整体性能

2024-10-01

整体性能（精选7篇）

整体性能篇1

芦苇, 别名:苇、芦、芦笋;英文学名:Phragmites Australis。水生禾木科芦苇属。因为芦苇属于多年水生或者是湿生的草本植物, 因此芦苇通常生活在水分含量较大的沼泽湿地以及河堤河渠等地。芦苇的生长高度较高, 根系属于状葡萄类根系, 整体的植物主体呈现笔直的形态, 芦苇植株具有一些特别的特色, 在主体一米到三米的节上都生长有白色的粉末, 并且植株的叶片呈现相对长披状的生长, 叶鞘部分呈现圆筒状, 通常会长有细绒毛也有无毛的情况, 植株的叶舌遍布绒毛。

由于芦苇属于水生植物, 所以生长地大多为河岸、沼泽等水环境丰富的地区, 通常在多水环境极易发展成成片的芦苇变为苇塘, 由于芦苇的适应性极强, 因此大多数地区都能够很好的存活, 因此广布于世界各地。在我国, 芦苇的分布范围可以说是十分广阔的, 芦苇的主产区是位于我国东北方的辽河三角洲、松嫩平原、三江平原;内蒙古的呼伦贝尔和锡林郭勒草原;新疆的博斯腾湖、伊犁河谷及塔城额敏河谷;华北平原的白洋淀等苇区是大面积苇集中的分布地区。

汉西河长城玉门关及今西安县一带的城墙, 在修筑过程中采用的是与众不同的建设材料, 它以流砂、碎石及芦苇或红柳枝筑成的。我们从现存的断壁残垣中可以看出城墙古老的砌筑方法, 一般是在沙漠中选好城墙适宜建设的位置, 并对其进行基础建设, 基础槽的挖掘深度并没有很深, 挖掘后就在其中进行红柳枝条以及芦苇植株的铺设, 这一过程结束后还要在其中铺设沙石, 沙石的铺设结束后还要继续进行芦苇、红柳的铺设, 就这样一层一层的叠加到数米高度, 要保证芦苇和红柳的铺设每一层要保持在4厘米到5厘米, 而沙石层的铺设厚度约在20厘米, 这样铺设结束后在进行压实, 经过碱性卤的渗透之后, 芦苇不易腐烂。迄今都没有出现裂缝现象, 并且2000多年之后仍然屹立在沙漠中。

在过去相当长的一段时间内, 芦苇曾被大量使用于广大农村的院落茅屋, 在院墙和屋顶的铺设中得到广泛的应用, 是农家人不可或缺的建筑材料, 农家人饲养的牲畜等也都以芦苇堆砌挡墙, 通常会将成根的芦苇先剪切成小段, 长短大概控制在14厘米到18厘米之间。将剪切好的芦苇段与土掺合在一起, 并且根据具体的施工对象以及土壤的性质等进行芦苇掺入量的调整, 通常如果使用的土质为沙土性质的土壤则可以将芦苇的成分多加入一些, 而如果使用的土壤为粘性土壤则少加入一些芦苇也可以, 在调试过程中, 加水搅拌之后就可以将其闷放几个小时后在进行施工, 另外施工时注意在对墙体的拐角等地要适当加入一些长度较长的芦苇段进行铺设, 可以起到力学上的拉接受力平衡作用, 此外每铺设一层就要添加一层的芦苇以保证质量。

在活动板房的施工材料中加入芦苇同样能够起到筋骨的作用, 使板房整体强度大大增强。芦苇长度10-15厘米, 按一定比例惨加拌均。一种蒙古包型活动板房, 墙板房、屋顶板块、顶盖板块由快速连接装置相互连接组装而成, 上述三种板块的框架截面上设有凹凸定位配合性腔及包容快速连接装置的位置相对的长方形腔。墙板板块框架是矩形, 其上下两根横撑为方形截面型材, 两根立撑为型腔截面上各有一斜边, 其中一根型材截面的斜边上设有凹凸各一处, 另一根型材相对处设有凹凸各一处, 屋顶板块框架是梯形, 其两侧立撑为两根型腔截面的截面上各有一斜边的型材, 其中一根型材截面的斜边上设有一处凹进, 另一根型材相对处设有一根凸起。这种活动板房装拆方便、快捷、连接紧密、整体牢固, 防雨保温密封性好, 6个人用6小时即可组装完成, 使用寿命达60年以上。

随着经济社会以及现代交通事业的发展, 道路的实际使用寿命受到广泛的关注和重视, 国内外一些专家分别提出, 不同的设计体系和技术措施, 针对沥青混凝土中掺入适量的纤维能显著的提高沥青混凝土的路用性能, 减少路面的反射裂缝, 通过试验研究芦苇适当掺入底基层材料中能显著提高底基层的路用性能。重载卡车数量显著增加, 超载车辆普遍存在, 路面底基层提出了更高的要求, 特别是高速公路的路面底基层。为适应交通量日益增加和车辆荷载逐渐增大的需要, 采用适当掺入芦苇来增强底基层的路用性能。水泥稳定砂砾还具有早期强度高, 疲劳性好, 长期性能好等优点。然而, 随着水泥稳定砂砾底基层沥青路面结构的大量使用, 其作为半刚性底基层路面的缺陷也逐步体现出来。项目通车一年后最迟第二年多出现大量裂缝, 在以后的其它季节还会持续增加, 严重的施工期就出现大量裂缝。结果路面的整体性和连续性遭到了破坏, 水分深入土基导致路面及路基结构过早破坏。

综上所述, 芦苇作为施工材料产区含量丰富而且具有价格上的绝佳优势, 并且我们的白城地区芦苇蕴含量更是惊人, 且是可持续的资源。将芦苇放置在公路的基层施工中能够将公路路面的裂缝现象从根源上解决, 同时能够将路面的强度和刚度上升一个等级, 而将芦苇加入到底基层的施工中则可以将公路的底基层承受荷载的能力更加突出, 芦苇在工程中的利用不仅可以将工程的使用质量和使用年限提升, 还能够降低工程的成本输入的同时将芦苇的经济价值充分发挥出来, 为地方经济的发展添砖加瓦。

