第一篇：优化设计方法在房屋结构设计的应用论文
摘要:随着社会经济水平的不断提升，人们对于房屋的要求也不断提高。起初房屋是提供人类居住活动的空间，随着技术的进步，房屋不仅需要具有使用功能，更需要便于施工，具有安全、可靠、美观、经济、实用的特点。因此，在结构设计过程中应该充分考虑房屋的这些功能要求，充分利用有限的空间，提升住户的体验感。文章总结多年结构设计经验，从实践角度出发探究建筑结构设计优化方法。
关键词:房屋；结构设计；优化方法
0前言
实用性与安全性是房屋结构设计的基础，而随着建筑技术的发展，现代建筑结构设计中不仅需要考虑房屋的安全性与实用性，还需要考虑房屋的美观性与经济性，同时还要兼顾施工的便利性，能够按期的保质保量的将蓝图变成实物。因此，在结构设计过程中，必须对房屋结构设计进行优化，从而实现以上要求。笔者结合多年的工作经验，总结房屋结构设计优化方法，为后续房屋结构设计优化提供借鉴。
1结构设计优化方法理论体现
结构设计优化主要是考虑房屋结构安全、实用基础上使得其具有一定的美感。这种优化方案是通过一定的数学计算，将不同的结构设计方案进行对比分析，选择最优方案作为最终的设计方案，从而实现预期目标[1]。从结构设计优化理论角度出发，房屋结构设计优化可以分为分部工程结构优化以及总体方案优化两个方面内容。总体方案优化主要是对房屋的屋盖系统、围护结构、结构细部构造进行有针对性的优化设计。在优化过程中要充分考虑房屋的选型、布置、受力、造价、节能等方面，还需要综合考虑实际施工过程中施工技术是否能够满足该设计要求、房屋建筑是否经济，全方位、多角度的对房屋结构设计进行优化。随着设计理念的不断更新、建筑技术、建筑材料的不断更新，在结构设计优化过程中也应该不断地进行创新设计。结构设计人员应该时刻更新自己的知识储备，紧跟时代潮流，在保证房屋安全性的基础上实现结构形式的创新。在房屋结构设计过程中，设计人员应该尽可能缩小刚度中心以及质量中心的差异，所设计的房屋建筑平面尽量做到规则以及对称[2]。同时，加强对房屋受力的分析，保证房屋在水平荷载作用下不会由于力的作用使得房屋出现扭转的情况，能够满足用户使用功能的情况下，尽可能使得垂直方向上受力构件能够上下贯通。为了能够提高房屋的经济性能以及降低结构设计的难度，在设计过程中应该减少转换层的设计。垂直方向刚度方面，结构设计优化中也需要重点关注，在刚度上应该形成逐渐变化而非突变的形式，突变会使突变部位应力集中，致使结构产生薄弱部位。
2结构设计优化的意义
房屋建筑结构设计优化不仅能够提升建筑的美观性，充分有效地利用有限的空间，同时可以有效地控制工程造价。对建设单位来说，所需要得到的是利用较少的投入，能够获得最大的效益，并且房屋具有足够的安全性、可靠性以及科学性，这也是对结构设计优化的要求。根据大量的统计数据可以发现与传统的房屋结构设计相比，运用结构设计优化技术能够有效地降低工程造价6%~35%[3]。通过优化后的房屋结构设计可以使得每个部分相互协调，能够有效地提高空间的利用率，同时可以根据房屋的特性选择合理的建筑材料。在保证房屋安全系数的同时，能够提高房屋的实用性与经济性。
3结构设计优化技术应用步骤
3.1建立优化模型
对房屋整体结构进行优化时，通常情况下采用以下三个步骤完成:1）选择合理的设计变量。结构设计优化人员应该重点选择对房屋结构影响较大的参数作为设计的变量。例如约束控制的参数、目标控制的参数，具有包括结构可靠度、工程造价、损失期望值等指标。在结构优化过程中，对部分变化幅度不明显、影响程度不高的参数或者部分采用特定的参数就能满足要求,设计人员可以事先预定参数进行设计，这样设计人员在计算、设计、编程的过程中可以大大的减少工作量。2）确定目标函数。在优化的过程中，设计人员需要设定能够符合预定条件的钢筋截面积、构件几何尺寸以及其对应的失效概率，从而使得成本控制最优化。3）确定约束条件。房屋结构的安全性与可靠性是房屋结构设计的基础，是优化的前提条件。因此在函数设定的过程中,必须设定相应的约束条件。房屋结构设计优化的约束条件通常包含以下几个方面内容:尺寸约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构强度约束、应力约束、可靠指标约束、结构体系约束、确定下条件约束、弹塑性约束、极限状态约束等。在优化过程中，设计人员必须将实际项目情况的约束条件与假定的约束条件作对比，确保所设定的约束条件能够满足实际工程需求。
3.2方案设定、程序设计与结果分析
以可靠度为基础的房屋结构设计优化具有非线性以及多条件、变量复杂的特点，在优化结构计算的过程中，通常情况下将具有约束性的优化转化成为无约束性的优化函数进行计算。目前，我国结构设计优化中常用的计算方法有:复合形法、拉氏乘子法、Powell法等。随着计算技术不断应用于设计领域，将基于可靠度进行的房屋结构设计优化方案以及选用的符合工程实际情况的优化计算方法运用计算机语言编制相关的程序，从而提高优化设计的运算速度以及满足结构优化的各项功能需求。在选定优化计算方法、建立相应的优化模型与优化程序的基础上，对结构设计进行优化。设计人员通过所编制的程序对方案进行处理后，必须对程序运行的结果进行比较分析,选择最佳的优化方案。在结果分析的过程中，结构优化人员必须对各个影响因素进行整体综合性考虑，多角度、全方位地考虑优化方案。优化方案结果分析对结构设计优化及其关键，对结果进行有效的分析能够从中选择安全性、实用性、合理性以及美观性有效协同的方案，同时，可以降低建筑施工难度，加快施工进度，降低建设投资。在优化过程中只考虑经济效益，忽略对技术方面的考虑是不正确的，在优化的过程中应该将两者相互统一，形成有机整体进行综合优化。
4结语
房屋结构设计优化是建筑结构设计中的重要环节，由于选择最佳的结构设计方案不仅将先进的施工技术融入到设计之中，使得建筑更科学，同时能够有效降低建设成本，提高房屋的经济性。但是，房屋结构设计优化是一项综合且复杂的系统性工程，需要设计人员具有较高的专业素养，较为丰富的结构设计经验，同时能够准确地把握当前的新施工技术、新型建筑材料。笔者结合多年的结构设计优化经验，从优化的步骤、方法、程序设计等方面展开论述，为后续结构设计优化提供借鉴。
参考文献:
[1]周宏伟.刍议房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].四川水泥,2014(12):283+286.[2]张明,刘文斌,李闯,聂宏.优化驱动的起落架结构设计方法[J].航空学报,2015,36(3):857-864.[3]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].中华民居(下旬刊),2013(10):18-19.
