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超级工程论文

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超级工程论文范文第1篇

关键词:正负共极电极 水基 超级电容器 工艺

一、前言

超级电容器又名电化学电容器[1-3],超级电容器对于电动汽车的启动、加速和上坡行驶具有极其重要的意义。传统的超级电容器极低的比能量使得它不可能单独用作电动汽车能量源,故提高超级电容器的比功率、比能量[4],使之作为辅助能量使用具有显著优点[5]。它在汽车启动和爬坡时快速提供大电流及大功率,在正常行驶时由主动力源快速充电,在刹车时快速存储发电机产生的大电流,这可减少电动汽车对蓄电池大电流充电的限制,大大延长蓄电池的使用寿命,提高电动汽车的实用性,对于燃料电池电动汽车的启动更是不可少的。超级电容器在充电―放电的整个过程中,没有任何化学反应和无高速旋转等机械运动,不存在对环境的污染[6],也没有任何噪声,结构简单,质量轻,体积小,是一种更加理想的储能器。

本文研究了一种正负共极水基超级电容器电极,它具有良好的粘接特性且电极材料表面电阻较小。用该电极进行装配得到了正负共极层叠式串联超级电容器[7-8],它最大的优势是具有内阻小、电压高的特点。其单体工作电压可到达1.6V,是传统式水基超级电容器电压的1倍。

二、实验

我们制作的正负共极水基超级电容器由4个单元组成,分别为电极、聚丙烯膜[9]、电解质、壳体。电极与电极之间由通离子阻电子的隔膜隔开进行串联式叠片,完成叠片后装配到金属壳体中,注入电解液并进行密封。

(一)电极制作方法

1.正负电极材料配比与浆料配制工艺

将粘结剂(PTFE)加入到蒸馏水的真空搅拌罐中,搅拌0.5h使PTFE分散均匀,再加入导电剂SP(特密高,瑞士)和CNT浆液(北京天奈科技有限公司,中国)搅拌2h至完全分散,最后加入锰酸锂(湖南杉杉科技有限公司,中国)搅拌3h形成均匀的正极浆料,浆料最终黏度为5~6.5Pa.s,固含量约55%,材料加入质量百分比为LMO:PTFE:SP:CNT=92:3:2:3。将CMC(型号A30000,美国)加入到蒸馏水的真空搅拌罐中,搅拌2h使CMC完全溶解,再加入导电剂SP(特密高,瑞士)和CNT浆液(北京天奈科技有限公司,中国)搅拌2h至完全分散,再加入活性炭AC(比表面积2000±100m2/g,上海合达炭素材料有限公司)搅拌4h至完全分散,最后加入SBR(型号50%水溶液,深圳诺伊特材料有限公司)溶液搅拌1h形成均匀的负极浆料,浆料最终黏度为16~18Pa.s,固含量约25%,材料加入质量百分比为AC:CMC:SP:CNT:SBR=90.5:2:2:3:2.5。

2.正负共极电极制作工艺

在特制上下两层隔离烘烤箱的涂布机上将正、负极浆料进行涂布,依据正极面密度为(150±10)g/m2、负极面密度为(268±5)g/m2的工艺要求,将正、负极浆料同时涂覆在同一集流体上,形成正/负共极的电极。

(二)正负共极水基超级电容器装配方法

再将加工合格的电极卷料分切成符合工艺要求的尺寸,以“集流体―正电极―隔膜―负电极―集流体―正电极―隔膜”串联方式进行10个单元叠加形成超级电容器芯体,见图1。超级电容器芯体放入壳体中,加入已配制好的电解液(硫酸锂)并用树脂将壳体密封,在50T的压力机下对密封好的电容器进行挤压。最后在精密的测试设备上对电容器进行激活,形成一种正负共极水基超级电容器,见图2。

(三)正负共极水基超级电容器测试

装配好的正负共极水基超级电容器进行充电活化后,使之具有超级电容器的特性,快速的吸附与脱嵌实现了电源能够快速充电和大电流放电的功能。

使用1A的电流对超级电容器进行充放电测试,得到其工作电压、能量密度。

三、结果与讨论

(一)正负共极电极分析

1.负极浆料均一性好

浆料的均一性直接影响涂布效果。活性炭的比表面积比较大,导致浆料制作时固含量比较低仅20%左右,黏度比较大20Pa.s左右,负极浆料输出时流动性良好,固含量23%,黏度18Pa.s。涂布过程中浆料不会受外界环境因素影响而出现团聚、结硬块、塞刀口等现象。

