接口实现与上位机间的通信。
2 系统硬件设计
2.1 硬件原理方框图
系统硬件原理如图1所示。
将经过整流和线性化处理的常用电源三相电压和备用电源三相电压送入控制器,经过光电耦合,实现强电与弱电的良好隔离以及有效转换。单片机读入模数转换后的结果,并根据设置的功能对采集到的三相电压与标准设定值进行智能判断,然后发出相应的分闸、合闸指令(或声光报警指令),经过接口电路、驱动继电器,使电源切换开关作相应的动作。如某相电压过压或欠压时,应有相应的指示及声光报警,以及根据用户设定的工作模式去自动切换电源,切换由继电器带动开关来实现。最后,单片机还应对切换后的开关进行检测,以确定是否正常分闸或正常合闸,形成闭环控制回路,以免开关本身的故障造成系统不正常工作。
2.2 输入电路结构
用光电耦合器IS604作为强电与弱电的隔离,IS604内采用双向发光管,转换效率高,外界电压轻微变化,IS604就有相应的输出[4]。R1为取样电阻,经过光电耦合后,通过R1获得一个压降,此电压经过电阻电容耦合后输入A/D,通过调节R1大小,可以得到不同的电压值。模数转换器ADC0809性价比极高,其IN0、IN2接入常用电源三相电压的取样值,IN3、IN5接入备用电源三相电压的取样值,在单片机AT89C51的地址线A0、A1、A2的控制下,轮流读入每相取样值的模数转换结果,单片机AT89C51中的程序根据这些瞬时取样值与内设的标准值相比较,做出相应的判断,通过P1口、P2口、P3口进行输出控制及指示[5]。
2.3 控制电路
继电器控制电路如图2所示。
图2只画出常用电源合闸控制及备用电源合闸控制电路。常用电源合闸控制继电器的线圈L1A与备用电源合闸控制继电器的常闭触点K2D串接在一起,这样当P1.1出现高电平、P1.3出现低电平时,继电器线圈L1通电,其常开触点K1c闭合,常闭触点K1D断开,接通交流220V的常用电源闸刀控制线路,同时断开备用电源合闸控制继电器线圈K2A的电源,两个继电器接成互锁的形式,以保证任何时刻只有一路电源被合闸接通,确保供电系统安全运行。该控制器还有分闸控制电路,不需接成互锁形式。
2.4 通信单元硬件设计
随着信息技术与计算机网络技术的发展,智能电器与其他控制设备之间实现数据通信成为了今后的一个发展趋势。双电源自动切换装置作为一种重要的智能电器,具备通信功能己经成为其发展的一个重要组成部分。也是双电源自动转换装置与中心控制系统进行远程通信的重要部分。常用的标准异步串行总线接口有RS232和RS485标准总线接口。由于RS458与RS232标准总线接口相比具有传输信号距离长、速度快、抗干扰能力强等优点[6],同时为了兼容以往的智能电器控制网络,本设计中控制器选用RS485半双工通信向计算机或其他RS485控制器提供电源状态信息和自动切换开关运行状态信息,并可通过计算机或其他RS485控制器控制自动转换开关工作,或修改自动转换开关运行参数。
2.5 显示部分硬件设计
本设计采用对数码管动态扫描方式,完成电源三相电压、频率等参量的显示任务。单片机系统中一般采用发光二极管(LED)、数码管、液晶显示器和CRT显示器等显示器件,用于指示、显示系统状态及参数。LED数码管具有显示亮度高、价格便宜、稳定性好等优点。因此,在本设计中,为了更适合双电源自动切换装置的应用现场,方便操作人员观察、操作,采用发光二极管与数码管来显示系统状态及参数。
3 A/D转换器
较常见的ADC主要是逐次比较型和双积分型,双积分型ADC对周期变化的干扰积分为零,因而抗干扰性好,除此之外,还有精度高、价格便宜等优点,缺点就是转换速度较慢[7]。在本设计中,采用ADC0809芯片进行模数转换。
4 系统软件设计
4.1 软件设计概述
软件设计主要包括软件程序设计和软件结构设计。软件程序设计主要内容是拟定程序的总体方案、根据系统功能及操作过程绘制程序流程图、采用适当的程序设计语言编制具体程序以及检查和修改程序。结合硬件的特点和控制器的要求,在控制器的软件设计中,采用C语言编程。
由于控制器的功能相对复杂、信息量大和程序较长,这就需要选用合理的、切合实际的程序结构设计方法。在本设计中,控制器软件设计采用模块化设计的思想,将应用程序划分成若干相对独立的程序模块,各模块可以单独设计、编程、调试,然后把功能相关的模块通过连结程序连在一起调试,最后各模块程序在主程序的控制下进行总体调试,最终成为可完成设计要求、具有实用价值的程序。同时,在软件编程中适当地采用中断方式进行控制,以提高智能控制器单元的实时响应速度。对于软件和硬件的功能划分,在满足系统要求的前提下,尽量采用软件来实现系统的功能,以提高系统的灵活性,并针对控制器单元在现场运行时可能遇到的干扰,在软件设计时采取一定的抗干扰措施以提高系统的可靠性。
4.2 主模块程序设计
主程序是双电源自动切换控制器的核心程序,其主要任务是根据电源状态监测模块检测的电源电压、频率及相序结果进行判断,确定是否需要切换电源,并根据断路器状态监测模块提供的断路器状态信息以及电源切换逻辑确定是否需要发出断路器控制指令,完成相应操作。本设计控制器系统程序包括1个主模块和3个子模块(电源状态监测模块、断路器状态监测模块、断路器控制模块等)。
其主程序流程图如图3所示。
主程序中,首先完成单片机及其它芯片的初始化,初始化完毕,对工作电源三相相序进行检测,在检测到电源三相相序正常后,主程序进入正常工作状态循环运行。该循环的主要任务是根据电源状态监测模块检测的电源电压、频率结果进行判断,确定是否需要切换电源,并根据断路器状态监测模块提供的断路器状态信息以及电源切换逻辑确定是否需要发出断路器控制指令、完成相应操作。此外,循环中还包括按键处理和数据显示任务,其中按键处理模块采用实时扫描方式,而数据显示功能在定时器控制下按照2秒的显示刷新率进行。
