缺陷地结构（精选8篇）
缺陷地结构 篇1
随着无线通信技术的快速发展, 无线通信设备在人们日常生活中的应用越来越广泛, 人们对于便携通信设备的要求也向小型化多功能方向发展。天线作为无线通信的进出口, 在一定程度上影响着无线通信系统的性能, 且天线的尺寸也是无线通信终端尺寸的主要决定因素。在众多的实用天线中, 微带天线具有剖面低、价格便宜、重量和体积小、制造简单, 并且容易与射频微波电路集成等优点, 故被广泛应用于无线通信领域。
天线的小型化是设备小型化的基础, 微带天线小型化研究已成为当今热点。天线的小型化是指在特定的工作频率上, 在天线能够达到指定要求时对天线尺寸的减小。目前, 微带天线小型化的方法主要是采用特殊的基板、天线加载技术、特殊形式贴片和曲流技术[1]。
当天线的谐振频率一定时, 微带天线的尺寸与有效介电常数εe的平方根成反比, 因此, 增大天线的有效介电常数可减小天线的尺寸。文献[2]中, M.Sun, Y.P.Zhang采用介电常数为7.8的LTCC材料作为基片, 阻抗带宽为9.25 GHz的超宽带天线可设计在17 mm×10 mm×1 mm的体积上, 天线的尺寸减小40%。但介质介电常数的增大会减小天线的带宽, 增益也会相对减小, 且具有高介电常数的介质材料损耗通常均较大, 这也会导致天线辐射效率降低, 辐射性能变差。
在微带天线的终端加载短路贴片是减小微带贴片天线尺寸的有效方法。通过引入长度约为1/4波长的金属贴片或一排有序的探针, 构成辐射贴片与地板短路的结构, 等于在微带天线的等效电路中引入了电感与电容, 通过调节短路探针在贴片上的位置和相互间的距离, 使得短路探针呈感性电抗, 由此可降低天线的谐振频率, 进而实现天线的小型化。文献[3]中, Jieh-Sen Kuo应用短路技术, 使得工作在TM10矩形微带天线 (SRMA) 、TM11圆形贴片微带天线尺寸缩减了1/2。文献[4]中, R.Waterhouse在圆形微带贴片天线上加载了一个短路探针, 天线的谐振频率明显下降。但短路针所处的位置, 以及探针半径和与馈电点的距离均在一定程度上影响了阻抗匹配的优劣, 若阻抗匹配受到影响, 则会使天线的带宽减小。
采用特殊形式的贴片原理是改变天线的形状和结构, 使其等效长度大于物理长度, 进而实现天线的小型化。近年来, 为了适应现代无线通信发展的需求, 众多特殊形状的天线被提出, 并获得了广泛应用[5]。贴片表面的曲流技术和采用特殊形式的贴片在原理上相一致。在金属辐射贴片的表面开不同形状的槽缝, 且槽缝的方向不与原电流方向平行时, 原电流路径被槽缝阻断, 导致新的电流路径沿着槽缝曲折分布, 这就相当于在该天线等效电路中接入了级联电感增加了天线的等效长度[6]。在现实中, 该方法操作简单且容易实现, 已大量应用于微带天线的小型化设计中。
现在天线小型化的研究中, 已不局限于使用某一种方法, 而是尽可能的利用多种方法来达到小型化的目标。文献[7]中, Minwoo Kang等人在特性阻抗为50Ω, 工作频率为2 GHz的微带线地板引入哑铃状的缺陷底结构, 比较引入缺陷地结构前后微带线的特性阻抗、电长度和有效介电常数, 结果表明缺陷地结构的引入, 使得微带线的特性阻抗减小、电长度增加, 介质的有效介电常数明显增大。同样在微带天线的地板上刻蚀出缺陷结构, 可增大介质的有效介电常数, 同时由于贴片天线相对于微带线而言是一个更加复杂的结构, 缺陷结构的存在改变了微带贴片的分布参数, 不同位置参数的变化不一致, 从而会改变贴片上电流的流向, 这与曲流技术使用缝隙改变贴片上电流分布增加电长度具有相同的效果, 实现了天线的小型化。本文充分利用了缺陷地结构的这两个特点, 结合曲流技术和增加介质介电常数的方法来实现天线的小型化, 同时研究了缺陷地结构尺寸与天线谐振频率的关系, 通过大量仿真优化出适于2.45 GHz天线的缺陷地结构, 并比较了在加入缺陷地结构前后天线的工作参数。
1 微带天线的特性参数
微带天线的尺寸由其工作频率和所选的介质基片决定, 介质的介电常数为εr, 厚度为h, 矩形微带天线尺寸的大小可根据以下公式估算[8]
式中, εe表示介质的有效介电常数;ΔL是等效缝隙辐射长度。从天线尺寸的计算公式可看出, 当天线的工作频率固定时, 介质的介电常数越大, 天线的尺寸越小。当工作频率为2.45 GHz, 介质采用介电常数εr为4.4, 损耗角正切tanδ=0.02, 厚度h=1.6 mm的FR4, 根据上述计算公式计算得出微带天线的辐射贴片长度L0=28.1 mm, 宽度W0=37.26 mm。图1为按照公式计算的微带天线, 辐射贴片通过1/4波长阻抗转换器与特性阻抗为50Ω的微带线相连, 进行侧向馈电。
2 DGS的天线小型化
在天线的正下方地板上刻蚀出缺陷结构, 如图2所示。缺陷结构提高了介质的有效介电常数, 同时改变了贴片表面电流的分布。缺陷结构的尺寸越大, 对于介质介电常数的提高越大, 同时对分布参数的影响也越大, 但缺陷结构会导致天线辐射方向图的改变和辐射效率的降低[9]。所以在利用缺陷地结构实现天线小型化的同时, 需密切关住天线性能的变化, 既能够减小天线的尺寸, 又可保证天线的性能不被破坏。
本结构根据哑铃状改变而来, 在纵向增加为连续的周期性。当缺陷结构尺寸为x1=1.3 mm, y1=3 mm, x3=3.7 mm, y2=0.4 mm时, 对于天线尺寸的减小与天线性能综合表现最佳, 此时辐射贴片长度L1=26.5 mm, 宽度W1=26.86 mm。图3和图4分别对比天线的工作频率带宽以及辐射方向图的情况。从图3可看出天线小型化前后在2.45 GHz时, 回波损耗S11由-28.3 d B上升到-26.3 d B, 而在极化频率时的影响较小, -10 d B的带宽由60 MHz变为90 MHz, 带宽提高了50%。缺陷的结构引入会改变天线的辐射方向图, 从图4可看出, 天线E面的方向图在小型化前后有明显的变化, 但该种变化仍在天线的工作范围内。
3 结束语
本文将缺陷地结构应用于天线的小型化, 在原理上缺陷地结构融合了高效介电常数的介质和曲流技术两种方法。在引入缺陷地结构前后, 工作频率为2.45 GHz的微带贴片天线尺寸由28.1 mm×37.26 mm缩小为26.5 mm×26.86 mm, 尺寸减小了30%以上。文中提出的缺陷地结构加工简单, 无需耗费成本, 并在天线小型化的发展中具有良好的应用前景。
摘要：给出一种利用缺陷地结构实现天线小型化的方法, 将缺陷地结构用于微带天线小型化的设计中, 并对缺陷结构的尺寸与天线小型化的效果进行了分析。采用Ansoft HFSS进行仿真, 在谐振频率为2.45 GHz的微带贴片天线的介质板上引入一种新型缺陷地结构, 比较加入缺陷地结构前后天线的各项参数。其结果表明, 该结构在保证天线性能的情况下, 天线体积减小了30%以上。
关键词：微带天线,缺陷地结构,慢波效应,回波损耗
参考文献
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缺陷地结构 篇2
福州XX建筑工程有限公司
20XX年5月25日
混凝土缺陷处理方案
XX市XXX一期工程 混凝土外观缺陷技术处理方案
一、概述
（一）工程概况：
XX市XXX一期工程，包括地下车库、微利养老楼
一、福利养老及宿舍楼、医疗护理楼及行政餐饮楼、风雨连廊、挡土墙（不含文化康乐楼），工程建筑面积37493㎡；其中地下车库建筑面积为3866㎡，1层；微利养老楼一建筑面积为7365㎡，7层，建筑高度为26.7m；福利养老及宿舍楼建筑面积8642㎡，9层，建筑高度为33.9m；医疗护理楼及行政餐饮楼建筑面积为17620㎡，10层，建筑高度为38.3m。
（二）、混凝土缺陷种类
本方案所指的混凝土缺陷是指混凝土构件在拆模后，表面显露的如麻面、蜂窝、露筋、缺棱掉角、孔洞、夹渣、疏松、裂缝、掉皮、起砂、沾污等施工外观缺陷，是混凝土施工中最易发生、最常见的质量缺陷或施工工艺引起的过程缺陷。除采取必要的措施加以预防外，对已经出现的外表质量缺陷和过程缺陷必须按规定的步骤和方法认真进行处理，以使混凝土外观达到设计要求。