第二篇：荷载与结构设计方法论文
浅谈建筑施工现场火灾爆炸事故
及预防措施
余进
（长江大学工程技术学院城市建设系土木工程61203）
摘要：在建筑施工现场发生的各类生产安全事故中，火灾事故所占的比例虽然不大，但如果防范措施不到位，处理不当，极易造成施工人员群死群伤和重大的经济损失，并产生恶劣的社会影响。另一方面，这几年随着基建规模的不断扩大，各地建筑施工火灾事故的发生也日益频繁。因此，加强施工现场火灾事故的防范也越来越重要。随着社会经济的飞速发展，城乡居民生活水平不断提高、生活条件不断改善，相应配套的公共、居住、生产等标志性建筑越来越多，建筑工地也随之增加，新材料、新结构、新技术也广泛的应用与现代建筑中，建筑施工现场出现了大量的火灾隐患，如不加以监督整改，一旦发生火灾，不仅会烧毁未建成建筑物和其周围建筑物，而且会造成重大人员伤亡。因此，加强施工现场的消防安全工作，势在必行。
关键词：施工现场 火灾 爆炸 先天性火灾 焊割 烟头点 敷设 着火三角形
0 序言
随着我国现代化城市建设的快速发展，建筑施工工地成为当前城 市中最常见的作业场所。建筑工地是一个多工种，立体交叉作业的施工场地。施工现场存在火灾隐患多、出入人员杂乱人为潜在火险因素多的特点。极易发生建筑工地火灾，给国家财产和人民生产安全造成巨大损失。因此，认真研究火灾发生机理，最大限度地减小伤亡事故，是每位消防工作者和安全工作者面临的课题。通过分析对施工现场火灾事故的各种因素及逻辑关系做出全面阐述，并根据施工现场火灾事故的发生，发展过程，找出行之有效的防治措施，防止该类事故的发生。为施工现场的消防管理和监督提供理论依据，并且为该类事故的安全评价提供科学、可靠的参考依据。建筑施工现场火灾事故的类型
1.1 焊割火灾事故
在焊割火灾事故中，危害性最严重的是容器焊割爆燃事故，往往导致作业人员当场死亡，严重的甚至引起整个厂房或生产系统爆炸，造成灾难性后果。如油罐、液化石油气罐、天然气管道等的焊割作业，如果防范措施不到位，可能造成部分容器与作业场所周围存在的爆炸性混合物浓度过高，一旦遇明火，将引起爆燃。
2000年5月，浙江温岭市某公司在对一已严重腐蚀的油罐进行动火检修，由于未对油罐进行置换和清洗，油罐内的残油和空气形成爆炸性的混合气体，在焊接过程中焊接火花引发油罐爆炸，造成6人死亡，2人受伤。在焊割作业前未认真检查作业周边环境，清除易燃品，又未制定有效的防范措施，焊接作业时产生的焊渣引燃易燃物，造成火灾事故。
1999年，浙江宁波市某工地，作业人员在l 0层外墙处用电焊切割螺栓，被割下的螺栓和焊渣落在6层外架上，引燃毛竹脚手片，而工地又未按规定配备监护人员和灭火设施，致使火势蔓延，最终造成外脚手架全部烧毁，造成直接经济损失20余万元，拖延工期近两个月。
1.2电气火灾事故
建筑施工现场，场地大线路分散，施工机具、照明设备较多，且大多设置在室外，容易发生受潮、老化。一旦出现漏电短路或负荷过大等电气故障时，就有可能引起火灾，并造成无可挽回的损失。
2004年4月，浙江宁波市某工地作业人员在下班时未及时清理木工车间的木屑，且未切断圆盘锯的开关电源，由于开关受潮短路引燃木屑，导致火灾事故发生。
1.3其他火灾事故
对明火及防火重点部位管理不严，随意抛掷烟头、火柴梗引燃可燃物或电热器具烤着可燃物造成火灾事故，这类事故主要发生在食堂、宿舍、仓库和木工制作场地等部位。
2003年，浙江宁波市某工地，由于食堂工作人员用火不慎，引燃彩钢板活动房墙体内的泡沫填充材料，造成l 6间活动房及屋内生活用品全部烧毁，幸而是上班时间，未造成人员伤亡。建筑施工现场存在的火灾隐患 2.1 施工现场临时建筑物布局不合理 2.1.1 建筑物密集且耐火等级低
由于施工现场局限性强，人员多，现场内的办公室、员工休息室、职工宿舍、仓库等建筑相互毗邻或者成“一”字型排列，并且这些建筑大都为临时性，而且都是三、四级耐火等级简易结构的建筑物；还有一些职工宿舍与重要仓库和危险品库房相毗连，甚至临时建筑物相互间隔只是用三合板等材料简易隔开；也有的职工宿舍只有一个安全出口，一旦失火，势必造成严重后果。
2.1.2 易燃、可燃材料多，火灾蔓延速度快
一些建筑企业雇佣外来民工，吃住在工地，生活中使用的物品多数为可燃的，无形中大幅度增加了施工现场的火灾荷载，尤其是因施工需要，有的施工现场仍然采用木制等可燃性的脚手架和易燃材料的安全防护物，特别是装修现场既堆放有大量的可燃性装修材料，又存放有油漆等易燃易爆危险物品，一旦发生火灾，势必造成猛烈燃烧，迅速蔓延。
2.1.3 建筑施工现场的消防安全条件较差
一些建筑工地没有配备必要的消防器材，随意堆放建筑材料，堵塞了消防车道，还有的在明火作业区堆放易燃、可燃材料，以及危险物品库房混用。
2.1.4 先天性火灾隐患
有的建筑物未经消防部门审批，擅自施工，有的虽然经过消防审批但施工单位按着建设单位的意图擅自改变局部的平面设计，还有一 些单位装修时遮挡消防设施，减少安全出口、疏散出口和疏散走道设计时净宽度和数量，从而留下了先天性火灾隐患。
2.2 施工现场职工消防安全意识谈薄