摘要：在工程的基层建设中如果将芦苇掺入到其中, 能在很大程度上提高工程基层在宏观上的钢度以及工程强度, 芦苇在工程中的掺入能够起到类似加筋的作用, 芦苇在加入到工程材料中经过拌合后, 就与工程材料密实的交错融合在一起, 对工程基层的性能能够得到很好的提升, 同时由于获取芦苇的成本很低, 因此能够将工程整体的成本投资降下来。芦苇在工程中的使用既能够将投入减少又能够将公路工程的使用年限大幅度提升。

关键词：芦苇,底基层,整体性

砌体结构的整体抗震性能分析篇2

1 砌体结构的震害分析

已有地震灾害资料显示[2,3], 早期的砌体结构并没有经过抗震设计, 后期虽然采用了抗震设计, 但并没有完全按照规范实施, 造成砌体结构并不能完全满足我国的《建筑抗震设计规范》与《砌体结构设计规范》[4,5]的设防目标, 既“小震不坏、中震可修、大震不倒”。当遭遇地震时, 即使砌体结构能够满足规范要求, 因其存在变形能力差的特点, 特别是当墙体遭遇地震, 出现裂缝后, 其整体性差的特点愈发明显。

砌体结构在地震作用下的破话特征多为:已有的砌体结构灾后资料显示造成砌体结构破坏的原因主要是: (1) 由于墙体抗剪承载力不足; (2) 楼板搭接太短; (3) 楼板配筋不足; (4) 整体性差, 没有圈梁构造柱。

2 已有设计方法的缺陷

结构的抗震设计方法先后经历了基于力、基于位移、基于能量与基于性能的设计方法[6,7,8,9], 基于力的设计方法假设结构为刚体, 无法考虑结构的塑性变形;基于位移的设计方法通过控制结构变形把我结构的抗震性能, 此方法无法反应结构的累积破坏;基于能量的设计方法认为地震作用实际上能量输入, 通过控制结构耗能能力调整结构抗震性能, 但无法考虑某次结构的较大位移变形造成的结构破坏;基于性能的设计方法目标在于依据结构重要性与使用功能使得不同的结构有不同的抗震能力, 我国“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计理念就体现了基于性能的设计思想, 使得结构在小震下不发生破坏, 中震下可以修复, 大震下不发生倒塌, 但目前国内外结构设计规范大多仍停留在基于位移的设计方法上, 基于性能的设计方法也是基于位移的设计的方法, 均无法考虑结构累积破坏。因此, 需要更合理的设计方法, 基于损失的设计方法, 综合考虑结构的变形能力与累积损失, 将结构变形与耗能能力加权组合, 提出适用于结构的评价指标, 通过控制指标调整结构抗震性能。

3 改进措施

唐山大地震之后, 大量砌体结构受到毁灭性破坏, 引起了研究人员和设计人员的高度关注, 提出了通过增设圈梁与构造柱提高结构整体性的措施。随后的国内地震资料显示, 增设圈梁与构造柱确实一定程度提高砌体结构的整体性, 但仍会造成造成结构严重受损, 结构整体性将无法保证, 因此仍需对砌体结构的整体性进行加强。

(1) 计算问题。目前砌体墙片计算仅考虑平面内抗弯, 不能反映出墙片的平面外抗弯与稳定性的情况, 很多震害资料显示, 造成砌体结构纵横墙破坏与倒塌的原因很大程度是由于墙片在平面的稳定性与抗倾覆能力较差, 在地震作用下外闪所导致的。因此, 需通过构造措施加强纵横墙的连接、设置水平配筋带等措施需要提高砌体结构平面外稳定性与抗倾覆能力。

(2) 整体性问题。由于砌块与砂浆均呈现出抗压强度高, 抗拉、抗剪强度低, 且二者粘结性较差, 体现在整体结构上的特征就是变形能力差。楼板的设置对结构整体变形能力, 墙体之间变形协调能力与传力能力有较大影响, 当采用预制楼板时, 在地震作用下, 会造成楼板垮塌, 进而使得墙体约束减小, 易发生倒塌现象, 因此, 楼板尽可能的选择现浇楼板, 可以较好的将地震作用分配到各个墙体上, 而且对墙体的约束力较强, 使得结构整体性较好, 当必须采用预制楼板时, 需采取措施, 加强预制楼板之间的联系, 使得所有楼板之间不出现相对位移, 保证楼板对墙体的约束, 同时较好的传力, 从而提高结构的整体性。

(3) 设缝问题。由于砌体结构变形能力较差, 通常需要足够的刚度保证结构安全, 因此墙体的长度的对结构安全至关重要, 同时, 当墙体长度过长时, 易出现温度裂缝, 因此需要对较长的结构进行设缝, 缝的宽度需要保证结构在弹塑性变形要求。

(4) 楼梯问题。楼梯的设置不同于楼板, 受力情况较为复杂, 且当地震发生时, 需作为人员逃生通道, 必须保证楼梯在地震作用下不发生破坏, 需要专门对楼梯进行设计分析, 同时, 当楼梯空间刚度过大时, 使得楼梯吸收更多的地震能力, 易造成楼梯破坏, 因此合理布置楼梯, 同时加强楼梯间和结构的连接, 保证楼梯安全。

4 结论

(1) 基于已有砌体结构震害资料, 总结砌体结构的破坏特征; (2) 对基于力、基于位移、基于能量与基于性能的设计方法分析其优缺点, 提出能够综合考虑结构变形能力与累积损伤破坏的基于损伤的设计方法; (3) 针对砌体结构变形能力差与整体性差的特征, 分别从计算方面、整体性问题、设缝问题与楼梯问题四个方面提出相应措施, 提高结构抗震性能。

摘要：砌体结构在地震作用下破坏较为严重, 总结已有砌体结构震害特征, 对目前砌体结构抗震分析方法进行总结, 指出已有研究的不足, 提出提高砌体结构抗震性能的措施。

关键词：砌体结构,破坏特征,抗震性能,损伤

参考文献

[1]施楚贤.砌体结构理论与设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.