4.3 子模块程序设计
4.3.1 电源状态监测模块
电源状态监测模块的主要工作是在单片机片内资源的配合下对电源电压、频率和相序测量算法进行软件实现。具体方法是:在定时器中断控制下完成三相交流电压信号的数据采集,按照有效值的定义(均方根算法)计算三相电压有效值,在输入捕获中断和外部中断控制下完成频率和相序测量,将采样到的电压有效值和频率值与用户设置的正常工作时电源电压和频率上下限进行比较,向主序模块传递每一路电源是否符合用户要求的状态信息,并向数据显示模块和通讯模块传递电压、频率参数。
4.3.2 断路器状态监测模块
断路器的状态监测通过单片机的并行接口读取断路器辅助触点对应的开关量,确定每一路断路器的分合闸状态和报警状态信息。单片机在获得这些信息后,一方面传递给主程序模块配合电源信息做出正确的切换判断,确保两个断路器不会同时合闸,避免发出重复指令,同时对指令执行结果进行反馈;另一方面传递给数据显示部分和通讯部分。
4.3.3 断路器控制模块
双电源自动切换装置工作方式分为手动与自动两种,因此,断路器控制模式就有自动工作模式与手动工作模式。手动工作模式是根据用户需要手动操作断路器。在自动工作模式下,控制器根据断路器状态选择由常用电源向备用电源切换或由备用电源向常用电源切换,并根据电源状态以及切换逻辑按预先设定的延时时间控制断路器的投切。如果延时结束时电源状态仍然满足切换条件,则发出正确的断路器分合闸指令,如果延时结束前电源状态恢复则终止延时并退出控制模块。
按自动切换方式执行时,当控制器检测到常用电源参数异常时,进入延时期间,检测到常用电源恢复正常,则结束延时;若延时期间常用电源的参数仍有异常,则发出常用电源断路器分闸命令,同时发出“启动”指令请求开始发电。当备用电源电压和频率达到正常范围且相序正确时,经设定延时,发出备用电源断路器合闸命令。如果常用电源恢复正常,则先经过延时确认后,发出备用电源断路器分闸命令,延时发出常用电源断路器合闸命令,自动将负载切换到常用电源。
5 结论
本文研制的双电源转换装置能够对双路电源的过压、欠压和缺相等故障进行检测,且能准确地实现两路电源间的可靠切换。在电力负荷越来越重,人们对供电系统的要求不断提高的今天,这种双电源自动转换装置必将得到广泛应用。该系统具有如下特点。
(1)采用以89C51单片机作为测量控制、信号处理、显示以及通讯核心,便于掌握系统功能,而且在一定程度上简化了设计,提高了系统的可靠性。
(2)采用ADC0809转换器,具有精度高、抗干扰性能好等优点。
(3)采用LED显示,显示清晰、方便。
(4)运用RS-485总线与上位机进行实时通讯,具有可靠、灵活的优点。
(5)采用整流电路和线性化电路,有效地防止了系统干扰。
该设计已具有了双电源自动转换的基本功能,可以实现在常用电源出现故障时自动切换至备用电源,当常用电源恢复正常时由备用电源切换回常用电源,系统具有较强的实时性,能满足工业企业以及民用一级负荷场所的需要。
摘要：详细介绍了一种利用51系列单片机实现对转换系统控制的双电源自动转换装置,介绍了整个系统的构成和功能,分析了系统框架及各部分之间的联系,阐明了组成系统的各个模块的应用与工作原理,包括信号采样、光电隔离、模数转换、单片机控制、电源转换、通信、显示等环节。这种双电源转换装置在对电力要求较高的现代社会多个领域都具有实用价值,可用于机场、宾馆、医院等一级负荷场所,以保证供电的可靠性及连续性,从而保证人身及财产安全。
关键词：双电源,单片机,自动转换,电压
参考文献
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信联大厦局部转换梁设计 篇8
现代高层建筑向体形复杂、功能多样、造型新颖的方向发展,为了满足底部为大空间、上部为小空间使用功能上的要求,往往需要通过加设转换来实现。梁式转换是目前高层建筑中实现垂直转换最常用的结构形式。由于其传力途径采用柱(墙)→转换梁→柱的形式,具有传力路径清晰快捷,工作可靠,构造简单,便于工程计算、分析和设计,且造价较低,施工方便等优点,在实际中应用较广。文献[1]中统计的国内105栋采用转换层结构的高层建筑中,有81栋采用了梁式转换层,占总数的77%,说明梁式转换层是最常用的转换层结构形式。本文以信联大厦局部转换梁设计过程为例,希望能给同行碰到相似工程问题时提供一点启示。
1 工程概况
信联大厦位于城市主要干道上塘路与松艮路交叉东北角,东侧紧连方大绿洲花园;南侧是具有浓厚现代气息的高层商务楼:野风大厦和联锦大厦;西面隔立交桥相望的为国都大厦;北侧毗邻市第六人民医院;离市中心武林广场仅一河之隔。大厦总建筑面积约6万m2,地下共3层,地上2幢主楼(其中A楼18层,B楼27层)。最初施工图设计,A楼为17层的普通办公楼,B楼为27层的酒店式写字楼,下部为4层商业裙房,均采用框架核心筒结构体系。2004年开始施工,在2006年6月时,业主根据市场调研结果,决定对两幢主楼使用功能互换,A楼改为酒店式写字楼,B楼改为普通办公楼,裙房改为3层。同时要求尽量不要耽误施工进度,尽量减少对裙房商业用房使用的影响,而此时地下室已经施工至地下1层楼面结构。
2 转换方案的选择
原设计A办公楼④轴～轴在地下1层～11层为立体车库,标准层局部建筑平面图见图1,改为酒店式公寓后原立体车库柱网严重影响公寓房间平面布置,甲方及建筑要求结构至少在4层以下将④轴及轴部分框架柱转换掉,不至于影响标准层平面布置,修改后的标准层局部建筑平面图见图2。
2.1 斜柱转换