二、混凝土产生外观质量缺陷的原因
混凝土本身是一种多相（体积比气相2～5%、液相13～18%、固相77～85%），多孔（凝胶孔、层间孔、毛细孔、气泡粗孔和裂缝等）存在内部原生缺陷的不均匀不连续体，另外，由于所用原材料质量的波动、计量的误差，搅拌不充分而易使新拌砼出现分层离析、泌水、干涩、板结等和易性不良的特征；又由于施工过程中模板和钢筋制作的偏差，以及浇注、振捣、成型、养护等施工操作的不当，都可以引起现浇结构的外观质量缺陷。
三、混凝土质量缺陷处理依据：
1、施工组织设计
2、合同文件
混凝土缺陷处理方案
3、设计文件
4、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002，2011版）质量验收规范
5、混凝土结构工程施工规范（GB50666-2011版）
6、工程建设标准强制性条文等
四、混凝土外观质量缺陷处理方法
（一）、混凝土外观质量缺陷种类及判别方法
根据国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002，2011版，第八章第一节之规定，混凝土现浇结构外观质量缺陷划分为九种情况（见下表）。
混凝土缺陷处理方案
（二）、混凝土结构出现质量问题的处理程序
混凝土结构出现质量问题后，应组织项目监理部，对其进行现象分析，判别属于哪一种类的质量缺陷，再根据相应种类的质量缺陷进行评价其严重程度，判别是属于一般缺陷或严重缺陷，根据其严重程度分类提出相应的施工技术处理方案。如果有必要由设计单位出具修补补强方案的另行编制技术处理方案，经施工单位企业技术负责人审批后，再向监理部报审，经总监理工程师审查后，进行相应的修补。
对施工中出现的混凝土外观质量严重缺陷及一般缺陷，我司提出如下施工技术处理方案，影像资料的留置部位为事前、事中、事后，同时成立了混凝土质量缺陷修补专业队，按施工技术处理方案及时对混凝土质量缺陷进行修补处理，修补后达到龄期后，并由施工单位组织建设、监理单位对出现质量缺陷部位修补，重新进行检查验收，对其修补情况进行评价。
（三）、混凝土外观质量缺陷处理方法
下面对混凝土外观缺陷进行逐一描述、原因分析，并提出相应的预防和修补措施。
1、露筋
（1）露筋主要特征：是指钢筋混凝土结构内部的主筋、架立筋、分布筋、箍筋等没有被混凝土包裹而外露的缺陷。
（2）原因分析：下述原因分析，不仅仅是某一个原因的单独作用，往往是两种或多种原因共同作用的结果。
1）钢筋骨架放偏，没有钢筋垫块或垫块数量放置不够，位置不正确，致使钢筋紧贴模板而外露。
2）粗骨料粒径大于钢筋间距，或者杂物在钢筋骨架中被搁住，同时又因混凝土漏振，形成严重蜂窝和孔洞而使钢筋外露。
3）混凝土泵管、振动棒等机械的反复冲击、工人踩踏或振动器碰触钢筋，引起钢筋变形位移而外露。（3）预防措施
1）严格按照设计图纸和标准规范进行钢筋安装，确保钢筋安装位置准确。加
混凝土缺陷处理方案
强现场检查，发现钢筋绑扎松动时立即加固、偏位时立即调整。
2）固定好保护层垫块，严格控制钢筋保护层。
3）清除混凝土中的杂物和控制粗骨料粒径，加强振捣作业，防止漏振，避免出现严重蜂窝和孔洞。（4）、修补措施 严重缺陷修补措施：
先对出现露筋混凝土四周表面用錾子清除松散的混凝土至密实处，让其形状规整，深度均匀，用钢丝刷洗刷基层，充分湿润后用高强无收缩专用灌浆料抹平，抹灰厚度在大于等于设计要求的混凝土保护层，并注意结构表面的平整度。固结后认真洒水养护。如果是严重峰窝、孔洞等原因形成的露筋，按峰窝、孔洞修补措施进行。
一般缺陷修补措施：
先将露筋表面松散的混凝土清除，然后用钢丝刷洗刷基层，充分湿润后用 1：2～1：2.5水泥砂浆抹平，抹灰厚度大于等于设计要求的混凝土保护层，并注意结构表面的平整度。固结后认真洒水养护。如果是严重峰窝、孔洞等原因形成的露筋，按峰窝、孔洞修补措施进行。
2、峰窝（含麻面）
（1）峰窝（含麻面）主要特征：混凝土拆模之后，表面局部漏浆、粗糙、存在许多小凹坑的现象，称之为麻面；若麻面现象严重，混凝土局部酥松、砂浆少、大小石子分层堆积，石子之间出现状如蜜峰窝的窟窿，称之为蜂窝缺陷。（2）、原因分析
1）模板安装不密实，局部漏浆严重。或模板表现不光滑、漏刷隔离剂、未浇水湿润而引起模板吸水、黏结砂浆等。
2）混凝土拌合物配合比设计不当，水泥、水、砂、石子等计量不准，造成砂浆少，石子多。
3)新拌混凝土和易性差，严重离析，砂浆石子分离，或新拌混凝土流动度太小，粗骨料太大，配筋间距过密，加之又漏振、振捣不实、振捣时间不够等。
4)混凝土下料不当（未分层下料、分层振捣）或下料过高，未设串筒、溜槽
混凝土缺陷处理方案
而使石子集中，造成石子砂浆离析。
5)输送到施工层面的砼料偏干时，工人直接向砼料随意大量冲水，将砂石洗得干干净净，水泥浆大量流走。
(3)预防措施
1)加强模板验收，防止漏浆，重复使用模板须仔细清理干净，均匀涂刷隔离剂，不得漏刷。浇砼时安排专人浇水湿润模板。
2)严格控制混凝土配合比，精确计量，充分搅拌，保证混凝土拌合物的和易性。禁止在施工现场任意加水。
3)选择合适的混凝土坍落度和粗骨料粒径，加强振捣，振捣时间（15～30s）以混凝土不再明显沉落表面出现浮浆为限。
4)当混凝土自由倾落高度大于3m时，须采用串筒和溜槽等工具，或在柱、墙的模板上，沿其高度方向留出“门子板”，将混凝土改为侧向入模，以此缩短倾落高度，浇灌时应分层下料，分层振捣，防止漏振。
5)混凝土和易性不符合要求的不进行浇注，商品混凝土连续式搅拌机在生产时存在下料不同步的现象，尾料约1.0～2.0立方全是石子，此时应退料。
6)实际施工中，泵送混凝土浇注框架柱和剪力墙时，一般是两支或三支振动棒插入柱（墙）中，一支振动棒留在上面加速下料，边浇边振边提，一气呵成。此时混凝土明显欠振，容易出现蜂窝麻面。正确的做法是，“打五泵停十秒”，即混凝土泵运行五个活塞行程后，停一会儿，待上面振捣密实后，再继续泵送浇注。
(4)修补措施 严重缺陷修补措施：
1)面积较小且数量不多的麻面与蜂窝的混凝土表面，先对出现麻面与蜂窝的混凝土表面用錾子清除松散的混凝土至密实处，让其形状规整，深度均匀，用钢丝刷洗刷基层，充分湿润后用高强无收缩专用灌浆料抹平。固结后认真洒水养护。
2)较大面积或较严重的麻面蜂窝，应按其全部深度凿去薄弱的混凝土层和个别突出的骨料颗料直至正常密实的砼面为止，然后用钢丝刷或加压水洗刷表面，安装好模板，湿润后再用比原混凝土强度等级提高一级的细石高强无收缩专用灌
混凝土缺陷处理方案
浆料混凝土填塞，并仔细捣实。固结后认真洒水养护。
一般缺陷修补措施：
1）面积较小且数量不多的麻面与蜂窝的混凝土表面，先凿除胶结不牢固部分的混凝土，然合用钢丝刷洗刷基层，充分湿润后用1：2～1：2.5水泥砂浆抹平。固结后认真洒水养护。
2)较大面积或较严重的麻面蜂窝，应按其全部深度凿去薄弱的混凝土层和个别突出的骨料颗料直至正常密实的砼面为止，然后用钢丝刷或加压水洗刷表面，安装好模板，再用比原混凝土强度等级提高一级的细石混凝土填塞，并仔细捣实。固结后认真洒水养护。
3、孔洞
（1）孔洞主要特征：混凝土结构的孔洞，是指结构构件表面和内部有空腔，局部没有混凝土或者是蜂窝缺陷过多过于严重。一般工程上常见的孔洞，是指超过钢筋保护层厚度，但不超过构件截面尺寸三分之一的缺陷。
（2）原因分析
1）在钢筋较密的部位或预留孔洞和预埋件处，混凝土下料被搁住，未振捣就继续浇注上层混凝土。
2）混凝土离析，砂浆分离，石子成堆，严重跑浆，又未进行振捣，或者竖向结构干硬性混凝土一次下料过多、过厚，下料过高，振捣器振动不到，形成松散孔洞。
3）薄壁结构及钢筋密集部位的混凝土内掉入工具、模板、木方等杂物，混凝土被搁住。
（2）预防措施
1）、漏振是孔洞形成的重要原因，只要振捣到位，引起孔洞缺陷的其他因素就能减弱或消除。
2）在钢筋密集处及复杂部位，有条件时采用细石混凝土浇灌，并认真分层振捣密实。