部分施工单位负责人的消防安全意识淡薄，消防安全素质较差，不知道自身的消防安全职责。在进行施工现场检查时，大部分施工负责人认为一切都是建设单位的事，根本与自己无关，消防部门不应该管，主观上舍不得投入资金，购置必备的消防器材。同时施工单位雇佣临时民工流动性大，没有经过严格的管理和消防安全知识培训，消防安全意识淡薄，不了解、不掌握基本的消防知识，不会利用灭火器扑救初期火灾，不会报警、不会组织人员疏散，尤其是施工时间短、作业分散的民工，很难落实消防安全管理工作。
2.3 施工现场消防安全管理不到位
虽然大部分施工工地消防安全管理制度健全，但也只是挂在墙上，没有真正落到实处，而个别的工地连消防安全制度也没有，更谈不上消防安全管理了，施工负责人只重视施工进度和施工质量，忽视消防安全管理，突出表现在：
2.3.1 用电量大、电气线路敷设不规范
随着机械化水平的提高，施工现场机械化操作和用电量大幅度增加，违章安装电气设备、私拉乱接电气线路现象较为严重，也用的直接将配电装置安装在可燃木制构件上。
2.3.2 普遍存在违章使用明火的现象
施工期间，经常使用电焊、气焊和用明火来熬沥青，进行电焊、气焊的工作人员无证上岗，操作时不采取必要的安全措施，甚至在火灾危险场地没有事先办理动用明火审批手续，特别是一些改扩建以及建筑内部装饰装修工程，没有严格的消防安全管理，甚至边营业边施工，不计后果。
2.3.3 施工单位忽略烟头点火源管理
施工现场办公室；民工宿舍；建筑材料堆场；可燃、易燃物较多，并且雇佣的临时民工、外来人员吸烟的随意性强，一旦将烟头丢弃在火灾危险等地方，时间一长，极易造成火灾。
2.3.4 忽视易燃易爆化学物品的管理
施工单位经常使用氧气、乙炔；同时民工食堂大部分临时采用液化石油气作燃料，一旦使用管理方法不当，造成易燃易爆化学物品泄漏，遇到明火，极易造成群死群伤火灾事故。
2.3.5 忽视意外火灾
这种火灾是由于不能预见或忽视管理引起的，主要是管理不到位，发生民工私仇、泄愤等放火案件火灾。
施工现场存在的火灾隐患，给国家和人民群众的生命财产安全带来极大威胁，为预防施工现场火灾事故的发生，笔者认为应采取以下有效措施。建筑施工现场火灾危险源的识别
根据经典的着火三角形原理，燃烧的发生必需具备可燃物，助燃物，和点火源三要素，在施工现场火灾中助燃物即为空气可以不考虑。由此可以看出，施工现场火灾事故的发生必须具备可燃物和点火源两个条件。同时燃烧的产生并不意味着一定发生火灾，只有在燃烧失去控制的情况下，火灾才发生。因此火势的蔓延也是施工现场火灾事故所考虑的一个重要方面。
3.1 引发起火的易燃、易爆，可燃物
建筑工地存放着大量的屋面墙面保温材料、建筑装修材料、油毡纸、草垫子、油漆等可燃材料及汽油、柴油、油漆等易燃、可燃液体。同时建筑工地中的作业棚、仓库、宿舍、办公室，厨房等设施，绝大多数都是用可燃材料搭设而成的临时建筑，耐火等级低。另外，施工时遗留的废刨花、锯末、油毡纸头也都是易燃、可燃物。
3.2 触发起火的点火源
施工现场明火作业特别多，在工程施工高峰期间，电焊、气焊、熬制沥青、喷灯、煤炉，以及在冬季施工中，水、砂子、河石等均要用火加热，还有工人宿舍、休息室内的取暖、食堂的用火用电等。施工现场临时电气线路多，缺乏系统正规的设计，电气线路纵横交错。同时由于管理不力，电气线路老化现象较多，容易发生漏电短路，超负荷用电等火灾隐患。施工现场人为起火因素多。由于建筑施工的工艺特点，各工序之间都相互交叉、流水作业，建筑工人常处于分散、流动状态，乱动机械，乱扔烟头现象时有发生。
3.3 火势蔓延因素
建筑工地内低耐火等级的临时建筑多，而且往往相互连接，缺乏应有的防火距离，所以一旦起火，尤其遇到风天，蔓延非常迅速。一 般工地往往只有临时消防水源，在某些重要临时设施附近放置几个手提式灭火器，不可能设置比较完善的施工现场消防设施，并且施工人员的消防常识大多比较匮乏，所以很难及时地将发生的火灾遏制在初起阶段。防范措施的制定和采取
4.1 建立健全和落实消防安全责任制
施工现场必须建立健全消防安全责任制，并成立领导小组。施工企业、工程项目部和施工班组要层层签定消防安全责任书，覆行各自消防安全管理职责。项目部应根据工程的规模配置1名以上的兼职消防员，有条件的工地，可以建立一支经过培训的义务消防队伍。项目部还必须建立防火制度、动火审批制度、消防安全检查制度、危险品登记保管制度、职工消防安全教育制度等，并认真贯彻落实。
4.2 认真编制和执行消防专项安全方案
项目部要根据工程的情况，确定防火重点部位和重点环节，制定相应的措施和火灾事故应急预案，编制消防专项安全方案，绘制消防设施平面布置图，并将该图与工地的“五牌一图”放在一起。在消防设施平面布置图中，应当明确消防设施的位置、类型和数量，还应标明疏散通道。在进入施工前，还应制订防火、防爆安全计划，划分防火责任区，并落实到各班组。项目部在进行安全教育和安全技术交底时，应当将消防专项安全方案的内容和消防制度也作为培训和交底的内容，传达到每一个施工人员。4.3 严格火源管理