这一转换形式可以看成是桁架转换和梁式转换的结合,因此也称之为局部桁架转换。它适用于上层柱网较密或墙肢长度较短的情况,是一种值得推广的新型结构。但是由于没有足够的试验研究和理论分析依据,且节点构造和内力计算比较复杂,考虑到本工程的实际情况最后没有采用。
2.2 桁架转换
桁架式转换层分为斜腹杆桁架和空腹桁架两种。在钢筋混凝土高层建筑中常用钢筋混凝土桁架转换层。桁架式转换层具有受力明确、整体性能好、能充分发挥各种材料的受力性能、自重轻、用钢省、造价低、便于管道的安装和维修等优点。其最大的缺点是节点施工复杂、截面高度大、影响使用功能,故也没有采用。
2.3 箱式转换
通过单向托梁、双向托梁连同上下层较厚的楼板共同工作,可以形成刚度很大的箱形转换层。箱形转换层的优点是转换层本身结构整体性好,当转换层上部结构布置较复杂时,仍能保证上、下竖向构件的有效传力。但箱形转换层占用了一个楼层使用面积,该层在功能上一般只能作为技术设备层使用,同时箱形转换层内部的剪力墙与设备布置、管线布置经常冲突。另外,箱形转换层同样存在自重大、材料耗用大、造价高等缺点。
2.4 普通梁式转换
梁式转换结构传力直接、明确,传力路径清楚,具有受力性能好、构造简单等优点,目前应用最广、设计理论和技术最完善。考虑到本工程甲方工期要求,以及施工单位的施工技术水平,故最终确定采用。在一层楼面标高通过托柱梁式转换,实现了上层和下层柱网的改变,满足建筑平面要求。托柱转换梁受其上部柱传下的竖向荷载,构件内力很大,因此,竖向荷载成了控制转换结构设计的主要因素。结构中由于设置了转换层,沿建筑物高度方向刚度的均匀性会受到很大破坏,力的传播途径也有很大改变,这决定了转换层结构不能以通常结构来进行分析和设计。
3 转换梁柱的结构设计
3.1 主要设计参数
本工程建筑抗震设防类别为丙类;抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组。结构抗震等级:框架为三级,核心筒为二级;地下室框架为三级,核心筒为二级;结构的构件及构造要求均按相应的抗震等级执行。建筑场地类别为Ⅲ类。基本风压:0.5 kN/m2,地面粗糙度为B类,基本雪压:0.45 kN/m2。活荷载按GB 50009-2001建筑结构荷载规范取值。
3.2 结构计算
本工程根据经验初步选定转换梁截面,用SATWE进行结构整体计算,得到转换梁所受设计剪力后,按照该值不大于0.015fcbh/0.85校核截面尺寸。转换梁的最大跨度为7.6 m,大梁截面尺寸为900 mm×3 000 mm。梁高度大于梁跨度的1/6,均满足要求。根据轴压比确定框支柱主要截面尺寸1 100 mm×1 100 mm。对于复杂高层建筑,需要考虑扭转耦联,还要考虑模拟施工加载,计算发现梁一次加载在结构的大部分位置配筋均多于分层加载配筋。在SATWE整体分析的基础上,取其内力进行人工配筋校核。
3.3 转换梁柱构造
框支梁、柱的构造在规范及03G 101-1中已经很明确,在此就不赘述。由于转换梁与上部柱共同作用,转换梁内有轴力存在,具体数值很难准确计算。该轴力考虑由腰筋承受。因此转换梁的腰筋除了满足软件计算要求和转换梁构造要求外,还按深梁要求复核并适当放大,本设计中采用每排6根16@100。
4 上部框架设计及构造
1)上部框架与转换梁共同作用,可视为一个层层受楼板约束、受相连梁空间约束的巨型平面空腹桁架。设计时可加大转换梁上面几层框架梁的刚度,以达到共同承受上部荷载和起到两道设防的作用,同时由一层梁承托变成层层梁承托上部框架柱的工作机制。2)转换层结构的试验研究表明,与转换梁相连的柱子往往是薄弱环节;转换梁上层框架梁柱受力复杂、应力集中,设计时应根据实际受力情况进行较准确施工模拟计算分析。抗震设计时,转换梁上层框架柱底端弯矩设计值应乘以放大系数ηb,并且根据放大后的弯矩设计值进行配筋,
5 下部结构的加固设计处理
下部几层原来已施工完毕,现在必须加固。柱加大截面,减少柱轴压比达到框支柱要求。原来柱截面为900 mm×900 mm,现通过外包混凝土,加大至1 100 mm×1 100 mm。柱、墙穿过每层楼板,只敲除施工范围内的板,梁没有改动。
6 相关施工技术措施
1)①轴～⑤轴间地下室顶板(梁板柱墙)混凝土中增加聚丙烯纤维,掺量为1.2 kg/m,同时掺入水泥用量12%的UEA-H抗裂膨胀剂,以控制大体积混凝土的收缩裂缝。2)转换梁结构施工采取一次支模浇捣混凝土,这种方法的特点是对结构有利,但转换梁自重太大,施工时对下部已浇筑的楼层影响太大,对模板支撑要求较高,故要求施工单位进行专项设计施工方案,确保施工安全。3)混凝土浇筑完毕后应采取有效的养护措施。在浇筑完毕后12 h以内,对混凝土加以覆盖并保湿养护;混凝土浇水养护时间不得少于14 d;保持混凝土处于湿润状态;采用塑料薄膜覆盖养护混凝土,其敞露的全部表面应覆盖严密并应保持塑料薄膜内有凝结水。
7 结语
通过转换,改变原来的结构形式,为开发商改变建筑使用功能提供了可能,具有非常重要的社会效益和经济效益,目前工程已竣工交付使用。设计及施工过程中所采取一些措施,可为类似工程结构设计施工提供有益的参考。
摘要：介绍了信联大厦转换方案的选择,进行了转换梁柱的结构设计,提出了上部框架设计及构造和下部结构的加固设计措施,以推广梁式转换层在高层建筑中的应用。
关键词：转换梁,结构设计,构造措施
参考文献
[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]GB 50010-2002,混凝土结构设计规范[S].
[3]陈颢.浅谈高层建筑结构转换层[J].山西建筑,2008,34(6):92-93.
[4]GB 50011-2001,建筑结构抗震设计规范[S].