[2]王亚勇, 王言诃.汶川大地震建筑震害启示[J].建筑结构, 2008, Vol.38 (7) :1-6.

[3]娄宇, 叶正强, 胡孔国等.四川汶川5.12地震房屋震害分析及抗震对策建议[J].建筑结构, 2008, Vol.38 (8) :1-7.

[4]建筑抗震设计规范 (GB 50011-2010) [S].中华人民共和国国家标准, 2010.

[5]砌体结构设计规范 (GB 50003-2011) [S].中华人民共和国住房和城乡建设部, 2011.

[6]梁兴文.结构抗震性能设计理论与方法.科学出版社, 2011, 1-20.

[7]陈永祁, 龚思礼.结构在地震动时延性和累积塑性耗能的双重破坏准则.建筑结构学报, 1986, 1∶35-48.

[8]肖明葵, 刘波, 白绍良.抗震结构总输入能量及其影响因素分析.重庆建筑大学学报, 1996, 18 (2) :21-33.

整体性能篇3

目前, 中移动已应用F频段在广深杭三个城市进行TD-LTE扩大规模试验的组网建设。相比D频段, F频段无线传播损耗大大减小, 而且应用F频段组网可在原有TD-SCDMA网络基础上, 平滑演进升级支持TD-LTE。采用F频段建网可大幅节约建网成本, 更好提升网络性能。但是目前F频段周边干扰频段较多, 因此在规模建网前需要做好干扰规避方案, 以免影响后续建网。

F频段干扰情况

目前, F频段低端1880~1900MHz已经分配给中国移动, 相邻的频段高端部分1900~1920MHz仍被PHS占用, 而1920~1935MHz将被用于cdma2000;相邻频段低端部分里, 中国移动和联通DCS1800占用频段为1805~1850MHz, 1850~1880MHz规划为FDD扩展频段。

目前, T D-LT E在F频段建网主要解决的问题集中在TD-LTE与DCS1800之间的干扰, 以及后续FDD1850MHz以上频段启用后的干扰。

F频段与1800MHz频段系统间干扰分析

不同频段系统间干扰分析主要考虑杂散干扰、阻塞干扰和互调干扰三部分。发射机的杂散辐射主要通过直接落入接收机的工作信道形成同频干扰的途径影响接收机, 使被干扰基站的上行链路变差;发射机的带内发射信号可以通过阻塞干扰接收机。

下文从杂散干扰和阻塞干扰两方面对F频段与1800MHz频段系统间干扰进行分析。

1.杂散干扰分析

不同厂商不同设备在F频段的杂散指标不同, 选用某厂家较为严格的指标进行计算, TD-LTE系统与DCS1800之间需要的系统隔离度要求如表1所示。

由于以上分析DCS1800杂散指标选用较为严格的指标进行计算, 所以得到了DCS1800系统对TD-LTE系统F频段的干扰较大的结果。根据实际情况, 近年来现网采购的DCS1800产品指标均优于该结果, 对于DCS1800基站设备, 即使按照全频段方案运行, 在使用1850MHz以下工作频率时, 杂散问题对F频段的影响依然很小, 不影响两系统应用。

后续FDD如果启用1850MHz以上频率, FDD和TDD发射机杂散指标均需满足带外5MHz小于-65d Bm/MHz, 才可以保证两系统的共存。

大唐移动TD现网F频段设备、新设备和未来新F频段TD-LTE/TD-SCDMA设备均可以满足该共存杂散指标。

2.阻塞干扰分析

在T D六期一阶段扩容工程项目之前, TDD设备规范对于DCS频段的共址抗阻塞性能要求仅定义到1850MHz, 并且1860~1880MHz频段对F频段阻塞指标仅由通用阻塞要求来约束, 在接收灵敏度恶化3d B情况下, 阻塞指标满足-40d Bm即可。

如果后续FDD启用1850MHz以上频率, 此指标就不能满足该频率应用系统与F频段共存的需求。为规避此问题发生, 应考虑如何进一步提升TD设备的抗阻塞性能, 同时避免分配和使用1870~1880MHz的频率。

大唐移动抗阻塞性能改进方案

从以上干扰分析中我们不难看出, 杂散干扰对系统组网没有影响, 因此如何提升TD设备抗阻塞性能、在F频段建设TD-LTE网络, 重点在于如何解决现网设备的抗阻塞问题。为规避后续阻塞干扰问题的发生, 大唐移动积极配合中国移动通信研究院进行相关研究, 并提出了设备性能提升改进的方案。

目前中移动对TDD主设备抗阻塞性能指标要求如下:

◎对于T D D新设备, 中移动集团研究院拟定要求5M过渡带达到-5d Bm的阻塞, 10M过渡带达到0d Bm的阻塞要求;

对于TDD新设备, 中移动集对于TD-LTE及TD-SCDMA现网产品, 中移动集团研究院拟定要求10M过渡带达到-10d Bm的阻塞要求。

对于TD五期扩容工程及以前的设备, 由于集采招标设备规范没有对DCS频段1850MHz以上频率提出共存共址抗阻塞性能的要求, 因此中国移动前期基站设计过程中, 针对1850MHz以上频率主要是作为过渡带考虑的, 但是大唐移动实际产品器件在选型中留有一定设计余量, 因此可考虑通过软件调整参数配置方案提升F频段的阻塞指标。

大唐移动采用调整接收链路增益 (调整PGC) 和调整本振频率两种方案提升外网设备抗阻塞性能。目前已经完成F频段RRU设备参数调整改进后的测试。经测试, 将两种方案同时用于RRU, 在灵敏度允许下降3d B的情况下可以提升抗阻塞性能10~15d B, 前后对比测试结果如表2及表3所示。