项目部应加强现场火源的管理，严格动火审批制度。在食堂、仓库、材料堆场、木工制作场地等重点部位应设立明显的《严禁烟火》等防火、防爆标志；易燃、易爆物品应专人负责管理，并建立台帐资料；氧气瓶、乙炔发生器等受压易爆器具，要按规定放置在安全场所，严加保管，严禁曝晒和碰撞；氧、气焊场所应远离料库、宿舍；施工现场应禁止在具有火灾、爆炸危险的场所动用明火，因特殊情况需动用明火作业的，应根据动火级别按规定办理审批手续．并应在动火证上注明动火的地点、时间、动火人、现场监护人、批准人和防火措施等内容；施工现场还应设置固定的吸烟室，杜绝游烟现象。
4.4 消防设施的配备和保养
项目部在对灭火器配置的设计计算时，应先确定配置场昕的危险等级、火灾种类以及要保护面积所需的总灭火级别，然后根据各设置点的具体要求、准备选用的灭火器种类、灭火器规格来确定配置数量，根据配置场所的固定消防设施情况进行修正。根据要求，建筑物每层楼梯口、脚手架每排上下通道处应配置不少于一个灭火器；当建筑施工高度超过3 0m时．应配备足够的消防水源和自救的用水量，立管内径约在2″（约合50mm）以上，每层设置消防水源接口，并有足够扬程的高压水泵保证水压；在食堂和餐厅，应根据面积大小分别配备一个以上的灭火器：在仓库、生活区、办公区、木工制作场地、模板堆场等重点部位也必须配置足够的灭火器。
目前施工现场大多选用干粉灭火器，干粉灭火器根据其昕采用的 灭火剂种类不同分为A B C和B C两种。其中A B C类采用的是磷酸铵盐，因其对固体可燃物具有粘附作用，所以可用来扑救包括含碳固体可燃物(即A类火灾)所有类型火灾。B C类干粉采用的是碳酸氢钠，因其对固体可燃物不具备粘附作用而不适宜于扑救A类火灾。而目前工地中配置的干粉灭器几乎都是属于B C类，包括模板堆场、木工制作场地等存在A类火灾隐患的重要场所。这样一旦发生A类火灾，势必造成不应有的损失。因此，工地在确定灭火器种类时，必须根据不同的作业条件和环境，合理配置。
除了正确配置灭火设施外，还应指定经过培训的专人进行定期检查和保养。如干粉灭火器，应定期检查压力显示表，指针是否指在绿色区域。如指针已在红色区域，则说明内部压力已泄漏无法使用．应赶快送维修部门检修：每半年还应检查干粉是否结块，储气瓶内二氧化碳气体是否泄漏。
4.5 加强对消防重点环节的防范 4.5.1 焊割作业
在进行焊割作业前，除按规定办理动火审批手续．并根据要求对作业环境进行检查，采取相应的防护措施外，还必须对作业人员进行针对性的安全技术交底和班前教育。在焊接作业时，应先对焊炬的射引性能、是否漏气等进行安全检验，符合要求后再点火；点火时，应先开乙炔，点燃后再开氧气并调节火焰；熄火时，应先关乙炔后关氧气，防止火焰倒袭和产生烟灰；如发生回火现象，应急速关闭乙炔．再立即关闭氧气，倒袭的火焰在焊炬内会很快熄灭，然后再开氧气，吹 出残留在焊炬内的烟灰一切割作业时，割炬使用的安全要求，与焊炬基本相同，但应注意在切割开始前，应清理工作表面的漆皮、铁屑和油污等，防止锈皮等杂物爆溅伤人：在正常工作停止时，则应先关氧气调节手轮，再关乙炔和预热氧气手轮。
4.5.2 油漆、木工作业
油漆、木材均为易燃物品，因此油漆和木工作业也是防火的重点环节。项目部应在油漆、木工作业部位设置防火标志：该处的施工机械、照明设备和配电线路均应符合防火、防爆要求，并应通风良好。在作业时，严禁动用明火，并应严格控制室内温度、粉尘浓度(木工作业)和有毒、可燃蒸气浓度(油漆作业)。
4.5.3 电气设备的防火
施工现场的电气设备应做到防雨、防潮，并根据安装部位的特点采取相应的措施。一是要正确选用电气设备，在具有爆炸危险的场所应按规范要求选择防爆电气设备，在食堂、试块养护室等潮湿场所应采用防潮灯具。二是应选择合理的安装位置，保持必要的安全距离，如照明灯具表面高温部位应当远离可燃物，碘钨灯、高压汞灯不应直接安装在可燃构件上，碘钨灯及功率大的白炽灯的灯头线应采用耐高温线穿套管保护等等；三是应按规范要求对电气设备的金属外壳等部位，做可靠的接零或接地保护，防止漏电导致火灾危险；四是要加强日常维护保养，保证电气设备的电压、电流、温升等参数不超过允许值，电气设备保持足够的绝缘能力，电气连接良好，确保电气设备的正常运行。消防部门要规范执法、依法监督、严把审批关，避免留下先天性火灾隐患
公安消防部门在依法实施消防监督检查过程中发现的未经审批而擅自施工的单位要限期补办有关手续，严格依照法定程序，依据国家的法律、法规、规章以及技术标准进行有效的科学监督管理，最终达到消除火灾隐患目的。合理规划施工现场的消防安全布局，最大限度地减少火灾隐患
6.1 要针对施工现场平面布置的实际，合理划分各作业区，特别是明火作业区、易燃、可燃材料堆场、危险物品库房等区域，设立明显的标志，将火灾危险性大的区域布置在施工现场常年主导风向的下风侧或侧风向。
6.2 尽量采用难燃性建筑材料，减低施工现场的火灾荷载。6.3 民工宿舍附近要配置一定数量的消防器材，大型建筑工地应设置消防水池以及必要的消防通讯、报警装置。施工单位要认真贯彻落实《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》，实行严格的消防安全管理