简易通信转换器的设计 篇9
电力系统中许多机柜的成套过程中会使用不同制造厂的智能单元,如控制模块、显示模块、P L C等等,这些单元之间通常需要通过通信端口实现相互间的数据交换。然而由于这些单元或模块通常来自不同的制造厂或者不是同一个系列的产品,通信端口的形式和通信规约不尽相同:端口形式有RS-232、RS-485、RS-422、CAN、I2C等等;通信规约往往也是由每个制造厂自行约定,波特率及通信格式均可能不同。通常制造厂会选用专用的规约转换器插入两个单元之间来实现有数据交换,但有时候遇到通信模式转换,普通规约转换器无能为力。
某电力电源成套厂接到一个订单,指定要求使用国内某厂的高频电源模块和西门子S200系列微型PLC,要求实现两者之间的数据交换。两者通信接口均为R S-485,但是电源模块的通信软件设计采用了51单片机模式3,即11位可变波特率UART多机通信方式,而西门子P L C却无法设置成该工作模式,导致两者之间无法实现通信,市售的规约转换器也没有这方面功能。故利用5 1单片机设计了一个简易转换器实现了通信模式,系统简图见图1。
1 设计原理
首先了解电源模块的通信方式,电源模块内的M C U为M S C 5 1单片机,按多机通信模式中从机的通信方式编制通信软件,工作模式为3,串口控制寄存器S C O N的S M 0和S M 1均置位,并且利用S M 2位控制接收地址信息还是数据信息。当S M 2=1时,模块只接收主机发来的地址帧,对数据帧不予理睬;当S M 2=0时则能接收所有数据。模块的基本通信流程如图2所示。
实际应用通信流程如下:PLC为主机,电源模块为从机,系统中有3个以上电源模块,采用半双工的异步通信方式;P L C主机群发目的地址,模块从机收到地址数据后与设置地址比对,如一致则应答数据给主机告知已准备接收数据,并把S M 2=0准备接收数据,主机收到应答数据后再发送数据组(由数据组前几位确定是控制指令还是查询指令);从机根据控制指令执行功能或修改数据并回应主机执行成功代码,如是查询指令则发送本机的状态数据组给PLC主机,然后从机SM2=1回到待机状态。上述流程就是主机对一个电源模块的一次数据交换过程,在系统运行过程中主机循环与每个模块进行这样的数据通信。
模块波特率固定为2 4 0 0 b p s,P L C的通信设置为“2400,n,8,1”,对应单片机工作模式1。由于2种工作模式下每一帧数据长度不同,如直接连接两者将不能实现正常通信,故本设计的主要目的就是在两者之间插入一个转换电路用来实现模式相互转换,该转换电路可分别与主、从机之间以对应通信模式交换数据。
从上述通信流程可以看出系统的通信方式为半双工模式,串行数据是分时收发的,这就比较容易使用单C P U转换器实现通信模式的转换,在转换器内的数据流向也比较清晰明了。转换器的功能由M S C 5 1单片机的串口和2个控制口线来实现,串口连接到2个RS-485接口芯片并通过口线决定485芯片的收发状态,接口芯片的485通信端分别与主机和从机连接。转化器工作时2个口线的电平始终是相反的,与主机通信时转换器的C P U串口工作在模式1,与从机通信则工作在模式3。
2 电路实现及软件设计
转换器的CPU选用ATEML 89C2051,485接口芯片选用MAXIM的MAX1487,SP813L作为系统看门狗,系统时钟频率11.0592MHz,设计电路见图3。
图3中,JP1与从机通信口连接,JP2接主机串口,JP3为5V电源输入。AT89C2051端口P1.6、P1.7控制与主机通信的收发,P1.4、P1.5为从机通信控制口,P1.3用作看门狗电路U 4的复位控制。
转换器的软件流程如图4所示。流程图中T B8是51单片机通信模式3的第九位数据,从机通过该位来判断是地址还是数据。主机以发送数据串中头2个字节区分地址、数据信息(例如头2个字节是A A 0 5,即表示发送内容是地址,D D 7 7表示数据),中间为固定长度的数据串包含地址信息或指令,最后一个字节为校验码。以下为C51编制的部分重要程序,包括完整的串口控制子程序以及主程序,串口数据处理仅以一个通信流程为例,软件代码及说明如下:
Void Ctr_com(Uchar ctr_byte)//串口控制子程序,由控制字节ctr_byte决定通信数据流向
F_dog();//看门狗复位放在中断里确保通信异常时转换器能可靠复位
Uchar Rec_byte[5];//5位接收数据
……//(省略主从数据判别、数据同步、接收等步骤,仅以下一个转换过程为例)
if(Rec_byte[0]==0xaa&&(Rec_byte[1]==0x05)//接收数据中头2字节为A A 0 5时进行通信转发
3 结语
使用上述电路和软件成功实现2种通信模式的转换。成品电路板仅为8 0 m m×6 0 m m,装入通用防水盒后安装在控制盘柜中,经过近半年的实际运行证明该转换器工作稳定可靠,具有较强的抗干扰能力,完全满足电力操作环境下的通信需求。另外,由于内置单片机系统,本设计完全可以通过重新编写软件用作通信规约转换器,如把常用的主从应答模式通信规约转换为电力系统中常用的C D T规约;也可以作为校验模式转换器使用,如实现8位CRC校验码与16位校验码相互转换、和校验与C R C校验转换等等。电路简洁、低成本、高可靠性、较好的应用灵活性是本设计的特点。
参考文献
[1]孙涵芳,徐爱卿.MCS-51系列单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,1988
高层转换结构设计的应用 篇10
随着经济的发展, 对房屋建筑使用功能的要求越来越高, 立面体型变化多样化, 竖向构件上部与下部不能贯通, 例如酒店、公寓、高层住宅底部设有局部大空间门厅, 甚至底部几层作为商业用途而全部采用较大柱网的大空间。上述要求与结构的合理、自然布置趋势正好相反, 由于高层建筑结构下部楼层受力很大, 上部楼层受力较小, 正常布置时下部刚度大、墙多、柱网密, 到上部墙少、柱网稀疏, 结构的正常布置与建筑功能之间就产生了矛盾。为了解决这种矛盾, 就必须在结构转换的楼层设置转换层。