3）剪力墙与柱应分层连续浇注，每层厚度300～500mm，以保证振捣到位。
混凝土缺陷处理方案
4）薄壁结构更要注意清理卡在钢筋中的杂物，浇注振捣成型后，可在模板外侧敲击检查是否存在孔洞。
（3）修补措施 严重缺陷修补措施：
1)面积较小且数量不多的孔洞混凝土截面，先对孔洞四周表面用錾子清除松散的混凝土至密实处，让其形状规整，深度均匀，用钢丝刷洗刷基层，充分湿润后用高强无收缩专用灌浆料抹平。固结后认真洒水养护。
2)较大面积或较严重的孔洞混凝土截面，应按其全部深度凿去薄弱的混凝土层和个别突出的骨料颗料直至正常密实的砼面为止，然后用钢丝刷或加压水洗刷表面，再安装模板，用比原混凝土强度等级提高一级的细石高强无收缩专用灌浆料混凝土填塞，并仔细捣实。固结后认真洒水养护。
一般缺陷修补措施：
1)面积较小且数量不多的孔洞，先对孔洞四周表面松散的混凝土清除后，用钢丝刷洗刷基层，充分湿润后用1：2～1：2.5水泥砂浆抹平。固结后认真洒水养护。
2)较大面积或较严重的孔洞，将孔洞周围的松散混凝土和软弱浆膜凿除，用钢丝刷和压力水冲刷，安装好模板，湿润后用高一个强度等级的细石混凝土仔细浇灌、捣实。固结后认真洒水养护。
4、夹渣
（1）夹渣主要特征：混凝土内部夹有杂物且深度超过保护层厚度，称之为夹渣。杂物的来源有两种情况，一是原材料中的杂物，另一个是施工现场遗留下来的杂物。面积较大的夹渣相当于削弱钢筋保护层厚度，深度较深的夹渣与孔洞无异。施工缝部位（特别是柱头和梯板脚）更易出现夹渣。（2）原因分析
1）砂、石等原材料中局部含有较多的泥团泥块、砖头、塑料、木块、树根、棉纱、小动物尸体等杂物，并未及时清除。
2）模板安装完毕后，现场遗留大量的垃圾杂物如锯末、木屑、小木方木块等，混凝土缺陷处理方案
工人用水冲洗时不仔细，大量的垃圾杂物聚积在梁底、柱头、柱跟、梯板脚及变截面等部位，最后未及时清理。
3）现场工人掉落工具、火机、烟盒、水杯和矿泉水瓶等杂物及丢弃的小模板等卡在钢筋中未作处理。（3）预防措施
1）混凝土泵机的受料斗上有一个钢栅栏网格，砼料较干及卸料过快时混凝土溢出泵机而洒落在地上，有的工人图方便而将此钢栅栏网格取下，致使混凝土中的杂物直接泵送到结构中，此种行为应严厉禁止。
2）商品混凝土站和现场搅拌工地应加强砂、石等原材料的收货管理，发现砂、石中杂物过多应坚决退货。平时遇到砂石中带有杂物应及时拣除。
3）模板安装完毕后，派专人将较大块的杂物拣出，对小而轻的杂物可使用大功率的吸尘器吸尘，用水冲洗时注意将汇集起来杂物一一清理干净。（4）修补措施 严重缺陷修补措施：
1）如果夹渣是面积较大而深度较浅，可将夹渣部位表面全部凿除，刷洗干净后，在表面采用高强无收缩专用灌浆料填塞抹平。固结后认真洒水养护。2）如果夹渣部位较深，将该部位夹渣全部凿除，用钢丝刷刷洗或压力水冲刷，安装好模板，湿润后用高一个强度等级的细石高强无收缩专用灌浆料混凝土仔细浇灌、捣实。固结后认真洒水养护。
一般缺陷修补措施：
1）如果夹渣是面积较大而深度较浅，可将夹渣部位表面全部凿除，刷洗干净后，在表面采用1：2～1：2.5水泥砂浆抹平。固结后认真洒水养护。
2）如果夹渣部位较深，将该部位夹渣全部凿除，用钢丝刷刷洗或压力水冲刷，安装好模板，湿润后用高一个强度等级的细石混凝土仔细浇灌、捣实。固结后认真洒水养护。
5、疏松
（1）疏松主要特征： 前述的蜂窝麻面、孔洞、夹渣等质量缺陷都同时不同程度地存在疏松现象，而单独存在的疏松现象，砼外观颜色、光泽度、粘结性能
混凝土缺陷处理方案
甚至凝结时间等均与正常混凝土差异明显，混凝土结构内部不密实，强度很低，危害性极大。
（2）原因分析：混凝土漏振。
1）水泥强度很低而又计量不准，或商品混凝土站因设备故障造成矿物掺合料掺量达到65%以上，此时混凝土砂浆粘结性能极差，强度很低。
2）严寒天气，新浇混凝土未做保温措施，造成混凝土早期冻害，出现松散，强度极低。
3）、实际工作中，现场工人图省事，在浇注面上未将润泵砂浆清除而堆积在一处，拆模后构件表面起皮掉落，内部疏松。
（3）预防措施
1）严格操作规程，加强振捣，避免漏振。
2）使用优质水泥，严格砂石等原材料进场验收，经常检查计量设备，严格控制水灰比，商品混凝土站防止将矿物掺合料注入水泥储罐内。
3）防止严寒天气混凝土早期冻害，加强保温保湿养护。
4）润泵砂浆应用模板接住，然后清除，润泵砂浆不得用于主体砼结构。（4）修补措施 严重缺陷修补措施：
1）因胶凝材料和冻害原因而引起的大面积混凝土疏松，强度较大幅度降低，必须完全撤除，重新建造。
2）与峰窝、孔洞等缺陷同时存在的疏松现象，按其修补措施。
3）局部混凝土疏松，可采用高强无收缩专用灌浆料混凝土或环氧树脂及其它混凝土补强固化剂进行压力注浆，实行补强加固。固结后认真洒水养护。
一般缺陷修补措施：
将该部位疏松混凝土全部凿除，用钢丝刷刷洗或压力水冲刷，安装好模板，湿润后用高一个强度等级的细石混凝土仔细浇灌、捣实。固结后认真洒水养护。
6、裂缝
（1）裂缝主要特征：混凝土出现表面裂缝或贯通性裂缝，影响结构性能和使用功能。实际中所有混凝土结构不同程度地存在各种裂缝，混凝土原生的微细
混凝土缺陷处理方案
裂纹有时是允许存在的，对结构和使用影响不大。但是必须防治产生宽度大于0.5mm的表面裂缝和大于0.3mm贯通性裂缝（一般环境下的工业与民用建筑）。以下说明工程结构中常见的各种类型的裂缝的处理方式。
（2）原因分析
1）早期塑性收缩裂缝：混凝土在终凝前后由于早期养护不当，水分大量蒸发而产生的表面裂缝，裂缝上宽下窄，纵横交错，一般短而弯曲。
2）干缩裂缝：混凝土由于阳光高温暴晒又缺少水养护，发生干燥而在1～7天内出现的裂缝，板面板底干缩裂缝长而稍直，十字形交叉或几根裂缝放射状交叉。梁侧干缩裂缝间距1～1.5m平行出现，裂缝中部宽而深，两头细而浅，此时一般梁底部并无裂缝出现。
3）温度裂缝：一般是大体积混凝土快速降温而在侧面出现的长而直、宽而深的裂缝。
4）自收缩裂缝：水泥发生化学反应后，体积有一定量的减小，处理不好（如未留置适当的施工缝、后浇带等）会产生如龟背样的细小弯曲的裂缝。
5）应力裂缝：由于设计上应力过于集中或钢筋（温度筋、分布筋）分布不合理而使混凝土产生裂缝。裂缝深而宽，可出现贯通性。
6）载荷裂缝：混凝土未产生足够强度即拆除底模，或新浇注楼面承受过大的集中载荷，如钢管、模板、钢筋的集中堆放，使混凝土受到冲击、震动、扰动等破坏而产生的裂缝。裂缝深而宽，从受破坏部位向外延伸。
7）沉缩裂缝：地基（模板）下沉或垂直距离较大的部位与水平结构之间因为混凝土沉降而产生的裂缝。
8）冷缝裂缝：大面积混凝土分区分片浇注（未设施工缝）时，接茬部位老混凝土已凝结硬化，出现冷缝，极易产生裂缝。
（3）预防措施
1）早期塑性收缩裂缝：表面砼特别是大面积砼加强二次抹面或多次抹面，特别是初凝后终凝前的抹面，能有效消除早期塑性收缩裂缝。并注意混凝土的早期养护。
2）干缩裂缝：根据规范要求，加强混凝土早期养护，一般采取人工浇水自
混凝土缺陷处理方案
然养生，浇水时间7～14天，浇水频率以砼表面保持湿润状态为准。如能采取覆盖塑料薄膜、湿麻袋、湿草袋、喷洒养护剂等方法养护，则可基本消除干缩裂缝。
3）湿度裂缝：大体积混凝土降低内部温度，采用混合材料掺量大的水泥或在砼配合比设计时外掺一定比例的S95级矿粉和Ⅱ级粉煤灰，炎热天气采用加冰工艺，预埋冷却水管，寒冷天气延长拆模时间，拆模后在大体积砼外表采取保温措施，控制内外温差不超过25℃。
4）自收缩裂缝：正确选择水泥品种和矿物掺合料的品种与掺加量，按设计要求留置施工缝、后浇带。
5）应力裂缝：设计上避免应力过于集中，钢筋工程中加强箍筋、温度筋、分布筋、架力筋等正确安装。
6）载荷裂缝：梁板底模拆除时间必须严格按照同条件拆模试块强度要求，适当控制施工进度，待新浇混凝土强度达到1.5Mpa以上方可上人进行施工作业，新浇楼面上钢筋、钢管、模板等分散堆放。
7）沉缩裂缝：基础沉降须按设计要求设置沉降缝，模板确保刚度、牢固支撑，不允许下垂和沉降，整体浇注时先浇竖向结构构件，待1.0～1.5小时混凝土充分沉实后再浇水平构件。