7.1 确定法定代表人或者非法人单位的安全负责人，对施工现场的消防安全工作全面负责，成立义务消防安全组织，负责日常防火巡查 工作和对突发事件的处理，同时指定专人负责停工前后的安全巡视检查，重点巡查有无遗留烟头、电气点火源、明火等火种。
7.2 对雇佣的临时民工必须经过消防安全教育，使其熟知基本的消防常识，会报火警、会使用灭火器材、会扑救初期火灾，特别是要加强对电焊、气焊作业人员的消防安全培训，使之持证上岗。7.3 加强施工现场的用火管理。要严格落实危险场地动用明火审批制度，氧气、乙炔瓶两者不能混放，焊接作业时要派一监护人，配齐必要的消防器材，并在焊接点附近采用非燃材料板遮挡的同时清理干净其周围可燃物，防止焊珠四处喷溅。
7.4 在民工宿舍、员工休息室、危险物品库房等火灾危险处设立醒目的严禁吸烟等消防安全标志，必要时设置吸烟室或指定安全的吸烟地点。
7.5 加强施工现场的用电管理。施工单位确定一名经过消防安全培训合格的电工正确合理地安装及维修电气设备，经常检查电气线路、电气设备的运行情况，重点检查线路接头是否良好、有无保险装置、是否存在短路发热、绝缘损坏等现象。火灾事故应急措施
8.1 施工现场万一发生火灾事故，火灾发现人应立即示警和通知项目现场负责人，并立即使用施工现场配备的消防器材扑灭初起之火，项目现场负责人接到报警后，要立即组织项目义务消防队进行灭火，并安排人员疏散，转移贵重财物到安全地方，拨119电话报警、接警，同时通知公司领导和保卫部。
8.2 在灭火时要根据燃烧物质、燃烧特点、火场的具体情况，正确使用消防器材。
8.2.1 施工现场发生火灾，绝大多数都是由于烧焊作业或遗留火种引燃竹木等固体可燃物而引起的。对于这类火灾，可用冷却灭火方法，将水或泡沫灭火剂或干粉灭火剂(ABC型)直接喷射在燃烧着的物体上，使燃烧物的温度降低至燃点以下或与空气隔绝，使燃烧中断，达到灭火的效果。
8.2.2 如遇电器设备火灾，应立即关闭电源，用窒息灭火法。用不导电的灭火剂，如二氧化碳灭火器、干粉灭火器(ABC型或BC型均可，下同)等，直接喷射在燃烧着的电器设备上，阻止与空气接触，中断燃烧，达到灭火效果。
8.2.3 如遇油类火灾，同样可用窒息灭火方法，用泡沫灭火器、二氧化碳灭火器、干粉灭火器等，直接喷射在燃烧着的物体上，阻止与空气接触，中断燃烧，达到灭火的效果。严禁用水扑救。
8.2.4 如遇贵重仪器设备、档案、文件着火，可用窒息灭火方法，用二氧化碳等气体灭火器直接喷射在燃烧物上，或用毛毡、衣服、干麻袋等覆盖，中断燃烧，达到灭火的效果，严禁用水、泡沫灭火器、干粉灭火器等进行扑救。
8.3 扑救火灾爆炸事故，应遵循如下原则：
从上向下、从外向内，从上风处向下风处。
8.4 当事故现场火灾危及到和身烧伤，即紧急把伤者隔离火源，并 把火扑灭，轻度烧伤可即包扎处理。中、重度烧伤者马上送医院治疗，并进行医学观察。
9结论
9.1 加强施工现场易燃、易爆、可燃材料的管理，及时清理作业遗留的可燃废渣，并远离火源，电源。在含有易燃物品作业场地严禁吸烟和动用明火。
9.2 加强对明火作业、电气焊割等过程的管理。
9.3 加强对电气线路和电气设备的规范安装和日常检查管理。9.4配备完善的消防设施和消防器材。
9.5 加强对施工队伍管理和消防安全培训，提高员工的消防安全意识和消防技能。
致谢
本论文得以顺利完成，我衷心感谢杨金招老师，您为人随和热情，治学严谨细心。在我遇到问题的时候，总能及时而又耐心地指导我，帮助我，鼓励我，抚慰我焦急的情绪。
从论文选题到收集资料，从写稿到修改期间经历了喜悦、烦躁、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今，伴随着这篇论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。我知道，这些都我无不饱含着杨老师的心血和汗水。再次感谢您深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，理清写作方向，最终使我的论 文得以顺利完成。
【参考文献】
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减速器设计方法优化策略论文
摘要：减速器是各类机械设备中广泛应用的传动装置。减速器设计的优劣直接影响机械设备的传动性能。本文通过对两种减速器主要优化设计方法的分析，提出了减速器设计中应考虑的约束条件、目标函数和变量等。关键词：减速器优化设计
传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案，虽然也能获得满足给定条件的设计效果，但一般不是最佳的。为了使减速器发挥最佳性能，必须对减速器进行优化设计，减速器的优化设计可以在不同的优化目标下进行。除了一些极为特殊的场合外，通常可以分为从结构形式上追求最小的体积(重量)、从使用性能方面追求最大的承载能力、从经济效益角度考虑追求最低费用等三大类目标。第一类目标与第二类目标体现着减速器设计中的一对矛盾，即体积(重量)与承载能力的矛盾。在一定体积下，减速器的承载能力是有限的；在承载能力一定时，减速器体积(重量)的减小是有限的。由此看来，这两类目标所体现的本质是一样的。只是前一类把一定的承载能力作为设计条件，把体积(重量)作为优化目标；后一类反之，把一定的体积(重量)作为设计条件，把承载能力作为优化目标。第三类目标的实现，将涉及相当多的因素，除减速器设计方案的合理性外，还取决于企业的劳动组织、管理水平、设备构成、人员素质和材料价格等因素。但对于设计人员而言，该目标最终还是归结为第一类或第二类目标，即减小减速器的体积或增大其承载能力。
