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第1篇：土木工程數值分析范文

關鍵詞:土木工程;施工;邊坡支護

隨著國家綜合實力水平的提高，我國建筑業實現了飛速的發展，人們對工程質量的要求也日益提高。工程質量決定了人們生命財產的安全與否，因此，必須加強質量監管，保證工程質量。在現代科技飛速發展的今天，土木工程的施工技術也出現了新的變革，為進一步保證施工質量提供了相應的技術支持和保障。建筑施工是一個復雜的過程，基坑作為該過程中最基礎、最重要的施工環節，決定了工程的質量。因此，邊坡支護技術作為對基坑進行處理的核心技術，必須保證其在施工過程中作用的發揮，從而保障工程質量。

1邊坡支護技術的常見類型

邊坡支護技術在土木施工過程中的應用，可以有效的預防出現邊坡坍塌或土位偏移，成為確保施工質量的重要技術支持。因此，在進行實際施工時，大部分的土木工程施工項目都加強了對邊坡支護的應用?，F階段我國在土木工程施工的很多地方都用到了邊坡支護技術，常見的類型如下:(1)錨桿支護。它利用水泥土墻做為輔助支護，能夠穩定邊坡的側向，進而提供充足的支護力，從而對高度低于6米的基坑都有廣泛的實用性，這種支護方式也因此被廣泛應用。(2)開槽施工。在施工前，施工團隊要先根據邊坡支護的實際情況，在對基坑內槽進行開挖，并以內部支撐的方式形成邊坡的擋體，固定基坑內槽的土體結構，從而保證內槽土體在結構上的穩定。(3)土釘支護，這種支護方式雖然擁有較高的穩定性，但對應用情況有較為特定的要求，該技術只能在水位不高的特性土質內進行，往往在基坑低于12米的工程內較為常見。(4)逆作拱墻，施工人員應結合現場施工時基坑的實際情況，設計合適的拱墻支護，利用拱墻來進行支護。逆作拱墻根據實際施工情況，有全封和局部兩種，具體采用哪種方式應按照具體情況加以應用。

2邊坡支護技術在實際施工過程中的應用

(1)地質監測。在土木工程的施工過程中開展地質監測工作，能有效的提高工程穩定性，避免工程在日后出現變形甚至坍塌等問題，實現對不利于工程施工過程的地質因素進行及時的整改和排出，從而保證邊坡支護施工在整個施工過程中作用的發揮。地質監測工作必須貫穿于施工的整個過程，通過對工程環境的地質變化進行實時監測，從而保證施工人員根據監測結果及時做出對邊坡支護施工的調整安排。通過不斷的地質檢測，可以有效的提高邊坡支護的質量，發揮邊坡支護在工程中的作用。(2)開挖基坑。在土木工程基坑開挖的過程中，邊坡支護技術同樣發揮了重要的作用。由于在實際的施工過程中，原來的土質條件被破壞，土質變得松散、不牢固，從而極易發生塌陷，給基坑的開挖過程帶來困難，甚至出現在挖到一定程度后，原本已經挖好的部分發生錯位、變形、塌毀等嚴重現象。因此，在基坑開挖之前，必須對實地土質進行精確的觀察分析，同時在邊坡支護的過程中嚴格遵守分區的原則。在對基坑進行開挖時，應及時對挖出的槽運用邊坡支護技術進行支護，支護工作完成后才可繼續開挖，從而預防以上情況的發生。同時，在挖掘到大約距邊坡支護結構8m遠的時候，要改用分段的形式繼續開挖，分段的標準為25m，還可以采用跳躍挖坑的方法，大大提高效率。(3)邊坡支護方案的制定。由于不同的施工場地有著不同的施工要求，所以在進行土木工程施工之前，要進行必要的實地考察，結合具體實際做出準確的分析，根據得到的結果和結論制定嚴謹、合理、科學的邊坡支護方案，從而確保提高土木工程施工的穩定性，提高施工的總體水平。以以某土木工程為例，相應的支護技術方案形成過程有以下幾個步驟:①由于該工程采用土釘支護的方式，為了保障支護的強度達到工程標準，應根據實際要求，在土釘支護的過程中，對土釘深度進行規范，并要求施工人員嚴格執行，確保工程的穩定性。②對成孔的位置和編號進行標記，便于邊坡支護時的識別工作。③設計拉拔試驗，該過程交由第三方完成，對土釘打入的效果進行檢查，確保土釘具備充足的強度。④對注槳的比例、外加劑的用量以及補槳工作進行明確細致的規定，保證工程質量。(4)施工管理研究。在對邊坡支護技術進行應用時，要做好對支護施工過程的管理工作，以保證工程施工的安全性和高效性。具體做法如下:①建筑企業內部要組織對施工人員的技術培訓和安全教育，加強施工人員的自我保護意識，提高對工程施工操作流程的掌握，并對施工人員的施工行為進行嚴格的規范，杜絕違反施工規定的行為發生，進一步確保工程施工的安全。②對于引進的先進和專業機械設備，先要進行專業培訓，不能急于投入生產，防止帶來潛在的安全隱患，保證施工人員持證上崗。從而使施工隊伍的整體素質和能力得到提升。③在施工過程中，要加強安全管理監督工作。相關部門通過采取審查督促、經常性巡視和抽查等手段進行支護施工的安全管理，以便為工程施工提供安全保障。

3結語

綜上所述，在土木工程的施工過程中應用邊坡支護技術，可以施工更加穩定，保證施工質量的提高。但要使邊坡支護技術真正的發揮作用，土木工程施工人員還要做好邊坡支護工作，制定有效的支護方案，并且做好基坑挖掘、地質監測和安全管理等各項工作，確保邊坡支護施工質量，從而提升整個工程的建設質量。

作者:馮陽陽 劉亞招 單位:

參考文獻

［1］趙瑩．芻議土木工程施工中的邊坡支護技術要點［J］．江西建材，2016，(24):75．

［2］朱文飛．分析土木工程施工中的邊坡支護技術［J］．低碳世界，2016(15):173－174．

［3］王懷理．土木工程邊坡支護技術探微［J］．建材與裝飾，2016(03):29－30．

［4］白紅紅．土木工程施工中的邊坡支護技術探討［J］．企業科技與發展，2015(17):57－58．

第2篇：土木工程數值分析范文

【關鍵詞】BIM；土木工程；知識體系

近年來，BIM技術引發熱烈的研究和討論，取得了較大成果，也存在一定不足，文章整理土木工程學習這一技術的理論體系，以此使得BIM技術的知識框架更為清晰，一方面有助于土木工程專業的教學活動開展，另一方面，也是為了學生能夠從中發現知識體系的漏洞并能夠深入研究，更好的應用該技術，并能夠有所完善。

