体系结构方法（共12篇）
体系结构方法 篇1
0 引言
当今软件的主流开发方法是面向对象的程序设计和软件开发, 并取得了一定的发展, 逐渐成熟。而在这种开发方式发展的过程当中, 也形成了不少相对比较复杂的开发方法。UML作为一种通用的用于建模的语言, 把OOSE、OMT和Booch的概念结合了起来, 是可以对软件密集型的系统的制品来进行构造、详述、可视化和文档化的一种计算机图形语言。它相对于传统的计算机语言, 不仅融入了最新的思想和方法, 还可以让开发出来的软件具有更加强大的功能, 供用户使用。下面就探讨一下基于UML的软件体系结构的开发方法。
1 软件系统模型
基于UML的软件系统包含着几个模型, 分别是用例分析模型、静态结构模型、动态行为模型和物理结构模型。
1.1 用例分析模型
用例分析模型的作用是对软件系统的需求进行初步的分析, 分析一下软件可以做到的方面和被期待去做的方面, 以及不可以做的方面, 具体的情况可以用用例来进行描述。
1.2 静态结构模型
静态结构模型的作用是进一步对软件系统的需求进行分析, 确定类和类之间的关系以及每个类的作用, 把软件系统的静态结构确定下来, 一般用对象图和类图来描述。
1.3 动态行为模型
可以通过活动图、协作图、状态图和顺序图来对软件系统的动态行为模型进行描述。主要用于描述系统基于时间的变化, 对象之间会发生的协作行为和系统的交互关系。
1.4 物理结构模型
通常使用部署图和构件图来描述物理结构模型, 作用是清楚描述软件系统的物理结构和内部的系统构建。
软件体系结构要解决的问题就是如何将以上四种模型来做一个相对平稳的过渡。在软件系统的开发当中, 软件系统模型起到了相当关键的作用, 是软件系统开发的基础。
2 软件体系结构中的基本元素
绝大部分的软件体系结构由5部分来构成, 分别是组件、连接器、配置、角色和端口, 其中最基本的元素是组件、连接器和配置。
2.1 组件是软件体系结构中最基本的元素, 主要用于数据储存和作为一个计算单元
还带有类型、接口、约束、语义、演化和非功能等属性。如server、client、filter和GUI。
2.2 连接器是用于完成组件和组件之间的连接以及对他们的 交互进行支配
连接器相对独立, 可以不对应系统中的编译元, 与组件不同。如pipes和browser-server等。
2.3 配置则是表现了对组件和连接器的约束以及拓扑逻辑
3 软件体系结构在 UML 中的具体描述
3.1 组件的描述
组件作为软件体系结构中一个封装的实体, 它的类可以描述为一个包含接口的集合。组件要想与外部环境进行交互, 就要通过它的接口来进行, 而接口则对组件和外部环境的交互和行为进行了描述。每个端口都包含了有一组端口, 而每个端口都对应一个交互点。其中要注意的是:一是在组件的描述中, 组件接口的类型至少要有一种;二是在接口的描述中, 端口的类型至少要有一种;三是在系统的运行中, 组件的实例至少要有一个;四是每一个组件都应该要有一个用于辨别是符合组件还是原子组件的标签。
3.2 连接器的描述
在软件体系结构中, 连接器作为一个主要的实体, 接口也是必不可少的, 而连接器的接口的组成单位则是角色, 每一个在连接器中的角色都对与该连接器交互的参与者进行了定义。要注意的地方前三点和组件的描述类似, 第四, 组件和与组件项链的地段连接器来决定连接器的顶部接口;第五点和第四点有相似之处, 组件和顶端连接器来决定连接器的底端接口。
3.3 配置的描述
一个软件体系结构的风格由它的配置来决定, 还能够根据配置的信息来确定系统内的组件和连接器是否可以正常通信等等。要注意的地方有:一是软件体系结构的风格类型由配置来定义;二是配置与软件体系结构的连接器和组件相关联;三是至少要有一个实例在配置的系统当中。
3.4 自身的描述
组件和连接器的实例组成了软件体系结构, 因为系统的高层设计问题由体系结构关注, 因此软件体系结构的用model类来进行定义。要注意的地方有:一是构成软件体系结构的类必须要是它的模型元素;二是在组件端口中, 至少要参与一个连接器的角色;三和二类似, 至多由一个组件端口来实现每个连接器角色;四是软件体系结构的内部各组件不参与其它软件体系结构的关联。
4 平稳过渡各模型
要将基于UML的软件体系结构的开发方法很好地应用到系统的建模当中, 就要寻求合适的方法, 来实现模型和模型之间的平稳过渡。首先, 开发者应该获取用户的需求, 然后根据用户的需求创建一个用例分析模型, 然后以这个模型作为切入点来将其中的用例转化成各组件和连接器之间的关系, 来导出相应的软件体系结构模型。在导出的过程中, 对模型的问题进行修正, 达到最好的状态。最后, 根据已有模型, 再进一步精化模型, 创建相应的静态结构视图, 再创建出相应的动态行为模型, 最后再根据已做的所有工作, 创建出对应的物理结构模型。
5 结语
以上通过了以UML作为软件体系结构模型的语言, 来开发一个软件体系结构。此方法的核心就是以软件体系结构模型作为中心, 并让用例分析模型放在它之前, 其他设计模型则安排在它之后, 这样的话, 用例分析模型模型就搭起了一座连通与其它模型的桥梁, 这样就可以有效改进各模型之间的平稳过渡问题。
摘要：当今软件的最主流的开发方法是面向对象的软件开发, 相比于以前也取得了很大的进步, 而在这种开发方法 发展的途中, 也形成了很多相对复杂的开发方法, 而UML作为一种通用的建模语言, 是可以对软件密集型的系统的制品来进行构造、详述、可视化和文档化的一种计算机图形语言。本文将会详细探讨一下基于UML的软件体系结构的开发方法。
关键词：软件体系结构,UML,面向对象
参考文献
[1]韩幸才.基于UML的ICU信息系统的设计与实现[J].计算机技术与发展.2012.
[2]朱贤友.基于UML的公共选修课程管理系统的研究与实现[D].湖南大学2010.
[3]李庭磊.基于UML描述的软件体系结构研究[J].中国新技术新产品.2012.
[4]石琳.探讨基于UML的软件体系结构开发方法[J].电脑编程技巧与维护.2013.
体系结构方法 篇2
砌体结构的加固方法
砌体结构经可靠性鉴定确认需要加固时，应根据鉴定结论和委托方提出的要求，进行加固设计。
加固方案设计的范围，可按整栋建筑物或其中某独立区段确定，也可按指定的结构、构件或链接确定，但均应考虑该结构的整体牢固性(也称整体稳固性)，并应综合考虑节约能源与环境保护的要求。
直接加固
钢筋混凝土外加层加固法
该法属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强，砌体加固后承载力有较大提高，并具有成熟的设计和施工经验;适用于柱、带壁墙的加固;其缺点是现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减校
钢筋水泥砂浆外加层加固法
钢筋水泥砂浆外加层加固法是指把需加固的砖墙表面除去粉刷层后，在砖墙两面附设φ4~8mm的钢筋网片，然后抹水泥沙浆面层的加固方法。
该法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近，但提高承载力不如前者;适用于砌体墙的加固，有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。
间接加固
无粘结外包型钢加固法
用水泥沙浆将角钢粘贴于受荷砖柱的四周，并用卡具卡紧，随即用缀板与角钢焊接连成整体，去掉卡具，粉刷水泥浆以保护角钢。
该法属于传统加固方法，其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少，受力较为可靠;适用于不允许增大原构件截面尺寸，却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固;其缺点为加固费用较高，并需采用类似钢结构的防护措施。
预应力撑杆加固法
该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力，且加固效果可靠;适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固;其缺点是不能用于温度在600℃以上的环境中。
砌体结构的施工规范
砌体工程是指普通黏土砖，承重黏土空心砖，蒸压灰砂砖，粉煤灰砖，各种中小型砌块和石材的砌筑。目前我国正进行墙体改革，为节约农田要不用，少用普通黏土砖，进一步推广应用各种空心砌块。
工艺流程
拌制砂浆，砂浆配合比应采用重量比，并由试验室确定，水泥计量精度为±2%，砂，掺合料为±5%。
应用机械搅拌，投料顺序为砂水泥掺合料水，搅拌时间不少于2min。
砂浆应随拌随用，水泥砂浆须在搅成后3h和4h内使用完，不允许使用过夜砂浆。每250m3砌体，留置二组试块(一组6块)。
组砌方法
里外咬槎，上下层错缝，采用“三一”砌砖法(即一铲灰，一块砖，一挤揉)，严禁用水冲浆灌缝的方法。基础大放脚的撂底尺寸及收退方法必须符合设计图纸规定，如一层一退，里外均应砌丁砖;如二层一退，第一层为条砖，第二层砌丁砖。
体系结构方法 篇3
关键字：课程体系结构；移动通信；纵向；横向
1移动通信专业课程体系结构现状分析
1.1移动通信行业发展快变化快
移动通信技术作为新兴技术产业，近20年在我国的迅速发展和巨大变化有目共睹。通信模式从1G发展到第四代移动通信LTE，移动通信电话从非智能机到高端智能机，从单一的通话工具发展为全面的网络信息通信工具。移动通信行业的特点就是发展快，变化快，覆盖行业广，整个移动通信有很大的人才需求，并且不断的产生新的就业岗位。如何根据行业特点和现状，培养满足市场需求的高职类毕业生，是值得探究的问题。
1.2学生差异性
作为高职教育，培养大专生和本科生的目标和方法是不同的。即使是高职的学生之间也有很大的个体差异。能力有高低；擅长的方向也是不一样的，例如有些学生擅长技术，可从事硬件或软件类工作；有些学生擅长和人沟通，更能胜任销售服务类工作。我们应该尊重学生的个体差异，帮助学生选择适合自己的学习和发展方向。
1.3课程体系结构可能存在的问题
目前的移动通信专业人才培养方案中的课程体系结构，可能会存在以下几种问题：1、内容陈旧，对当前行业现状分析不充分，无法把握到岗位，新型人才的缺口。2、培养目标过于单一，移动通信行业就业岗位类型广泛，学生之间又存在差异，单一的培养目标会使学生毕业后就业受局限，不利于学生的个性化和创造性的发展。3、培养目标过于广泛，以至于学生只学到皮毛，任何一个岗位的要求都达不到。4、课程体系结构设置时，没有遵循一套合理的方法，可能会导致培养目标和课程设置之间的关系不清晰，课程与课程之间没有承接关系，或者顺序混乱，使学生陷入为什么要学习这门课程的困惑之中，影响学习效果。
为了能解决以上问题，本文以移动通信专业为例，对课程体系结构设置方法进行了研究。
2专业课程体系结构设置方法
本文探究的专业课程体系结构设置方法的基本原则是：培养目标紧随行业需求，在一定程度上滿足学生的差异性；课程设置针对岗位职责和实际工作过程；课程内容循序渐进；课程实施采用工学结合的方式；课程评价注重学生综合素质的提高，包括专业知识、岗位技能和社会能力；借鉴国内外人才培养模式的实践经验；结合本学院实际情况，对照行业标准，开发适用于移动通信专业的课程体系结构。