一、单级圆柱齿轮减速器的优化设计
单级主减速器可由一对圆锥齿轮、一对圆柱齿轮或由蜗轮蜗杆组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。但是其主传动比i0不能太大，一般i0≤7，进一步提高i0将增大从动齿轮直径，从而减小离地间隙，且使从动齿轮热处理困难。单级主减速器广泛应用于轿车和轻、中型货车的驱动桥中。单级圆柱齿轮减速器以体积最小为优化目标的优化设计问题，是一个具有16个不等式约束的6维优化问题，其数学模型可简记为： minf(x)x=[x1x2xj(x)≤0(j=1，2，3∧，16)
3x
4x
5x
6]T∈R6S.t.g采用优化设计方法后，在满足强度要求的前提下，减速器的尺寸大大地降低，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量。优化设计法与传统设计密切相关，优化设计是以传统设计为基础，沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。优化设计虽然弥补了传统设计的某些不足，但该设计法仍有其局限性，因此可在优化设计中引入可靠性技术、模糊技术，形成可靠性优化设计或模糊可靠性优化设计等现代设计法，使工程设计技术由“硬”向“软”发展。
二、混凝土搅拌运输车减速器的优化设计 1.主要参数
混凝土搅拌运输车搅拌筒(罐)的设计容积为8～10m3，最大安装角度12°，工作转速2～4r/min和10～12r/min(卸料时的反向转速)；减速器设计传动比131∶1，最大输出转矩60kN·m，要求传动效率高、密封性好、噪声低、互换性强。2.2结构设计主要包括前盖组件、被动轮组件、第一级行星轮总成、第二级行星轮总成、机体中部组件和法兰盘组件6大部分。机体间采用螺栓和销钉连接与定位，机体与内齿圈之间采用弹性套销的均载机构。为便于用户在使用时装配与拆卸，减速器主轴线与安装面设计有15°的倾角，法兰盘轴线可以向X、Y和Z方向摆动±6°，并选用专用球面轴承作为支承。轴承装入行星轮中，弹簧挡圈装在轴承外侧且轴向间隙≤0.2mm，减速器最大外形尺寸467mm×460mm×530mm，总质量(不含油)为290kg。2.传动系统设计
该减速器采用3级减速方案：第一级为高速圆柱齿轮传动，其余两级为NGW型行星齿轮传动。其中，第二、三级分别有3个和4个中空式行星轮，行星轮安装在单臂式行星架上，行星架浮动且采用滚动轴承作为支承；第二级行星架与法兰盘之间采用鼓形齿双联齿轮联轴器连接，混凝土搅拌运输车减速器对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度和齿面磨损等要求十分苛刻，因此合理地选择变位系数和进行修形计算十分重要。
三、减速器优化设计的数学模型 1.目标函数
对于C型问题，目标函数是A=min{f(x)}=min{f(x1，x2，…，xn)}式中：A——减速器总中心距，即各级中心距之和；x——各设计变量(包括各级中心距、模数、螺旋角、齿数、齿宽和变位系数等)；n——设计变量的个数。对于P型问题，目标函数是P=max{f(x)}=max{f(x1，x2，…，xn)}。式中：P——减速器的许可承载功率；x——同C型；n——同C型。2.约束条件
约束条件是判断目标函数中设计变量的取值是否可行的一些规定，因此减速器优化设计过程中提出的每一个供选择的设计方案；都应当由满足全部约束条件的优化变量所构成。对于减速器来说，在列出优化设计的约束条件时，应当从各个方面细致周全的予以考虑。例如，设计变量本身的取值规则，齿轮与其它零件之间应有的关系等等。减速器优化设计应考虑以下约束条件：（1）设计变量取值的离散性约束 齿数：每个齿轮的齿数应当是整数；模数：齿轮模数应符合标准模数系列(GB1357-78)；中心距：为避免制造和维护中的各种麻烦，中心距以10mm为单位步长。
（2）设计变量取值的上下界约束
螺旋角：对直齿轮为零，斜齿轮按工程上的使用范围取8°~15°；总变位系数：由于总变位系数将影响齿轮的承载能力，常取为0~0.8。（3）齿轮的强度约束
齿轮强度约束是指齿轮的齿面接触疲劳强度与轮齿的弯曲疲劳强度，这两项计算根据国家标准GB3480-83中的方法进行。强度是否够，根据实际安全系数是否达到或超出预定的安全系数进行检验。（4）齿轮的根切约束
为避免发生根切，规定最小齿数，直齿轮为17，斜齿轮为14~16。（5）零件的干涉约束