1BIM技術的背景及概念

二十世紀九十年代，CAD技術開始逐漸廣泛地應用于工程規劃設計和施工之中，但是隨著信息的復雜化和信息交流的一體化趨勢的發展，CAD技術的弊端逐漸顯現，建立在幾何圖形交流上的數據交流方式已經無法適應時代需求，于是BIM技術便應運而生。BIM技術就是通過建立統一的數據庫來為工程各項流程提供數據支持的信息共享資源，相對于CAD技術而言，BIM的統一化知識庫能夠容納幾何信息和非幾何信息，數據更加全面，能夠實現統一的數據交流，貫穿于工程規劃到實施完成的所有過程。并且，BIM知識庫中的數據具備即時性和連續性，即數據快速更新的同時能夠實現前后數據的連接，數據具有參考價值且具有一致性。數據庫中資料以IFC格式為基礎，為不同階段的工作人員創設了一定的協作標準，使得交流更加便捷，而信息的修改以及綜整合等都能更加快捷而且便利地實現。

2BIM技術的理論知識體系

2.1BIM信息數據模型

數據信息模型的學習中，首先需要了解的是IFC格式的基本概念以及其空間架構，其次是學習STEP的基礎知識，融會貫通之后，能夠以STEP的語言規范來講解IFC使用的語言，對二者的表達格式進行比較，并解析IFC的空間層次，總結其表達規則及符號意義?？偠灾?，數據信息模型中，主要是IFC格式的學習，以STEP的語言來學習IFC的語言，而后是空間層次，最后總結表達規則及符號意義，IFC的學習分為這三大板塊。IFC是BIM技術的基礎數據格式，數據交流體系中最為基礎的語言輸入和輸出形式，如果不能掌握，則土木工程專業便無法融會貫通地使用BIM技術，可以說，IFC是BIM的語言。

2.2協同工作技術

協同工作模塊的主要內容是其概念、目標以及現今的發展情況，具體而言，首先學習協同技術的三個模式，初級、中級和高級，結合圖標進行學習，其次，介紹協同技術的多種類型，主要包括:狹義協同和廣義協同，前者指企業自身的協同工作，后者還包括企業外的協同工作，都需要做一定了解及區分，類型的學習中，主要的知識點是各類協同技術的概念、相同點以及區別都需要認真學習并熟練掌握。協同工作技術中的重點對象，或者是重點章節是協同工作技術在BIM技術中的應用，即BIM技術如何應用協同工作技術，實現協同工作，學習的內容主要是應用的方法，支持的原理以及存在的問題，這部分內容較為復雜，與現實對接性強，需要大量圖示的理解，同時，也需要結合具體的案例進行細致的分析。

2.3數據信息集成

土木工程專業學生在學習BIM技術時，首先需要了解的是其背景及內涵，也相當于BIM的理論概述，其次是具體的技術應用，即數據模型、協同工作及信息集成。信息集成技術需要掌握的知識點包括概念、發展過程、集成方法以及模式。具體學習而言，首先對于數據信息集成是什么以及其在BIM技術中所起的作用展開，然后學習其發展過程，對于其具體的模式以及應用方法和利弊衡量進行了解掌握，通過過程集成以及組織集成模式的細致分析系統學習信息集成模式的運行，聯系BIM技術的發展過程，詳述其信息累計過程。信息集成是BIM技術能夠創建統一數據庫的重要技術支撐，是容納大量數據并進行有效整合的關鍵，也是BIM技術能夠突破CID技術弊病的重要原因。

3土木工程中BIM的實踐知識體系

從實踐知識體系而言，可以從建筑結構設計、建筑節能效果、建筑成本控制等多方面進行實例研究，使得理論學習與實踐接軌。BIM的知識體系從理論與實踐出發，將技術的基礎理論知識和實踐應用進行細致的分析講解，使得土木工程的學生對于該技術有了全方位細致而深入的了解。建筑結構作用可以以水立方工程或者墨爾本的Eureka作為講解案例，BIM技術在這兩座建筑的設計中起到了至關重要的作用。施工管理中的BIM技術應用可以以AR公司為例，同時，以此為例還能夠對于BIM技術的節能、成本控制等進行分析，經典的應用案例在現今的世界各地已經不少，其中既有效果突出的地方，也不乏缺陷漏洞，土木工程學生對該技術的學習不能止步于了解已有的知識更是要從實際中的不足出發進行探討，力求完善這一技術，這也是筆者將實踐納入知識體系中的原因。

4總結

希望筆者的研究能夠對土木工程專業的BIM教學活動有所幫助，促進專業學生的學習效率和學習深度，更為系統化的學習。

參考文獻

[1]崔建華,夏珊,丁克偉,陳東,劉運林.將BIM技術應用于土木工程專業教學的探索[J].安徽建筑,2015(03):45-46．

第3篇：土木工程數值分析范文

【關鍵詞】CAD；土木設計；優劣勢分析

中圖分類號：B819文獻標識碼： A

一、引言

計算機輔助設計（Computer Aided Design，簡稱CAD），誕生于20世紀50年代，它是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力來進行工程的設計和分析的一種技術，它是綜合計算機技術和土木工程設計方法的一門新興學科，是與計算機軟硬件及工程設計方法的發展而發展起來的。它集成了計算機、圖形學、數據庫技術、數值分析等技術，隨著軟硬件技術的不斷發展及工程方法的更新換代，CAD技術也日趨完善，已經廣泛應用于電子、輕工、紡織、服裝、醫療、國防及工程設計等國民經濟的各個領域，發揮了極大的經濟技術效益。

二、CAD技術在土木工程中的應用范圍

(1)在土木工程的規劃中應用CAD技術。在土木工程項目中，前期規劃對項目的發展來說具有十分重要的意義，受到很多原因的限制，比如環境因素、自然條件以及社會經濟等各方面的原因。每一項前期規劃與工程項目的成功或失敗都有極大的關系。CAD技術應用在土木工程的前期規劃中主要分成3種，首先是規劃土木工程項目信息的存儲系統以及查詢，比如說市政方面的信息以及地理方面的信息等，這種系統通過數據庫的形式來進行規劃；其次是分析項目信息的系統，比如分析城市規劃的系統；最后是在土木工程中的制作系統及輔助項目進行規劃的系統，比如景觀園林規劃的系統。

(2)在土木工程的設計中應用CAD技術。在土木工程的設計中一個土木建筑完整的設計程序主要有設計建筑物形狀的大小、選擇建筑結構的構造、繪制設計圖、計算建筑工程所需的材料、驗算與分析建筑工程的結構等程序。早期在土木建筑工程的設計中應用CAD技術是進行結構設計，因此在CAD應用技術方面設計技術是比較完善的。例如在設計橋梁建筑的結構時，先是通過CAD應用技術進行設計橋梁的實體結構，接著對橋梁受力及截面等情況進行分析，根據分析的具體情況正確的計算橋梁結構的變形和受力，保證建筑工程的質量。

三、CAD在土木設計圖中的優勢

(1)繪圖勞動強度降低，圖紙保持清潔、美觀。傳統的手工繪圖法需要設計人員經常性更換十幾種繪圖工具。一旦畫錯，就要在圖面上修修補補，破壞圖面的整潔性。而CAD制圖，只要配齊了電腦，安裝好繪圖軟件、打印機或繪圖儀，鼠標輕輕移動就可以完成心中設計的圖形。同時，軟件本身還可以提供UNDO限制防錯功能，讓工程設計師們制圖事倍功半。更有甚者，軟件還可以為每個設計人員的獨特的表達方式、思維模式和繪圖習慣，提供廣闊的空間，只要充分使用參數化繪圖工具就可達成。