本文以重庆市大足区万古镇香槟花园3号楼为实例, 从结构竖向构件的布置、平面布置, 到结构的整体建模和分析, 对梁式转换结构的设计进行全面的分析和介绍。
2 工程概况
本项目位于重庆市大足区万古镇, 有已建道路直通场地, 交通方便, 三面有规划道路, 北边现状为农田。东西长约120m, 南北宽约140m, 地形高差较大, 高程范围差达17m。是集商业、住宅于一体的高层住宅小区。
本项目主要涉及3栋房屋、1个地下车库。1、2、3#楼之间地下车库采用框架结构, 层数为1F, 地下室地面标高-5.55m, 地下室顶板覆土1m。上部3栋塔楼在地下室顶板嵌固, 地下室顶板不设置结构缝。
其中1#楼为高层住宅, 18F, 总高54.15m, 结构类型为剪力墙结构;2#楼17层, 首层为商业服务用房, 二层及以上为住宅, 高度54.15m。
3#楼23F, 结构在2层楼面转换, 首层为商铺和社区服务用房 (图2) , 二层以上为住宅 (图3) , 结构类型为部分框支剪力墙结构, 高度71.85m。3#楼首层和二层以上住宅平面图如下:
3 设计过程
⑴首先根据上部建筑图和首层及地下室建筑确定整体的结构形式。
因为上部为住宅, 根据建筑需要---使用功能和美观要求, 二层以上采用剪力墙结构形式。由于地下室车位和首层商业的已经业主要求, 上部建筑的剪力墙除了核心筒落地外, 其余基本都不能连续通向地下, 故整体结构形式定义为带转换层的高层转换结构, 即部分框支剪力墙结构。
⑵上部结构及下部转换柱及墙的布置。
首先在上部住宅平面图上布置竖向构件。由于结构的底部为框支结构, 下部结构的刚度相对比较弱, 所以在布置上部剪力墙时尽量减小上部的刚度, 既容易满足上下部刚度比的要求, 又便于下部大开间框支柱、转换梁的布置。上部剪力墙布置完后, 应先对上部结构建模进行计算, 控制上部结构的周期、层间位移比等参数满足规范的要求, 尽量使上部结构的布置比较合理。然后根据上部剪力墙的位置并结合首层商铺和地下室的车道和车位综合考虑下部的框支柱的布置。这个过程需要跟建筑专业共同协商, 反复提议修改, 以期达到建筑结构均较理想的布置。图2的首层建筑图也是经过协商后的建筑布置图。所以不管是上部结构还是下部转换柱的布置都不是唯一的布置, 只是相对于该工程上是否合理与不合理的布置方式。
⑶转换层的布置。
转换层包括转换梁、转换层楼板。转换梁的布置与框支柱的布置是息息相关的。转换梁应尽可能形成框架, 剪力墙应尽量由主梁来转换, 宜避免形成二次转换, 当实际情况确有困难时, 可少量布置, 但宜对支撑转换次梁的主梁进行有限元分析其内力分布, 根据其内力分布来配置钢筋, 并加强配筋构造。转换梁截面宽度不小于400mm, 且转换梁每边比其支撑的剪力墙每边宽出50mm为宜。转换梁两侧的楼板由于也是重要的传力构件, 按照高规10.2.23, 本工程转换层的板厚取180mm。
⑷整体计算分析。
地上部分结构嵌固在地下室顶板, 由于首层建筑要求为商铺, 加之转换梁的截面度按照1800mm设计, 所以转换层的层高较大, 由此加剧了首层的薄弱性, 所以在布置首层的竖向构件时, 落地的剪力墙如可能, 加厚到400mm (上部为200mm) , 转换柱的截面宽度不小于转换梁的宽度, 最小的转换柱截面为800×800, 最大的1000×1300, 目的是在经济条件允许的情况下加大首层的结构刚度。
本工程场地类别为I0类, 特征周期0.2s, 基本风压0.44k N/m2, 地面粗超度C类, 该地区抗震设防烈度为6度, 设计基本地震加速度值为0.05g, 设计地震分组为第1组, 结构阻尼比为0.05, 多遇地震作用下水平地震影响系数最大值为0.04, 其余各项计算参数按照规范取值计算结果。
经PKPM建模计算, 其整体计算主要结果如表1。
对于该高层建筑, 严格控制剪力墙的轴压比和剪重比, 同时控制结构在风荷载和地震作用下的各设计指标 (如位移角、位移比、抗侧刚度比等) 满足规范设计的要求, 对中间核心筒开洞较大的部位及其连接板, 加大板厚, 采用双层双向配筋。
针对二层竖向抗侧力构件不连续, 根据相关规范要求, 对其地震力放大1.25进行计算, 同时按其结果进行设计。除按规范严格控制各项设计指标外, 对薄弱部位加强相应的构造处理。
通过合理的设计, 该建筑结构均具有较好的抗震性能, 能够满足“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的三水准抗震设防目标。
⑸弹性时程分析。
依据中国《高层建筑混凝土技术规程》JGJ3-2010, 复杂高层小震设计应做弹性时程分析, 所采用的场地时程波应满足以下条件:
采用时程分析法时, 应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线。
弹性时称分析时, 每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65%, 多条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80%。
所选地震波如表2:
⑹时程分析计算结果:
时程分析与反应谱分析底部剪力 (见表3) 。
弹性时程分析结论:
通过以上时程分析单条时程曲线计算所得结构底部剪力大于振型分解反应谱法计算结果的65%, 多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值大于振型分解反应谱法计算结果的80%, 满足《建筑抗震设计规范》5.1.2条规定。
时程分析法显示结构的反应特征、变化规律与前述振型分解反应谱法分析基本一致。