8）冷缝裂缝：合理安排混凝土浇注顺序，掌握混凝土浇注速度和凝结时间，炎热季节增大缓凝剂的掺量，当混凝土设备或运输出现问题时，及时设置施工缝。
（4）修补措施 严重缺陷修补措施：
1）细小裂缝：宽度小于0.5mm的细小裂缝，可用注射器将环氧树脂溶液粘结剂或早凝溶液粘结剂注入裂缝内。注射前须用喷灯或电吹风将裂缝内吹干，注射时，从裂缝的下端开始，针头应插入缝内深入，缓慢注入。使缝内空气向上逸出，粘结剂在缝内向上填充。
2）浅裂缝：深度小于10mm的浅裂缝，顺裂缝走向用小凿刀将裂缝外部扩凿成“V”形，宽约5～6mm，深度等于原裂缝，然后用毛刷将“V”槽内颗粒及粉尘清除，用喷灯或电吹风吹干，然后用漆工刮刀或抹灰工小抹刀将环氧树脂胶泥压填在“V”槽上，反复搓动，务使紧密粘结，缝面按需要做成与构件面齐平或稍
混凝土缺陷处理方案
微突出成弧形。
3）对于较细较深的裂缝，可以将上述两种方法结合使用，先凿槽后注射，最后封槽。
4）较宽较深裂缝：先沿裂缝以10～30cm的间距设置注浆管，然后将裂缝的其他部位用胶粘带子以密封，以防漏浆，接着将搅拌好的净浆以2N/mm2压力用电动泵注入，从第一个注浆管开始，至第二个注浆管流出浆时停止，接着即从第二个注浆管注浆，依次完成，直至最后。
一般缺陷修补措施：
1）细小裂缝与浅裂缝：可将裂缝用水冲，然后用水泥浆抹补。固结后认真洒水养护。2）较细较深的裂缝与较宽较深裂缝：顺裂缝走向用小凿刀将裂缝外部扩凿成深15～20mm、宽约15～20mm的“V”形凹槽，然后用钢丝刷刷洗或压力水冲刷，将“V”槽内颗粒及粉尘清除，充分湿润后用1：2～1：2.5水泥砂浆抹平。固结后认真洒水养护。
7、连接部位缺陷
（1）连接部位缺陷主要特征：竖向构件和水平构件的连接部位，容易出现外观质量缺陷。竖向构件主要有墙、柱，水平构件主要有梁、板、台等。在它们的连接部位出现质量缺陷危害最大的是前述的夹渣、缝隙，除此之外，常见的还有“烂跟”、“烂脖子”、“缩颈”等
（2）原因分析
1）“烂跟”一般指墙、柱与本层楼面板连接处混凝土出现露筋、蜂窝、孔洞、夹渣及疏松等症状，楼层层高较大时更容易出现此种情况。产生原因是，垃圾杂物聚集在柱跟或墙底，混凝土下料被卡住，柱墙较高振动器振捣不到，模板漏浆严重等。
2）“烂脖子”、一般指墙、柱与上层梁板连接处混凝土出现露筋、蜂窝、孔洞、夹渣及疏松等症状。产生原因是，节点部位钢筋较密混凝土被卡住，漏振，浇注顺序错误，柱头堆积垃圾杂物等。
3）“缩颈”有两种情况，一种是柱头或柱跟模板严重偏位凹进，使得柱子
混凝土缺陷处理方案
与梁板连接处截面变小；另一种是柱头或柱跟预留钢筋偏位，钢筋保护层过大，混凝土承压面积减小。产生原因是，模板安装不牢固，模板刚度差，在预留钢筋上部未绑扎稳固环箍或钢筋绑扎不牢，保护层垫块漏放或破碎掉落等。
（3）预防措施
1）“烂跟”：在柱根或剪力墙的模板跟部设置清理门，在浇注混凝土前将底面杂物完全清理干净。每次浇注混凝土高度不超过500mm厚，仔细振捣密实后再继续浇注上一层，防止模板底部和侧面漏浆。
2）“烂脖子”：墙柱梁板同时浇注，先浇竖向结构，待充分沉实后再浇水平构件，连接部位加强二次振捣，消除沉降裂缝。防止模板漏浆。
3）“缩颈”：安装梁模板前，先安装梁柱接头模板，并检查其断面尺寸、垂直度、刚度，符合要求后才允许接驳梁模板。柱头箍筋按规定要求加密并绑扎牢固，在混凝土浇注时发现柱纵筋偏位及时调整，钢筋保护层垫块安置数量和位置正确，保护层垫块应绑扎牢固。
（4）修补措施，严重缺陷修补措施：
根据构件连接部位质量缺陷的种类和严重情况，按上述露筋、蜂窝、孔洞、夹渣、疏松和裂缝的严重缺陷修补措施进行修补，主要的采用材料还是高强无收缩专用灌浆料或高强无收缩专用灌浆料细石混凝土。
一般缺陷修补措施：
按上述露筋、蜂窝、孔洞、夹渣、疏松和裂缝的一般缺陷修补措施进行修补。
8、外形缺陷
（1）外形缺陷主要特征：外形缺陷及外表缺陷主要是针对清水混凝土而言，清水混凝土是利用混凝土的可塑性和材料构成的特点，根据饰面的造型技术，进行建筑艺术加工的混凝土。它在墙体或其他构件成型时，采取适当措施，使其表面具有装饰性线条和纹理质感、庄重感，并改善其色彩效果，以达到建筑立面的外观装饰设计要求。
（2）原因分析
1）拆模时间过早或拆模时工人撬、扳、敲、击等造成缺棱掉角。
混凝土缺陷处理方案
2）模板安装尺寸不准确，或模板刚度差、稳定性不够、紧固性不牢，造成棱角不直，翘曲不平、飞边凸肋等。
（3）预防措施
1）确保清水混凝土达到规定强度后才拆除模板，拆模时从上到下，从内到外，严禁野蛮粗暴敲击、撬扳等行动。
2）严格按设计要求制作和安装模板，确保轴线和尺寸准确，加强模板的刚度、稳定性和牢固性，不使模板变形和位移。
（4）修补措施 严重缺陷修补措施：
1）清水混凝土的修补，必须采用与原混凝土完全相同的原材料，按原配合比适当增减各种成分高强无收缩专用灌浆料，制成三种以上的现场砂浆配合比，然后分别制作实验样品（150*150mm），2天后对比颜色，采用外观颜色一致的一个配比。
2）清水混凝土外形缺失和凹陷的部分，先用稀草酸溶液清除表面脱模剂的油脂，然后用清水冲洗干净，让其表面湿透。再用上述配比砂浆抹灰补平。外形翘曲和凸出的部分，先凿除多余部分，清洗湿透后用砂浆抹灰补平。固结后认真洒水养护。
一般缺陷修补措施：
其他混凝土构件有不影响使用功能的外形缺陷采用1：2～1：2.5水泥砂浆抹补齐正，固结后认真洒水养护。对较大的缺角，将该部位疏松混凝土全部凿除，用钢丝刷刷洗或压力水冲刷，安装好模板，湿润后用高一个强度等级的细石混凝土仔细浇灌、捣实，固结后认真洒水养护。
9、外表缺陷
（1）外表缺陷主要特征：清水混凝土的外表缺陷有表面麻面、掉皮、起砂、玷污等，表面麻面的原因如前所述。
（2）原因分析
1）掉皮的原因，对于竖向构件，一个是水灰比偏大，砼料过稀，泌水严重，另一个是砼料过振，产生大量浮浆。下层混凝土振捣成型后继续浇注上一层，此
混凝土缺陷处理方案
时若砼料过稀而又过振，浮浆往上浮及往外挤，然后再顺着模板慢慢往下流，此一层浮浆的水灰比很大，强度很低，与前一层成型好了的混凝土粘结性很差，拆模后容易掉落，出现掉皮现象。对于水平构件，则是已浇注成型好了的构件再次受到震动和扰动（比如用手推车在楼面运输新拌混凝土），引起表层混凝土起壳而出现掉皮。此外，混凝土中含气量大时，在构件表面形成大量砂眼，也容易出现掉皮。
2）起砂是由于清水混凝土浇注时由于模板没有充分湿润，模板吸水，粘结砂浆，或者模板漏浆严重、漏刷隔离剂等，其特征是构件表面无浆，细砂堆积，粘结不牢，与麻面同时出现。
3）玷污是未能保持清水混凝土构件表面清洁，出现钢模铁锈污染、脱模剂残迹，或重复使用模板原混凝土未完全清理干净。
（3）预防措施
1）浇注清水混凝土必须保持相同的原材料、相同的配合比，新拌混凝土的坍落度与和易性必须一致，混凝土工人在振捣时做到均匀一致，不过振，不漏振。
2）正确选择脱模剂品种，不能用废机油直接作脱模剂，施工时涂抹量要适中。常用的皂化混合油，其主要成分是皂角（15.5%）、10号机油（61.9%）、松香（9.7%）、酒精（4.3%）、石油磺酸（4.8%）、火碱（1.9%）、水（1.9%）。
3）清水混凝土最好使用全新模板，一次性使用，如果要再次使用，必须仔细清除任何一点陈旧混凝土残渣，浇注混凝土前模板应充分湿润。
（4）修补措施 严重缺陷修补措施：
1）清水混凝土出现麻面、掉皮和起砂现象，在修饰前清洗干净，让其表面湿透。再将上述颜色一致的砂浆拌和均匀，按漆工刮腻子的方法，将高强无收缩专用灌浆料浆用刮刀大力压向清水混凝土外表缺陷内，即压即刮平，然后用干净的干布擦去表面污渍，养护24h后，用细砂纸打磨至表面颜色一致，然后认真洒水养护。
2）清水混凝土出现玷污则必须由人工用细砂纸仔细打磨，将污渍去除，使构件外表颜色一致。
混凝土缺陷处理方案
一般缺陷修补措施：
其他混凝土构件有不影响使用功能的外表缺陷采用1：2～1：2.5水泥砂浆抹补齐正。固结后认真洒水养护。
五、缺陷修补质量控制措施
1、在每一项缺陷修补施工前，作业队施工技术人员应配合质检人员对缺陷进行详细检查，认真做好缺陷记录。