(2)增強計算功能，提高精確度。土木工程設計不同于其他領域的設計，它需要正確無誤地計算出裂縫寬度、撓度、承載力、配筋面積。而且在實際工程中，要先符合設計規范地對各個結構構件如梁、板所承受的各種外部荷載，再根據《混凝土結構設計規范》規定進行計算和調整，如果計算數值稍有偏差或參數取值不符合規范要求，便會造成設計出的產品不合設計規范、不經濟，嚴重的還會造成人民生命、財產的巨大的損失。

(3)提高設計工作效率。土木設計過程一般經過提條件、方案設計、初步設計、施工圖設計。各工種之間的配合默契與否，條件與方案改變大小都直接影響著制圖的速度。傳統的手工制圖方式下，各階段各工種之間的不同設計成果要分時制作；在CAD制圖中，實現了各工種間的圖紙資料互換，即使方案有所調整，設計人員只需在原有的設計圖紙上加以調整，從而減少大量重復勞動，提高了工作效率。

四、在土木工程中應用CAD技術的不足之處

在土木工程的施工、設計、規劃以及維護管理等方面應用CAD技術，還是會存在著一些不足的地方，主要體現在以下兩個方面。

(1)CAD技術促使土木設計領域中人、財、物浪費加劇 。CAD技術需要相關的軟件，運轉速度較快的電腦以及熟練掌握電腦的設計師、網絡維修人員等。購買任何正版的工程建筑軟件都要花費1~2萬元。設計師們還要開展專門培訓工作，總之，備齊所需的人力和財力則價值不菲。同時，在使用過程，設計師們只能看到面前的一處圖紙，而土木工程設計是一個系統工程，只看到一處圖紙是遠遠不夠的，它需要一整套圖紙打印后才能看清楚。電腦圖紙需要經過輸出后才能實現審核、修改、再審核、再修改直至正式出圖，增加了單位成本和社會成本。

(2)由于CAD軟件技術含量比較高，設計師通常要花費很長的時間才能掌握兩級CAD軟件的相關知識與基本用法，這樣導致了設計師的工作時間以及人力資源受到了一定的限制。培訓一個設計師還要交付比較高的培訓費用，使企業成本增加。一套完整的CAD工程建筑軟件花費都要在2-3萬元以內，還得按時的對軟件進行更新及升級，這也是需要投入大量的后續資金。同時，CAD軟件需要性能很高的計算機輔助才能正常運行，要想能夠使CAD軟件實現完整的微機制圖還得增加其他配套設備：刻錄光盤、工作站、復印機、繪圖儀、數字化儀以及USB和UOS等設備，是一項花費較高的軟件。

綜上所述，CAD的使用提高了土木設計中的高效率、高質量和高水平，同時也顯示了不完善的方面。因此，設計師們在使用過程中總結經驗，注意克服CAD帶來的負面影響，努力提高自身的計算機知識和對土建規范的使用，促進CAD的健康發展。

【1】盧致強.工程設計實踐中結構CAD技術的應用與探討[J].四川建筑,2003,23(4):47-48.

【2】張志遠，金新陽，陳岱林.基于英國規范的混凝土梁CAD系統的研制[J].建筑科學,2004（,12）.

【3】霍艷華.關于提高建筑結構設計安全度的必要性探討[J].中華民居(下旬刊),2014,04:32.

第4篇：土木工程數值分析范文

Abstract：Currently, CAD is widely used in civil engineering, CAD technology in a simple, fast, convenient storage has advantages such as in engineering design plays an irreplaceable important role. This paper gives a detailed analysis of CAD in the practical work of the use of CAD in civil engineering, the advantages and disadvantages are discussed, and put forward some views.

Key word：CAD; civil engineering; application; development; advantages; disadvantages

中圖分類號：S969.1

1引言

計算機輔助設計（Computer Aided Design，簡稱CAD），誕生于20世紀50年代，它是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力來進行工程的設計和分析的一種技術，它是綜合計算機技術和土木工程設計方法的一門新興學科，是與計算機軟硬件及工程設計方法的發展而發展起來的。它集成了計算機、圖形學、數據庫技術、數值分析等技術，隨著軟硬件技術的不斷發展及工程方法的更新換代，CAD技術也日趨完善，CAD 應用在真實感的建筑設計、建筑規劃、建筑裝修行業、建筑施工和施工管理等方面，CAD 軟件繪圖真正做到方便、整潔、清潔、輕松，CAD 技術的應用使土木工程設計人員如虎添翼,在更加廣闊的天地里施展才華。

2 CAD在土木工程中的應用

CAD技術最早應用于汽車工業，隨后隨著計算機軟硬件的發展及普及，逐漸擴展到其它領域，包括土木工程領域。在土木工程領域，它包含工程設計中采用計算機技術輔助分析、計算和繪制圖形的全過程。我國在土木工程中使用CAD技術開始于上世紀八十年代，在開始階段，主要依靠外國引進的通用或專用圖形軟件包在屏幕上做交互式圖形設計，與結構計算與分析沒有結合，參與者主要是長期與計算機打交道的專門人員，到八十年代末期，由于較高性能的廉價計算機的普及，土木工程CAD才有了真正的發展和較廣泛的應用，在很大程度上推動了CAD技術在我國土木工程上的應用和發展。

土木工程CAD的應用包含以下方面 ①建筑與規劃設計：用于繪制建筑、規劃類圖紙，如建筑施工圖、效果圖，規劃效果圖，橋梁的造型設計等，其軟件有天正建筑軟件、中國建筑研究院的APM（PKPM的建筑模塊）、QXCAD（一種橋型設計軟件）、3 D M A X、M A Y A、計。②構造設計指根據結構計算的結果，完成構件和截面的選配筋的構造設計，繪制施工圖是用CAD取代傳統的手繪來完成施工圖紙的繪制；③給排水設計：用于給水、排水方面的計算與繪圖；④暖通設計：用于取暖與通風方面的設計；⑤電氣設計：強弱電方面的輔助設計；⑥施工組織與設計：用于施工項目的項目管理、施工工藝的流程設計與優化、施工現場布置等；⑦工程項目的預決算：從廣義上說，這也算C A D在土木工程上的一個應用；⑧其它方面的：比如家庭裝修等。以上所列只是CAD技術在土木工程上應用的主要方面，在實際工程中，還有很多的邊緣的、交叉的的新興的應用技術在開花結果，日新月異。 3 CAD在土木設計圖中表現出的優勢 3.1 繪圖勞動強度降低，圖紙保持清潔、美觀 傳統的手工繪圖法需要設計人員經常性更換十幾種繪圖工具。一旦畫錯，就要在圖面上修修補補，破壞圖面的整潔性。而CAD制圖，只要配齊了電腦，安裝好繪圖軟件、打印機或繪圖儀，鼠標輕輕移動就可以完成心中設計的圖形。同時，軟件本身還可以提供UNDO限制防錯功能，讓工程設計師們制圖事倍功半。