要求中心距、齿顶圆和轴径这三者之间满足无干涉的几何关系。对于三级传动的减速器(如图1)，干涉约束相当于两个约束：第二级中心距应大于第一级大齿轮齿顶圆半径与第三级小齿轮顶圆半径之和；第三级中心距应大于第二级大齿轮顶圆半径与第4轴半径之和。而二级齿轮传动类推。
四、结语
机械优化设计是在常规机械设计的基础上发展和延伸的新设计方法，而减速器的优化就是其中之一，是以传统设计为基础、沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。在实际应用中已产生了较好的技术经济效果，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量，使减速器发挥了最佳性能。参考文献：
[1]孙元骁等著.圆柱齿轮减速器优化设计.机械工业出版社，1988.[2]胡新华.单级圆柱齿轮减速器的优化设计[J].组合机床与自动化加工技术，2006.[3]陈立平，张云清，任卫群等.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程.清华大学出版社，2005.[4]梁晓光.优化设计方法在齿轮减速器设计中的应用[J].山西机械，2003.[5]范顺成，马治平，马洛刚.机械设计基础.机械工业出版社，2002.[6]马晓芸.混凝土搅拌车减速器制造专家[J].商用汽车杂志(CommercialVehicleMagazine)，2007，(8)：84-85
第四篇：多媒体在多高层房屋结构设计课程教学中的应用
多媒体在多高层房屋结构设计课程教学中的应用
摘要：
针对多高层房屋结构设计课程内容杂、难点多且学时有限的特点，探讨多媒体教学手段在该课程教学中的应用，阐述了多媒体教学手段的优势；同时也指出应紧扣教学目的选用恰当的技术手段。
关键词：多媒体；教学手段；多层建筑；高层建筑；结构设计；教学研究
中图分类号：G6420；TU9732 文献标志码：A 文章编号：
10052909（2014）02013303
一、课程背景
多高层房屋结构设计课程是土木工程专业重要的专业主干课程，笔者所在学校是在四年制本科教学的第七学期开设的。该课程主要讲述多高层房屋建筑的结构设计原理、方法及构造要求等知识，是后续毕业设计环节结构设计部分必不可少的重要内容，与毕业设计的教学效果密切相关。更为重要的是，通过该课程的学习，可引导学生建立正确的结构设计概念，为学生毕业后的专业发展打下坚实基础。该课程教学质量的好坏，直接影响土木工程专业本科生的专业素质，关系到毕业生的就业与未来发展，是体现高校土木工程专业办学质量的一门重要课程。
多高层房屋结构设计是建立在科学试验和工程实践基础上的应用学科，具有综合性和应用性的特点。随着人类生产力水平的不断提高，在大量的工程实践过程中，越来越多有代表性的多高层建筑如雨后春笋般地不断涌现，其结构体系不断发展，所涉及的计算问题日趋复杂，设计所用软件功能日益强大，这些都极大地丰富了多高层房屋结构设计课程的教学内容。多高层房屋结构设计课程内容杂、难点多，而学时又在压缩，应如何提高教学效率，确保教学质量，对这一问题已有许多思考和研究。笔者结合自身的教学实践，就多媒体教学手段在多高层房屋结构设计课程教学中的应用作了探讨，取得了一些实效，也有一些体会。
二、充分发挥多媒体在教学中的优势
在现代多媒体技术的支持下，多媒体教学手段一出现就表现出一些突出优势。教学中应充分利用其优势，以提高教学效果[1]。
（一）激发学生的学习兴趣，培养其创造性思维
传统教学手段很难生动形象地展示现代建筑的发展，而多媒体教学与生俱来的技术优势恰恰在于能够综合利用多种媒体，实现视觉与听觉的结合，用形象与声音来呈现教学内容。多媒体教学不仅可以让学生直观地了解历史经典建筑和现代优秀建筑，还可以大胆想象和展示未来建筑结构的发展，使学生对专业前景有更形象的认识，这样学生就能更积极地投入课程学习，也更乐于追求与众不同的创新思维。
（二）提高教学效率，节约课程学时
与先修的混凝土结构设计原理等课程不同，多高层房屋结构设计课程有大量复杂的图形和公式，这部分内容是传统教学手法
较难处理的。例如，D值法公式推导过程中需要用到的中间梁柱单元变形分析图（见图1），虽然这个图形在多高层房屋结构设计课程的众多图形中并不算太复杂，但如果要求教师在授课过程中在黑板上手绘，则不仅需要耗费大量的时间，而且绘制出来的图形也难以保证规范。而学生既要看教材上用单一的黑色所绘制的变形图，还要看教师在黑板上的公式推导，这样一来不仅教学效率低，教学效果也不好。
相比传统教学手段，多媒体教学能将多种信息媒体有机集成为一个系统，实现快速的切换，这样更有利于提高教学效率，节约课程学时。
（三）课堂教学生动形象，变难为易
在多媒体教学中，对于类似图1的图形，很容易通过添加动画效果来逐步展开分析，清晰地呈现计算公式的来龙去脉。同时，还能让学生体会到在解决问题过程中所体现出来的思维逻辑性。由于这些图形往往对应教学中的重点与难点，利用多媒体教学手段，不仅有助于学生更深入地理解知识点，有效化解教学内容中的难点，还能训练学生解决问题的能力。这样的讲解效果远远好于教材上死板的图形和公式。
三、多媒体教学中应注意的问题
（一）合理取舍教学内容