时程分析表明:3条时程波计算的楼层底部剪力平均值与反应谱的计算值相差不大, 实际设计时将依据时程波的楼层剪力平均值与反应谱的包络值对构件进行设计。
4 转换结构设计的总结
尽管高层结构本身有一些抗震不利的因素, 但是只要合理设计, 把握好几个重点, 仍然能达到比较理想的抗震效果, 下面对转换结构设计时应注意的重点做如下总结。
⑴转换层设置高度不宜过高。转换层位置越高, 转换层上下层间位移角包络及剪力分配和传力途径突变越明显, 转换层下部的框支框架越易开裂和屈服;转换位置较低的结构, 控制侧向刚度比就可以控制转换层附近的层间位移角及内力突变;但对转换位置较高的结构, 还应控制转换层上下部结构的等效刚度比。
⑵转换构件除满足刚度、强度、延性的要求外, 还要注意保证转换层楼盖的整体刚度。震害表明, 转换构件的刚度较弱, 楼盖的刚度和抗剪承载力较弱, 使楼盖破坏严重、转换构件上部的剪力墙、柱破坏严重。
⑶落地剪力墙与框支柱的布置宜均匀、对称, 结构刚度偏心不宜过大, 以免地震中由于扭转效应使框支柱破坏严重。尤其是单跨框支框架, 轴向拉、压力往往会成为框支柱破坏的主要原因, 抗震设计一般不宜采用单跨框支框架。
⑷抗震设计中需要加强的部位应包括底部及转换层以上1~2层的楼板、剪力墙和柱。结构的延性耗能机制宜呈现在加强部位以上的结构中
⑸减少转换。在可能的情况下尽量减少主体结构的转换, 核心筒、剪力墙、框架柱等竖向主体构件应尽量落地, 以满足受力直接, 刚度连续, 既经济又合理。
⑹使传力最直接。注意主体结构上部和下部竖向构件的协调对应关系, 使转换结构尽可能处于传力比较直接。上部剪力墙采用大开间剪力墙结构, 既容易满足上下部刚度比的要求, 又便于下部大开间框支柱、转换梁的布置;上部小柱网的结构, 宜尽量使其柱网与下部大柱网的轴线有较好的对应插入关系, 以使转换梁的布置比较合理明确。总之, 应尽量避免多级转换梁转换, 慎重采用传力复杂、抗震不利的板式转换。
⑺加强下部、弱化上部。对于上部剪力墙下部筒体框架、剪力墙框架的结构, 要注意适当增强下部筒体、剪力墙, 适当减弱上部剪力墙, 以使转换层上下部分主体结构层间剪切刚度比尽量接近, 且不大于2。当框架结构上部小柱网、下部大柱网时, 要注意上部框架梁截面适当减弱, 下部框架梁截面适当加强, 从而可以做到上下部的层间刚度比接近。
加强下部结构的措施:加大筒体及落地墙厚度、提高混凝土强度等级、必要时可在房屋周边增加部分剪力墙、壁式框架或楼梯间筒体, 提高抗震能力。
弱化上部结构的措施:不落地剪力墙开洞、开口、减小墙体厚度等。
⑻优化结构设计。抗震设计时, 因建筑功能需要采用高位转换时, 转换结构宜优先选择地震作用下, 不致引起框支柱柱顶弯矩过大、柱剪力过大的结构形式, 如斜腹杆桁架、空腹桁架和扁梁等, 同时要注意需满足重力荷载作用下承载力、刚度的要求。
⑼计算细致全面。带转换层的高层结构, 在转换层及其上下几层的主体结构, 筒、墙、框架中应力比较集中、复杂, 除满足结构的整体分析外, 还应辅以该部分结构的有限元分析, 取转换以上至少两层结构进入局部计算模型, 并注意模型边界条件符合实际情况。整体结构计算需采取两个以上不同力学模型的程序进行抗震计算, 还应进行弹性时程分析计算并宜采用弹塑性时程分析进行校核。
5 结语
本文通过一个高层建筑转换结构的实例设计过程对转换结构的设计做了较详细的介绍, 并总结了对于高层建筑转换结构设计的概念。希望本文对初次接触转换结构设计的工程师们有一定的指导作用。
摘要：由于转换结构对于结构抗震而言是十分不利的, 尤其是高层转换结构, 我们在进行结构设计时应该引起足够的重视。本文通过一个工程实例, 详细介绍了我们对于类似的结构应如何进行分析和设计, 既能满足建筑功能又能满足结构规范的要求。最后在此基础上对高层转换结构设计的重点进行了总结。本文对初次做转换结构设计的工程师们有一定的指导意义。
关键词：高层,转换结构,工程实例,设计
参考文献
[1]徐培福.复杂高层建筑结构设计.北京:中国建筑工业出版社, 2005 (2) .
[2]李国胜.多高层建筑转换结构设计要点和实例.北京:中国建筑工业出版社, 2010 (6) .
[3]赵西安.高层建筑结构使用设计方法.上海:同济大学出版社, 1998 (4) .
[4]傅学怡.实用高层建筑结构设计.北京:中国建筑工业出版社, 2010 (8) .
高层建筑转换层结构设计的探讨 篇11
【关键词】 高层建筑 结构设计 转换层 问题
前言
随着高层建筑的快速发展，建筑物的功能相对以前的更加多样化。高层建筑的发展，使得人们可以在建筑的上部分设置住宅、旅店，而在中间部分设置办公楼，下部分则用于商店、餐馆、银行、会议中心等需要较大跨度的公共建筑空间。高层建筑的功能多样化，则要求其建筑结构需满足其形式的改变。转换层在高层建筑结构设计中的应用则油然而生，其主要是为了解决上、下结构形式变化中产生的各种力学问题，使得高层建筑上部分的结构力传递到下部分结构。
1. 高层建筑转换层结构设计在国内外工程的应用
国外一些经济发达国家的高层建筑己有较长的发展历史，高层建筑的数量也较多，高层建筑中部分采用钢筋混凝土结构对于一些建筑物功能复杂、建筑结构形式变化较多的建筑在一些结构层也设置转换结构。
近十年来，国内的高层建筑发展迅猛，转换结构在高层建筑中，特别是框支剪力墙结构中的应用越来越广。转换结构中多采用梁式转换结构，厚板式转换结构常用一些功能复杂，上、下结构特别复杂的高层建筑中，箱形转换结构在铁路工程中應用较多，一些高层建筑也选用析架式转换结构[1]。
2. 高层建筑转换层结构的功能及分类
2.1转换层的功能特点
从结构角度看，高层建筑的转换层结构的功能主要如下三点：
2.1.1实现上、下层结构形式的转换。这种转换层主要用于剪力墙结构和框架—剪力墙结构，将上部的剪力墙转换为下部的框架。