3.2 提高設計工作效率

土木設計過程一般經過提條件、方案設計、初步設計、施工圖設計。各工種之間的配合默契與否，條件與方案改變大小都直接影響著制圖的速度。傳統的手工制圖方式下，各階段各工種之間的不同設計成果要分時制作；在CAD制圖中，實現了各工種間的圖紙資料互換，即使方案有所調整，設計人員只需在原有的設計圖紙上加以調整，從而減少大量重復勞動，提高了工作效率。

3.3 增強計算功能，提高精確度

土木工程設計不同于其他領域的設計，它需要正確無誤地計算出裂縫寬度、撓度、承載力、配筋面積。而且在實際工程中，要先符合設計規范地對各個結構構件如梁、板所承受的各種外部荷載，再根據《混凝土結構設計規范》規定進行計算和調整，如果計算數值稍有偏差或參數取值不符合規范要求，便會造成設計出的產品不合設計規范、不經濟，嚴重的還會造成人民生命、財產的巨大的損失。

3.4 提供動態的檢驗效果

結構的板、梁、柱、墻的設計要考慮其他專業的相容性、相配性。如管道、設備不能和梁、柱相碰等。從實踐中可知道任何工程都可以從形態上拆分為圓柱體、斜圓柱體、圓錐、圓臺、斜圓臺、球體、球冠體、圓形斷面環體、矩形斷面環體以及多面體等基本形體。為此，CAD制圖中，可以在真色彩、真三維、光照的情況下，按物體的運動軌跡構造出一個虛擬的實體，在房屋中實時漫游，檢查虛擬的實體與管道、設備、墻、梁、柱、門、窗等物體不發生碰撞，預先感受結構的空間效果，以便在發現問題的地方仔細端詳、修改，直至滿意為止。這給了工程設計師在設計工程提供非常有益的幫助。

3.5 資料管理方便

CAD軟件制作的圖形、圖像文件可直接存儲在軟盤、硬盤或刻成光盤存儲，從而避免資料因受潮、蟲蛀以及破壞性查閱造成的不必要損失，電子數據的保存年限可以延長至50年。一個設計院的整柜整柜的資料被幾張光盤所替代，查找和管理都比較方便。

3.6 數據傳輸的信息化

隨著信息技術、網絡技術的普及和CAD智能化的應用、跨地區合作設計、異地招投標、“在家工作”等都成為可能。

4 CAD技術出現的劣勢 CAD技術在給土木設計業帶來巨大效益的同時，其劣勢也隨之發揮作用，也不可避免地滯緩了其發展，具體表現如下：

4.1 CAD技術促使土木設計領域中人、財、物浪費加劇

CAD技術需要相關的軟件，運轉速度較快的電腦以及熟練掌握電腦的設計師、網絡維修人員等。購買任何正版的工程建筑軟件都要花費1~2萬元。設計師們還要開展專門培訓工作，總之，備齊所需的人力和財力則價值不菲。同時，在使用過程，設計師們只能看到面前的一處圖紙，而土木工程設計是一個系統工程，只看到一處圖紙是遠遠不夠的，它需要一整套圖紙打印后才能看清楚。電腦圖紙需要經過輸出后才能實現審核、修改、再審核、再修改直至正式出圖，增加了單位成本和社會成本。

4.2 工種配合默契與否及信息傳遞的速度影響工作效率

眾所周知，土木工程設計是一個系統工程，它涉及到許多專業和步驟。每個設計師在設計任何圖紙時不僅要考慮自身設計的合理性，還要考慮與本專業和其他專業設計人員設計上的協調性。完整的土木工程設計流程從合同簽定起點經過測量數據、地質調查數據、設計說明、打印圖紙、施工管理計劃等步驟，其所需的數據量是非常大。任何數據變動，就會造成設計方案的變化。所以在動手設計前，要根據現況、地質、道路、建筑物、生產設施的關系進行規劃、設計、施工、使用和管理。而地質、地物、道路的考察由建設單位來進行，生產設施之間的配合關系論證由勘察設計院來進行，大量數據的整理、交換、組合都需要時間。任何環節的阻塞和停滯都會影響完成工作效率。

4.3 缺乏統一的智能化結構設計軟件

目前的專業軟件，如PKPM軟件，大多數只停留在二維基礎上，充其量只是個繪圖工具，缺乏智能化。智能化結構軟件不僅體現三維立體圖鏡像，而且能自動執行相應的規范，設計所需參數取值不但要在經濟范圍內，還要便于施工。如中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部和新加坡建屋發展局開發的BEAM CAGE軟件，是按英國規范完成的鋼筋混凝土梁的配筋、選筋、撓度的計算、施工圖生成等一系列功能，雖然該軟件自動化程度高，出圖質量好，但畢竟是基于英國規范的基礎上。而在國內流行的工程智能化設計軟件如PKPM設計軟件，它還需要設計師們調整梁、板、柱的配筋，尤其是柱的配筋，PKPM軟件自動生成的頂層柱配筋常常因為屋面梁傳遞來的彎矩比較大，配筋也較大，而下層由于梁傳遞來的彎矩較小，配筋也較小，形成大柱種在小柱上。這需要設計工程師進行人工調整。

4.4 扼殺土木設計師的創作靈感

俗話說：“建筑是凝固的音樂”這句話點明了建筑也是一種藝術，它是一門融科技、文化、藝術、哲學于一體的學科。任何土建設計師都需要藝術家的靈感和天份，這種靈感和天份在處理建筑物的造型方面應有不少的“模糊感”。但CAD制圖所要求的尺寸精確消磨和扼殺了這種靈感和天份，讓設計師的設計圖樣屈從于電腦的機械和準確。不少設計單位為了能夠中標，將自己的設計投標文件，尤其是總平面效果圖，做得非常精致美觀，不惜投入大量的人力物力在CAD的制圖上，而忽略了總平面布置圖的建筑效果和建筑師的藝術創造。

5結束語

綜上所述，CAD 技術給設計師帶來了極大的方便，但也帶來了許多負面效應。無論如何我們都應承認 CAD 給我們的好處，要正視它的局限性，善用它的長處。展望未來,計算機技術的發展是無止境的,我們每一位工程設計人員都將以此先進的技術為手段,在各自崗位上發揮最佳能力,并以熱忱的服務、優質的設計、敬業的精神,為工程設計行業做出我們的貢獻。CAD的使用提高了土木工程中的高效率、高質量和高水平，同時也顯示了不完善的方面。因此，設計師們在使用過程中總結經驗，注意克服CAD帶來的負面影響，努力提高自身的計算機知識和對土建規范的使用，促進CAD的健康發展。

參考文獻

[1]張志遠，金新陽，陳岱林.基于英國規范的混凝土梁CAD系統的研制[J].建筑科學,2004（,12）.

[2]GB50010-2002.混凝土結構設計規范[S].中國建筑工業出版社,2002.

[3]趙勇等.樓板預應力筋布索方案及其CAD實現[J].建筑科學,2002,（12）.