移动通信专业课程体系结构的开发分别从纵向和横向两个方向交叉分析。纵向以行业调研为出发点，逐层分析行业所提供的岗位，岗位所需要的能力，培养这些能力需要设置的课程，从而完成课程体系结构中课程开设内容的制定，如图1所示；横向分析以岗位设定出发点，以2～3个岗位为培养目标，以学生的能力进阶为导向，将课程设置对应为基础能力、核心能力和综合能力三个横向模块，完成课程体系结构中课程开始顺序的制定，如图2所示。
2.1课程体系结构纵向分析
（1）行业调研
行业调研要从几个方面进行：深入企业考察、访谈行业专家，掌握劳动力市场需求状况及其变化趋势、对往届毕业生进行就业情况和满意度调查， 从而掌握行业现状，把握人才需求情况。为岗位的设定收集充足的信息。为此我们对以下通信相关行业与部门企业进行了调研：三星视界移动有限公司、中兴通信、洪山移动公司移动通信基站实训中心等企业；调研的过程中对业内专家进行了访谈；电话联系了往届移动通信专业毕业生了解就业情况；除此以外还与学校领导，教育专家以及专业教师进行了共同研讨。
（2）岗位设定
根据行业调研，确定若干就业岗位作为培养目标， 明确专业培养方向和内涵，确定岗位的典型工作任务和职责， 这是实际工作和课程之间的桥梁，典型工作任务来源于企业， 是指职业岗位中相对独立的、系统的、关联的具有自身工作流程的各项工作。[1]移动通信专业制定了三个就业领域为培养目标：岗位A通信电子产品研发、制造、检测、维修；岗位B移动终端软件、移动互联网开发；岗位C客服，产品销售和业务推广。以岗位A为例，岗位任务包含：电路设计，绘制电路图，PCB制板，电路焊接，问题电路检测与维修。
（3）能力分析
依据每个岗位的职责解析与重构学生所需的能力。将岗位职责解析为具体能力需求，根据高职高专学生的特点，重构这些需求为对学生的具体能力要求，将这些能力要求进行分类汇总为知识，技能，和素质三个方面。能力的分析对课程制定至关重要，能力需求分析准确完整了，后期的课程开设才能做到合理，充分。以岗位A为培养目标，学生需要的知识包括电子电路基本知识，编程语言，移动通信产品特点；需要掌握的技能包括计算机的操作，电路图绘制，软件编程能力，制板，电路焊接，电子仪表使用，电路检测，编写开发文档，掌握一定程度的专业英语；需要的素质有，团队精神，沟通能力和一定的语言表达能力。
（4）课程设置
依据职业岗位能力分析， 以工作过程为导向进行专业技术课程开发，与校内实训，校外顶岗实习有机结合，构建专业课程体系。正确处理好知识传授、能力培养、素质提高三者之间的关系， 使学生掌握从事相应岗位工作的综合职业能力。对于岗位A这个目标而言，开设的课程有：综合电路实训、单片机、手机维修实训，校外定岗实习等。教学过程要求以任务为导向，例如综合电路实训这门课程，它贯穿3个学期，将传统的模电、数电、高频电路等理论教学融入到工作任务中，真正实现“教、学、做”一体化的教学模式。
2.2课程体系结构横向分析
任何一个岗位的能力培养都是随着学生自身能力的发展不断培养起来的，由易到难，由分散到综合。根据以上的岗位能力分析，按照进阶的步骤设置为基础能力、核心能力和综合能力三个横向模块。
基础能力主要培养学生基本的计算机应用能力，基础的程序语言的应用，还包括思想道德素质、文化素质、身心素质；核心能力为专业设计课程，主要以模块化的项目为导向，学生实践为主的学习，在实践中获取相关知识；这一阶段学生要掌握的是各个岗位必备的核心内容。；综合能力培养；以综合项目为驱动，对前期所学知识的综合训练，巩固以前所学知识，培养学生的自主学习能力，团队合作精神等综合职业素养，同时还包含一些行业拓展课程，拓宽学生的知识面。顶岗实习阶段，学生在企业的工作岗位上进行锻炼，促进学生提高专业技能，融入现实社会，规划职业未来。为毕业后成为社会真正需要的人才做好充分准备。[2]
图2课程体系结构横向分析
2.3课程体系结构与时俱进
课程体系结构不能一成不变，社会需求在变化，学生在变化，课程体系结构也要与时俱进。每两三年就必须做一次整体调整，从行业调研到最后课程设置，以适应市场大的变化；每学年要做一次细节调整，根据上一年的教学经验，以及岗位对能力要求的细微变化对课程的教学内容，项目设定进行优化。
3 结束语
以上是对高职移动通信专业课程体系结构设置方法的探究。纵向从行业调研出发、通过岗位设定、能力分析、逐步完成课程内容设置；横向从能力进阶角度，将课程体系结构设置为基础能力、核心能力和综合能力三个模块，完成课程开设顺序的制定；并且提出了课程体系结构的调整周期和方案。
参考文献：
[1] 袁媛. 基于工作过程导向的高职专业课程体系构建.安徽电子信息职业技术学院学报2010年5期
[2] 黄瑞国.作过程的高职课程体系构建探讨
体系结构方法 篇4
一、基本原理介绍
(一) D'Alembert原理。
D'Alembert原理[1]主要体现在质点系运动的任意瞬时, 除了实际作用于每一质点的主动力与约束反力外, 还有假想的惯性力, 在这个瞬时质点系处于动力平衡状态。这个关系可以用数学表达式来描述:
式中:Fi———主动力;Si———约束反力;∫Ii———惯性力。
需要特别注意的是惯性力并不是实际作用于物体上的力, 仅仅是假想的, 但是在分析时惯性力体现了克服质点惯性所需要的力, 所以从这个角度来分析惯性力是作用在施力物体上的。这种建立运动方程的办法通常也可称为“动静法”或惯性力法。
(二) 虚功原理。虚功原理[1]主要着重点在虚功, 具有理想约束的质点系在运动瞬时主动力与惯性力在任意虚位移上做的虚功总和等于零。特别需要注意的是这个“理想约束”, 它要求在任意虚位移下约束反力所做的虚功总和等于零, 所以虚功原理可以用虚功方程表示:
(三) Hamilton原理。Hamilton原理可描述为:
式中:T———体系的总动能;V———保守力产生的体系的势能;Wnc———作用于体系上的非保守力所做的功;δ———指定时段内所取的变分。
(四) Lagrange方程。
以上原理都没有考虑重力的影响, 在实际工程中重力总是存在的, 并且重力对结构的内力与变形都影响比较大, 若考虑重力影响, D'Alembert原理得到质点的平衡方程变为:
, 经过实际算例可验证考虑重力影响的结构体系的运动方程与无重力影响的运动方程完全一致, 所以在研究结构的动力反应时可以完全不考虑重力影响来建立运动方程[2]。
二、算例计算对比
如图1所示的动力体系, 试列出其动力方程:[1]
(一) 采用D’Alembert原理建立运动方程。
带入动平衡方程有:
整理成矩阵形式:
(二) 采用虚功原理建立运动方程。
质量m1受力分析:主动力合力:F1 (t) =P1 (t) +k2 (u2-u1) -k1u1。
所以, 可列虚功方程如下:
由于δu1、δu2的任意性, 所以有:
(三) 采用Hamilton原理建立运动方程。
三、结语
由算例可知以上三种方法对同一动力体系建立的运动方程最终结果是一样的, 但是运算量大不相同, 显然对于本文算例而言利用Hamilton原理建立运动方程比较复杂, 用Lagrange方程运算量更大, 本文未做计算。事实上, D'Alembert原理与虚功原理是等价的[2], 而利用虚功原理的主要优点体现在虚功为标量, 可以按照代数式相加, 所以对于不便于列平衡方程的一些复杂体系, 用虚功原理来建立运动方程可能会比较方便。但是, 在虚功原理中用来计算虚功的力与虚位移仍是矢量, 所以对于Hamilton原理而言就体现了优势, 这种方法不明显使用惯性力与弹性力, 分别用动能与位能的变分代替, 所以只涉及到标量的处理[3]。当然, Lagrange方程也是标量处理, 在处理某些问题时也体现其优势, 比如涉及到多个广义坐标的运动体系, 若要建立关于广义坐标的运动方程, 则首选Lagrange方程。总之, 运动方程建立的方法有多种, 作为初学者不仅仅应该熟悉各个原理, 还应该能针对具体的运动体系, 选择最合适的方法建立运动方程。
参考文献
[1]杜修力.结构动力学[M].北京:机械工业出版社, 2015
[2]张亚辉.结构动力学基础[M].辽宁:大连理工大学出版社, 2007
快乐体育的方法体系 篇5
体育教育根本观点的转变，必然要引发与之相应的实践方法体系的根本转变。
一、快乐体育方法体系的基本特点
快乐体育从方法论角度讲，是指在教学过程中充分调动教和学的积极性，使教师乐教、学生乐学，使全体学生在师生融洽、合作的气氛中生动活泼地发展，并在学习过程的始终充分体验运动的.乐趣、体验克服困难后取得“发现”或“成功”的快乐的一种体育教育思想。因此，在快乐体育的实践中，学生成了教学活动的主体，学习的主人，从而扩展了其体质、个性、能力发展的自由空间，“主动学习、愉快发展”就成其方法论的主要特征。
二、快乐体育方法体系的实施原则
1、教育性原则。在体育教学中渗透德育是体育教学的基本要求。快乐体育以“乐学”为支撑点对学生良好心理素质的培养是更加广泛而深刻。包括目的、兴趣、情感、意志等全部非智力因素。
2、趣味性原则。“授之以趣”，教师乐教，学生乐学。
3、情境性原则。将体育教学活动置于一定的情境之中，使学生贴近生活、使体育学习变得亲切、自由和愉快。
4、激励性原则。教学中一方面要“激情、激趣”、“激志”，激发学生主动学习精神；另一方面要“激疑”、“激思”、“激智”，激发学生的心智活动。达成在快乐中求发展，在发展中求快乐的目标。
5、实效性原则。近期目标是培养学生良好的学习习惯和乐学精神，提高教学质量，远期目标是面向终身体育，发展体育素质。
三、快乐体育方法的基本要素
1、环境优化：“硬环境”美化、协调；“软环境”（人文因素）健康和谐。
2、情感驱动：⑴教学中要引起学生快乐和成功的情感体验；⑵教师应从情感教学入手，以自己对学生、对教材、对教学活动的热爱来激发学生勤奋学习。⑶建立民主、合作的师生关系。
优化结构 掌握方法 学会思考 篇6
优化知识结构. 当你去图书馆借书时，只要你递上索书单，管理员就能从数以万计（甚至更多）的茫茫书海中，快速、准确地找到它，总能让你如愿以偿. 为什么能这样迅速而准确地做到呢？最根本的一点是：图书馆中的每本书，是按固定结构标准进行归类和摆放的. 其实，学习与复习数学亦应如此，如果数学知识在头脑中无条理地堆积的话，那么知识越多，越不利于问题的解决. 因此，我们要在老师的引导下将初中所学的概念、公式、公理、定理等看似个别的、零散的、无规律的知识、信息，进行分析、归纳、筛选，按其内在联系，分门别类，使之结构化、系统化，形成网络、“模块”、“知识树”，让知识实现由厚到薄、“易于提取”.
掌握数学方法. 达尔文说：“最有价值的知识是方法.” 数学思想方法就是“将具体的数学知识忘掉以后剩下的东西”. 有的同学能在数学学习中举一反三、触类旁通，但也有同学虽然能听懂老师所讲题目，但题目稍作变化、“改头换面”后就不能很好解决，其区别就在于是否真正理解、掌握解决问题的方法，能否从方法上去审视面临的问题. 初中数学中的基本方法有：函数与方程的方法，分类讨论的方法，数形结合的方法，化归转换的方法等，当然还有更具体的，如消元、待定系数、配方等. 各种方法始终体现在数学问题的解决中，我们只有熟练掌握他们，才会迅速、完美地去解决问题.