多媒体技术能够将大量信息系统集成起来，可以进行信息之间的快速切换。需要注意的是，多媒体技术虽然能极大地提高教学效率，但另一方面却可能使学生陷入信息的海洋，易于疲劳，难以跟上教学节奏。因此，在多媒体教学过程中，应合理地确定每一堂课教学内容的多寡以及信息之间的切换速度，同时密切注意学生在课堂上的反应。如果发现学生反应变慢、思维跟不上等情况时，应适当放慢讲课节奏[2]。
（二）突出重点
传统教学中，绪论这部分内容一般不作重点讲解，教师会将学时更多地分配到后面的主要章节，教学重点相对容易突出。而在多媒体教学中，为吸引学生的注意力教师往往在多高层房屋结构设计课程的绪论部分展示大量的工程实例图片、模型、动画以及视频等资料，提高学生的学习兴趣，从而自觉不自觉地在这一部分投入比较多的时间，占用了主要章节的课时，导致教学重点的淡化。在这一方面，多媒体教学需要更多地借鉴传统教学的有益经验，合理分配学时，突出教学重点[3]。
（三）教学手段应服务于教学目的
无论传统教学还是多媒体教学都是一种手段，应当服务于教学目的。多媒体教学不应为了吸引眼球而一味卖弄技术，应根据教学目的的需要合理选择教学手段，发挥好各种媒体的优势。在一些多媒体课件比赛及讲课比赛中，为了取得好的成绩，不少参赛者倾向于选择能够尽情发挥多媒体优势的章节作为参赛内容，而不去涉及教学中的难点和重点。这样下去，很容易背离教学目的，误入“为了多媒体而多媒体”的歧途。
四、结语
多高层房屋结构设计课程教学内容庞杂且学时有限，在教学过程中合理应用多媒体教学手段，不仅能够提高教学效率，有利于压缩学时，也能更好地激发学生的学习兴趣，培养学生的创造性思维；还能使课堂教学更为形象生动，有效地化解教学难点。但是，值得注意的是，在实际应用中，应当围绕教学大纲合理地组织教学内容，突出重点，紧扣教学目的来选用恰当的多媒体技术手段，以免给人卖弄技术之嫌。参考文献：
[1]公维林.多媒体教学在《建筑施工技术》教学中的应用[J].中国科技信息，2006，18（10）：228-229.[2]李果.土木工程专业课程多媒体教学质量探讨[J].高等建筑教育，2009，18（6）：150-152.[3]李书进，厉见芬.结构力学多媒体教学的策略与思索[J].高等建筑教育，2010，19（1）：131-135.
第五篇：荷载与结构设计方法原创论文1
荷载与结构设计方法经典论文
作者姓名、指导教师姓名、摘要、关键词、图表名、参考文献内容用楷体；正文、图表、页眉、页脚中的文字用宋体；英文用Times New Roman字体。工程结构是指用建筑材料建筑的房屋 摘要： 关键词： 风荷载
4.1 基本风速和基本风压
风的强度常用风速表示。当风以一定的速度向前运动遇到建筑物、构筑物、桥梁等阻碍物时，将对这些阻碍物产生压力，即风压。
风荷载是工程结构的主要侧向荷载之一，它不仅对结构物产生水平风压作用，还会引起多种类型的振动效应。确定作用于工程结构上的风荷载时，必须依据当地风速资料确定基本风压。风的流动速度随离地面高度不同而变化，还与地貌环境等多种因素有关。
为了设计上的方便，可按规定的量测高度、地貌环境等标准条件确定风速。对于非标准条件下的情况由此进行换算。在规定条件下确定的风速称为基本风速，它是结构抗风设计必须具有的基本数据。
4.2 风压高度变化系数 地面粗糙度等级低的地区，其梯度风高度比等级高的地区低。根据实测结果分析，大气边界层内平均风速沿高度变化的规律可用指数函数来描述。
地面粗糙度分为A、B、C、D四类。A类是指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，取地面粗糙度指数αA =0.12，梯度风高度300m。B类是指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区，取地面粗糙度指数 αB =0.16 C类是指有密集建筑群的城市市区，取地面粗糙度指数 αC =0.22 D类是指有密集建筑群且房屋较高的城市市区，取地面粗糙度指数 αD =0.30。
4.3 风荷载体系系数 中风荷载体型系数为正值，代表风对结构产生压力作用，其方向指向建筑物表面；风荷载体型系数为负值，代表风对结构产生吸力作用，其方向离开建筑物表面。当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应，使得房屋某些部位的局部风压显著增大。设计时可将单体建筑物的体型系数 乘以相互干扰增大系数，该系数参考类似条件的试验资料确定；必要时宜通过风洞试验得出。
4.4 顺风向风振 实测资料表明，顺风向风速时程曲线中，包括两种成分：一种是长周期成分，其值一般在10min以上；另一种是短周期成分，一般只有几秒左右。根据上述两种成分，应用上常把顺风向的风效应分解为平均风(即稳定风)和脉动风(也称阵风脉动)来加以分析。
4.5 横风向风振 空气在流动中，对流体质点起着重要作用的两种力：惯性力和粘性力。空气流动时自身质量产生的惯性力为单位面积上的压力
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