整体性能篇4

1 消防性能化评估基础

鉴于体育场建筑具有和其他公共建筑不一样的性质和使用特点, 为确保人员的生命安全, 笔者对看台观众的安全疏散设计进行消防安全评估。

观众看台为室外空间, 人员疏散安全不易受火灾烟气的影响, 其危险状况主要来自在疏散过程中出现严重的拥挤混乱局面, 特别是在人员数量较多、移动速度较慢的情况下, 人员易产生急躁、情绪失控等情况。所以疏散要求主要是人员能在较短的时间疏散至开敞空间。看台观众的疏散安全判据参考英国《体育场安全指南》 (Guide to Safety at Sports Grounds) 提出的体育场观众看台区的疏散排队时间不应超过8 min的原则, 要求全体人员从看台座位处开始疏散到地面一层的时间应小于8 min。

在性能化评估工作中, 为客观地对人员疏散情况进行定量分析, 需要借助相关的软件进行模拟计算。笔者采用EVACNET4人员疏散软件模拟人员疏散。

2 人员疏散EVACNET4模拟

2.1 人员疏散设计方案

观众看台共设有29个疏散宽度为3.4 m的安全疏散口, 8个疏散口宽度为2.4 m的安全疏散楼梯和2个10 m宽的开敞式大楼梯, 共计疏散宽度为137.8 m。

体育场西区、北区、南区普通观众主要集中在一层和二层看台, 一层看台观众由5.4 m标高的平台通过室内两部大楼梯及室外平台疏散到一层场地;二层看台观众由21 m标高的平台通过四部楼梯和两部大楼梯疏散到一层场地。包厢观众通过10.2 m平台的楼梯疏散到室外场地。顶层设备层通过专用楼梯到达21 m平台, 再由观众楼梯疏散到室外场地。

体育场东区普通观众疏散方式为上行式, 即观众由座位向上疏散, 直接到达室外场地, 中间设1.2 m宽的走道, 以方便紧急情况下人员疏散的多种选择。观众到达顶层, 通过缓冲广场与室外道路、广场有机连接, 实现安全疏散。东区偏南侧设置了23 m宽的台阶, 每组台阶之间有近12 m的距离, 形成自然的小广场, 以满足室外广场每人不小于0.2 m2的要求, 实际该区域观众约为400人, 室外广场80 m2即能满足要求。

2.2 人员疏散时间计算的假设条件

(1) 疏散人员具有相同的特征, 并且都具有足够的身体条件疏散到安全地带;残障人士则假设通过其他方式离开大楼, 如由消防队员或管理人员协助疏散;

(2) 疏散人员按相同密度均匀分布;

(3) 疏散人员在疏散开始的时刻能一起疏散, 且在疏散过程中不会中途退回选择其他疏散路径;

(4) 人员在疏散过程中, 人流量与门扇宽度成正比分配, 即从某一出口疏散的人数按其宽度占出口总宽度的比例进行分配;

(5) 人员从各个疏散门疏散且所有人的疏散速度一致并保持不变。

2.3 疏散场景设计

2.3.1 疏散场景及疏散流线

为考察看台区人群疏散状况, 研究设计如表1所示疏散场景, 疏散流线见图1所示。

2.3.2 疏散人数确定

看台区人员荷载计算直接参照看台座位数确定, 通常国内体育赛场在进行比赛时均会控制进场人数, 留出一定比例的空位作为紧急情况下的缓冲区。因此, 按照满员进行计算能够增加所得结果的可靠度。

根据以上人员密度确定方式, 得到该人员疏散场景最终总疏散人数为51 000人。

2.3.3 疏散过程相关参数

(1) 人员构成。

在疏散计算中, 人员构成对疏散行进速度有较大影响。看台区人员构成相对复杂, 笔者基于Simulex (Simulex是另一种逃生模型, 由苏格兰爱丁堡大学研发) 所建议的公共场所人员构成数值来确定人员构成, 具体取值见表2。

(2) 人员平面行走速度。

参考SFPE《消防安全手册》及Simulex的建议, 人员平面行走速度设为:成年男性为1.1 m/s;成年女性为1.0 m/s;儿童为0.9 m/s;长者为 0.8 m/s。

由于EVACNET4在定义人员平面移动速度、楼梯间移动速度等移动参数时, 只能所有人群采用同一速度。为考虑人员构成对速度的影响, 笔者根据确定的人员构成比例和各种人群移动参数计算平均移动速度作为参数输入值。表3为人员移动参数设置。

(3) 人员楼梯间行走速度。

根据SFPE《消防安全手册》, 在空间有限的情况下, 为确保安全, 楼梯间的人员密度应设计为1.08～2.69人/m2。基于图2逃生行走速度与人员密度的关系, 得到人员楼梯间的平均行走速度为0.5 m/s, 人员密度为1.8人/m2。

(4) 楼梯间人员流动速率。

除了人员在平面和楼梯间的行走速度外, 根据《CIBSE指南E》得到楼梯间人员的流动速率为1.2人每秒每米有效宽度。

有效宽度是楼梯间/坡道的真实宽度与边界层宽度相减。边界层宽度可参考SFPE《消防安全手册》中的建议值, 楼梯间每边的边界层宽度为15 cm。

2.4 人员疏散时间的确定

人员疏散时间按火灾报警时间、人员疏散预动时间和疏散行动时间之和计算:

TRSET=Td+Tpre+Tt

(1) 报警时间Td。

本项目火灾报警器为点型感烟火灾探测器, 通常感烟探测器能探测到100 kW火灾并启动报警;笔者按照t2火中的快速火进行计算, 这类火灾的初期发展规律为:Qf=αt2。其中, α=0.044, 得到探测器的报警时间为47.7 s。

我国《火灾报警控制器通用技术条件》规定, 火灾报警控制器内或其控制进行的查询、中断、判断和数据处理等操作, 对于接收火灾报警信号的延时不应超过10 s。但在实际的消防管理中, 为了防止火警误报, 通常采用探测区两个火警信号以逻辑“与”的方式确认火警。因此, 实际报警中存在控制器确认或人为确认火警的过程。基于保守考虑, 取Td=60 s。