学会数学思考. “数学是思维的体操”，数学思考是数学学习中最有价值的行为，学会数学思考是数学学习的重要目标. 数学学习中如果只做技能层面上的简单模仿、机械强化、枯燥训练，而没有数学的思考、深刻的思维，我们就无法学到、悟到数学的本质，就无法真正理解数学、运用数学. 故当我们遇到问题时，我们应自然地运用数学的眼光、思想与方法去分析、实验、观察、推理、类比、猜想、归纳、概括，直至问题解决. 同时，还要进行及时而正确的反思，将问题进一步延伸、拓展、变化、升华. 坚持这样做，就能使得我们的思维更加严谨、流畅、广阔，甚至实现创新.
同学们，在数学学习与复习中，只要我们真正做到“以结构为基础，方法为重点，思考为核心”，相信一定能提高数学素养、提高数学成绩.
体系结构方法 篇7
软件体系结构的研究都是针对降低其发展的应用成本而增加有关产品族不同成员之间潜在的共性[1]。基于公共体系结构风格的软件开发的焦点从代码转移到粗粒度的体系结构元素 (软件构件和连接件) 和它们的互连结构。为了支持基于体系结构的开发, 对体系结构的规格说明起作用的建模概念符号和分析开发工具是非常必要的。架构描述语言 (ADLs) 及其工具集已经被提出。ADLs最近已成为软件体系结构团体中的热门研究领域[2]。
针对体系建模已经提出了许多ADLs[3], 它们都是在特定的领域中作为通用的体系结构建模语言, 本文特别考虑通过以下语言作为ADLs的普遍参考:Aesop、ArTek、C2、Darwin、LILEANNA、MetaH、Rapide、SADL、UniCon、Weaves和Wright。最近, 针对体系结构交换语言ACME已做了大量的初始化工作, 它旨在支持体系架构规格从一种ADL到另一种的映像, 并因此使围绕ADLs的一些支持工具的集成成为可能。严格地说, ACME并不是一种ADL, 但它包含了许多类似于ADL的特征。此外, 它对于比较和区别于其他的ADLs来突出ADL和交换语言之间的差异是非常有用的。
2 软件体系结构描述语言分类和比较框架
客观地说, 目前并没有人能够具体地回答ADL是什么。相反, 他们能够从各自不同的观点阐述ADL包括什么或者能够做什么。然而, 最贴切的一个特征和需求的研究表明这些所有的观点都有一个共同的主题, 那就是使用它来作为一种框架来指导制定ADL的分类和对比。为了完成这个框架, 讨论和总结ADLs的特点, 在3家国际软件架构[4]的基础上进行了研究。在很大程度上反映了分类都是以所有的软件架构为依托来反映特点, 其中最多的是通过现有的ADLs。在某些情况下, 典型特征不能被现行的ADLs支持, 它们既对基于结构框架的开发很重要, 又会在软件结构中利用到之前的研究项目当中的知识, 例如C2。最终, 使得学习它们并且相应地学习运用语言, 将拓展知识应用到建立软件模型框架当中。
ADL与其他系统的实现不同, 它是一个为软件系统的概念性架构建模提供的一门语言。ADLs为特征框架提供一个具体的语法和一个概念框架。这个特征的概念框架典型地反映了ADL中的与/或的框架风格的范围特征。该框架典型地包含了ADL的潜在语义理论 (例如, CSP、实验室网, 有限状态机) 。
2.1 框架类
在这个部分介绍ADL分类和比较框架的顶层分类和比较的范畴。一个ADL框架描述的组成模块包括构件、连接件和体系结构配置的配置。ADL必须为它们能够明确地说明提供必要的手段, 使能够确定某一个特殊符号是否是ADL。
2.2 ADLs框架体系结构
ADLs框架体系结构由构件、连接件和体系结构配置3个部分组成[5], 下面将对这3个概念进行分别介绍。
2.2.1 构件
构件是一个计算单元或数据存储。也就是说, 构件时计算与状态存在的场所。在体系结构中, 一个构件可能小到只有一个过程或大到整个应用程序。每个构件可能需要它自己的数据或执行空间, 也可以与其他构件共享这些空间。正如已经初步探讨的, 明确的构件接口是ADLs的一个特征。另外还有的比较属性是建模的构件类型、语义学、约束、进化及非功能性属性, 将在下面进行讨论。
(1) 接口:构件的接口是与外部环境交流的一组交互点。接口说明了构件提供的那些服务 (消息、操作和变量) 。为了能够充分地推断构件及包含它的体系结构, ADL提供了能够说明构件需要的工具, 例如提供体系结构中的需要的其他构件的服务。因而一个接口定义了在其应用上进行计算和约束的方法。
(2) 类型:构件类型都是抽象的概念, 可封装成重复使用的功能块。一个构件类型能够多次在单一的体系结构中实现或被重用。构件类型可以参数化, 进一步促进可重复使用。显式模型的类型使得所有实例共享的属性类型易于理解和分析。
(3) 语义:定义构件模型的语义作为一个高级构件的行为。这样一个模型是需要做分析, 加强体系结构的约束使其能够从一个阶段的抽象到另一个抽象一致映射。注意一个构件的接口也允许某种有限的程度上对其语义的推理。然而, 语义概念应用于本文是严格指构件建模的行为。
(4) 约束:一个约束是关于一个系统或它的一个部分一种属性或断言, 破坏约束将会使得系统不被接受或者不能正常使用。为了确保执行预期构件的使用, 强行使用边界条件, 并建立内部相互之间的依赖和指定一个构件的限制。
(5) 演化:作为组成模块, 构件将不断进化。构件演变可以定义为一种非正式的一个子集修改 (一个构件的属性) , 例如, 界面、行为或实施。ADLs可以通过运用构件类型和具体构件特点中的典型子集技术确保进化发生按照的是系统化的方式。
(6) 非功能性属性:一个构件的非功能性属性 (例如, 安全、性能、可移植性) 通常不能直接来源于它的行为规范。这些特性的早期的规格 (在体系结构设计层面) 需要模拟过程, 分析, 加强约束条件, 地图构件处理器的实现和项目管理的帮助。
2.2.2 连接件
连接件是用来建立构件间的交互以及支配这些交互规则的体系结构构造模块。与构件不同, 连接件可以不与实现系统中的编译单元对应。它们可能以兼容消息路由设备实现 (如C2) , 也可以共享变量、表入口、缓冲区、对连接器的指令、动态数据结构、内嵌在代码中的过程调用序列、初始化参数、客户服务协议、管道、数据库、应用程序之间的SQL语句等形式出现。它有以下几种属性定义。
(1) 接口:一个连接件是一个连接件和构件及与之相连的链接器相互之间作用的交互点。因为连接件不履行任何特定应用的计算, 作为其接口提供这些相关构件的期望服务的输出。连接件接口使构件适当地建立连接并且使它们在体系结构中的交互成为可能, 也因而推理出体系结构的配置。
(2) 类型:连接件类型是封装构件的沟通、协调、调解的决策的抽象的概念。结构层次交互由复杂的协议描述。让这些协议不仅在整个需要ADLs模型连接件类型的体系中可重用而且可以跨越体系重用。有两种典型的方式:为完成可扩展的类型系统, 定义交互协议, 或者是基于特定的实现机制相互作用的内部构造, 枚举类型。
(3) 语义:类似于构件, 连接件被定义为一种高层次语义模型的连接件的行为。不像部件, 其语义表达了应用程序的功能, 连接件语义蕴涵的相互作用协议 (计算上的独立) 。ADLs可以支持连接件语义的建模, 实现构件的交互分析, 整体抽象结构层次精确一致和加强相互连接约束。
(4) 约束:确保约束交互协议, 建立内部交互连接件机制, 并且强化边界条件的使用。一个简单的例子和容易的强调性约束就是一个在一定数量的构件上建立的约束, 它通过连接件进行交互。建立更多复杂的连接件约束将需要已有的连接件能够取得外部消息。
(5) 演化:相较之下对构件演化, 一个连接件的演化是修改 (定义为其属性的一个子集) , 例如, 界面、语义学、或共同限制这两个。结构体系构件的相互作用是受复杂并具有改变和扩大能力的协议控制的。然后, 两个独立的构件及其配置进行演化。ADLs可以适应这种演化, 通过改变或是用增加消息过滤器的技术和手段完善现有的连接件。
(6) 非功能性属性:一个连接件的非功能性属性也并非完全可以从规范的语义得到。它们代表要求正确的连接件的实施。建模的非功能性属性的连接件使仿真运行时行为分析、连接件、约束实施, 并选择适当的现有 (理论连接件) 和它们的处理器成为可能。
2.2.3 体系结构
软件体系结构是具有一定形式的结构化元素, 即构件的集合, 包括处理构件、数据构件和连接构件。处理构件负责对数据进行加工, 数据构件是被加工的消息, 连接构件把体系结构的不同部分通过连接件进行组合连接起来, 再进行一些必要的配置[6,7]。
2.2.3. 1 特性
(1) 易理解性:软件体系结构的一个角色就是为项目中的不同的相关者和在一个较高抽象层次的设施的理解提供一个早期的交流通道。ADLs必须建立使用简单移动的语义来建立模型。系统的结构应该清晰地描述系统的配置。例如, 没有实现进行研究的构件和连接件的规格说明。
(2) 组合性:组合性或层次组成, 是一种允许体系结构描述软件系统在不同层次的细节的机制。复杂结构和行为可能会被明确代表或者它们可能是抽象出来了的一个单一的部件或连接件。还有可能出现这样的情况, 整个系统将成为另一个更大的系统的一个构件。这样的抽象机制应该作为一个ADLs建模能力的一部分。
(3) 精确性和可追溯性:除了为体系结构提供语义上的具体设施来定义体系结构, ADLs必须能够改正和实现可执行系统和追溯系统改变等级的一致性。这是由ADLs的开发和利用普遍支持的。这就在低级与高级系统之间搭建了一个相互交流的桥梁。
(4) 异构性:软件体系结构的一个目标是促进大规模系统的发展, 由于先前存在的元件和连接件的不同粒度, 可能会存在不同的正式规定统一建模语言和执行不同的编程语言, 还会有不同的操作系统方面的要求, 支持不同的通信协议。因此, ADLs应该是开放的, 即为软件体系结构提供规范和发展与异构构件和连接件。
(5) 可扩展性:体系结构旨在为开发者提供解决抽象和复杂问题大规模软件。因此, ADLs必须直接支持大规模系统的规范和发展, 这样才能够得到进一步发展。
2.2.3. 2 演化
新软件的系统很少提供前所未有的功能, 一个可以演化的体系结构系统能够支持系统的进一步进化, 基于软件体系结构的发展是ADLs一个重要的发展方向。
2.2.3. 3 灵活性
灵活性指的是当系统执行任务时能够修改体系结构和制定系统的修改方法。系统灵活性的支持对于某个安全任务严格系统来说是很重要的, 例如交通控制, 话机转换和高利用环境信息系统。
2.2.3. 4 约束
约束描述了配置完成的具体到独立个体构件和连接件的依赖。许多通用的约束都是源于或者是直接依赖于本地约束的。例如, 在无效配置上的约束将会被作为在连续构件和连接件中的交互约束, 反过来是通过它们的接口和协议来表示。
2.2.3. 5 非功能性属性
特定的非功能属性是系统级的, 而不是个别的构件或者是连接件属性。配置等级的非功能性属性被需要用来选择适当的构件和连接件, 执行分析, 加强约束, 映射体系结构组成模块和服务工程管理。
2.2.3. 6 建模配置
体系结构的配置或拓扑结构是构件和描述体系结构的连接件的连接图, 需要这种消息来确定是否连接了合适的构件, 它们的接口是否相互匹配, 连接件是否能够适当地沟通, 还有它们组合的语义是否能够产生需要的行为[8]。在具有构件和连接件的模型当中, 配置的描述实现了对体系结构的并行系统与分布式系统的评估。例如, 死锁等的潜在性能, 可靠性和安全性等等。配置的描述同时还实现了设计试探法的附加体系结构的分析 (例如, 体系构件之间的妨碍发展的直接通信连接) 和体系结构类型约束。
3 ADLs的比较
主要的体系结构描述语言有Aesop、MetaH、C2、Rapide、SADL、UniCon和Wright等, 尽管它们都描述软件体系结构, 却有着不同的特点。Aesop支持体系结构风格的应用, MetaH为设计者提供了关于实时电子控制软件系统的设计指导, C2支持基于消息传递风格的用户界面系统的描述, Rapide支持体系结构设计的模拟并提供了分析模拟结果的工具, SADL提供了关于体系结构加细的形式化基础, Unicon支持异构的构件和连接类型并提供了关于体系结构的高层编译器, Wright支持体系结构构件之间交互的说明和分析。这些ADL强调了体系结构不同的侧面, 对体系结构的研究和应用起到了重要的作用。但也有负面的影响。每一种ADL都以独立的形式存在, 描述语法不同且互不兼容, 同时又有许多共同的特征, 使得设计人员很难选择一种合适的ADL。
4 结论
本文的突出贡献是提出了一个这样的框架定义与分类的概念, 定义提供了一种简单的见效快的ADLs检验方法, 并对体系结构建模的本质在很大程度上达成了一致的共识。值得指出的是, 通过简化结构与实现之间的关系、约束性的ADLs的实现比“主流”ADLs (独立的实现) 在生成安装上更成功。现有的ADLs的比较突出的表现在几个领域, 对体系结构建模性能和工具都提供了广泛的支持。
参考文献
[1]G Abowd, R Allen, and D Garlan.Using Style to Understand Descriptions of Software Architecture.[C]//Proceedings of the First ACM SIGSOFT Symposium on the Foundations of Software Engineering, Los Angeles, CA, 1993:9-20.