[4]高偉;溫室結構CAD系統的研究與開發[D];西安建筑科技大學;2008年

[5] AUTOCAD建筑工程設計繪圖唐海編著清華大學出版社

第5篇：土木工程數值分析范文

【關鍵詞】土木工程 預應力技術 發展

一、新時期土木工程活動的發展概況

隨著我國政策的改善，對外貿易事業的到空前的發展，很多地區吸引了無數的外商參與投資活動，因此建立了許多的高樓大廈，廠房公司作為交易和工作的場地。盡管有些享譽著歷史文明古城的城市做出規定，為保留歷史時代的特色，還給市民一個清幽的居住環境，不允許在城市中心區繼續興建高樓大廈。但是，從，另外一個角度去想，隨著人口的大幅度增長，人均住房面積的減少給越來越多的人民帶來壓力。因此，市區興建高樓大廈，與天爭地之舉勢在必行。并且隨著科技的進步，高樓的質量和風格將會有所創新。譬如抗震性能的增強、使用壽命的增加等，這都是科技的成果。在巨型建筑中，采用型鋼的鋼結構以及鋼混凝土組合結構等新型高層建筑結構體系將會出現。新時代所出的建筑，全是鋼筋混凝土的構造，但是鋼的結構，包括型鋼混凝土和鋼管混凝土等新型組合結構在高層建筑中的應用將獲得推廣。

二、預應力混凝土結構的設計內容

（一）承載力極限狀態設計

對于承載能力極限狀態的設計，應嚴格按照荷載效應的基本組合和偶然組合進行規劃處理，并考慮到結構在意外破壞的同時還仍具有一定的延展性，只有這樣的完美設計才能確保在意外發生時，不會因為結構的嚴重破壞給事態造成更嚴重的局面。

（二）正常使用極限狀態設計

對于正常使用極限狀態，應嚴格按照荷載效應的標準組合頻遇組合和準永久組合進行規劃設計，確保房屋結構構件變形和裂縫的程度不會超出事前計算所預定的值。

（三）施工階段的驗算

對于施工階段的驗算，就是現有的施工水平的支撐下，保證工程的安全指數，一切數據盡在預料之中。另外，還必須要求結構的材料應力不能大于所能承受的值。一般而言，施工階段最需要考慮到的是預應力筋的拉應力和截面混凝土的最大拉應力和壓應力，這有確保這些數據都是科學合理，才能確保工程的質量，使得安全系數大大提升。

三、預應力混凝土結構的設計步驟

（一）進行結構布置，選取恰當的力學模型。

（二）根據工程的具體情況，選擇合適的高跨比，初步選定構件的截面尺寸，并進行內力與組合效應的計算。

（三）主要根據桿件的彎矩分布圖形確定預應力筋的索形，并按經驗用預應力度法或平衡荷載法初步估算出所需要的預應力筋根數。

（四）進行預應力損失和次應力的計算，驗算預應力和撓度控制限值以及正常使用階段的結構性能。

（五）按計算的各項控制結果，選擇需要變動的參數進行修改，再重新計算。

（六）根據選定的預應力筋方案計算預應力筋的極限應力，按承載能力要求補充普通鋼筋用量，按預應力筋的實際方案及普通鋼筋的實際配筋直徑與根數，計算允許開裂的控制截面的裂縫寬度及構件的撓度。

四、新時期預應力技術的應用

隨著經濟的發展及國際化進程的加快，各省、市、自治區的國際展覽中心等大跨度現代建筑將會大力興建。因此，滿足透明等現代要求的第三代玻璃幕墻結構將有較大的發展和應用。住宅建設將朝大開間結構及節能、節材、改善生態環境的綠色建筑的方向發展。運用電子信息科技，加快建筑智能化。同時，既有建筑物的加固、改造任務將不斷增加。采用碳纖維作結構加同材料的技術將被大力推廣應用。上述建筑工程中有多種結構將應用預應力技術。改革開放以來，公路建設盡管有了迅速的發展，但與發達國家相比，還有很大差距，尤其人均公路里程是最落后的，比巴西、印度都少。這意昧著今后我國公路建設的任務還相當繁重。

五、預應力技術的發展展望

預應力技術將進一步發揮作用，并推動土木工程科技的創新和發展在建筑工程中，預應力技術是建造大跨度公共建筑、大型會議展覽中心及大開間住宅的重要技術，也是高層、超高層建筑和承受特重荷載的不可缺少的關鍵技術。一句話，預應力技術在解決大、高、重、新建筑工程的設計和建造難題中將繼續發揮其獨特的優勢。并且它也是調整結構內力和減少、甚至取消大面積工程伸縮縫，防止開裂的重要手段。此外，預應力技術還將推動建筑結構的創新。在公路工程中，預應力技術對解決路面混凝土開裂和減少伸縮縫，提高使用壽命具有良好的應用在橋梁和隧道工程中，預應力技術的應用更為廣闊。預應力技術在海洋采油平臺、海洋儲罐，海上運輸船以及海上防波堤、跨海大橋等海洋工程中將發揮更高的效能。此外，預應力技術也將在水利工程或其他工程如舊建筑的加固改造、加層和拆除中獲得更多的應用。總之，預應力技術在土木工程中的應用極為廣泛，并且還將進一步擴大。預應力混凝土材料及技術本身也將有所創新和進一步的發展土木工程建設的發展，必將推動新材料、新技術、新理論及新設計方法不斷涌現。預應力混凝土仍是土木工程中最為重要的結構材料。混凝土將繼續朝高強、高性能方向發展。各國都在開展這方面研究。

預應力鋼材，也將有多方面的新發展。如高噸位索的需要將促使大直徑、大截面鋼絞線的研制、生產；超過級的高強鋼絞線也可能推出；鍍鋅、環氧涂層鋼絞線將被采用；不銹鋼絞線的應用將有大的增長。耐久、輕質、更高強的高性能纖維加強塑料筋將較多地獲得應用。近年來，我國開始使用碳纖維加勁塑料玻璃纖維加勁塑料、芳綸纖維加勁塑料。這時，就不再單指鋼筋混凝土，它可以是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維加勁塑料混凝土。預制預應力昆凝土和無粘結預應力筋將分別獲得發展和廣泛的采用。新型無粘結預應力筋將得到開發和應用。

在我國房屋建筑和橋梁中體外預應力配筋將獲得較多應用。上面講的建筑工程中的大跨度建筑、大面積結構工程、巨型結構、轉換層結構、懸掛建筑、大開間住宅和預制預應力建筑以及各型鐵道和公路、橋梁、水利工程、鐵道工程、特種結構工程等等，還有結構加固、改造與拆除，都有賴于預應力技術的進步和設備的發展。因此，期望預應力材料技術與設備有更大的創新和發展。

結束語

總之，預應力混凝土結構是解決大跨度、重荷載等類建筑結構的重要技術。隨著我國城市化進程的加快，居住建筑、大跨度公共建筑工業建筑的大量興建，預應力混凝土技術將會有飛速的發展和變化。

參考文獻：

第6篇：土木工程數值分析范文

關鍵詞：巖土工程材料 非均質性 數字圖像處理 數值分析

中圖分類號：TU521 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0068-02

巖土工程材料相關的工程力學性質一直是工程學術界的研究重點，對其的試驗、分析和模擬一直層出不窮。然而相關研究往往以宏觀研究和均質性為主，材料的細觀力學性質與材料的非均質性往往被人們所忽視，這一點對實際生產和研究都是不利的，因此本文將對非均質巖土工程材料的力學分析方法進行探討研究。