(2) 人员疏散预动时间Tpre。

在观众看台疏散场景中, 当看台发生火灾时, 人们的视野宽阔, 能及时发现。因此, 疏散预动作时间短, 笔者取Tpre=60 s。

(3) 人员疏散行动时间Tt。

疏散软件系统初始设置允许建筑中疏散的最大模拟时间为960时间步长, 其中每时间步长为5 s。

模拟结果显示, 计算对象模拟疏散完成时间为87个时间步长, 即435 s, 在疏散过程中有95 s未发生堵塞现象, 疏散总时间与未出现堵塞的时间比值为4.6。平均每人疏散时间为207 s, 平均每个时间步长有约586.2人疏散, 共成功疏散51 000人。

3 疏散安全性分析

根据英国《体育场安全指南》中提出的原则, 笔者确定看台部分整体人员安全疏散时间需控制在8 min 之内。笔者对疏散设计的安全性进行分析。

3.1 初始设计

根据初始设计模拟结果, 虽然疏散总时间满足判据不大于8 min的要求, 但在疏散过程中存在一些问题, 它们在一定程度上影响了人员疏散的顺畅, 增加了疏散时间。

首先, 人员疏散流向导致某些出口利用不足, 某些出口又因压力过大形成堵塞。最为明显的是东侧看台, 按照设计, 该部分看台人员在疏散时, 看台高位和部分中位人员应使用高区出口进入室外大阶梯疏散 (图3中A出口) , 则二层出口处 (图3中B1～B4出口) 人员疏散压力可有较大缓解。但在实际疏散中, 由于在阶梯地面中人员习惯向下运动, 导致使用室外大阶梯疏散的人员数量减少, 这部分人员均使用二层出口疏散, 所以B1～B4出口位置人员比较拥挤, 延缓了疏散时间。模拟中看台区其他方位人员未出现这种情况。分析原因为, 南侧和北侧看台本身布置座位数较少;西侧部分看台升起, 有利于对人员分流, 看台中间部分应从五层出口疏散的人员无法使用二层出口疏散。

其次, 体育场东侧看台人员疏散路径主要有两条:一是较高看台人员首先通过五层出口进入卫生间与看台之间宽约1.8 m的通道 (见图3) , 然后疏散至室外阶梯;另一条是较低看台人员通过二层出口进入宽约6.4 m的疏散通道疏散至室外。两条疏散路径均要通过一条较长的通道才能到达室外, 其中二层位置自人员进

入通道至室外最长距离达140 m左右, 五层通道内人员行进最长距离也达到100 m 左右, 所以保障人员在通道内畅通有序的疏散是提高体育场疏散效率的重要条件。然而根据计算模拟结果, 五层通道由于宽度过窄导致疏散能力降低, 人员易在通道位置发生拥堵。

针对疏散模拟发现的问题, 笔者提出以下建议:

(1) 五层东看台疏散通道宽度应在允许的情况下尽量加宽。根据计算模拟结果, 宽度达到4 m 或以上可保证人员疏散比较顺畅;

(2) 体育场内看台区疏散走道地面应设置疏散指示标志, 在紧急情况时可对人员疏散起引导作用;

(3) 东侧看台应在中间部位 (看台二层出口位置向上第14～16排位置间) 竖向通道上设计栏杆进行分区, 引导疏散人流。

3.2 现有设计 (针对初始设计的优化设计)

根据疏散结果中发现的问题, 建议体育场东看台后人员通道宽度应由1.8 m增加到4 m或以上, 但是由于体育场中罩体结构位置已确定, 通道宽度最多能增加到3 m左右。所以在优化设计中, 为弥补宽度上的不足, 设计方在增加通道宽度到3 m 的同时更改了通道东侧功能用房的布局, 把原设计中连续的功能用房 (如图4中阴影部分) 分为三部分 (如图5) , 每部分间距约为26 m (其中人员可通行宽度约20 m) , 中间间隔部分人员在疏散时可通过间距直接到达安全地带, 有效解决了原设计中东侧看台后通道疏散时拥挤的问题。

4 结论

为更好地提高建筑消防安全水平, 笔者建议在东侧看台中部 (看台二层出口位置向上第14～16排间) 通道部分设置栏杆门;比赛期间栏杆门位置应安排工作人员, 以便发生紧急情况时引导人员由最合理的出口疏散;在看台区疏散走道地面设置疏散指示标志, 起到引导疏散的作用。同时, 为保证建筑的整体消防安全, 完善的物业管理和应急预案也是相当重要的。

参考文献

[1]郑伟, 宋立巍, 刘博.某大型体育场馆消防安全性能化评估[J].消防科学与技术, 2009, 28 (3) :167-169.

[2]赵永代, 李乐, 罗晖.大型体育建筑消防性能化设计应用研究[J].消防科学与技术, 2008, 27 (8) :578-581.

整体性能篇5

绿色建筑是指为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间, 同时实现高效率地利用资源, 最低限度地影响环境的建筑物。随着人类环境意识和可持续发展意识的觉醒, 绿色建筑已成为未来建筑的发展趋势, 我国新建建筑和既有建筑的“绿色化”已势在必行。玻化微珠整体式保温隔热建筑, 也称为“城市窑洞”式绿色建筑, 是由太原思科达科技发展有限公司按照建立资源节约型、环境友好型社会的要求提出的 (发明专利号ZL200710185259.8) , 同时是国家自然科学基金项目 (编号50778118) , 是将传统土窑洞热湿环境的优势引入到现代建筑的设计理念中而提出的一种新型建筑体系, 符合绿色建筑的要求。

1玻化微珠整体式保温隔热建筑的概念

玻化微珠整体式保温隔热建筑是指在建筑物房间六面壁 (包括墙体、楼地板和顶棚面等) 用一定厚度的玻化微珠保温砂浆作为保温隔热层, 并进行与之相应的建筑、结构、地基处理、暖通、消防等设计, 完成各项施工技术工作和工程实体而形成的节能保温隔热建筑 (见图1) 。