[2]R Allen.A Formal Approach to Software Architecture[D].Pittsburgh, PE:Carnegie Mellon University, 1997.
[3]R Allen, R Douence, and D Garlan.Specifying Dynamism in Software Ar-chitectures.[C]//Proceedings of the Workshop on Foundations of Compo-nent-Based Systems, Zurich, Switzerland, 1997:11-22.
[4]R Allen and D Garlan.A Formal Basis for Architectural Connection[J].ACM Transactions on Software Engineering and Methodology, 1997, 6 (3) :213-249.
[5]R Allen, D Garlan, and J Ivers.Formal Modeling and Analysis of the HLA Component Integration Standard.[C]//Proceedings of the Sixth ACM SIG-SOFT Symposium on the Foundations of Software Engineering, Lake Buena Vista, FL, 1998:70-79.
[6]P Binns, M Engelhart, M Jackson, and S Vestal.Domain-Specific Soft-ware Architectures for Guidance, Navigation, and Control.[J].Interna-tional Journal of Software Engineering and Knowledge Engineering, 1996, 6 (2) .
[7]P C Clements.Formal Methods in Describing Architectures.[C]//Proceed-ings of the Workshop on Formal Methods and Architecture, Monterey, CA, 1995.
结构绿色设计方法 篇8
关键词：结构绿色设计,选材,节材,延长结构的服役期
1 概述
近几年, 我国绿色建筑发展迅速, 无论是国家发展规划还是政府导向方面, 都提倡和鼓励绿色建筑的发展。在“十二五”期间, 《国家中长期科学和技术发展规划纲 要 (2006-2020年) 》把建筑节能与绿色建筑作为城镇化与城市发展领域的优先主题和发展重点。同时, 财政部与住房和城乡建设部制定发布《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》, 明确将通过多种手段, 力争到2015年, 新增绿色建筑面积10亿平方米以上, 到2020年, 绿色建筑占新建建筑比重超过30%。此外, 行业法规也逐步出台, 如国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006、《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T2292010等, 各地方也陆续颁布了相应的评价标准及设计标准。由此可见, 绿色建筑已成为建筑发展的必然趋势, 建筑绿色设计也逐渐成为设计行业的重要考虑方面。
建筑绿色设计对设计行业中的五大专业 (建筑、结构、给排水、暖通、电气) 均有相关内容, 然而结构专业通常却感觉无从下手, 或者找不到思路。本文从选材、节材和延长结构的服役期三个方面, 给出进行绿色结构设计的方法和手段, 便于结构设计人员更好的掌握绿色结构设计的思路及途径, 更有效的实现绿色建筑。
2 结构绿色设计理念
2.1 结构绿色设计观念转变
长期以来, 无论在高校中进行的理论学习, 还是在设计中所依准的标准规范, 结构设计理念都是围绕“安全、经济、适用”的原则进行的。在设计院从事结构设计的工程师, 对这一原则的遵守已根深蒂固。而绿色建筑则是从保护环境和节约资源的角度出发, 力求为人们提供健康、适用和高效的使用空间、与自然和谐共生的建筑。因此, 结构工程师在进行绿色建筑设计时, 应增加绿色理念, 即围绕“安全、经济、适用、绿色”的原则开展设计工作。结构工程师不但要遵守常规结构标准, 还需要依据绿色建筑的相关标准、技术手段, 进行综合的结构设计, 以实现绿色建筑。
2.2 结构设计的三个阶段
第一阶段, 在二十世纪九十年代之前, 结构设计工作的重点是以“安全”为主, 即在满足建筑方案的基础上, 尽量选用安全的方案。第二阶段, 在二十世纪九十年代后至二十一世纪初, 随着计算机的广泛应用, 结构设计难度大为降低, 设计重点便放转到“安全、经济”上, 即用最少的材料, 在满足安全的前提下实现建筑方案。第三阶段, 从二十一世纪初到现在, 逐步建立了“安全、经济、适用、绿色”的原则, 即在常规结构设计的基础上, 增加了一个绿色设计着眼点, 从而使建筑与自然融为一体, 节约资源, 保护环境。
2.3 全寿命周期节材
绿色建筑的结构设计核心是指在建筑全寿命周期内, 节省资源。而传统结构设计中的“经济”原则, 也要求在设计中节省材料, 但只是强调在结构设计中的结构主体材料节省。故两者有着本质区别。
绿色建筑中的全寿命周期是指从项目的立项到项目的设计施工, 再到使用、拆除等, 即建筑材料从自然中来, 再到建筑中去的全过程。而传统建筑仅关注设计、施工这两个阶段。
3 结构绿色设计方法
结构绿色设计可遵循材料选用 (以下简称选材) 、节省材料 (以下简称节材) 和延长结构服役期的思路, 从材料生产到最后的材料降解, 进行全面的考虑。
3.1 选材
选材是结构绿色设计的首要方面, 是建筑全寿命有效节材的重要手段, 是实现绿色建筑的前提和基础。合理的结构选材, 不但能避免采用能耗高、污染大的结构材料, 还能充分利用旧结构材料, 做到结构材料的循环应用, 从而最大限度的节省材料。结构绿色选材的手段有以下几方面:
(1) 选用当地或附件地区生产的结构材料
选用当地或附件地区生产的结构材料, 可以降低材料在运输过程中的能耗, 减少对环境的污染。在建筑工程中, 常用的结构材料主要有混凝土、钢筋、钢材、砌块和木材等, 这些材料的生产厂家已经遍布全国各地, 甚至个别地区还出现了产能过剩。因此, 就近选用结构材料是可行的, 一般建议在500km以内进行采购。对于因预拌混凝土运输难度大或无法运输的景区 (如黄山和华山等) 和山区地带 (如四川省内的山区) 以及就近无预拌混凝土供应 (一般距离在100公里内无搅拌站) 的建筑项目, 其混凝土可采用现场设搅拌泵的方法进行搅拌。如四川卧龙熊猫基地项目, 其建设地点位于四川省汶川县卧龙国家级自然保护区内的耿达乡神树坪—幸福沟—黄草坪—天台山区域, 进入现场的几十公里道路均为临时道路, 不具备混凝土搅拌车通行条件, 因此该工程混凝土采用现场设搅拌站的方法。
此外, 还需注意主要结构材料的组成材料应就近选用问题。如混凝土主要由粗骨料砂石和细骨料水泥组成, 部分地区因本地区砂子的处理难度大, 便到外省市进行远距离运输砂子, 导致大量的运输能耗。同时, 石料和水泥的选用也应做到就近采用, 才能更有效的降低能耗。
(2) 选用预拌结构材料
预拌的结构材料主要有预拌混凝土和预拌砂浆。预拌混凝土是指水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例, 在搅拌站经计量、拌制后出售, 并采用运输车在规定的时间内运至使用地点的混凝土拌合物。也就是俗称的商品混凝土。预拌砂浆是指由专业厂家生产的, 用于一般工业与民用建筑工程的砂浆, 包括干拌砂浆和湿拌砂浆。
绿色建筑提倡采用预拌材料, 主要考虑到现场搅拌材料相比, 预拌材料不但减少材料用量, 还可以大大减少施工现场污染, 从而降低环境污染。相比于预拌混凝土, 现场搅拌混凝土要多损耗水泥约10% ~ 15%, 多消耗砂石约5% ~ 7%。据测算, 对于多层砌筑结构, 使用商品砂浆比使用现场搅拌砂浆可节约30%的砂浆量;对于高层建筑, 使用商品砂浆比使用现场搅拌砂浆可节约抹灰砂浆用量50%。随着政府部门的强制要求, 预拌混凝土的采用已基本普及 (除山区建筑因道路条件制约不便运输外) 。预拌砂浆则仅在少数城市进行强制要求, 如北京、上海、深圳、大连。国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2006中第4.4.4条和5.4.4条均要求“现浇混凝土采用预拌混凝土”。结构设计中要求在结构设计总说明中注明混凝土全部采用预拌混凝土, 砂浆全部采用预拌砂浆。
(3) 选用可再循环结构材料和可再利用结构材料
可循环材料是指通过改变物质形态可实现循环利用的回收材料, 可再利用材料是指不改变物质形态可直接再利用的, 或经过组合、修复后可直接再利用的回收材料。选用可再循环结构材料和可再利用结构材料, 可以大大减少生产结构材料的原材料开采, 从而减少原材料运输和生产的能耗, 有效节约资源和保护环境。结构中常用的可再循环结构材料有回收钢筋和回收钢材, 可再利用结构材料主要有回收砌块和木材。当前, 我国用于生产混凝土的河砂和石子储量逐年减少, 形成反差的是在旧建筑拆除中会产生大量含有河砂和石子的混凝土垃圾, 因此旧混凝土的循环利用迫在眉睫。国家先后颁布了《混凝土用再生粗骨料》和《混凝土和砂浆用再生细骨料》标准, 北京市也出台了地方标准《再生混凝土结构设计规范》, 这为混凝土材料的可循环利用奠定了坚实的基础, 也为现行混凝土材料的可循环化开辟了道路。因此, 在条件允许的情况下, 结构设计中的混凝土材料可采用再生混凝土材料。