2.正负共极水基电极具有良好的粘接特性

传统式水基电极在涂布过程中存在龟裂现象,严重时掉渣,而本文工艺制作的正负共极水基电极具有良好的粘接特性,此特性大大降低了浆料与集流体之间的接触电阻,从而改善了其极化性能。

3.电极表面电阻小

正负共极水基电极通过在材料选择、配料工艺、涂布工艺等方面严格控制,得到的电极表面电阻比较小。使用万用表分别测量其表面电阻和传统式水基电极的表面电阻,测量结果显示正负共极水基电极正极表面电阻为1100Ω左右、负极表面电阻为132Ω左右,传统式电极正极表面电阻为3140Ω左右、负极表面电阻为542Ω左右。

(二)超级电容器测试性能分析

图4为使用我们制作的正负共极水基电极加工得到的超级电容器电性能测试曲线图。图中显示出超级电容器具有较高的电压,单体电压可达到1.6V以上(最高电压可到达1.8V),计算得出能量密度可到达20Wh/kg(超级电容器能量密度E=1/2CU2),对比传统式水基超级电容器的电压0.8V,它的电压提高了1倍。

四、结论

本文研究了一种正负共极水基超级电容器电极的制备方法,使用该方法制得的电极具有良好的性能,主要对负极浆料性能、电极粘接性能、工作电压、能量密度等方面进行了测试。测试结果显示,负极浆料固含量可达到23%、黏度可达到18000mPa.s且具有良好的均一性;正负共极电极的粘接性能良好且表面电阻得到了优化,正极表面电阻为1100Ω左右、负极表面电阻为132Ω左右;单体工作电压可达到1.6V以上是传统水基超级电容器(0.8V)的1倍,能量密度大大提高,可达到20Wh/kg。

参考文献

[1]Conway B E. Electrochemical Supercapacitors Scientific Fundamentals and Technological Applications,New York:Plenum Press,1999.

[2]Conway B E. Birss V,Wojtowicz J,et al. Reports to continental Group,Inc.,1975-1980;D.Craig,Canadian Pat. 1985,196:683.

[3]Conway B E. Transition from “supercapacitor” to “battery” behavior in electrochemical energy storage,J. Electrochem Soc.,1991,138:1-8.

[4]张治安,邓梅根,胡永达,等.电化学电容器的特点及应用[J].电子元件与材料,2003,22(11):1-5.

[5]王然,苗小丽. 大功率超级电容器的发展与应用[J].电池工业,2008,13(3):191-194.

[6]程杰,曹高萍,杨欲生.活性炭-锰氧化物电化学混合电容器的研究[J].电池,2006,36(34):247-248.

[7]王彦鹏. 电化学超级电容器复合电极材料的制备与研究. 硕士学位论文,西北师范大学,2007,3-5.

[8]孟祥云. 超级电容器NiO及其符合材料的制备与电化学性能. 硕士学位论文,湘潭大学,2008,5-7.

[9]Paladini V,Donateo T,Risi Aa,et al. Super-capacitors fuel-cell hybrid electric vehicle optimization and control strategy development,Energ. Convers. Manage.,2007,48:3001-3008.

超级工程论文范文第2篇

林毅夫等从对赶超战略的批判入手,借助于国际分工和贸易的比较优势理论,提出了经济发展的比较优势战略理论。该理论认为,落后国家与发达国家之间的根本差别在于要素禀赋结构的差别。一国最具竞争能力的产业、技术结构是由其要素禀赋结构决定的。一个经济系统中产业结构和技术结构总体水平的升级,从根本上说,依赖于该经济中要素禀赋结构的变化。因此,发展中国家要赶上发达国家,经济发展的目标应该定位于尽快地提升本国的要素禀赋结构。而提升本国的要素禀赋结构在一定程度上取决于该国所遵循的经济发展战略。遵循比较优势发展,会使得整个经济具有竞争力,经济发展速度加快,资本积累的速度将远高于劳动力和自然资源增加的速度,要素禀赋结构得到较快的提升。随着要素禀赋结构和比较优势的动态变化,一个经济的产业和技术结构也会自然而然地升级。