2、严格按“三检”制度对缺陷修补的每道工序进行检查，上一道工序经验收合格后方可进行下一道工序施工。发现有一道工序未按工艺要求实施的，缺陷修补视为不合格，必须返工，不留质量隐患。
3、对重要部位的缺陷修补，应有质检员进行全过程跟踪检查，以确保工程质量。
4、对用于缺陷修补的材料必须进行严格控制，分批购进的材料应按要求进行质量检验，只有经检验合格的材料才能用于缺陷修补。
六、安全保障措施
1、所有人员进入作业区必须正确佩带安全帽，上排架作业必须系好安全带。
2、电器设备和线路均应满足防火、防爆要求。
3、缺陷处理前，必须全面检查施工操作脚手架及平台等是否安全可靠。
4、施工过程中要注意防滑，使用化学材料施工时,不允许现场有明火存在，以防止引起火灾。
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缺陷地结构 篇3
差分信号在高速通信系统中可以用来抑制环境噪声和电磁干扰, 但是, 不合理布线和延时产生的共模噪声极大地降低了差分信号的完整性, 阻碍了差分布线优势的充分发挥。相对于传统的单端滤波器[1,2,3]而言, 共模抑制滤波器的设计目标就是能在特定工作频段抑制共模信号而让差模信号通过。因此, 设计用于差分信号的共模抑制滤波器非常重要。
目前已有很多设计共模抑制滤波器的方法。文献[4, 5]采用了一种高磁导率铁氧体磁芯的共模扼流圈, 这种传统方法仅适用于MHz频率范围。文献[6]提出了一种用于GHz频率范围的低温陶瓷共烧技术 (Low Temperature Cofired Ceramic, LTCC) 的小型化共模滤波器, 但是这种技术制造成本较高。文献[7, 8]分别提出了2种基于缺陷接地结构 (Defected Ground Structure, DGS) 的共模滤波器, 但这些共模滤波器所提供的共模阻带带宽还不够宽。因此, 设计一种具有更宽阻带的共模抑制滤波器仍有待进一步研究。
基于上述背景, 提出了一种采用C-DGS的新型超宽带共模抑制滤波器。在对单个DGS单元的频率特性和等效电路分析的基础上, 提出了一种新型的耦合型DGS, 并建立了等效模型。理论研究和仿真结果表明, C-DGS可用于实现具有极宽抑制带宽的共模滤波器。
1 DGS 频率特性及其等效电路
DGS是一种在平面微波传输线的接地金属层背面蚀刻出的周期或非周期形状的结构, 经典的哑铃型DGS单元结构及其等效电路模型如图1所示。
为了防止共模噪声的产生, 哑铃型DGS单元结构以差分传输线的中线为对称轴。该哑铃型DGS单元主要由栅格尺寸 (a×b) 和间隙大小 (g) 这2个参数决定。研究 发现, DGS微带线具 有带隙特性[9]。
理论分析表明, 哑铃型DGS单元的频率特性可以等效为一个并联的RLC谐振电路。其中C、L和R分别表示并联电容、并联电感和并联电阻, 可由下面的公式提取出来[9,10]:
式中, ωc表示 -3 dB截止角频率;ω0 (ω0= 2π·f0) 表示并联RLC电路的谐振角频率;特性阻抗Z0= 50Ω, 一阶巴特沃斯低通原型参数g1= 2;S11 (ω0) 表示谐振角频率处的S参数值。
2 C-DGS 频率特性及其等效电路
基于哑铃型DGS单元结构的频率特性, 提出了C-DGS。该结构由2个彼此相邻的哑铃型DGS单元组成, 如图2所示。
研究表明, 2个相邻的DGS单元能够产生耦合的地电流, 这种耦合效应能够在不修改结构的前提下通过增加额外的衰减极点来提高微带线的带阻特性[11], 并且这2个相邻的DGS单元之间的耦合效应与耦合间距d有关。为了研究C-DGS在差分传输线中的频率特性, 基于哑铃型DGS单元结构的等效电路, 给出了C-DGS的集总等效电路模型。
图2中, C、L和R分别为式 (1) 、式 (2) 和式 (3) 提取出来的并联电容、并联电感以及并联电阻。Lm表示2个并联电感L之间的互感, 耦合系数kM可由式 (4) 得到:
式中, fe和fm是互耦引起的2个谐振频率[12]。
为了研究不同耦合间距d对C-DGS频率特性的影响, 用HFSS仿真了3个具有不同耦合间距 (d =0.01 mm, d =0.3 mm和d =1 mm) 的拓扑结构。图2中C-DGS的其余参数为:a =b =5 mm, g =0. 5 mm, w = 2. 18 mm, s = 1 mm。介质板的参数为:相对介电常数2.65, 厚度0.8 mm。仿真结果如图3所示, 其中Scc21表示共模信号的传输系数, 根据式 (4) 计算出耦合系数kM分别为 -0.298、-0.206和 -0.135。从电磁仿真结果可以看出, 耦合距离d越大, 2个衰减极点之间的距离越近, 耦合系数的绝对值| kM|越小, 2个哑铃型DGS单元之间的耦合效应越弱, 即负互感效应越不明显。
3 共模滤波器设计
基于上述分析, 为了加宽共模滤波器的噪声抑制带宽, 提出了一种新型的采用C-DGS结构的共模抑制滤波器, 如图4所示。在差分传输线的金属接地平面上蚀刻出2个级联的C-DGS结构, 2个C-DGS之间的距离为dis。共模抑制滤波器的参数为:a =4 mm, b =5.5 mm, g =0.5 mm, d =0.3 mm, dis = 8 mm。差分传输线的参数为:w = 2. 18 mm, s =1 mm。为了体现出所设计的共模抑制滤波器的优点, 对传统共模抑制滤波器和提出的滤波器进行电磁仿真。其中, 传统滤波器由4个周期性的哑铃型DGS单元组成, 即令图4中的d = dis = 8 mm。仿真所用介质板的参数为:相对介电常数2.65, 厚度0.8 mm。
传统共模抑制滤波器与本文提出的滤波器进行对比的电磁仿真结果如图5所示, 其中Scc21和Sdd21分别表示共模信号和差模信号的传输系数。从图5中可以明显看到, 与传统共模抑制滤波器相比, 本文提出的滤波器对共模噪声具有更强的抑制能力。提出的共模抑制滤波器20 dB阻带为3.4 ~12. 4 GHz, 带宽达到9 GHz, 滤波器的尺寸为24. 6mm×16. 36 mm。在共模信号的阻带范围内, 差模信号在该滤波器中的损耗小于3 dB。文献[7, 8]共模信号的阻带带宽都没有本文提出的共模抑制滤波器的阻带要宽, 说明C-DGS结构在共模抑制滤波器设计中具有实用意义, 这也正是本文研究的目的。
4 结束语
提出了一种由C-DGS结构组成的新型共模抑制滤波器。与传统的周期性的哑铃型DGS单元构成的共模抑制滤波器相比, 采用级联的C-DGS结构设计出的新型共模抑制滤波器具有3.4 ~12.4 GHz的阻带带宽, 其相对带宽达到114%, 并且这种共模抑制滤波器对差模信号的插入损耗很小, 可以很好地适应小型化、共模宽抑制和差模低损耗的需要。
摘要：提出了一种采用耦合缺陷接地结构 (Coupled-Defected Ground Structure, C-DGS) 用于GHz差分信号下的新型超宽带共模抑制滤波器。这种新的C-DGS由2个彼此相邻的哑铃型DGS单元组成。等效电路研究分析表明, 与传统的级联DGS相比, C-DGS表现出更宽的共模阻带。通过改变C-DGS的耦合强度, 共模抑制滤波器的阻带带宽可以灵活调整。为了验证这种新的结构, 设计、制造并测试了优化后的C-DGS测试样品。可以观察到, 共模噪声从3.412.4 GHz减少了20 dB以上, 而差分信号仍保持良好的质量。
关键词：共模滤波器,缺陷接地结构,等效电路,耦合缺陷接地结构,差分信号
参考文献
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焊接缺陷对结构强度的影响 篇4
1 焊接缺陷产生应力集中的机理