(4) 使用以废弃物为原料生产的结构材料
使用废弃物代替原料生产结构材料, 不但可以节省稀缺的结构原料, 还可以变废为宝, 从而有效的节约资源。结构常用的废弃物主要为工业废弃物, 如粉煤灰、矿渣、煤矸石等, 还有沿海地区的海泥等。这些材料可用于混凝土、水泥及砌块内, 以替代部分骨料。如掺入粉煤灰的混凝土, 不但节省水泥的用量, 还改善了混凝土的热收缩性;矿渣砌块、煤矸石砌块和海泥砌块均可减少水泥和砂子的用量。
3.2 节材
结构绿色设计中的节材是指在满足结构相关规范的前提下, 通过优化结构设计及提高材料利用效率等手段, 合理的降低材料用量。恰当的节材手段, 不仅能减少材料的需求, 还能减少材料在生产、施工和维护方面的能耗, 是非常有效的节能环保措施。结构绿色节材的手段有以下几方面:
(1) 采用建筑形体规则性好的结构方案
根据《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010) , 建筑形体的规则性分为:规则、不规则、特
别不规则、严重不规则, 严重不规则的建筑不应采用。建筑方案一般由建筑师确定, 结构工程师在满足建筑方案的要求下进行相应的结构设计。当建筑形体为特别不规则时, 结构工程师便根据抗震设防情况, 进行抗震性能化设计, 若为高层建筑, 还将进行超限高层建筑结构抗震审查。为实现相同的抗震设防目标, 形体不规则的建筑, 要比形体规则的建筑耗费更多的结构材料。不规则程度越高, 对结构材料的消耗量越多, 性能要求越高, 不利于节材。因此, 绿色建筑应优先选优规则的结构方案, 其次为不规则的结构方案, 以便更好的节省结构材料。
(2) 采用工业化生产的结构构件
预制结构构件主要有预制梁、预制柱、预制墙板、预制阳台板、预制楼梯等。在保证安全的前提下, 使用工厂化方式生产的预制构件, 首先可以有效降低混凝土、钢材、木材、砌块等建筑材料的损耗, 同时也可以节省用水量。例如:工业化生产时, 制作混凝土构件所用的钢模具、钢模板的循环使用次数远高于现场制作模具的木模板;混凝土构件的养护用水也可循环使用, 从而减少用水量。其次, 装配施工相较传统的施工方式, 大幅减少了建筑噪音的干扰, 建筑垃圾的产生, 建筑污水、有害气体和粉尘的排放等。再次, 装配式建筑以预制构件为基本单元, 在拆除或更换时只需按构件进行, 减弱了相连构件间的影响, 因此更加灵活;拆除替换后的构件损伤相对较小, 仍可再次利用, 即使在构件受损较大而不能使用时, 也可通过集中处理 (如钢材回炉, 混凝土加工为再生骨料等) 得以循环利用。
(3) 合理采用高强度结构材料
结构设计中的主体材料以钢筋、混凝土和钢材为主。采用高强度结构材料, 是结构节材常用的手段, 也是广泛接受且行之有效的手段。合理采用高强度结构材料, 可减小构件的截面尺寸及材料用量, 同时也可减轻结构自重, 减小地震作用及地基基础的材料消耗。 相比于HRB335钢筋, 以HRB400为代表的 高强钢筋具有强度高、韧性好和焊接性能优良等特点, 应用于建筑结构中具有明显的技术经济性能优势。据测算, 用HRB400钢筋代替HRB335钢筋, 可节省10% ~14% 的钢材。对于混凝土结构的竖向构件, 其强度等级越高, 相应的截面尺寸就会越小, 也就减少了混凝土的用量, 节约了材料。钢结构的构件, 当由强度决定时, 其材料强度越高, 钢材用量越少;当由刚度决定时, 则合理选择强度等级。
绿色建筑中, 结构的材料强度建议钢筋尽量采用HRB400级或HRB500级钢筋, 混凝土的竖向构件尽量采用C50及以上的强度等级, 钢结构尽量采用Q345或Q345GJ钢材。
(4) 优先选用资源消耗少和环境影响小的结构体系
建筑结构中, 常采用的结构体系有砖混结构、现浇混凝土结构、砌体结构、钢结构, 部分预制混凝土结构和木结构。砖混结构、钢筋混凝土结构体系所用材料在生产过程中大量使用黏土、石灰石等不可再生资源, 对资源的消耗很大, 同时会排放大量CO2等污染物。钢铁、铝材的循环利用性好, 而且回收处理后仍可再利用。含工业废弃物制作的建筑砌块自重轻, 不可再生资源消耗小, 同时可形成工业废弃物的资源化循环利用体系。木材是一种可持续的建材, 但是需要以森林的良性循环为支撑。因此, 因地制宜地采用钢结构体系、木结构体系、预制混凝土结构体系和原材料中含有废弃物的砌体结构体系等任一种体系, 都可以达到资源消耗少和环境影响小。
(5) 对地基基础、结构体系及构件选型方案做到合理优化设计
结构的绿色设计应对采用的结构方案进行充分的节材优化, 包括地基基础方案、结构体系方法和构件选型方案。地基基础节材优化, 应充分考虑项目结构主体特点, 场地情况, 因地制宜, 对项目可选用的各种地基基础方案进行比选 (从天然地基、复合地基到桩基础等) 及定性 (必要时进行定量) 论证, 最终选用材料用量少、施工对环境影响小的地基基础方案。结构主体节材优化, 应考虑建筑层数和高度、平立面情况、柱网大小、荷载大小等因素, 对项目可选用的各种结构体系进行定性 (必要时进行定量) 比选论证, 并最终选用材料用量少, 施工对环境影响小的结构体系;对于有条件的结构主体, 也可采用隔震或耗能减震设计以及性能化设计, 从而更有效的节材。结构构件节材优化, 应充分考虑建筑功能, 柱网跨度、荷载大小等因素, 分别对墙、柱 (如混凝土柱或钢骨混凝土柱等) 、楼盖体系 (梁板式楼盖或无梁楼盖) 、梁 (如混凝土梁或预应力梁等) 、板 (如普通楼板或空心楼盖) 的形式进行节材定性 (必要时进行定量) 比选, 并最终选用材料用量少, 施工对环境影响小的结构构件形式。
3.3 延长结构的服役期
延长结构的服役期, 能很好的减少新建建筑和拆改原有建筑带来的资源消耗和能源消耗, 是实现绿色建筑的重要途径。延长结构的服役期, 可大大提高建筑的寿命, 使得建筑在全寿命周期内, 能耗更低, 更有效地节能环保。其具体的设计方法如下:
(1) 适当提高结构的耐久性
提高结构的耐久性是延长结构服役期的前提, 是提高建筑寿命的重要保障。其途径主要有两种:提高耐久性设计年限和采用高耐久性材料。提高耐久性设计年限是指在规范要求的基本设计年限的基础上, 对耐久性使用年限有所提高。如一般建筑的耐久性设计使用年限为50年, 绿色建筑可根据情况进行合理提高, 如提高到75年或100年。采用高耐久性材料是指采用的材料本身具有高耐久性, 如混凝土材料采用满足《混凝土耐久性检验评定标准》JGJ/T193中抗硫酸盐侵蚀等级KS90, 抗氯离子渗透性能、抗碳化性能及早期抗裂性能III级的混凝土, 钢材采用耐候结构钢, 并符合现行国家标准《耐候结构钢》GB/T4171的要求。
提高结构的耐久性, 在初期投资及材料用量上都会高于普通结构, 但从整个建筑寿命的角度考虑, 则具有明显节材效果。
(2) 适当提高结构的设计荷载
提高结构的设计荷载是延长结构服役期的重要方面, 其途径主要有两种:提高结构的设计荷载取值和对局部房间提高荷载取值。提高结构的设计荷载是指在基本设计使用年限的基础上对结构荷载有所提高, 如一般建筑的设计使用年限为50年, 其荷载取值的基准期也为50年。为了提高其服役期, 可适当提高荷载的基准期到70年或100年, 使结构荷载适应超50年后的荷载变化, 从而增加结构的服役期。对局部房间提高荷载取值是指在正常使用年限内, 为适应局部房间功能变化或设备更新产生的对荷载需求的变化, 而对局部房间提高荷载取值, 以避免结构改造, 提高其适应度。这样的房间一般发生在设备机房和商业区域, 可将机房的荷载由7k N/m2提高到10k N/m2, 商业的荷载由3.5k N/m2提高到5k N/m2。对于有需求的业主或有经验的设计人员也可根据自身情况, 有针对性的选择需要提高荷载的房间。
(3) 合理设计结构布置, 以提高其适应度
为了有效提高结构的服役期, 避免结构改造, 合理设计结构布置至关重要。一般情况下, 建筑在其使用年限内均会发生房间功能的改变, 公共建筑尤其频繁。为更好的适应建筑功能的改变, 在设计结构布置时, 应做到尽量形成简洁、开敞和灵活的布局空间, 提供其适应度。如商业建筑, 尽量采用框架结构体系, 如需要布置墙体, 则尽量在竖向交通核的位置布置;办公建筑, 尽量采用框架-核心筒结构等等。
4 结论
本文从选材、节材和提高结构的服役期三方面入手, 给出了进行结构绿色设计的主要方法, 其中, 选材和节材的手段在设计中已有应用, 而且效果较好;提高结构的服役期, 因其短期投资和材料用量较高, 后期建筑预期也不明朗, 故采用的项目非常少。结构工程师在充分了解业主需求和项目特点以及未来变化的情况下, 采用提高结构的服役期这种绿色手段, 也是很好的绿色节材措施, 在建筑全寿命周期内能够有效达到减少资源利用和保护环境的效果。
本文重点给出了现阶段在选材、节材和提高结构的服役期这三个方面的结构绿色设计常用方法, 结构设计人员可根据项目特点, 因地制宜, 选取其它措施, 更好的实现绿色建筑。
参考文献
[1]赵彦革.绿色建筑设计中的结构法规研究.《建筑结构》, 2011, 第四十一卷:130~134.