2.1.2实现了上、下层结构轴网的转换。转换层上下结构形式没有改变，但通过转换层，可实现下层柱的柱距扩大，形成大柱网，这种转换层则用于外框筒的下层以形成较大的入口。
2.1.3实现上下层结构形式和结构轴网同时转换。上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为下部框架结构的同时，下部柱网轴线与上部剪力墙的轴线错开，形成上下结构不对齐的布置。
2.2转换层的分类
从结构形式角度看，转换层主要有以下几种：
2.2.1梁式转换层。一般运用于底部大空间的框支剪力墙结构体系，将上部剪力墙落在框支梁上，再由框支柱支撑框支梁的结构体系，当需要纵横向同时转换时，则采用双向梁布置，梁式转换层的设计和施工均较为简单，传力较为明确，是目前应用最为广泛的转换型式[2]。
2.2.2箱式转换层。当转换梁截面过大时，设一层楼板已不能满足平面内楼板刚度无限大的假定.为了使理论假设与实际相符，可在转换梁梁顶与梁底同时设一层楼板，形成一个箱形梁，箱形梁转换结构，一般宜遍布且宜沿建筑周边环通构成“箱子”，即箱式转换层。
2.2.3厚板式转换层。当上下柱网错位较多，难以用梁直接承托时，则需做成厚板，即板式转换层。厚板的厚度可根据柱网尺寸、上部结构荷载综合而定。板式转换层的优势在于，下部柱网受上部结构布局影响较小，可灵活布置。
2.2.4桁架式转换层。当高层建筑下部为大空间商场，上部为小空间客房或写字楼，且需设置管道设备层时，也可采用桁架式转换层。上部柱墙可通过桁架传至下部柱墙，而管道则可利用桁架间的空间穿行。采用析架转换结构时，一般宜跨满层布置，且上弦节点与上部密柱或墙肢形心宜对中[3]。
3. 高层建筑转换层结构设计时应注意的问题
3.1宜低位转换，尽量避免高位转换
设置结构转换层的高层建筑，其结构竖向刚度存在一定程度的突变，且转换层上下附近的刚度、变位和内力都会发生突变，易形成薄弱层，对抗震不利。所以，设置转换层应坚持转换层位置宜低不宜高的观点。尽量降低转换层的层位，尤其抗震结构匈十，宜避免高位转换，3层以下为宜，一般不超过6层。
3.2上下轴网力求部分对齐不错位
如果结构上部、下部的轴网全部错位，则转换层结构可能只得采用厚板式，厚板式转换层结构是所有转换层结构中缺点最多的一种形式。不仅受力不好，设计难度高，施工困难，而且极不经济。为避免采用厚板式转换层结构，尽可能采用梁板式或其他形式的转换层结构，其必要条件就是上下轴网部份对齐，轴网对齐的比例越高，转换层结构的设计就越简单容易，结构受力更明确，经济效果更好，这方面有赖于结构与建筑方案的密切配合和协调。
3.3框支柱、剪力墙的合理布置
设置结构转换层的高层建筑，不论采用何种结构体系，都必须保证部份剪力墙直接落地；转换层下面的框支柱的柱距疏密均匀，框支柱与剪力墙（通常是核心筒）的距离不宜太大（控制在12m以下）。转换层以上的剪力墙应采用大开间布置。强化下部，保证下部大空间结构有足够的刚度、强度、延性和抗震能力。转换层的平面须比轴规则，保证转换大梁的刚度和出平面外的稳定性。
3.4转换层上下层剪切刚度及转换层上下部结构等效刚度的控制
按有关规范规定，转换层上下层的剪切刚度比γ宜接近1，抗震设计时γ不宜大于2，为了将γ控制在1～2之间，可以采取多种措施；加大落地剪力墙厚度，尤是在下部框架结构适当部位另增设剪力墙，以增大转换层下层的剪力墙截面面积，转换层之上的剪力墙数量、厚度需严加控制；转换层下层须从减小转换层结构的截面高度着手尽量压缩其层高；转换层及转换层以下的硷强度取较高等级。
为了避免转换层附近的刚度突变，转换层下部的框架—剪力墙结构的等效刚度宜与同高度的上部剪力墙等效刚度相等。由于高层建筑是复杂的三维结构，其整体刚度，无法精确求得，只能通过结构位移大小来间接反映其刚度大小。故通常用由程序计算所得的楼层位移值间接表示楼层的等效刚度。
3.5结构整体计算外加局部应力分析
转换层的结构型式与普通杆件或薄壁杆件差别很大，形状复杂，内部应力集中，受力复杂。因此，设计中在整体计算控制的前提下，对转换层转换构件的分析需采取其它有限元分析程序作补充计算，最好直接选用以墙元或有限元分析为原理的计算程序进行设计，详细分析其各处的应力，按有限元计算结构进行配筋。
3.6转换层结构的构造与配筋要求
3.6.1短肢剪力墙的轴压比控制在0.6以内，框支柱轴压比也需满足规范要求。
3.6.2中心筒墙厚在转换层以下应加厚，一般比住宅底层厚增加100～150，硅强度等级宜提高5～10MPa。必要时在转换处增设部份剪力墙或在短形柱侧增加墙肢来补偿底层刚度。
3.6.3转换层楼板应加强，板厚≥180，双层双向配筋，配筋率≥0.25%，转换层上、下层的楼板亦应适当加强。
3.6.4转换梁须按规范对框支梁的构造要求进行设计和施工。
结束语
总之，带有转换层的高层建筑结构设计时，转换层的设计是结构设计的难点和重点，主要是因为其结构不同于其他形式结构体系转换。设计时应不断研究和比较，尽可能地作出最优化的技术设计方案，以实现高层建筑的安全、适用、稳定的建设目标。
参考文献：
[1] 莫雪辉. 高层建筑梁、板式转换层结构设计方法研究[J].科技创新导报，2008，（31）：44.
[2] 娄宇，魏琏，丁大钧.高层建筑中转换层结构的应用和发展[J].建筑结构，1997，（01）：21-41.
光电转换电路的设计与优化 篇12
光电技术是将传统的光学技术与现代电子技术与计算机技术相结合的一种高新技术[1].以光电转换电路为核心的光电检测技术已经被广泛地应用到军事、工业、农业、环境科学、医疗和航天等诸多领域.所谓的光电转换是以光电二极管为基础器件,通过将照射于二极管上光通量的改变量转化为相应的光电流,再经过前置放大、主放大等后续电路进一步优化有用信号,最后实现与上位机与相应算法的连接.由此可见,任何光电检测系统中,光电转换电路的设计与优化都是重中之重,它性能的稳定以及相关参数的合理性将决定着整个检测系统的设计成败.