1 巖土工程材料的非均質性模擬分析

1.1 材料非均質性分析的必要性

相比人工合成的均質性材料，非均質材料在日常生活中的應用更廣泛。各類天然材料與天然材料構成的巖土工程材料都具有非均質性，它們的構成中往往包括了孔洞、砂礫、石頭等各類不同物質，這類材料常見的有土、巖石、瀝青與水泥的混凝土等。這些物質由于具有種種各異的力學性質，所以在外力作用下產生的變化也大不相同，同時會產生極其復雜的相互作用。材料的非均質特點和細觀結構對自身的力學性能有很大的影響，會造成應力分布的變化、裂紋擴展方式的不同、破壞模式的區別等等差異。綜上可知，關于均質材料的力學數值分析是不能應用于非均質材料的，應針對非均質材料開發相應的分析研究方法。

1.2 材料非均質性模擬的問題

為了將材料的細觀結構與非均質性都列入分析因素來模擬計算其應力應變與破壞模式，部分學者開發出了相應的軟件和數值模型。因為模型中材料的相應細觀結構均由統計工具和軟件隨機生成，所以模擬生成的巖土工程材料細觀結構多項性質都有相當強的真實性，比如不同材料的不同形狀、位置分布、含量比例等。

雖然這種利用虛擬結構所進行的非均質研究取得了一定的成果，但是還是有很大的局限性。因為虛擬出的細觀結構畢竟和現實中的材料結構有所不同，只能一定程度上將其非均質性體現出來，這就造成了用虛擬結構所完成的力學分析難以獲得現實里真正的力學性質。

1.3 數字圖像處理技術

數字圖像處理技術目前的應用很廣泛，在醫學、航空、生物、土木工程等領域都取得了相當的成果。而在材料學領域，該技術可以有效對實際材料的細觀結構進行提取，將其轉化為能再現其非均質性的圖像，然后再通過計算機分析處理圖像數據信息，最終得出想要的研究成果。

2 用數字圖像技術模擬和分析工程材料實例

利用數字圖像技術對花崗巖的受力情況和破壞情況進行分析。

2.1 數字圖像對巖石細觀結構的再現

2.1.1 圖像和數據的提取

將花崗巖原巖用圓鋸水平或垂直切出橫截面，打磨光滑，利用照相和掃描工具做出該截面的物理圖像并轉換儲存至計算機。如果巖石尺寸較大，則通過照相機拍照導入，如果巖石尺寸較小，可以直接用掃描儀掃描巖石進行導入。

導入計算機的物理圖像不能直接使用。數字圖像由像素點組成，像素點是指矩形排列的圖像元素，均由橫縱向掃描線交叉構成，掃描線間的寬度相等。

灰色圖像和彩色圖像的像素點有所不同?；疑珗D像的像素點有灰色度，是用來代表其亮度的整數值。而彩色圖像的構成元素是眾多顏色度不同的像素點陣，每個像素點都具備紅綠藍三種顏色，每個顏色由一個整數值來代表，因此彩色圖像的像素點陣可以對應由這些數值構成的三個連續函數f（i，j，k）。這三個函數構成的三維離散函數可以將彩色圖像的信息表現出來，作為接下來進行數字圖像處理的數據基礎。

2.1.2 巖石細觀結構的表現

花崗巖的主要成分是石英、長石和黑云母。因為其構成包括了三種不同的材料，為了獲得三種不同類型的圖像數據，最好使用彩色空間來進行數字圖像處理。

事實上，使用灰色圖像進行處理，通過灰色值也一樣可以得到跟彩色空間相似的效果。當具體進行技術應用時，應該視不同圖像的不同性質來選擇是使用灰色空間還是彩色空間來進行數字圖像處理。比如，當圖像的灰色度識別太差時換用彩色空間處理；當圖像屬性難以區分時換用不同算法對圖像進行自動分割，以彩色空間提供更多數據信息?？傊夹g方法的選擇要以能準確區分不同材料的不同圖像屬性為目的，這樣才能獲得材料細觀結構的真實數據信息進行檢測。

如圖1中，像素點共計55578個，云母932個，石英16208個，長石38438個。每個像素點實際面積為0.0645 mm2，則云母實際面積60.114 mm2，石英實際面積1045.416 mm2，長石實際面積2479.251 mm2。

2.2 將細觀結構的圖像轉換為矢量數據

為了利用數據進行力學計算和數值分析，將圖像化的細觀結構變換成矢量數據表示。

舊式的數值分析方法往往使用有限元法或者有限差分法，這需要把巖石的圖像分成眾多細小網格。數字圖像由像素點構成，像素點以小正方形的形狀呈矩形排列。將每個像素點作為有限元的網格或者有限差分的柵格，則這個方格的四角坐標點即為對應物理位置的矢量空間數據。數字圖像的像素點和矢量坐標可以按比例進行轉換，其轉換比例為巖石橫切面在豎直或水平方向的真實長度比豎直或水平方向的像素點數量，如圖2所示。

通過以上的數據轉換，圖像會以一個矩形的網格集合形式被表現出來，在進行數值計算時可以通過各個像素點顏色類別的不同來進行其對應材料類別的賦予，這樣一來就令巖石實際具有的非均質特點加入了數值分析中去。這種轉換方法比有限元法和有限差分法都簡單，因為其規避了二者復雜的網格或柵格生成，而且矢量數據呈正方形在分析和計算上都很方便，可以簡單地用目前已有的數值分析軟件計算。

3 結語

該文所提出的二維數值分析法可以對巖土工程材料的細觀結構進行分析，是一種將數字圖像理論、矢量轉換技術、傳統數值算法結合起來運用的綜合性計算分析法。并且以花崗巖為例，用該方法進行了力學分析。細觀結構會影響材料的應力分布與破壞模式，這是在傳統的數值模擬試驗中就已經被證明了的。而非均質材料與均質材料無論是破壞模式還是力學性能都有很大不同。根據本文提到的數值分析方法，無論是二維還是三維的巖土工程材料數值分析都可以實現。

參考文獻

[1] 鄭潁人，沈珠江，龔曉南.廣義塑性力學-巖土塑性力學原理[M].北京：中國建筑出版社，2002.

第7篇：土木工程數值分析范文

關鍵詞：組合梁、有限元

Abstract: this paper through the large finite ABAQUS software engineering simulation of the corrugated steel beams webs, a finite element model and with the test data as compared to test the validity of the finite element analysis.