具体实施中, 整体式保温隔热建筑所用材料选择无机保温材料玻化微珠, 主要是因为其具有良好生态环保性、可持续循环再利用和超强的经济实用价值。其实施方式是:在现行建筑设计标准图中楼地面、墙面、顶棚面采用的抹灰砂浆 (包括找平层) 使用玻化微珠保温隔热砂浆, 构造出一个建筑室内瓶胆式保温隔热环境。玻化微珠保温隔热砂浆与墙体、地面和天花板的其他建造材料一起, 比拟窑洞的周围厚土, 整个系统组成一个类似于封闭六面体的保温瓶内胆式的保温与保湿环境, 将建筑室内温度与湿度波动维持在非常小的波幅范围, 形成所谓“形状上不似窑洞, 功能上胜似窑洞的绿色建筑”。更好地解决居住建筑供热计费实施分户计量的瓶颈问题, 大幅度提高节能效果, 提高居住与工作的舒适度和用户的健康水平。

2玻化微珠整体式保温隔热建筑的环保性

1) 玻化微珠整体式保温隔热建筑中所用的产品材料在生产过程中没有“废渣”“废液”“废气”的排放, 生产过程清洁, 原材料中不含对人体有害的成分, 同时生产噪声小, 不会造成噪声污染。

2) 室内空气的污染, 要引起足够的重视。这些有毒有害的气体对人体的危害是有时间积累过程的, 对老人、儿童、孕妇的危害尤其严重。

由于玻化微珠特有的空腔结构 (见图2) , 从而由玻化微珠作为超轻骨料而制成的玻化微珠保温砂浆、抗裂砂浆具有良好的透气性与储气性, 玻化微珠整体式保温隔热建筑中的柔性腻子具有良好的透气性, 专用涂料具有吸收有毒有害气体与良好透气作用, 通过这四者的配合, 可以组成一个具有大量微孔结构的多层多孔六面体, 空间六面体大面积吸收有毒有害气体的特性, 使得玻化微珠整体式保温隔热建筑有了其他保温体系所不具备的吸收大量有毒有害气体的功能。

3玻化微珠保温隔热建筑吸收有毒有害气体的试验研究

通过课题组试验测定, 在室温条件下, 两个规格相同的房间, 放入等量的污染源, 24 h后用仪器测定, 使用玻化微珠整体式保温隔热体系的房间比不使用玻化微珠整体式保温隔热体系的房间有害气体浓度低95%, 48 h后浓度降低了97.5%。本试验也可采用比例模拟进行 (见图3) , 图3中用两个规格相同的玻璃箱子进行模拟, 在盘子里放入等量的甲醛溶液, 分别用仪器在24 h和48 h测定两个箱子的甲醛浓度。

玻化微珠整体式保温隔热建筑可以在短时间内使有毒有害气体降到一个极低的且小于国家规定的室内环境污染物限量的浓度, 对人体不产生不良影响。室内有害气体的释放是一个缓慢的过程, 通过吸收→释放→吸收→释放的循环, 不断的把污染源产生的有毒有害气体排出到室外, 而且在吸收有毒有害气体期间, 不产生任何化学反应, 不会造成二次污染, 在根本上实现了节能与环保的结合。

4玻化微珠整体式保温隔热建筑防火性的试验研究

众所周知, 我国正在以全世界最快的速度进行最大规模建设, 并在建设过程中强制性地推广建筑节能工程的应用, 保温材料被大量使用, 按成分可分为有机保温材料和无机保温材料两大类。单从价格上看 (未考虑综合造价) , 有机保温材料相对比无机保温材料造价低, 在利益的驱动下现大量工程中采用了有机保温材料。虽然优质的有机保温材料能达到一定的阻燃效果, 但不是防火材料, 不能防火。因建筑物使用了不合适的材料而引起火灾的例子很多, 例如号称上海第一天价楼盘的“汤臣一品”失火、震惊中外的北京奥林匹克乒乓球馆失火等, 多个工程时有发生, 最近“央视”北配楼失火也有很大原因是使用了有机保温材料。

经试验测定, 玻化微珠整体式保温隔热建筑具有A级防火性能 (见图4) , 且玻化微珠整体式保温隔热体系耐久性可达50年之久, 与一般建筑物同寿命。因此在建设初期材料选择玻化微珠整体式保温隔热体系可以从根本上杜绝火灾隐患。

5玻化微珠整体式保温隔热建筑的经济性

玻化微珠整体式保温隔热建筑相比其他有机保温体系, 并不会增加造价, 如果从全寿命周期角度计算建筑成本, 玻化微珠整体式保温隔热建筑将大大节约长期运行费用。此外, 玻化微珠整体式保温隔热建筑的经济性还体现在以下方面:

1) 在结构设计时, 由于“城市窑洞”式绿色建筑采用的新型无机材料替代传统水泥混合抹灰砂浆, 可减轻结构自重14%～20%, 从而可有效提高结构抗震性能, 降低楼板、梁、柱等配筋率, 可节约钢材的使用量, 从而可有效减少建造成本。在地基处理方面, 按一般地基情况与上部结构自重近似线性关系推断, 采用“城市窑洞”式绿色建筑可节约14%～20%的地基及基础处理费用。

课题组以某6层楼为例, 采用现浇框架结构, 采用PKPM软件建立玻化微珠整体式保温隔热建筑的模型, 再把玻化微珠保温砂浆同厚度替换成传统水泥砂浆建立另一个模型, 两种做法相比较得出:玻化微珠整体式保温的建筑自重比传统砂浆面层做法的建筑自重减轻18.6%。

2) 经课题组计算, 玻化微珠整体式保温隔热建筑能耗约为8.0 kg标准煤/ (m2·年) , 低于目前欧盟标准8.57 kg标准煤/ (m2·年) , 比国家目前推行的50%标准所需能耗13.5 kg标准煤/ (m2·年) (太原地区) 降低了40%左右;相比国家目前的建筑节能技术和节能要求, 玻化微珠整体式保温隔热建筑可达到建筑节能未来的70%标准, 仅节能一项, 对用户而言玻化微珠整体式保温隔热建筑每年可以节省900元～1 100元。