体系结构方法 篇9
与对象或代码行相比, 软件体系是对软件的更高层的抽象。在最低限度上, 软件体系处理包含组件 (计算点) 、连接器 (交流点) 和配置 (组件和连接器安排, 性能的安排) 的软件系统。在这个抽象层, 可以对一个软件系统的许多方面进行建模, 如拓扑、行为、使用情境、部署属性等。这些方面中每一个也可能在不同细节层以不同的方法进行建模。各个方式的建模都有其自身的优势, 可能提供一个新方法去分析、模拟系统或向其他开发人员解释系统结构。
虽然有这些优点, 但软件体系结构的研究仍没有在实践中对软件工程有重大影响。要使软件架构性价比合理需要符号、工具和在适当的细节层模拟系统重要方面的技术。十几年研究的结果已经形成许多标记软件体系的的符号, 通常的形式是体系结构描述语言 (ADLs) 。一般来说, 那些相互标记的的符号支持单一的研究目标。然而, 要想在现实生活的语境中有效, 软件架构的研究必须超出单个目标符号, 架构必须同时获得软件系统的多个方面。此外, 对模块化足够重要的各个方面的范围相互区别。例如, 由于时耗和功耗需要, 嵌入式系统项目可能需要更广泛更详细的建模能力, 而分布式系统则可能在建模容错和带宽方面有所要求。例如, 嵌入式和分布式系统的建构师都会通过发布产品来跟踪和管理他们的体系结构的进展;同一个领域内的项目通常会有许多共同关心的方面。
各领域建模优先考虑的事情和需求巨大的差异说明, 一个令人满意的“适用于所有情况的”ADL是不太可能出现的。然而, 即便是在截然不同的领域里也依然存在的重要共性表明, 为每个域 (或项目) 开发新标记意味着始终如一地去做重复性的工作。因此, 允许建构师从软件系统的共同架构层选择那些他们想的方面并很容易添加一些他们自己感兴趣的东西是十分必要的。
本文假定一个中间层以基础架构形式存在, 这样ADLs可以很快地构造, 兼容建模特点并允许集成一些必要的新特点。这些ADLs将模块化, 而不是单一的, 建模特点会在模块中封装, 各单元组成ADLs。
本文为建立和使用模块化ADLs创建了一个基础架构, 这个基础架构提供如下功能:
(1) 一种定义ADLs的基于XML的模块化的扩展机制。
(2) 一个在ADL发展中可重用的特点集, 支持设计时间和运行时间的建模、实施映射和生产线。
(3) 一个支持ADL发展和使用的灵活的工具集。
2 软件架构、描述语言和XML
本节介绍软件架构、体系结构描述语言和XML等方面的基础知识。
2.1 软件架构
由于抽象化和模块化在软件工程方面的发展, 抽象化模块在许多软件系统中起着越来越重要的作用。软件架构 (Software Architecture) 是一系列相关的抽象模式, 用于指导大型软件系统各个方面的设计。软件架构是一个系统的草图。软件架构描述的对象是直接构成系统的抽象组件。各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通讯。在实现阶段, 这些抽象组件被细化为实际的组件, 比如具体某个类或者对象。在面向对象领域中, 组件之间的连接通常用接口来实现。
软件架构至少包含3部分:组件 (软件架构中的计算点) 、连接器 (软件架构中的交换点) 、配置 (描述如何安排组件和连接器) 。
2.2 体系结构描述语言ADLs
除了组件、连接器、配置之外, 对软件系统在架构层上的描述可以包含各种类型的信息。架构描述中的各种信息受软件的应用领域和架构描述使用方法的影响。这种支持构件、连接和配置的描述语言就是体系结构描述语言。
ADLs语言最基本的要求:
(1) 适合架构表达给所有有关方面。
(2) 支持架构创建, 完善和验证任务。
(3) 提供一个进一步实现的基础, 因此它必须能够给ADLs规范添加信息, 使最终的系统规范衍生自ADLs。
(4) 提供表现通用类型架构的能力。
(5) 支持分析能力或提供快速生成原型的实现。
2.3 XML
为软件系统创建一个可扩展建模语言, 要求一种方法去使用这种语言去定义适当的架构, 并且使用该语言去增加或调整特征以扩展架构, 于是XML应运而生。XML (eXtensible Markup Language, 可扩展标记语言) , 它可以创建个性化的标记语言, 可以称之为元语言, XML的标记语言可以自定义, 这样可以提供更多的数据操作。
3 方法
现有的结构描述语言不是过于专用就是过于通用, 并且改变一个标记或一个工具来支持一个新的特征花费是巨大的。为改善变种情况, 本文开发了一个基础结构来支持模块化扩展。本文构建基础结构的目标如下:
(1) 它必须在架构层表达上具有尽可能少的限制。
(2) 它应当允许新的模块化待征的增加和已有特征的修改。
(3) 它应当允许新特征和其他特征结合并进行实验。
(4) 它应对各领域提供一个通用的模块。
(5) 它应提供即使潜在标记改变也能够支持创建和处理架构模型的创建工具。
基础结构的核心元素在图1中显示。
4 XADL 2.0:一个通用基础特征集
本文使用XML模式来定义一组在许多领域构造软件体系结构有用的通用结构。这些结构都可以使用或者扩展到新增的模型特征中而无需在一个大的、完全统一的XML模式中定义所有的通用建构, 可以根据它们的目标在模式中进行分组。结果是一系列重用模块组成一个通用ASL, 称为XADL 2.0。
XADL 2.0的核心特点是:
(1) 一个软件系统的运行时间和设计时间模型分离。
(2) 实施映射, 将一个架构的ADL规格映射到执行代码。
(3) 架构评估和生产线架构的建模方面的能力。
5 总结
体系结构方法 篇10
自马歇尔(A.Marshall)的新古典经济学诞生以来,产业组织理论历经哈佛学派、芝加哥学派、新产业组织学派等流派,获得了蓬勃发展,但传统的产业组织理论的许多方面仍在广为应用,特别是市场结构的分类方法,一直沿用着传统的分类方法,市场结构的分类方法主要有贝恩的市场结构分类法和植草益的市场结构分类法,其中尤以贝恩的分类法应用最多。
然而,在前期对我国报业产业组织[1]、文化产业组织[2]的一系列研究中发现,贝恩的市场结构分类法在被应用到区域性或地方性产业中时,应用原有的行业集中度度量方法直接计算产业的集中度,忽视了区域性产业的地域市场分割事实,计算出来的产业集中度偏离了合理界定的产业集中度,这种情况进而导致了基于产业集中度之上的市场结构分类的错误,从而出现明显的误判。进一步分析发现,由于贝恩在运用实证分析法研究行业集中度与市场结构分类法时所选择的产业样本都是美国制造业的样本,他排除了区域性产业[3],他的市场结构分类法是应用在全国性产业的基础之上的,因此,贝恩的市场集中度度量方法与市场结构分类法主要适用于全国性产业,当其被运用在区域性产业时,就会发生明显的误判,从而导致市场结构类型的误判。
根据前期的研究,区域性产业是指市场的需求导致对某些产品或服务具有明显的地域性特点并限制了这类产品或服务在各地区之间的流动,或由于产品的生产特点或服务的形成特点决定了其不能或不易于储存、运输、流通,使之具有明显的地域性特点[4]。或定义为:由于产品(服务)特性、产业规模经济特性及产品市场特征等原因而导致的产品或服务难以在不同区域间自由流通从而出现的市场势力地域化特征的产业。如报业、酒店服务业、超市零售业、房地产业等。具有区域性特征的产业是一种常见的产业,尤其在服务性行业中多见。产业组织理论中现行的市场结构分类法本身的缺陷影响和限制了我们对产业组织理论的应用,因此,应从区域性产业的实际出发,构建符合区域性产业实际情况的市场结构分类方法体系。
二、贝恩的市场结构分类方法应用在区域性产业中的缺陷原因分析
根据前期对区域性产业的研究[5,6],得出了以下结论:按照企业间竞争影响力的判别标准,可将产业划分为区域性产业与全国性产业,区域性产业与全国性产业竞争状态的度量存在着很大的差异,直接应用传统的产业集中度度量指标来度量区域性产业不能反映区域性产业内的实际竞争状态,计算出来的集中度与合理界定的集中度相差甚远。这样,又影响到对市场结构的正确判断。
在现行的产业组织理论应用中,大部分学者都应用贝恩的市场结构分类方法对产业的市场结构进行评判。贝恩依据产业内前四位、八位的绝对集中度指标,对不同垄断、竞争结合程度的产业结构进行了分类,如下表:
资料来源:[美]J·S贝恩:《产业组织》,丸善1981版,第141~148页。
由于贝恩的市场结构分类方法是基于全国性产业之上的,因此,直接将它应用于区域性产业存在先天不足。
(一)忽视了区域性产业内区域分割竞争的事实
在区域性产业中,由于产品的生产特点或服务的形成特点具有显著的地域性,其产品或服务不能或不易于储存、运输、流通。一般而言,产品都是就地生产、就地销售,某一区域的产品不能将竞争力延伸到其他区域,从而在产业内形成区域分割竞争的状态。如在房地产业中,房地产是房产和地产的总称,由于土地的位置是固定的,附着在土地上的房产必须与土地结合在一起,因此房地产的位置是固定的。房地产的生产特点使房地产不能运输、流通,只能在当地市场上出售,从而使房地产市场具有明显的区域特点,如上海房地产市场、北京房地产市场、深圳房地产市场等区域房地产市场之间没有竞争影响力,只在本区域市场内存在竞争影响力。
同样,市场的需求导致对某些产品或服务具有明显的地域性特点,限制了这类产品或服务在各地区之间的流动,从而形成区域竞争市场。以报业为例,报纸是不易库存的“易朽品”,报纸的内容具有很强的时效性,谁赢得了时间,该报就赢得了主动、赢得了读者和市场。受报纸时效性、关注程度的影响,消费者偏好于购买当地的报纸,对当地政治、经济、文化等的关注程度高于其他区域的相关情况,因此报业市场主要呈现区域性的特征,一般而言,各大城市的报业企业基本上占据着该城市的大部分市场,人民日报等中央级大报在各城市虽有销售,但只占极小比例,其对当地市场的报业竞争影响有限。可见,市场需求的偏好倾向也导致了区域性产业形成区域分割竞争。
区域性产业的地域特征使区域性产业在全国范围内呈现条块分割竞争的局面,在每个分割区域内,企业之间存在着竞争影响力,而在区域与区域之间,企业之间并没有直接的竞争影响力。传统的市场结构分类方法应用在区域性产业时,将没有竞争影响力的各个区域当作存在竞争影响力的单一大市场,忽视了这种事实,不可避免地会出现错误。
(二)传统的产业集中度度量指标的缺陷