1 光电转换-前置放大电路的设计
光电二极管在受到光照时,会产生一个与照度成正比的小电流,因此是很好的光-电传感器.光电二极管可以在2种模式下工作,一是零偏置的光伏模式;一是反偏置的光导模式[3],具体电路如图1所示.在光伏模式时,光电二极管可以非常精确地线性工作; 而在光导模式时,光电二极管能够实现较高的切换速度,但要牺牲线性;同时,反偏置模式下的光电二极管即使在无光照条件下也会产生一个极小的暗电流,暗电流可能会引入输入噪声.因此选用光伏模式.
理想的光电二极管有恒流源的特性,当其负载电阻为零时输出特性较好,而由理想放大器构成的前置放大电路又有“虚短、虚断”的概念,其输入阻抗Rin=Rf/(1+A),式中,A为运算放大器的开环增益,Rf为反馈电阻.一般而言,A≥106,所以Rin≈0;即保证了光电二极管在光伏模式下的线性工作特性.通过反馈电阻将光电二极管与运算放大器相连接,将其产生的微弱电流通过较大的反馈电阻Rf形成压降,从而实现光通量的改变——光电流——电压的I/V前置放大转换.
光电二极管的选择依据:
图2中Isc为光电流;Rd为二极管内阻;Cd为二级管结电容;Ins为二级管的散粒噪声电流;Ind为二极管内阻的热噪声电流.光电二极管与后续的理想运放构成前置放大电路时,影响其性能参数的因素主要是以下几点:
(1)反馈电阻Rf;反馈电阻越大,输出电压越大,通常取几百千伏或几十兆伏,但反馈电阻的选择也存在上限,因为前置放大与后续处理电路相连时会受到输入电压匹配的限制,同时过大的反馈电阻会使电路产生自激震荡;
(2)设计合理的通频带;通过电容Cs与反馈电阻Rf的并联,构成低通滤波电路,其上限截止频率为1/2∏·Cs·Rf.上限截止频率越小,信号输出信噪比越好;但较小的上限截止频率会使信号产生频率失真,具体使用时要根据实际情况调试而定;
(3)光电转换产生的光电流越大,前置放大得到的输出电压越大,因此要尽可能选用灵敏度高的二极管,同时提高光信号的照射功率以增大光电流;
(4)选用内阻较大,结电容较小的光电二极管,同时保证工作温度恒定,减小因环境温度升高而带来的额外的输入噪声.
2 主放大电路的设计
由于前置放大只是将微弱的光电流转换为电压信号,在进行实际处理时还要进一步放大,因此设计第二级主放大电路,通过阻容耦合与前置放大电路相连.
由仿真结果可以看出光电二极管产生的微安级的弱光电流经前置放大电路可输出毫伏级的电压,所以仍需通过主放大电路进行后续处理.主放大电路如图4所示;R1～R5电阻可实现电压放大倍数的多档可调,即所谓的灵敏度调节.
3 电路的优化设计
在实际光电测试系统中,还应对光电转换电路进行诸如降噪、滤波、去耦等优化处理,以实现较大的信噪比、信号稳定性以及高灵敏度等特点.具体的优化措施有以下几点:
(1)由于运算放大器是双电源器件,通过合理的选择偏置电阻使光电转换前置放大电路的输出电压达到合适的幅值(即设置适当的静态工作点),以获得最大的电压摆幅,避免饱和失真.如图6电路所示,电压输出设置于-4 V左右,避免因强烈的环境光造成的饱和失真.
该放大电路经过仿真以后从波形中可以观察到输出电压被拉低到-4 V左右,实现了合理设置静态工作点的目的;
(2)正负电压由运算放大器的4、7管脚引入,同时设置旁路电容构成滤波电路,消除电源纹波的干扰,降低输入噪声,提高信号信噪比;
(3)考虑到不同光电检测系统的使用环境,对于那些有强环境光干扰的测试场所,可以在电路设计之初就运用双光电二极管,使其中一个暴露于测试环境中并与前置放大器反接,达到消除杂散环境光干扰的作用;
(4)在电路的制板过程中还会因为器件排列、布线、线宽以及制作工艺等诸多因素引入噪声,对测试结果产生一定的影响;针对这些因素对PCB板的设计提出以下几点建议:
a.要求PCB出图时光电转换器件与前置运放间的信号线尽可能短;
b.VCC、GND等特殊网络的线宽要超过其他网络的线宽,推荐50 mil左右;
c.如果电路比较复杂,还应设计专门的电源层与接地层;
d.布线时两条走线之间应保持一定间距,避免产生电容效应,且走线以水平方向与竖直方向为最佳;
e.敷铜设计时最好将电源与运放隔开,不要整板敷铜,避免噪声干扰;
(5)在电路板的使用过程中要采取一定的屏蔽措施,如添加金属外壳(避免空气中高频电磁波的干扰),或接地(消除噪声)等;
基于以上设计原则,设计光电转换放大电路并制板,以玩具气枪模拟真实弹丸验证该测试系统,搭建400 mm×10 m的有效靶面,分别从有效靶区范围内0、5、10 m处在400 mm光幕的上、中、下3个不同光强区域验证弹丸过靶信号;噪声稳定保持在100 mV左右,而最弱区域有用信号达到2 V上下,性能较为稳定,信噪比好,能够满足测试需求.
4 结 束 语
文中对光电转换电路设计中可能遇到影响其性能参数的诸多因素作出了详尽的分析与讨论,通过合理的选择调试器件参数,可以使检测系统的性能趋于最佳,对于较为微弱的光信号也有探测能力.在实际应用当中,还应根据具体问题具体分析,才能设计出满足不同需求的光电转换电路测试系统.
摘要：通过对光电转换电路的前置放大及主放大电路设计的详细分析研究,给出了电路放大、滤波、降噪等优化处理方法,实现了将有用信号从噪声中分离并输出的目的.对光电转换电路从原理设计到最终制板过程中影响其性能参数及稳定性的因素进行了深入的探讨,提出了对电路器件选择、排列、布线以及降噪等方法的选择标准和依据.
关键词：光电转换,前置放大,光电二极管
参考文献
[1]刘斌,张秋蝉.光电检测前置放大电路的设计[J].燕山大学学报,2003,27(3):194-196.
[2]李威,罗春华,杨臻.基于光电信号转换原理与单片机的弹丸测速系统[J].机械管理开发,2008,23(6):29-30.
[3]刘卫东,刘延冰,刘建国.检测为弱光信号的PIN光电检测电路设计[J].电测与仪表,1994(4):28-30.