工业用的材料在焊接过后, 由于在焊接的接缝处受到的应力作用过度的集中, 那么我们把这种现象称之为应力集中, 由这种应力产生的焊接缺陷在形状上是不一样的。根据焊接点受到的应力方向不同, 应力的大小不同, 那么由此在截面上产生的缺陷形状也就会有所不同。下面我们举一个例子, 就以椭球形状的空洞缺陷为例, 空洞为各向同性的无限大弹性体所包围, 并作用有应力, 当椭球空洞逐渐变为片状裂纹, 其结果是应力集中变得十分严重。除了空洞类型的气孔、裂纹和未焊透之外, 还有夹渣也是常见的焊接缺陷, 当多个缺陷间的距离较小时, 如密集的气孔和夹渣等, 在缺陷区域内将会产生很高的应力集中, 使这些地方出现缺陷间裂纹将孔间连通, 在此情况下, 最大的应力集中出现在两外孔的边缘处。
在进行焊接的过程中, 对于接头部分的掌握, 在焊缝上, 如果增高两和角度变形等因素一般情况下都会出现不连续的现象产生, 虽然这些现象有的是在规范允许的范围之内的, 但是它们的存在都会有应力集中的发生。除此之外, 接头的形式是多种多样的, 不同的形式出现都会有应力集中的出现, 在焊接的工程当中, 比较常见的焊接形式下, 对接接头所产生的应力集中程度是最小的, 其他的对接形式在应力集中的程度上都相差不多。
2 焊接缺陷对结构静载非脆性破坏的影响
焊接缺陷的存在, 对于结构的破坏都有不同程度的影响, 在对静载破坏上亦是如此, 在大多数的情况来讲, 对于材料的破坏形式上一般是属于塑性断裂的方式, 在这个时候, 由于缺陷所引起的强度会有所降低, 基本上是与缺陷造成的承载截面积在比例上的减少是一样的。在一般的情况下, 有标准表明, 在焊接的接缝中是允许有一些气孔存在的, 但是这些气孔必须是小面积的, 不连续的, 并且这些气孔的截面积总量在工作截面积的百分之五时, 气孔对于总体在抗拉强度上的影响不是很大。但是如果出现连续的气孔存在, 并且这些气孔的截面积总量达到工作截面积的百分之二的时候, 这个时候气孔对于接头的抗拉强度会产生很大的影响, 导致接头的强度有很大的降低。之所以会有这种气孔的出现, 是由于在焊接的过程中出现了保护气氛没有连续进行的原因, 致使出现了连串的气孔, 在连串的气孔产生的同时, 对于金属的机械性能也有很大程度改变, 降低了金属的机械性能。鉴于此, 减少气孔的产生可以降低金属在性能上恶化。在焊缝的表面出现的气孔比在焊缝深处出现的气孔将更为危险, 这回直接导致焊缝的金属性能, 同样连续的气孔也比单个出现的气孔更为危险, 所以在焊接的过程中, 一定要注意这些现象的产生。
夹渣或夹杂物, 根据其截面积的大小成比例地降低材料的抗拉强度, 但对屈服强度的影响较小。这类缺陷的尺寸和形状对强度的影响较大, 单个的间断小球状夹渣或夹杂物并不比同样尺寸和形状的气孔危害大。直线排列的、细小的而且排列方向垂直于受力方向的连续夹渣是比较危险的。
未熔合和未焊透比气孔和夹渣更为有害。当焊缝有增高量或用优于母材的焊条制成焊接接头时, 未熔合和未焊透的影响可能并不十分明显, 但是这类缺陷在一定条件下可能成为脆性断裂的引发点。
3 焊接缺陷对结构脆性破坏的影响
焊接结构经常会在有缺陷处或结构不连续处引发脆性断裂, 造成灾难性的破坏。一般认为, 结构中缺陷造成的应力集中越严重, 脆性断裂的危险越大。由于裂纹尖端的尖锐度比未焊透、未熔合、咬边和气孔等缺陷要尖锐得多, 所以裂纹危害最大。气孔和夹渣等体积类缺陷的存在量低于5%时, 如果结构的工作温度不低于材料的塑性-脆性转变温度, 它们对结构的安全是无害的。带裂纹的构件的临界温度要比含夹渣构件高得多。除用转变温度来衡量各种缺陷对脆性断裂的影响之外, 许多重要焊接结构都采用断裂力学作为评价的依据, 因为用断裂力学可以确定断裂应力和裂纹尺寸与断裂韧度之间的关系。许多焊接结构的脆性断裂都是由微小的裂纹引发的, 在一般情况下, 由于小裂纹并未达到临界尺寸, 结构不会在运行后立即发生断裂。但是小的焊接缺陷很可能在使用期间出现稳定增长, 最后达到临界值, 而发生脆性断裂。所以在结构使用期间进行定期检查, 及时发现和监测接近临界条件的缺陷, 是防止焊接结构脆性断裂最有效的措施。当焊接结构承受冲击或局部发生高应变和恶劣环境因素, 都容易使焊接缺陷引发脆性断裂, 例如疲劳载荷和腐蚀环境都能使裂纹等缺陷变得更尖锐, 使裂纹的尺寸逐渐增大, 加速其达到临界值。
4 结束语
缺陷地结构 篇5
关键词：钢筋混凝土框架结构,抗震性能缺陷,优化设计
结构重量较大的钢筋混凝土框架结构的建筑物, 一旦在地震中倒塌, 几乎全部都会酿成楼毁人亡的惨剧。因此, 施工单位对钢筋混凝土框架结构建筑物的抗震设计非常重视。而在具体设计之前, 需要做好相关的抗震性能缺陷, 这样在能做到有的放矢, 改善钢筋混凝土框架结构建筑物的抗震性能, 尽最大可能地保障地震时居民的生命安全。
1 钢筋混凝土框架结构抗震性能的一些缺陷分析
1.1 抗震概念设计的因素
所谓的抗震概念设计, 指的是通过对国家相关建筑物抗震性能设计的一些原则, 并结合本地区地震发生的概率、烈度评估等资料的研讨, 确定出的钢筋混凝土框架结构类建筑物的基本性抗震设计原则。换句话说, 这种抗震概念设计是经过比较长时间的研究、讨论所的出的结论, 并在以后的较长时间内执行的设计概念。如果在进行钢筋混凝土框架结构建筑物具体设计时, 在结构概念设计方面出现失误或者该设计概念在制定时就不能够完全符合本地区实际情况的条件下, 就会导致建筑物设计方案存在抗震性能的缺陷。而且, 由于这种缺陷在一般情况下很难觉察, 因此也很难在方案审核时得到纠正, 故而会埋下严重的安全隐患。下面具体分析一下可能存在的一些缺陷。
1.1.1 荷载传递路径不明确。
钢筋混凝土框架结构结构性抗震设计时整个建筑抗震设计的关键, 也是最容易出现缺陷的地方。在工程上, 结构性抗震设计需要在一定的设计原则下进行, 也即结构的简单性、连贯性、整体性和规则性。如果在设计中因保证建筑物的外形而在结构设计中违背这些原则的情况下, 就会造成结构荷载传递路径不明确, 一旦发生地震, 钢筋混凝土结构体就会因力传递路线混乱无序而迅速垮塌。
1.1.2 钢筋混凝土框架结构的刚度和强度变化不连续。
造成这种缺陷的因素一般有两种, 一种是设计因素。一些建筑物设计者为了保证建筑物的外形或者保证附属结构的稳定性, 往往会采取对框架结构进行强度和刚度的局部加强或者削弱的做法, 造成框架结构的刚度和强度变化不连续;另一种是施工因素。在混凝土的浇筑过程中, 如果浇筑的方法出现问题或者振捣不均匀, 抑或建筑过程中出现了冷缝, 也会导致框架结构的强度和刚度出现突变的缺陷。
1.1.3 框架结构的平面和立体面布置欠规整。
建筑的体型应力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀, 以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应, 这是抗震设计十分重要的一个原则。但在实际的设计过程中, 为了满足美观或者附属结构的安装要求, 往往在执行这一规则时不够坚决。而与此同时, 建筑物的设计者也可能对结构体的应力集中点、内部力传递的途径、地震发生时扭曲力的发生位置计算不准的情况下, 就很容易出现框架结构的平面和立体面布置欠规整的现象。
1.1.4 梁体结构强度大, 柱体结构弱。
为了能够承载较重的钢筋混凝土部件, 钢筋混凝土结构框架一般将梁体设计得比较粗, 强度和刚度也比较大。但与此同时, 作为框架结构非常重要的承力结构, 顶梁柱的设计强度却往往不能满足实际要求, 特别是在一些高层建筑中, 顶梁柱不仅数量少, 而且周径也不能符合相关的设计准则, 一旦发生地震, 顶梁柱就很可能快速折断崩塌。
1.2 计算设计原因造成的缺陷
所谓的计算设计, 指的是根据建筑物的力学特点和受力分布, 来设计钢筋混凝土框架的结构、强度和刚度。一旦力学计算出现失误, 就会导致钢筋混凝土的框架结构施工出现缺陷。
1.2.1 框架梁抗剪强度不足。
纵向受力钢筋以重力荷载而不是以重力荷载代表值来控制, 间距过大, 对梁端塑性铰约束不够;另一方面由于梁中的抗剪箍筋配置数量过少使框架梁产生剪切的脆性破坏。
1.2.2 框架柱抗剪强度不足。