Key words: the composite beams, finite element

中圖分類號：TP311.5文獻標識碼：A 文章編號：

0引言

有限元數值分析方法起源于20世紀50年代飛機結構分析，并由其理論依據的普遍性己被推廣到其它很多領域。在結構分析領域，幾乎所有的彈塑性結構靜、動力學問題都可以用它求得滿意的數值結果。橋梁結構作為眾多結構中的一種，利用有限元數值方法分析其力學特性同樣可以得到很好的數值分析結果。

波紋鋼腹板預應力組合箱梁橋是20世紀80年代起源于法國的一種新型組合橋梁，此類新型結構與傳統的混凝土箱梁相比有以下優點：(1) 自重降低，抗震性能好。腹板采用較輕的波形鋼板，其橋梁自重與一般的預應力混凝土箱梁橋相比大為減輕，地震激勵作用效果顯著降低，抗震性能獲得一定的提高。 (2) 改善結構性能，提高預應力效率。波形鋼腹板的縱向剛度較小，幾乎不抵抗軸向力，因而在導入預應力時不受抵抗，從而有效地提高預應力效率。(3)充分發揮各種材料特性。在波形鋼腹板預應力箱梁橋中，混凝土用來抗彎，而波形鋼腹板用來抗剪，幾乎所有的彎矩與剪力分別由上、下混凝土翼緣板和波形鋼腹板承擔，而且其腹板內的應力分布近似為均布圖形，有利于材料發揮作用。 [1-5]

本文通過大型有限元工程模擬軟件ABAQUS對波紋鋼腹板試驗梁建立有限元模型，并與試驗數據作對比，檢驗有限元分析的正確性。

1 有限元建模

1.1單元選擇

有限元工程模擬軟件的實體單元庫包含二維和三維的一階插值單元和二階插值單元，積分方式有完全積分和減縮積分。三維實體單元有四面體和六面體。四面體單元有4節點12自由度和10節點30自由度的四面體單元，六面體單元有8節點24自由度和20節點60自由度的四面體單元。

圖1單元類型

a)實體單元 b)殼單元c)桁架單元

圖2單元類型

在本模型中混凝土采用線性完全積分的六面體實體單元（C3D8），鋼腹板采用線性完全積分的殼單元（S4），普通鋼筋采用線性兩節點的桁架單元（T3D2）。

1.2 模型裝配與接觸模擬

有限元工程模擬軟件可以通過部件模塊建立模型的各個組件后，在裝配模塊中組裝成完整的模型。要求模型中波紋鋼腹板和混凝土頂底板之間的平動和轉動一致，而且兩者之間的應力能夠實現傳遞可以通過接觸模塊中的固結（Tie）來模擬。對于試驗梁中普通鋼筋可以通過接觸模塊中的埋入單元（Embedded element）進行模擬。裝配完成后的試驗梁模型如圖3所示。

圖3試驗梁模型

1.3 單元劃分

有限元工程模擬軟件提供多種單元劃分方法，為了使模型單元劃分均勻，模型的混凝土、鋼腹板和普通鋼筋均采用等間距劃分方法?；炷羻卧獎澐珠g距為25mm，鋼腹板劃分間距為20mm。劃分結果如圖4所示。

圖4 試驗梁單元劃分

最終全橋共劃分為11016個實體單元，4914個殼單元和2448個桁架單元。

1.4 荷載及邊界條件

計算工況為在支座范圍內以均布力的形式對稱作用在試驗梁的兩個三分點上，進行4KN、8KN、12KN、16KN、20KN等五個荷載等級加載，如圖5所示。

圖5 試驗梁加載

邊界條件為兩端支座位置約束位移及轉角，其中一端約束位移U1、U2和U3來模擬固定鉸支座，另一端約束位移U1、U2來模擬滑動鉸支座。

2 撓度分析

計算得出4KN、8KN、12KN、16KN、20KN等五個荷載等級雙點中載時撓度，下面僅列出荷載等級為20KN時試驗梁撓度圖。為了驗證有限元模擬的有效性，同樣對有限元工程模擬軟件、MIDAS及試驗梁三者的跨中截面混凝土底板撓度進行對比。其中有限元工程模擬軟件和試驗梁中是取底板兩側波紋鋼腹板正下方的撓度平均值。

由圖7可以看出，在彈性范圍內有限元工程模擬軟件中撓度是以每荷載等級0.074mm速度增長，MIDAS中撓度是以每荷載等級0.067mm速度增長，試驗梁以每荷載等級0.09mm速度增長，增長呈線性變化。有限元工程模擬軟件和MIDAS撓度增長速度接近，試驗梁實測撓度增長速度比兩者快，這是由于試驗過程中支座發生沉降，而軟件模型沒有支座沉降。綜上分析，說明本次有限元模擬是有效和準確的。

圖6試驗梁撓度

圖7跨中底板撓度對比

3結語

通過對比，驗證了有限元軟件模擬試驗梁變形與試驗梁數據相符，但也發現了有限元應力分布與試驗梁實測數據有差別。這是因為有限元模擬組合結構鋼腹板與混凝土頂底板接觸和實際情況有差別，有限元軟件計算是有效的，但模擬組合結構接觸需要我們進一步研究。

參考文獻

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宋建永.波紋鋼腹板體外預應力組合梁力學性能研究[D] .哈爾濱:哈爾濱工業大學，2003.

宋建永，張樹仁，王彤，呂建鳴.波紋鋼腹板體外預應力組合梁彎曲性能分析及試驗研究[J].土木工程學報，2004.37(11) :50-55.

吳文清，萬水，葉見曙，方太云.波形鋼腹板組合箱梁剪力滯效應的空間有限元分析 [J].土木工程學報，2004，37 (9):31-36 .

第8篇：土木工程數值分析范文

關鍵詞：預應力，樁板墻，二維有限元

 

1、前言

支擋結構在土木工程中有著悠久的歷史。樁板墻是一種新型支擋結構，其通過將樁插入地面（帶）以下的穩定地層中作為主要承力構件,樁間安裝擋土板,利用擋土板擋護墻后填土并通過擋土板將荷載傳遞至樁身的支擋結構。樁板墻是通過抗滑樁強大的抗滑能力來抵抗墻后土體的推力，從而起到很好的支擋效果[1]。一根樁通常可以承擔上千千牛甚至上萬千牛的滑坡推力。在支擋大型、特大型邊坡時還可以使用多排樁聯合使用，或采用預應力錨索抗滑樁板墻等手段使邊坡得到治理。由于其具有抗滑能力強、圬工量小、樁位布置靈活、施工方便、施工影響范圍小等諸多優點，目前已在鐵路公路港口等工程中得到廣泛應用。本文對哈爾濱西站進站端H型樁板式深路塹擋土墻結構進行二維整體穩定性的數值模擬計算，反映了框架型樁板式深路塹擋土墻結構的受力狀態，對樁板墻的特點做出了近一步的論證。

2、工程概況

工點位于哈爾濱西站進站端，為哈大客運專線和動車走行線四線鐵路，中間為速度目標值350km/h的有渣客運專線，兩側為動車走行線。路基工程以深路塹形式通過，挖方深度6～16m，塹頂左側為既有哈大鐵路，距最外側線路中心距離約20～40m。計算及原位觀測斷面選擇樁長度32米及樁間板，樁懸臂長度16米，地面以下錨固段16米。

3、有限元模型的建立

3.1結構模型及參數

midas有限元模型采用線彈性模型，墻面樁和錨定樁為C40鋼筋混凝土樁，彈性模量E=25Gpa，采用鄧肯-張非線彈性E-µ模型。有3種接觸面：樁錨固段混凝土與基巖、鋼筋混凝土（擋土板與墻面樁簡支）與填土和填土與基巖。除混凝土與基巖接觸面類比工程取值外'均由室內試驗鄧肯-張 模型求E-µ模型求得【2】。錨固樁截面在錨固段長2.5米，寬2米，灌注樁直徑1.25米。各種材料模型參數見表1