已有学者通过实证研究也发现了传统产业集中度指标在应用方面的局限性,如陈阿兴曾指出,传统的产业集中度应用在零售业时,存在着两大误区,应按区域和业态进行计量[7]。认为,零售业也属于区域性产业,更应从所有区域性产业的共同特性来揭示该类产业在产业集中度指标应用上的缺陷:传统的产业集中度度量指标直接应用于区域性产业时,由于将区域性产业视同为全国性产业,因而公式中分子分母的选取与全国性产业一致,但由于区域性产业是条块分割的区域性竞争市场,处于各个不同区域间的同类企业,其相互间的竞争影响力不存在或极其微小,将全国的整个产业前几位企业的相关数据当作分子,即是将各个不存在竞争影响力的企业的相关数据当作分子(当前几位企业分布在各个区域时),或是将存在竞争影响力的某个区域的前几位企业当作分子(当前几位企业都在某一个区域时),而分母仍然是产业内全国所有企业的相关数据。显而易见,这种传统的度量方法与区域性产业的竞争状态完全不相符,必然产生错误的集中度度量数据。
以零售业为例,分别运用两种方法进行分析。直接应用产业集中度指标,将零售业当作全国性产业计算时,2000年,零售业CR4值仅为0.80%,至2005年,CR4值有所提高,但仍仅为2.87%[8],计算结果与零售业的实际竞争现状存在较大出入。将传统的产业集中度度量指标进行修正后[6],按区域计算部分城市的市场集中度,结果如表2所示,可见,其CR4值均在12%以上,而上海甚至达到了36%以上,计算结果反映了零售业的竞争现状。
(三)贝恩的市场结构分类方法体系的缺陷
贝恩在运用实证分析法研究市场结构分类法时所选择的产业样本都是美国制造业的样本,他删除了与理论标准有着这样或那样不相符的产业,其中,他删去了区域性产业,按照不含区域性产业进行实证分析建立起来的市场结构分类方法,不能反映区域性产业市场结构的实际状况,如果再将其直接应用于区域性产业,其结果必然是错误的。
贝恩的市场结构分类方法是将市场集中度与市场结构建立了一套对应关系,在计算市场集中度的基础上,按照市场结构分类表评判产业的市场结构。而按照传统的产业集中度度量方法,在计算市场集中度时,将区域性产业视同全国性产业,各个没有相互竞争作用的区域被当作存在相互竞争作用的全国市场,因而,其计算出来的市场集中度偏离了合理界定的集中度,它不能反映区域性产业的真实竞争状态。基于此错误的集中度结论,再将贝恩的市场结构分类方法应用于区域性产业时就必然会出现明显的误判。
三、区域性产业市场结构分类方法的构建
在全国性产业中,各个区域之间的同类企业存在着直接的竞争作用,而在区域性产业中,则在全国范围内划分成条块分割的区域竞争市场,各区域之间的同类企业不存在直接的竞争作用。为寻找区域性产业与全国性产业的一致性,我们对区域性与全国性产业的内涵进行深入分析,以发掘区域性产业市场结构分类方法的建立基础。
(一)区域性产业中各个分隔区域内与全国性产业内竞争内涵一致性分析
受区域性产业所独特的区域特征的影响,区域性产业在全国范围分隔成许多相互间不存在竞争作用的独立区域。但在各个区域内部,产业内的企业就存在直接的竞争关系,而超过其所在区域,其竞争影响力就无法延伸到别的区域中去。因此,首先可以将“区域市场”与“全国市场”的概念延伸为“区域/局部”与“整体”的概念,再进一步将这些概念形成类比,如:一个城市与全省也是“局部”与“整体”的相对关系,一个省与全国,也是“局部”与“整体”的相对关系,一个国家与国际(全世界)也是“局部”与“整体”的相对关系。再以房地产业为例,房地产的第一个自然属性就是其位置的固定性,它是一种不动产,被固定在一个位置不能移动,房地产的不动产性质,即位置的不可移动性决定了房地产市场是一个区域性的市场。其次,房地产位置的固定性,使得它与其所处的周围环境关系密切。它将不可避免地受到当地经济发展水平、政治气候、文化传统、消费习惯、民风民俗等众多因素的影响,打上了当地文化的烙印。因此,不同地区的房地产,在建筑式样、设计指标、价格水平、功能特征等方面,将出现很大的差异,体现出区域性特点。这样,全国房地产业就由许多个没有直接竞争关系的区域市场组成,如上海、深圳、北京的房地产市场不存在直接的竞争关系,而在这些城市内,房地产企业之间则为销售住宅或商铺等不动产而展开激烈竞争。
就全国性产业而言,由于国与国之间政治、经济、文化等环境存在很大的差别,不同国家的市场往往存在比较大的差异,特别在关税壁垒盛行的时期,不同的国家的市场分界更是分明。即使排除储存、运输等方面的因素,不同国家的厂家将产品运往其他国家销售时,也不可能与当地的厂商处于同一竞争起点。这样,不同国家的差异越大、关税壁垒越高,就越容易使不同国家成为一个个独立的市场。因此,在世界范围内,就形成了一个个的国家范围市场。不同国家的厂商之间难以直接产生竞争作用,而国家内部的厂商之间则直接存在竞争作用。以民航运输业为例,中国国内民航运输业尚无其他国家的航空公司进入。在国内,中国国际航空公司、中国东方航空公司、中国南方航空公司、海南航空公司等航空公司之间存在着竞争作用,而美国联合航空公司、西北航空公司等外国航空公司则只能在本国形成自己的国内市场,与中国的航空公司不存在直接的竞争作用。因此,不难看出,在这里,各个国家就是“区域”,全球就是“整体”。
由以上分析可知,全国性产业与区域性产业的各个区域市场的竞争内涵是一致的,都是在一个范围内存在着竞争作用,超过了这个范围,竞争作用被弱化甚至变得全无。
(二)竞争程度度量方法的相似性分析
由于区域性产业各个区域市场与全国性产业市场的竞争作用内涵是相同的,因此,将产业集中度度量指标应用于区域性产业的各个区域市场。应用产业集中度公式时,以各个区域内的前几位企业的相关数据为分子,各个区域的全部企业的相关数据为分母,将区域性产业的各个区域分开进行度量,以反映区域性产业的实际竞争状态。可见,应用市场集中度评判区域性产业的市场结构时,区域性产业与全国性产业的判别方法都是集中度指标,只是各自应用的区域范围有别。
(三)区域性产业市场结构分类方法的构建
区域性产业的各个区域的市场结构与全国性产业的市场结构的划分存在着相同的基础,但全盘使用传统的市场结构分类方法度量区域性产业仍然存在偏差。因为就一般情况而言,与全国性产业相比,区域性产业的规模经济不够显著,市场容量较小,产业内各个区域能够容纳的最小有效规模的企业数量较少。而且,区域性产业内的竞争是区域分割竞争,并不是一个全国范围内的统一竞争大市场。因而,应对存在竞争影响力的各区域分开进行市场结构的分类,不能在全国范围内将区域性产业只划为一个市场结构,应将不存在竞争影响力的区域分开进行分类,这样才能反映各区域的实际竞争情况。当在各区域分别分类时,各区域前几位企业所占的市场份额较高,区域内市场比较集中,应用贝恩的市场结构分类方法评判时,可能前两位企业就占据大部分市场份额,甚至某个区域内只存在一家企业(如行政审批特许经营或专利技术),若再以前四位或前八位企业市场份额计算市场集中度,可能达90%以上,甚至有些区域一家企业就已经占了很大的市场份额,这难以细化描述区域内的竞争状态。可见,若直接采用传统的市场结构分类方法应用于区域性产业的各区域中,各区域的市场结构分类结果可能是一样的,但其集中率却明显存在差异,这不利于对各区域的竞争状况进行细分。因此,取前四位或前八位企业计算集中度,过于粗糙,应改变市场结构分类的集中度度量企业数。
如以报业为例,各个区域的报业企业数量不多,从广告市场集中度来看,各个区域前四位报业企业所占的市场份额大部分在75%以上,前八位报业企业所占市场份额几乎都近于100%。若直接采用传统的市场结构分类方法,以CR8值判别市场结构类型,所有的区域都属于寡占Ⅰ型,而实际上,各区域的竞争状况是不相同的。可见,贝恩的市场结构分类方法在应用于区域性产业时,计算前四位或前八位市场集中度指标不太适当,应按照区域性产业的实际状况,使两者相适应。
根据研究[6]发现,在报业产业中,各区域的集中度很高,而零售业、饭店业各区域的集中度不高。为此,在对报业、零售业、饭店业集中程度实证分析的基础上,考虑到不同产业区域竞争程度的归类特点,按照区域性产业的区域市场集中度,参照贝恩的市场结构分类方法,对其应用在区域性产业中出现的偏差进行了修正,从而构建出区域性产业市场结构分类标准,见表3。
(四)区域性产业市场结构分类方法的实证分析
为验证区域性产业市场结构分类方法,选择典型的区域性产业,对其进行实证研究,以报业来说,由于报纸的广告市场的需求主要集中于报纸所在地周边地区,报纸的发行及服务具有明显的地域性特点,限制了报纸在各地区之间的流动。选取了太原、沈阳、武汉、成都、南京、广州、上海、北京几个城市进行分析,这几个城市分别代表了华中、华南、华东、东北、西南等地区,且报业比较发达,具有一定的代表性。由于人民日报、光明日报、经济日报等全国性大报在这些地区的广告份额很小,它们在区域内的广告市场份额几乎可以忽略不计,对区域内的竞争影响较小,根据2005年广告市场份额前2名的排名,计算区域集中度CR2如下:
数据来源:根据慧聪国际资讯资料计算
按照表中集中度与区域性产业市场结构分类的对应关系,可知在这些城市中,CR2值最低的是北京,为41.90,最高的是成都,为74.56,CR2值55~70的城市有南京和广州,CR2值45~55的有太原、沈阳、武汉、上海。根据表3的区域性产业市场结构分类方法划分,成都为极端寡占型,南京和广州为高度集中寡占型,太原、沈阳、武汉、上海为低低集中寡占型,北京为低集中竞争型。可见,这种分类比较确切地反映了报业在市场上的竞争程度。
摘要：传统的市场结构分类方法体系应用于区域性产业时会出现明显的误判,在建立区域性产业集中度度量方法的基础上,只有进一步构建区域性产业的市场结构分类方法,并进行实证分析,才能完善产业市场结构分类方法体系及其应用范围。
关键词：区域性产业,市场结构,分类方法
参考文献
[1]肖光华.我国报业产业组织研究[D].中南大学博士论文,2004(6).
[2]向洪光.基于产业组织视角的湖南文化产业集群发展研究[D].长沙理工大学硕士论文,2004(4).
[3]斯蒂芬.马丁.史东辉译.高级产业经济学[M].上海:上海财经大学出版社.2003:117.
[4]罗建华,张琦.区域性产业特征分析及其市场集中度的实证研究[J].工业技术经济,2006(8).
[5]张琦.区域性产业判别方法研究[D].长沙理工大学硕士论文,2007(5).
[6]谭海彦.区域性市场结构的评判方法研究[D].长沙理工大学硕士论文,2007(5).
[7]陈阿兴,陈捷.我国零售产业集中度的实证研究[J].产业经济研究,2004(6).