正如比较优势理论揭示了国际分工和贸易的一般原理和规律一样,林毅夫教授的比较优势战略理论揭示了一国资源禀赋结构与产业发展关系的一般原理和规律。(1)要素禀赋差异是落后国与发达国的差异所在这一论断,指出了经济演讲过程的特点,经济的发展表现为要素禀赋结构的不断提升。(2)揭示了要素禀赋结构与产业结构的对应性。不可否认,一国要素禀赋结构状况对该国产业结构的形成具有重要制约作用,一个经济的产业结构状况与其要素禀赋结构状况存在对应关系。无论采取何种经济发展战略,要素禀赋结构都是最重要的既定外生变量。合理的产业结构是以要素禀赋结构为基础和支撑的,而一国产业结构的演变和升级无疑也要反映该国要素禀赋结构的变动。符合要素禀赋结构的产业发展会得到促进,不符合要素禀赋结构的产业发展会受阻。(3)要素禀赋结构的升级是产业发展以至于一国经济发展的内在决定因素。发展中国家要想实现产业结构的快速演进,接近并赶超发达国家,必须注重要素禀赋结构的提升,从比较优势上寻求突破。

比较优势战略的合理性和适用性是由比较优势理论的合理性和适用性决定的。比较优势理论是国际分工和贸易的基础,由斯密的绝对成本论到李嘉图的比较成本论,再到赫克歇尔和俄林的要素禀赋理论,比较优势理论形成了完整的体系。这个理论揭示了国际贸易领域客观存在的经济运行的一般原则和规律,萨缪尔森称之为“国际贸易不可动摇的基础”。绝对成本论不仅指出了产品的绝对成本是一国贸易的基础,第一次论证了国际贸易的互利性质,而且揭示了绝对成本优势的来源:一是自然禀赋的优势,二是人民的特殊技巧和工艺上的优势。比较成本论的“两优择重,两劣择轻”思想则揭示了分工和贸易互利性的一般特征,指出不论一国处于什么发展阶段,都可按照比较优势的原则参与国际分工和贸易并从中获利。要素禀赋理论从各国要素禀赋差异的角度说明了比较成本产生的原因,提出了通过要素选择和合理组合降低成本,获取贸易利益的思想。

二、比较优势战略理论的不足

比较优势发展战略在理论界得到一定的认同,但也遭遇到大量的批评。郎永清(2004)认为,要素禀赋对产业结构的形成的确具有重要作用,但由于规模经济和集聚经济的存在,一国的产业结构并非仅由要素禀赋结构先天决定。一国的经济能否实现持续增长主要取决于其在国际分工格局中的位置。如果一国的要素禀赋在较为落后的产业方面具有比较优势,那么,根据比较优势战略理论,该国在国际分工中将一直处于不利位置。因此,如果片面强调要素禀赋对产业选择的决定作用,有可能损害一个国家长期发展的可能性。胡汉昌和郭熙保(2002)认为,比较优势战略存在的问题表现在:第一,就现实的对外贸易而言,比较优势产品特别是劳动密集型产品出口的收益不可能长期化。第二,就长期的对外贸易而言,比较优势产品特别是劳动密集型产品出口也不能自动、自发地向资本密集型和技术密集型转变。第三,就整个国民经济发展而言,比较优势战略不能作为经济发展的主体战略。理由在于,一是大国对外贸易作用的局限性和复杂性,二是劳动密集型产业无力带动产业结构升级,三是对外贸易的引擎作用是有条件的。第四,比较优势战略忽略了制度和文化对一国经济发展的重要影响。因此,渐进式、分步式的追赶战略即后发优势战略是可行的选择。郭克莎(2003)认为,中国的对外贸易战略虽然要重视发挥比较优势,但不能以比较优势战略作为基本的战略模式,而需要突破以比较优势理论为基础的传统国际分工模式的束缚。中国对外贸易战略的理论依据,是以动态比较优势为基础。以比较优势的转换为导向,同时有选择地利用静态比较优势,有重点地推行逆比较优势战略。廖国民和王永钦(2003)认为,一国即使具有资源禀赋的比较优势,如果存在技术劣势和竞争劣势,该国的产业也必将缺乏国际竞争力,不可能从专业化分工和国际贸易中获得持久的好处。而一国哪怕不具有资源禀赋的比较优势,但如果交易效率和规模经济存在比较优势,该国在分工中同样具有竞争力,能够充分享受到专业化分工和规模经济所带来的内生比较利益,从而能较快地实现产业结构的升级换代并实现向发达国家的收敛。