表1材料參數表

第9篇：土木工程數值分析范文

關鍵詞：剪力墻開洞加固；粘貼鋼板加固法；加固施工

中圖分類號： TV223 文獻標識碼： A

1工程概況

某新建高層住宅樓為純剪力墻結構，地下一層，地上二十六層，總高度76.7米，設計使用年限50年，建筑結構安全等級為二級，剪力墻抗震等級四級。在施工完畢后，由于建筑消防要求，需要在二層樓梯間兩端的剪力墻上開寬1100mm，高2150mm的洞口，以滿足消防疏散要求。剪力墻開洞前結構平面如圖1所示，開洞后結構平面如圖2所示，開洞處剪力墻混凝土強度等級為C45，墻身水平分布筋為ø8@150，豎向分布筋為ø10@200。由于開洞較大，又處于建筑物底部，因此需要對開洞剪力墻進行加固處理。

圖1剪力墻開洞前結構平面圖

圖2剪力墻開洞后結構平面圖

2剪力墻加固設計

2.1加固原則

經認真研究，本工程剪力墻后開洞加固設計施工遵循以下原則：剪力墻先加固后開洞，開洞采用無破損技術，分施工工序逐次開洞，加固方法采用粘貼鋼板加固法。

2.2主要材料及要求

鋼材：扁鋼及角鋼采用Q345B級鋼，鋼材質量應分別符合現行國家標準《碳素結構鋼》（GB/T 700）和《低合金高強度結構結構鋼》（GB/T 1591）的規定

結構膠：本次加固使用A級膠，必須采用專門配制的改性環氧樹脂膠粘劑，其安全性能指標應符合《混凝土結構加固設計規范》（GB50367-2006）第4.5.5條規定

本工程的耐火極限為2小時，膠粘劑和粘貼鋼板應進行防火防護以滿足耐火極限要求，鋼板應采用厚涂防火涂料，其厚度可按《鋼結構防火涂料應用技術規程》（CECS24090）第2.0.4條執行。

2.3計算方法

本工程的加固計算方法之一是常規的加固方法即按加固改造后的結構輸入電算，根據計算結果按現行加固設計規范進行加固設計，該方法并沒考慮結構加固改造前已經存在的內力及變形對加固改造后結構承載力的影響，針對此問題，在本工程的加固改造中，提出一種新的計算方法，利用有限元分析程序ANSYS提供的單元生死及荷載步功能[[1]GB500102010，混凝土結構設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2010

[2]GB503672006，混凝土結構加固設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2006

[3]06SG311-1，混凝土結構加固構造（總則及構件加固）［S］.北京：中國計劃出版社，2007

[4]王新敏.ANSYS 工程結構數值分析［M］.北京：人民交通出版社，2005][4]，考慮剪力墻開洞前已經存在的內力及變形的影響，對剪力墻的開洞過程進行了模擬計算。鋼筋混凝土有限元模型根據鋼筋的處理方式主要分為三種，即分離式、整體式和組合式模型[[5]郝文化，葉裕明等.ANSYS 土木工程應用實例［M］.北京：中國水利水電出版社，2005][5]。根據本工程的特點，采用SOLID65單元進行整體式建模計算。通過開洞前的PKPM電算結果提取最不利荷載組合施加到ANSYS有限元模型上，建模計算過程如圖3所示，經計算有限元模型典型內力云圖如圖4所示。

圖3ANSYS建模計算過程圖

圖4剪力墻開洞后內力云圖

采用PKPM系列軟件對剪力墻開洞后的結構進行建模計算，洞口兩側墻肢軸壓比滿足規范要求。

由于開洞處豎向配筋僅為ø10@200，配筋較少，為保證結構的安全度，計算剪力墻外粘鋼量時不考慮原有配筋。洞口兩側粘鋼量經受力計算并滿足約束邊緣構件配筋要求等效配置，洞口上方粘鋼量按同時滿足有限元計算配筋、PKPM計算配筋和構造配筋等效配置，所有粘鋼構造滿足國家標準圖集《混凝土結構加固構造》（06SG311-1）的要求。

各計算方法得到的構件內力如表1所示。

各計算方法的構件內力 表1

各計算方法得到的粘鋼量如表2所示。

各計算方法的粘鋼量（） 表2

注：表中洞口兩側墻肢水平筋及洞口上方連梁豎向箍筋配筋面積為間距150mm內的配筋值

2.4剪力墻加固

根據前面的計算結果，對開洞剪力墻進行粘鋼加固，剪力墻的粘鋼宜對稱布置在墻體兩側。

（1）洞口兩側豎向粘鋼通過等代穿墻高強螺栓錨固于上下樓板處，在洞口周邊外包角鋼邊框，為達到洞口豎邊暗柱效應，沿洞口高度方向在豎向粘鋼外層再粘貼水平箍板。粘鋼布置如圖3所示。

圖3 洞口兩側粘鋼布置圖

（2）洞口上方粘鋼應達到連梁效應,連梁上下縱筋按計算用角鋼等效，連梁兩側粘鋼量按腰筋構造（腰筋配筋率不小于0.3%）確定,箍筋按計算用U型扁鋼箍等效。粘鋼布置如圖4所示。

圖4洞口上方連梁粘鋼布置圖

（3）洞口周邊外包角鋼邊框，角鋼邊框切掉垂直肢向外延伸500mm，墻中被切斷的原受力鋼筋與邊框采用鉆孔塞焊連接，角鋼邊框與混凝土結合面間后灌環氧樹脂。

3剪力墻加固施工

剪力墻粘鋼加固施工必須由具備加固資質的專業施工單位完成，剪力墻先加固后開洞，開洞采用無破損技術，分施工工序逐次開洞，具體施工步驟如下：

（1）在原剪力墻上對擬開洞口放線，對洞口周邊墻體混凝土表面按粘鋼要求進行處理，粘貼洞口兩邊的豎向扁鋼，對洞口兩邊暗柱進行加固，并在下端樓層處用等代穿墻高強螺栓錨固，然后粘貼上端樓層處錨固角鋼，施工工序如圖5所示。

圖5施工工序一

（2）在擬開洞口上方先開洞口1100X600，粘貼洞口上方連梁的U型扁鋼箍，再粘貼上端錨固角鋼，并用等代穿墻高強螺栓錨固，對洞口上方連梁加固，施工工序如圖6所示。

圖6施工工序二

（3）擬開洞口全部鑿開，洞口周邊外包角鋼邊框（豎向角鋼在下），墻中被切斷的原受力鋼筋與邊框采用鉆孔塞焊連接，角鋼邊框與混凝土結合面間后灌環氧樹脂，然后沿洞口高度方向粘貼水平箍板及連梁兩側水平扁鋼，最后打錨栓或射釘，施工工序如圖7所示。

圖7施工工序三

4結語

該高層住宅底部剪力墻開洞加固后經過幾年的使用，工程應用情況良好，該工程的加固設計計算方法和文中提出的在加固施工中應遵循的工序和原則對類似的加固工程有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]GB500102010，混凝土結構設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2010

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[3]06SG311-1，混凝土結構加固構造（總則及構件加固）［S］.北京：中國計劃出版社，2007