框架柱是支撑钢筋混凝土框架结构的关键部分, 它的计算设计强度, 在很大程度上决定了框架结构的性能设计。但是, 如果在框架柱的计算设计中出现差错的话, 例如箍筋设计数量过少或者间距过大, 都会造成框架柱的展性出现设计性缺陷。一旦发生地震, 就很可能出现框架柱瞬间性倾倒的现象, 从而导致建筑物整体垮塌。
1.2.3 节点抗剪强度不足。
所谓的节点, 指的是钢筋混凝土框架结构部件之间的结合部和衔接点。由此可见, 节点的抗剪性强度计算设计直接会影响到整个框架结构的稳定性和强度。也就是说, 一旦这部分的计算设计强度达不到相关要求, 一旦发生地震, 钢筋混凝土框架结构的内部构件就会有快速“散架”的危险, 从而导致整栋建筑物的垮塌。而且, 由于节点的数量比较多, 每一个点对抗剪性能均有不同的要求, 这就给计算设计带来了很大的难度, 同时也很容易出现计算设计失误。
2 增强钢筋混凝土建筑物抗震性能的一些设计方法探讨
2.1 科学选择
钢筋混凝土框架结构建筑的选址是非常重要的抗震对策, 能够有效弥补框架结构中可能存在的一些缺陷。特别是在山区或者地震高发区, 建筑物的特别是高层建筑物的选址更为重要。其原因就在于, 由于地质结构的不同, 在遭受相同烈度的地震冲击时, 被破坏的程度也是不同的。例如相比较于松软的地面, 坚硬地面耐受力就非常强, 在这种地面上面建设钢筋混凝土框架结构建筑, 就能实现比松软地面好得多的抗震能力。因此, 选择施工地址时, 应尽量避开地震时可能发生地基失效的松软场地, 选择坚硬场地。基岩、坚实的碎石类地基、硬粘土地基是理想的桥址场地;饱和松散粉细砂、人工填土和极软的粘土地基或不稳定的坡地都是危险地区。同时还应应尽量避免跨越断层, 特殊困难情况下应进行地震安全性评价。另外需要注意的一点是, 选址是还应尽量避免距离高山、陡坡较近的区域, 以免被次生灾害 (山体滑坡) 破坏。同时, 在施工之前还要进行详细的地质勘探, 以防将建筑选建在了地壳断层上。
2.2 强化地基的抗震性能
地基是钢筋混凝土建筑的“脚”, 若想在地震中“站得稳”, 地基必须“扎得深”。在地震多发带 (包括其他地区) 的大型钢筋混凝土建筑为了提高抵抗地震的能力, 一般采用深基坑施工方法, 以增强建筑框架结构的抗扭曲能力。同时, 地基一般由钢筋混凝土整体浇筑的桩基础施工而成, 其中钢筋选择高强度的抗扭曲筋, 以加强基础的整体性和刚度, 同时采取减轻上部荷载等相应措施, 以防止地震引起动态和永久的不均匀变形。而在地基基础与上层建筑的接触位置, 为了防止地震中产生相对滑动或者断裂, 应采用嵌入式设计。在地基施工完毕后, 还要进行强度检测, 特别是对混凝土强度的试验检测, 必须严格, 保证地基整体的浇筑质量。
结束语
此外, 还应当加强钢筋混凝土建筑物的施工质量控制, 特别是在梁体、框架柱、节点等处的施工时, 必须确保施工强度和刚度。同时, 积极优化框架结构设计, 切实提高建筑物的抗震性能。
参考文献
[1]GB50011-2001.建筑抗震设计规范.
砌体结构工程缺陷的原因与防治 篇6
从实践经验中总结出砌体结构形成缺陷的三个方面原因:1) 原材料不合格;2) 未按施工要求程序进行;3) 环境的影响因素。下面就具体介绍一下砌体工程缺陷的原因和防治的措施。
1 原材料不合格
1.1 砌筑用砖
在现场实际施工中, 经常有一些砌筑用砖的外观质量差、强度不够和耐久性不能满足要求等缺陷。所以必须对进场的砌筑用砖按相应比例, 进行抽样检查, 并送往有相应资质的检测机构进行强度检测、并进行各项耐久性实验。一个工程使用的材料最好出自于同一厂家。同时在结构受力部位不能使用有瑕疵的如欠火砖、过火砖、变形砖以及不达标的废品。
1.2 砂浆
砌筑用砂浆常出现强度不足及和易性差的问题。从强度上来说, 不足的原因有:1) 计量配合比误差;2) 外加剂等塑化材料过量或使用不正确;3) 砂浆搅拌的时间达不到要求, 出现搅拌不均匀现象。防止措施为:1) 按照有资质的实验室提供配合比, 在施工现场进行试配, 试配以质量比为准;2) 严格控制外加剂的用量, 搅拌的时候分开投料。和易性较差, 影响因素有:1) 砂浆中的水泥含量不够;2) 掺入的外加剂质量不合格;3) 使用细砂, 粒径太小;4) 搅拌时间不够, 且搅拌不均;5) 拌好的砂浆长时间不用, 产生脱水。为了满足和易性要求, 砂浆尽量使用混合的, 且掺入的外加剂必须满足相关要求, 水泥强度等级不宜大于32.5级、砂子宜用中砂。砂浆应当随拌随用。
2 未按施工要求程序进行
2.1 组砌方法错误
组砌常见问题有上下通缝现象;砖柱包心砌筑法, 上下层垂直灰缝未相互错开1/4砖长;内外墙砖未有接茬;砌体中半砖和七分砖使用超比例等。所以在砌筑施工时, 应根据砌体断面尺寸, 选用合理的组砌方式。砌筑过程中, 严格按照规范要求施工。
2.2 砌体砂浆层的饱满度不够
砖墙的水平缝饱满度不得小于80%, 严禁竖缝无砂浆, 杜绝清水墙在缩口出现铺灰现象。应该注意调整砌筑方法, 通常宜采用“三一”砌筑法, 不宜采用铺浆法。烧结普通砖严禁干砖上墙, 确保砂浆和易性。
2.3 墙体留槎达不到规范要求
施工中常出现随意留槎、用砖砌筑槎口的部位、槎口处的砂浆不饱满, 出现灰缝不直等问题。防治措施为:在砌筑施工前, 应对施工留槎问题全面考虑, 外墙大角要求一次砌筑, 留槎必须符合要求, 或者在留槎距一步架位置与第二步留槎接上一起砌筑, 而且操作必须符合规范要求。
2.4 墙体标高有误差, 水平缝不直, 出现走缝现象
砌筑之前要做好测量工作, 根据测量数据, 砌筑时要做好摆底统一, 对墙体砌砖的尺寸要实际测量, 每道墙按皮数杆画好线, 砌筑完一步架就要对垂直度进行一次校正, 以满足墙体标高要求, 如果不满足, 及时调整灰缝厚度, 达到丁砖与上下层条砖的两个中线在一条线上。
2.5 砌体加固筋的要求
按照规范要求, 每隔约500mm高度, 在受力较弱部位应放置2Φ6的墙体拉结筋, 墙厚每增加120mm, 应增加1Φ6拉结钢筋 (240mm厚墙放置2Φ6钢筋) 。如果砌筑时忘记放墙拉筋、钢筋放错位置或者配筋位置的砂浆不够等, 将会严重影响墙体质量, 降低耐久性, 年久钢筋遭到严重腐蚀失去作用。防止措施是在有配筋的砖墙砂浆缝外面做出标注, 方便以后检查, 砌体加固筋一般用钢筋网片点焊, 砌砖砌到放加固筋的位置, 因在加固筋的表面涂上砂浆, 并且要增加灰缝厚度。钢筋放置之前, 下部砖层的灰缝都要用砂浆填满, 以防在上层砌筑铺灰时有砂浆掉入竖缝, 而且在放筋部位的水泥砂浆或者混合砂浆, 最好使用强度等级较高的。
3 环境的影响因素
3.1 盐霜的问题
烧结普通粘土砖的材质一般为砂质粘土, 土中含有化学物质, 这些化学物质与水容易形成像霜一样的东西附着在砖上面, 俗称盐霜。这就从墙体的外观上造成一定的影响。砖块在没有出现掉角或者脱皮之前, 这种现象对砖砌体的影响程度不大, 尤其是耐久性和强度。因此, 需要对砖做泛霜鉴定实验, 实验的方法是将砖样置于110~115°C的烘箱中去掉水分, 随后取出5块砖样, 直立在蒸馏水中, 砖在水中的高度不低于20mm, 砖的上面用塑料薄膜盖上, 薄膜中要留孔, 温度保持16~32摄氏度, 湿度最好保持30%~70%, 在这种条件下保持7天时间, 第八天将做试验的砖块和对照的砖块全部放入起初的烘干箱, 恒温保持一天, 取出砖样冷却, 放置常温再进行检查。若两组对比没有大的区别, 即无泛霜;有模糊的霜膜出现, 称为轻微泛霜;霜膜比较明显, 即中等泛霜;砖样有掉角或者脱皮现象, 称为严重泛霜现象。
对于重要的受力部位, 出现泛霜实验不合格的砖不得使用, 泛霜实验中出现严重泛霜的砖不能用于结构中有可能浸水的部位。
3.2 冻结和融化现象
单轮耕整机的结构缺陷与安全隐患 篇7
单轮耕整机是从插秧机演变过来的, 还存在先天不足和固有缺陷, 主要表现在以下几方面。
(1) 平衡不好, 横向稳定性差。因为单轮耕整机采用独轮驱动, 驱动轮和犁及拖泥板位于前进方向同一直线上, 以免产生偏牵引, 影响正常工作。类似自行车的结构特征, 使机具先天性具有横向稳定性差的缺陷, 工作时土壤对犁体的反作用力虽有专门的平衡机构承受以维持平衡, 但存在很大的安全隐患, 当遇到坑洼、土块及草堆等障碍时易产生扭转力矩使整机偏转或侧翻, 易产生危险。当转弯或机手重心稍向左偏时机具易失去平衡向左侧倾翻。只在右侧设置平衡机构的原因是可将平衡机构移到机具左侧, 便于顺时针方向打反犁犁田边及转弯方便。双侧设置平衡机构使机具宽而庞大, 田边犁不到;工作阻力增加, 机动性较差。