体系结构方法 篇11
关键词：结构设计；优化方法
1关于理念的介绍
在房屋的结构设计的过程中需灵活的运用理论知识。由于不同地区的审美角度是不一样的，因此，在考虑到房屋的美观与实用性的同时，还要再结合建筑学的理论来进行设计。而房屋工程的结构与优化设计是建筑学理论的两大部分。其中，内部结构细小部分、顶部的优化设计等是房屋工程的结构优化设计所包括的几大方面。在房屋的施工中，房屋设计是贯穿于整个施工过程当中的，设计人员要时刻对设计方案进行修改，以便不时之需。而且，对房屋的设计要根据房屋的特点来进行综合分析，最终确定设计方案。因此，设计人员必须要灵活运用设计理念，这样才能更好的完成设计任务。
设计方案的制定对于设计师的综合能力的要求是很高的。他们必须要根据实际的工程特点来进行灵活的设计。首先，他们要做的工作就是要调查建筑所在地的环境，然后再根据设计理念的原则性，例如从使用、美观的角度出发来制定相关的设计方案。在设计好了详细的方案后，紧接着要考虑的便是平面设计。而在这方面的设计中，主要是要把建筑物的对称感体现出来，例如质量与刚度要缩小彼此之间的距离，这样才会对建筑物的稳定性有所帮助。而在建筑的過程中，为了节省不必要的浪费，要尽可能的不使用转换器，而且只有这样才有利于在对建筑物进行竖向的布置时减少施工的步奏。与此同时，还可以对建筑物的安全性起到很好的作用。
2房屋建筑领域结构设计优化的重要性
高层建筑将会是我国未来房屋建设发展的重点项目。但如果想要最好这方面的工作，必须要考虑到如何对资金进行有效的投入以及满足老百姓的实际需求。
作为设计方，首先要考虑的是建筑质量，之后才能对房屋建筑进行设计优化。首先，设计方案要与技术理念完美的进行结合，并做出系统化的分析，这样才能够对工程的造价进行有效的控制，从而让房屋建筑拥有最大的经济收益。
而与传统的设计方式相比，建筑材料的性能优势能够通过结构设计优化很好的展现出来。与此同时，房屋结构的层次问题也能够通过结构设计优化得到很好的解决，也因此大大加强了房屋质量，从而让老百姓的居住安全得到了充分的保障。
通过以上的介绍我们不难发现，加强建筑结构优化设计，不仅对于建筑质量、百姓生活带来帮助，同时也可以为企业赚取更大的经济效益，可以说是一举两得。
3设计过程
在建筑物设计的过程中，影响优化和美观的原因有很多，设计人员若想要全部都考虑到也是完全不现实的。所以在设计的时候，设计师只要考虑能够影响建筑优化和美观的主要原因就可以了。只要掌握了这些因素，便可以根据建立的数学模式来进行最理想的优化设计方案。此工作的步骤可以分为以下几点：首先，设计师只需要考虑众多影响因素中能够最大程度的影响建筑设计优化与美观的那一部分。其次，为了能够让工作量减轻一些，设计师可以再从这些影响最大的参数里去除一些不重要的参数。紧接着在从众多数学模型中选出一个最为合适的与重要的参数进行结合，最终设计出优秀的建筑方案。不过这并不是工作的结束，设计师还应该要考虑关于尺寸以及裂缝宽度的约束条件问题，而对于这些要求的掌控上，设计师只需做到能够满足老百姓的生活需求就可以了。
有很多的条件与因素在影响着建筑的优化设计，可以说在一定程度上制约了设计师的设计思路。不过，设计师可以通过自己的努力，把那些具有约束的条件排除掉，创建出没有约束条件的计算方法，而符合型法就是一个不错的方法。设计师可以通过利用此方法，把设计方案存储到计算机的某一个特定的运算程序中，这样，便可以解决设计条件的受限问题了。
4建筑设计优化的问题及对策
目前，在建筑领域里，优化设计是人们普遍议论的话题。因此在设计的过程中出现的一些问题，便成为了设计师的讨论重点。而设计师在进行房屋设计的时候，前提是要能够保证设计性能，这是一个设计师必须要遵守的条件。在对房屋的设计优化中，主要包括对旧房的改造、抗震设计等方面。不过在优化设计的过程当中，设计人员一定要注意以下一些问题。
4.1 前期的参与
在一个建筑项目的建设过程中，对资金投入能够产生重要影响的，就要数对前期方案的选择。但是由于相关文件规定在工程的建设过程中，前期方案不能参与进来，这就给工程在资金的投入上带来了不必要的麻烦。再加上对合理性、可行性这些设计方案的基本要求上，设计人员也不是特别的重视，因此让施工的难度无形间增大了不少，同时让建筑资金也增加了很多。与此同时，建筑的安全性也随着不合理的前期建设方案而出现些许隐患。因此，我们从这些内容可以充分的了解到前期方案参与到工程建设中是多么的重要。它不仅可以让工程建设根据自身的特点来制定相应的建设方案，以此增强建筑的质量，还可以减少不必要的资金浪费。
4.2具体的细节得到不断的优化
设计人员在进行建筑结构设计的时候，起初是没有参考数据和相关的资料的。这就要求设计人员在设计的过程中，对于设计方法要有一个全面的掌握，而且要懂得灵活的运用，这样才能设计出最好的房屋优化方案。而在对细节的处理上也要充分的掌握好。在实际的工作中，如果遇到裂缝现象，或者面临选择哪种钢筋的问题时，要从节省资金以及建筑的安全性这两方面来考虑。
4.3地基的优化设计方案
在这方面，同样要根据实际情况来制定设计方案。在设计人员进行地基优化设计方案之前，首先应该做的工作是要考察该地的地质情况，只有了解了地质，才能够对桩基的类型做出正确的选择，同时也可以节省不必要的资金浪费。但这些工作，都是要经过多次的实验比较后才能最终确定。
5 结构优化设计的应用
5.1 直觉优化
没有固定的设计方案和布局方式，即便是针对同一个项目，也能有无数的方案可供选择。因此，这就要求设计人员在设计的过程中，要根据资料和参数的不断变化，并根据自己的经验，来相应的调整设计方案。而调整的依据主要来自于对设计理论的掌握程度，只有理论知识足够过硬，这样才能够利用自己的工作经验来完成设计任务。
5.2 概念设计
如果在施工的过程中想要解决突发事件，利用概念设计是一个很好的方式。它的主要作用是能够把遭到损坏的建筑物的迫害程度降到最低点。所以在概念设计的制定上，相关工作人员的主要工作就是要全面的了解在特定的环境下建筑物所面临的一些问题。而在这些问题里，最难以把控，同时破坏力度又最大的，就要数地震了。所以在设计的时候，设计人员要从建筑的抗震性性入手来制定相关的措施，同时淘汰掉起不到抗震作用的一些方法。而在建筑领域里，公认的有利于抗震的材料就是对称和刚，因此，要在建设中更多的加以利用。
6结束语
随着我国经济的发展，各行各业也在不断的进步。而在建筑领域里，对房屋结构设计优化水平的不断提高，不仅有利于提升房屋的质量和老百姓的居住安全，对于公司的经济利益也会起到非常大的帮助作用，因此此项工作要格外的得到重视。
参考文献：
[1]许强钢.房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的运用[J].城市建筑.2014（33）
[2]景毅.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用分析[J].科技资讯2014（27）
[3]谢春房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用体会[J].建筑工程技术与设计.2014（36）
体系结构方法 篇12
关键词：建筑结构,加固,加大截面加固法
建筑物的维修, 加固的设计和建造新的建筑物都有很大的区别, 在受到建筑物现有条件和环境的限制, 同时存在其自身的特点, 在结构力学性能, 施工方法, 施工方面都有其要求, 同时加固方案和施工也可能对原有结构的性能产生负面影响。在选择和分析确定加固方法时要依据可靠的鉴定结果, 结构和功能的情况, 功能要求和其他因素相结合, 按照加固效果, 施工简便, 操作简单, 经济合理的原则来进行。在本文中就加固工作常运用的加大截面。
1 增大截面加固法
(1) 受力特征。
在加固混凝土构件中使用的加大截面法, 导致原构件内部存在一定的压力, 新增混凝土的应力水平低于原有的构件, 这主要是由于旧混凝土的收缩不一致而导致相互平衡的张力和压缩应力。试验表明, 新旧材料的应力均可按照各自本构关系而增长, 这主要是由于新旧混凝土粘结可靠, 整个构件截面的应变增量与线形关系基本符合。然而, 由于存在受压区的应变滞后的现象, 新的混凝土应力要比其抗压强度低, 所以没能充分发挥其作用, 新增混凝土的应力要比其抗压强度低, 导致新增部分的应变滞后现象更严重, 所能发挥出的作用会更小。因此, 在降低原构件的应力方面, 在加固时可以使用临时卸载、支顶等措施降低原构件应力。在共同受力过程中, 新旧混凝土同时受到剪应力和一定的拉压应力的影响, 由此导致其处于非常复杂的二向和三向的应力场中, 在结合面上最先出现的是轴心受压柱的纵向裂缝, 由于新旧部分的共同工作能力的降低使得构件的整体刚度和承载能力而降低。在实际加固设计表达式中, 用于反映加固中新旧部分共同工作能力采用程度修正系数, 它的值一般取0.8～0.9, 这与构件受力性质、加固材料种类即原混凝土应力、应变水平相关。
(2) 承载力计算。
(1) 轴心受压构件。
在轴向压力下, 轴心受压构件同时要考虑新增混凝土, 钢筋的承压能力, 计算原则和现有的混凝土设计规范基本相同。加固后的构件达到极限承载力的同时, 原构件混凝土也将达到极限压应变, 这时原构件的混凝土和纵向钢筋的压应力同时达到材料强度值, 由于新的混凝土的应力与新增纵向钢筋的应力、应变要滞后于原柱的应力、应变, 因此使用新增混凝土及钢筋的强度乘以强度利用系数方式来进行折减。原混凝土的应力, 应变水平与新的混凝土, 钢筋强度系数都有着直接的关系, 新的混凝土, 钢筋强度的利用程度较低, 那么原有的混凝土应力应变级别越高。根据实验结果, 由于抗震规范对轴压比的限制性, 与此同时, 在《混凝土加固设计技术规范》要求轴压比要小于0.75, 在加固过程中, 混凝土可以卸载部分外载, 轴心受压构件的强度利用系数经综合确定近似取0.8。
(2) 受弯构件。
有两种基本形式用于增大截面法加固梁、板等受弯构件, 在加固板的过程中多增大受压区, 楼层或屋面允许梁顶面突出时才在梁中使用。在加固楼板时为了确保新旧混凝土结为整体的情况下, 在受压区加固受弯构件时可以按照现行的混凝土设计规范来验算和计算加固后的构件。在叠合式的受弯构件中, 验算结果表明如果增加混凝土叠合层就可以满足承载力的需要时, 那么就可以按照构件的要求来配置受压钢筋和分布钢筋。旧混凝土分为两个独立的组件计算以便来保证新旧混凝土成为一个整体, 在新旧部分间分配可以采用后增弯距按挠度相等的变形协调条件, 通常的状况下, 分布时可以根据截面抗弯刚度来实施。一般增加受拉区加固弯构件即可使新增钢筋屈服, 根据“混凝土结构设计规范”中的一般受弯构件的模式来计算加固后受弯承载力, 但新增主筋在连接构造和受力状态都会受到各种因素的影响, 为了安全起见, 一般新增钢筋的抗拉强度乘以折减系数0.9, 以及避免构件在使用时出现较宽的裂缝。
(3) 偏心受压柱。
加固钢筋混凝土偏心受压构件时使用增大截面法, 将新旧部分作为一个整体, 参考轴心受压, 受弯构件的基本原则计算, 考虑到新钢筋和混凝土的应力应变滞后, 工作等方面的共同因素, 新增混凝土和新增纵向钢筋强度乘以折减系数0.9, 根据混凝土结构设计规范来计算。
2 粘贴钢板法
(1) 主要特点。
加固混凝土结构可以使用粘钢法, 它的优点在于施工工艺简单, 质量有保证, 对结构自重, 构件的外形, 使用空间没有影响, 原构件的作用可以得到最大的发挥。然而, 其中需要使用的粘粘剂不能腐蚀性介质, 需要使用环境温度不高于60, 相对湿度不大于70%。谨慎使用在承受动力荷载和循环荷载的构件, 这主要是由于粘钢加固构件抗动力性能和抗疲劳性能方面试验没有充分的研究。
(2) 受力特征。
在加固构件受拉区外缘的粘贴钢, 加固构件抗弯刚度得以增加, 混凝土受拉变形得到了改善, 增加了加固构件开裂荷载, 同时外粘钢板的优点在于限制了混凝土的收缩抑制裂缝的增加和发展。测试表明, 在加固梁发生破坏时使用粘钢法这样可以使粘结在梁底的钢板屈服。在适当的钢筋范围内由于负载的增加, 原梁钢筋和粘贴的钢板都能得以屈服, 在受压区的混凝土破碎后也随之破碎。测试结果表明, 位于梁底部的钢板在梁破坏时没有屈服, 由于钢板端部与混凝土基层撕脱而导致梁的破坏, 这种情况主要是钢板锚固长度, 粘接剂质量低劣或基层处理不当导致的。在整个加载过程中加固组件, 因为现有的钢筋有一定的应力, 所以存在粘贴钢板的应力滞后现象。
(3) 承载力计算。
当采用粘钢法加固梁, 板和其他受弯构件时, 参考《混凝土结构设计规范》混凝正截面抗弯构件规定计算构件的抗弯承载力的组件, 在受力过程中粘贴钢板, 增补钢筋都有应力滞后现象, 因此, 原钢筋屈服时, 钢板可能没有屈服, 在确定钢板滞后应变时应依据构件在加固初时考虑二次受力影响的情况来进行, 因此在计算的过程中对钢板的抗拉强度设计值应乘以折减系数。在构件达到受弯承载能力极限状态前外粘钢钢和混凝土不存在粘接破坏, 它正截面抗弯承载力的增长幅度在加固钢筋混凝土结构构件后不能超过40%, 避免受弯承载力的增加还应检查其受剪承载力, 导致构件受剪先于受弯破坏
3 结语
根据建设现状和建设的目标要求来设计建筑加固, 在现有的规范要求的基础上采取相应的加固措施, 为发挥加固措施的发挥综合效应以及提高加固的效率;在加固计算时要充分考虑结构结构加固构件的应变滞后, 新旧材料协同工作和其他工作应力的因素, 以避免或尽量减少加固设计对原有结构的负面影响。
参考文献
[1]陈少杰, 顾祥林.层次分析法在既有建筑结构体系可靠性评定中的应用[J].结构工程师, 2005, 21 (2) , 3135
[2]袁浩, 何益斌.钢筋混凝土结构加固方案的模糊优选决策[J].湖南大学学报, 2001, 28 (3) , 132～136.