3) 消防设计时, 由于“城市窑洞”式绿色建筑整体达到A级防火等级的要求, 从而可减少消防器材的数量。

4) 暖通设计时, 由于该体系节能效果显著, 因而可减少热工设备的布置数量。

5) 施工方面, 由于同等厚度保温砂浆的施工时间为普通砂浆的1/2, 结构自重的减轻, 可缩短施工时间, 降低施工成本, 减少整体运输费用, 降低综合造价。

6) 玻化微珠整体式保温隔热建筑使建筑节能领域分户计量的瓶颈问题得到最有效解决, 不仅可以做到分户计量, 甚至可以做到分室控制。

6玻化微珠整体式保温隔热建筑的进一步研究工作

1) 在现有基础上降低玻化微珠保温砂浆的导热系数, 进一步降低玻化微珠整体式保温隔热建筑的能耗。2) 通过材料的改进和设计的优化进一步降低造价, 使其市场竞争力更强。3) 加大科研投入, 编写相关规范与标准, 使整个行业规范化, 保证产品质量。

7结语

玻化微珠整体式保温隔热建筑具有显著的优越性, 是一种新型绿色环保高性能无机轻质保温隔热建筑。该建筑可以大大减少建筑物能耗, 且不增加建筑物造价, 并达到良好的隔声、防火以及吸收装饰有害气体的效果, 既满足了保温性能, 又营造出一个有益于使用者身心健康的绿色住宅。随着玻化微珠整体式保温隔热建筑的设计、施工技术逐渐成熟和规范化, 其将会在保温节能工程建设领域拥有光明的前景。

摘要：介绍了玻化微珠整体式保温隔热建筑的具体性能, 通过对环保性、防火性、经济性的研究, 得出了玻化微珠整体式保温隔热建筑是一种新型绿色环保高性能无机轻质保温隔热建筑, 具有良好经济效益的结论。

关键词：城市窑洞,绿色建筑,保温节能

参考文献

[1]DBJ 04-250-2007, 玻化微珠保温砂浆应用技术规程[S].

[2]李珠, 张泽平, 刘元珍, 等.建筑节能的重要性及一项新技术[J].工程力学, 2006, 23 (sup) :141-149.

[3]李珠, 杨卓强, 孙铭壕.新型绿色建筑——城市窑洞研究[J].山西建筑, 2007, 33 (36) :13-14.

[4]张泽平, 王亚杰, 李珠, 等.玻化微珠保温砂浆保温系统技术经济分析[J].建筑经济, 2007 (S1) :31-33.

整体性能篇6

连续纤维增强复合材料为正交各向异性材料, 其性能介于各向同性材料和各向异性材料之间[6]。材料物理性能和力学性能的各向异性强烈依赖于纤维束的排布。因此, 材料强度的提高和失效行为的改善依赖于复合材料的加载方向, 同时应考虑到材料组分的性能以及纤维与基体的界面结合强度。例如, 由于复合材料具有较低的剪切强度, 剪切失效主要发生在偏轴载荷作用的试验条件下。由复合材料的结构判断, 这种剪切失效可发生在复合材料的面内也可发生在材料的层间[7]。因此, 应研究影响剪切强度的因素和相应的失效准则以避免不可预期的失效。

目前已有几种用于研究材料的层间和面内剪切性能的测试方法, 面内剪切强度的测定可通过偏轴拉伸试验、V型缺口试验及扭曲等试验方法实现[8,9,10], 而层间剪切强度的测量方法有短梁法、V型缺口法及双槽口试验方法等[11,12]。剪切测试方法应该使材料在剪切面产生均匀的剪切应力, 如扭曲试验能在薄壁管内产生纯剪切应力状态, 而不能用于板状复合材料的测试。由于V型缺口试验在材料中近乎能产生纯剪切应力状态, 美国试验材料学会已将其作为标准用于聚合物基和陶瓷基复合材料的测试, 但是V型缺口试验不适于高温条件下的测试[13,14]。在材料的发展过程中, 更常用的是简单且需小试样的测试方法, 即使该方法或许不能获得均匀的应力状态[15]。由于双槽口试验测试价格便宜且能用于高温条件, 美国试验材料学会将其标准化用于塑性和陶瓷基复合材料的研究, 而且研究机构常用该方法进行对比研究和质量检验。

为此, 本研究采用双槽口试样法 (DNS) 研究了整体毡C/C的剪切强度随温度的变化规律, 并从材料结构、断口特征等方面探讨了材料在剪切过程中的损伤失效机理。

1 实验

本试验所用材料为整体毡C/C复合材料。预制体由无纬布碳毡混编针刺而成。纤维为PAN基T300碳纤维, 首先将短纤维用气流吹散、沉降, 制成一定厚度的碳纤维网胎, 再将网胎和无纬布交替铺层, 相邻无纬布层互成90°, 然后进行Z向针刺, 最后用化学气相渗透 (CVI) 沉积热解碳界面和基体碳制备得到碳纤维。

试验过程中分别测试了不同温度下材料XY向和Z向的剪切强度。试验用DNS双槽口试样的形状如图1所示, 其中, W=15mm, L=30mm, t=3mm, d=1mm, h=6mm。

采用空气弯曲试验机测试室温下的剪切强度, 采用超高温拉伸试验机进行真空高温剪切试验, 其中对夹具进行了改进设计, 以便进行高温剪切试验。每组试样的有效试样数为5个, 试验过程中加热至设定温度后保温10min, 然后以0.5mm/min的速度加载直至试样断裂, 并记录最大破坏载荷。材料的剪切强度 (τ) 由式 (1) 计算。

式中:Pmax为最大载荷;h为切口距离;t为试样厚度。

采用扫描电子显微镜 (SEM, HITACHI S-4700) 观察分析剪切失效后的试样断口。

2 结果与讨论

2.1 载荷-位移曲线

图2显示了C/C复合材料在Z向发生剪切失效时的载荷-位移曲线。其他温度下也是类似的规律, 仅是材料发生失效时的载荷不同。从图2中可以看出, 在加载速率为0.5mm/min时, 载荷-位移曲线呈线性上升趋势, 这主要是因为纤维和基体按照比例来承担载荷, 随着时间延长迅速增大, 达到最大值后, 突然下降, 发生典型的脆性断裂。