盘式平衡机构杆长1.4～1.5 m。为消除比平衡盘更灵敏的仿形差异而须使平衡杆更长, 滑杆式平衡杆长约1.8 m。作业时, 为使平衡盘容易越过障碍, 不被土块或残株缠挂, 可调整链条挂接点的位置使平衡盘翘头。熟练的机手常保持身体质心偏向平衡盘而不必在平衡盘上加泥土配重, 配重太多则行进阻力加大;而新机手就应进行加配重的稳妥操作。
建议改进措施:进一步优化设计, 如改变地轮直径、调整拖泥板 (滑橇) 位置等以降低整机质心高度;另外, 改进平衡机构, 设置双平衡滑杆或平衡盘, 在犁田边时再改为单边平衡盘;提示用户适当使用配重等, 都是有效措施之一。
(2) 座位居中也是安全隐患之一。因质心位置及发挥附着力的要求, 座位只能设置于机具中部;但翻倒后人机夹混一起, 机器容易伤害到机手。
(3) 安全防护不完善。该机结构简易, V带传动部位无防护罩或防护罩不完善, 座位无靠背, 踏脚处无护栏, 既不舒适, 又不安全。若倾翻时有被碰伤刮伤的危险, 还存在被驱动轮或犁轧伤的隐患。
建议增加安全防护装置。采用网状或板式可拆卸全防护的防护罩, 传动带采用全防护。座椅增加靠背和护边。加大踏板部位防护面积, 采用花纹防滑板并设护边。在叶轮靠近踏板部位增加类似自行车挡泥板的防护罩。
(4) 离合机构简单, 存在动力分离不彻底的安全隐患。该机通过杠杆机构使发动机位移来改变传动带张紧度以实现动力离合, 因而动力有时不能完全切断, 存在不安全因素, 操作时必须格外小心。而且此种结构过于简单, 分离时传动带易于脱落, 沾上泥水容易打滑;安装时柴油机必须熄火, 否则易发生危险;传动带局部磨损严重, 寿命低。另外, 滑移时导轨上使用的润滑油有的会导致水田的污染。
建议强制推行固定动力、在第一轴增加摩擦片式离合器的机型, 即可消除这一结构缺陷, 增加安全性能。
缺陷地结构 篇8
关键词：保温结构,热工缺陷,散热,影响,附加系数
0引言
供热、石油化工、电力等行业使用大量的热力管道,减少热力管道的散热损失,可以节约燃料,保证工艺参数,提高产品质量。保温是减少热力管道散热损失最重要的手段。由于施工质量、外力破损、保温材料性能下降等多方面原因,管道保温结构存在不同程度的热工缺陷,而且随着使用时间的延长,热工缺陷数量不断增多,面积不断增大。保温结构热工缺陷使保温结构外表面局部区域温度过高,带来运行能耗大,介质参数变化,烫伤工作人员等不利影响。为了掌握热力管道保温状况,需要定期对热力管道进行保温效果现场测试[1,2,3]。然而在管道保温效果测试工作中,热工缺陷区域的确定没有得到足够的重视,缺少相关的研究成果与规定。实际上,管线保温结构热工缺陷的确定是很关键的,一方面可以保证管线散热损失计算更科学,另一方面可以对保温结构破损位置进行及时修复,减少管道散热损失。
目前关于保温结构热工缺陷的判断仅适用于建筑围护结构保温结构,关于其判断方法的研究,哈尔滨工业大学和西安建筑科技大学等研究单位做了一定研究[4,5]。然而该判断方法并不适用于管道保温结构热工缺陷的确定。本文对比了建筑围护结构保温热工缺陷与管道保温结构热工缺陷的区别,采用本课题组提出的热力管道保温结构热工缺陷判断方法,对某炼油公司内部热力管道保温结构热工缺陷区域进行了确定,并计算了热工缺陷处散热损失,进而得到热工缺陷对管道散热损失的影响,为研究保温结构热工缺陷散热损失提供方法指导。
1管道保温结构热工缺陷判断方法介绍
确定建筑保温热工缺陷的判断参数为温差ΔT、相对面积ψ及能耗增加比β。先通过温差确定缺陷区域位置与面积,再通过相对面积ψ及能耗增加比β判断该缺陷区域是否为热工缺陷。然而建筑围护结构保温热工缺陷判断方法并不适用于管道保温结构[4,5,6]。建筑围护结构与管道保温在以下几方面存在较大差别。
(1)建筑表面温度分布比较均匀,可以直接利用温差判断缺陷区域的边界。而管道保温结构外表面温度受介质温度、保温材料性能、保温层厚度等影响较大,不同管道甚至同一条管道不同位置的外表面温度存在较大差别,直接利用表面温差判断其热工缺陷不科学;
(2)建筑围护结构热工缺陷单块面积较大,在确定缺陷区域以及确定热工缺陷造成的危害程度时,利用了与单块缺陷面积相关的相对面积及能耗增加比等指标。然而管道保温结构单块热工缺陷面积一般较小,因此用单块缺陷面积判定管道保温结构热工缺陷并不合理。另外,由于一般管线较长,现场情况复杂,且热工缺陷分布并不均匀,得到整条管道热工缺陷的总面积以及热工缺陷引起的能耗增加比是比较困难的。
针对管道保温结构热工缺陷的特点,课题组刘晓燕教授提出用外表面温度比同区其他区域温度高出百分比作为其判断指标,同时取消面积判断指标。经过理论分析结合现场试验对比,确定外表面温度比同区其他区域温度高出20%以上的区域为缺陷区域[7]。
2管道保温结构热工缺陷散热损失测试计算
在某炼油厂内部选取不同保温状况的管道共29条作为研究对象,结合红外热像图片与现场测试数据,采用刘晓燕提出的管道保温结构热工缺陷判断指标,确定了各条管道热工区域热工缺陷的数量、面积、外表面平均温度以及散热损失。测试的主要仪器有ThermaCAMTMP30红外热像仪、HFM-201便携式热流计、HLC-60表面温度计、ZRQF系列智能风速仪[8,9,10]。
2.1管道保温结构热工缺陷位置确定
保温结构热工缺陷区域的外表面温度明显比无缺陷表面温度高,用红外热像仪对各条管道的热工缺陷情况进行拍摄。采用前述热工缺陷判断方法对红外图片中热工缺陷位置的平均温度和面积进行了标记,热工缺陷标记方法如图1所示。由于红外热像仪记录外表面温度的精度不高,拍照同时采用表面温度计对外表面温度进行校核[4,6]。
2.2热工缺陷处平均温度与面积统计
在确定热工缺陷位置与区域基础上,结合红外热像图片与现场温度计测试结果,对管道热工缺陷处平均温度与面积进行统计,以便进行下一步散热损失计算。现将其中一条管段热工缺陷处平均温度与面积统计结果列于表1中。
该管段拍摄的21 m长度中共有15处热工缺陷,面积合计0.265 m2,热工缺陷处表面平均温度为95.2℃。
2.3热工缺陷区域散热损失
热工缺陷表面通过两种途径向环境损失热量:热工缺陷表面与空气之间对流传热以及热工缺陷表面与环境其他表面之间的辐射传热[11]。计算公式为
式中
通过现场测试数据,采用上述公式可计算得到管段的散热损失Φ。根据国标要求,管道散热损失现场测试时,测点布置应避免热工缺陷位置,因此,通过现场测试计算得到的管道散热损失是不包含热工缺陷区域散热损失的。
3保温结构热工缺陷对管道散热的影响计算
为直观衡量热工缺陷对管道散热的影响,在此提出热工缺陷散热附加系数Xd。在现场测试计算得到管道散热损失基础上乘以该附加系数,即可得到包含热工区域散热损失的管道总散热损失,该散热损失更接近实际情况[12]。
被测的29条热力管道的热工缺陷散热附加系数计算结果见表2。
由于该炼油厂运行时间较短,管道保温结构效果良好,热工缺陷并不严重。个别管道不存在保温结构热工缺陷,热工缺陷散热附加系数值为1.003 6。
4结论
对比了管道保温结构热工缺陷与建筑围护结构热工缺陷的区别,采用课题组提出的管道保温结构热工缺陷判断方法,对某炼油公司内部29条热力管道进行了热工缺陷判断与散热损失计算。提出热工缺陷散热附加系数来衡量热工缺陷散热损失对管道散热损失的影响大小。本文研究内容可对今后研究管道散热损失以及热工缺陷的判断及散热损失计算提供方法指导。
值得注意的是热工缺陷散热附加系数随运行时间(保温状况)以及运行参数的变化而变化,对于不同管道,应选取典型管段重新进行测试计算,有关这两方面的影响规律有待于进行近一步研究。
参考文献
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