2.2 剪切强度及断口分析

整体毡C/C复合材料XY向和Z向剪切强度随温度的变化如图3所示。从图3中可以看出, 随着温度的升高, 材料XY向和Z向的剪切强度逐渐增加。这是因为在室温下纤维基体界面存在拉应力, 拉应力减弱了纤维/基体界面的粘结强度, 随着试验温度的升高残余热应力得到释放, 转变为压应力, 界面结合强度增加[16], 同时碳纤维强度也随温度的升高而增加[17]。

关于温度对强度的增强作用目前主要有以下几个方面的解释。 (1) 吸附水汽理论[18]。Diefendorf认为在1773K以前吸附水汽的挥发是导致强度增加的主要原因。在以前的研究中发现, 吸附水汽导致了较低的剪切强度和弯曲强度[19]。这是由于吸附水汽降低了C原子间的结合力, 导致基体强度降低。在高温真空环境下, 吸附水汽蒸发, 基体强度恢复。在实验过程中观察到试验机的真空度下降, 可以证明在加热过程中伴随着水汽的蒸发。 (2) Mrozowski的残余热应力理论[20]。由于碳纤维和基体热膨胀系数的差异 (T300碳纤维的纵向膨胀系数为1×10-6/K, 而碳基体的膨胀系数为3×10-6/K) , 使得C/C复合材料在制备过程中产生残余热应力。基体残余热应力和温度可以用式 (2) 来描述。

式中:αf、αm分别为纤维轴向和基体的热膨胀系数;Tt、Tp分别为试验温度和材料制备温度;Em、Ef、Ec分别为基体、纤维和复合材料的弹性模量;υ为泊松比;Vf为纤维体积分数。

从图3中还可以看出, 整体毡C/C复合材料各向异性, Z向剪切强度约为XY向剪切强度的2倍。这是因为材料Z向穿刺纤维的存在 (可由材料的表面微观形貌图 (图4) 证实) 使得材料在剪切载荷作用下纤维承担了部分载荷, 所以Z向剪切强度明显高于XY向[21]。

图5为不同温度下XY向及Z向试样失效后的SEM图。从图5 (a) 、 (b) 可以看出, 室温下纤维表面比较干净, 失效形式为表面粘有很多基体碎片, 失效主要为纤维的拔出与断裂;而在700℃时, 出现了纤维与纤维基体的脱粘及纤维的拔出等。这就证明在高温下界面粘结强度较高, 从而材料的剪切强度也相应增加。由图5 (c) 、 (d) 可以看出, 对于整体毡碳/碳复合材料, 虽然XY向在宏观上可近似地看成准各向同性材料, 但在微观上还存在差异, 在1000℃的试验温度下, XY向的断裂形式主要表现为少量纤维的拔出和基体的开裂;Z向纤维含量明显高于XY向, 同时在较高的温度下发生剪切破坏时基体与纤维的粘结程度和纤维的拔出量都有明显的增加, 这都是材料Z向剪切强度明显高于XY向的重要影响因素。

3 结论

(1) 整体毡碳/碳复合材料的剪切强度在一定范围内随着温度的升高而增加, 且Z向剪切强度约为XY向剪切强度的2倍。

(2) 通过断口形貌分析可知, C/C复合材料的破坏形式有纤维拔出及基体脱粘和开裂等;Z向剪切强度优于XY向与Z向纤维束的存在有关。

摘要：运用双槽口剪切试验方法测试了碳纤维增强碳基复合材料 (C/C) 在室温、700℃、1000℃、1400℃下的剪切强度, 并用扫描电子显微镜 (SEM) 观察了材料的原始组织形貌和断口微观形貌。结果表明:材料的剪切强度在一定范围内随温度的升高而增加, 材料Z向的剪切强度优于XY向。通过SEM观察分析可知, 材料XY向和Z向纤维的含量明显不同;室温下, C/C复合材料的破坏形式有纤维拔出及断裂, 而高温下, 失效形式主要为纤维的拔出、纤维/基体界面脱粘等。

关键词：C/C复合材料,剪切强度,断口形貌

参考文献

整体性能篇7

关键词：喷射混凝土,加固改造,恢复提高

1 工程概况

工程为平顶山天安煤业股份有限公司十矿40#至52#家属楼加固改造工程, 砖砌体结构。该建筑物于上世纪80年代初建成, 历经多年风雨, 砌体砂浆强度低, 其结构性能日益老化, 同时该建筑群处在煤矿采空区上周边, 结构有裂缝, 经郑州大学对结构进行鉴定, 结构安全等级及抗震等级较低, 为从根本上消除危楼隐患, 需对本工程进行加固处理。

根据检测结果, 砌体承载力及抗震构造措施不满足使用要求, 需要对该建筑的原结构主体承载力进行加固, 既对墙体进行加固。

本次加固的基本原则仅考虑抗震等级及结构主体承载力, 加固后的结构主体满足使用要求。

2 施工工艺流程

施工工艺流程:

搭设操作平台→凿除粉刷层→除尘→加固面喷水湿润→编设固定钢筋网→拌混合料→喷射→养护

3 墙体钢筋网片的施工要求

穿墙钢筋或锚筋应按设计要求先在加固墙体划线标出, 保证位置准确, 避免遗漏。

穿墙钢筋或锚筋的墙面孔洞应采用电钻打孔, 双面墙体加固采用的穿墙拉结筋穿墙孔直径比S型拉结筋直径大2mm, 单面墙体加固采用的锚筋锚孔直径为L型锚筋直径的2倍, 孔深为120mm, 加固墙体采用的钢筋网片竖向钢筋应靠近加固墙面, 锚筋采用植筋方式植入, 锚筋插入后应采用环氧树脂胶泥填实。

钢筋网片应采用钢筋头或水泥砂浆垫块预先垫出钢筋网片与加固墙面的间隔层。

4 喷射混凝土施工工艺

工艺流程:

基层表面处理→钢筋网绑扎固定→细石混凝土浇筑。