笔者认为,比较优势战略理论的不足之处,主要表现在以下三个方面。

第一,没有对比较优势战略与国际分工、对外贸易的关系及相互影响进行充分的分析,这是该理论遭到批评的一个主要原因。廖国民和王永钦(2003)认为,中国劳动力优势,是静态的低端的要素优势,劳动生产率和技术的劣势会自然抵消这种优势。规模经济理论(朗永清,2004)也说明了只存在高级要素的优势,而不存在低级要素的优势。因此,落后国家由资源禀赋结构所决定的在国内有比较优势的产业和产品在国际上不一定有竞争优势。发展中国家本身所具有的比较优势在国际竞争中可能会变成劣势,结果可能是陷入比较利益陷阱,导致贫困化增长。这必将影响到国内有比较优势产业的经济剩余的积累速度,从而延缓产业结构的升级。从这个角度说,认为由落后国家的比较优势所形成的产品收益不能长期化,其比较优势不能自动带动产业升级的批评是有理论依据的。

第二,比较优势战略理论虽然揭示了一国要素禀赋结构与产业结构的关系,但要素禀赋结构与产业结构的对应性不具有先验性,而是具有后验性。即一国的产业结构及产业竞争力是以其要素禀赋结构为基础和支撑的,产业结构必须符合要素禀赋结构状况,但要素禀赋结构的升级并不必然地带来产业结构的升级及其竞争力的加强。只有在把一国经济发展看成是封闭的自然演变过程时,要素禀赋结构决定产业结构的先验性才能成立。最先发展的国家其产业发展往往是自然演进的,而后起国家大多必须走跨越式扶持发展的道路。

根据比较优势战略理论,一个国家的比较优势要得到发挥,需要有一个能够反映生产要素相对稀缺程度的要素价格结构,即熊贤良(1995)所说,比较优势已经充分反映到产品价格上。但发展中国家由于其市场所固有的缺陷,这个条件是不存在的。因此,比较优势战略理论运用于发展中国家具有一定的不适应性。

第三,更重要的,没有充分论证一国特别是落后国家比较优势及比较优势升级的来源,因此也就很难充分说明落后国家何以实现对发达国家的赶超。尽管比较优势战略所考察的一国要素禀赋结构从而比较优势是动态的,但落后国家如果一味遵循比较优势战略以实现产业结构自然升级,这个过程是过于缓慢的。比较优势战略理论勾画了一个经济自然演进的图景,而忽略了在历史进程中,一国的产业升级和经济发展往往是遵循跨越式途径,自然演进者通常是被世界经济所被抛弃的。资本主义发达国家的经济发展历史也说明了经济发展本身并不是一个自然演进过程,而是跨越式发展过程。没有原始资本积累,就没有英、西、葡、荷等国要素禀赋结构的快速提升,资本主义生产方式就无法迅速建立。美国、德国是靠保护扶持了比较优势(竞争优势),后起国家日本、韩国等则采取的是跨越式发展来培育具有竞争优势产业的要素禀赋结构,从而实现了经济赶超。在西方社会进入资本主义快速发展时期,我国明清封建王朝排斥创新,没有实现跨越式发展,最终沦为半殖民地。

落后国家要实现对发达国家的追赶甚至超越,必须首先实现其要素禀赋结构和产业结构的突变,从而快速建立起在前沿产业的比较优势和竞争优势。显然,比较优势战略理论没有对这种突变及其发生进行充分的解释。

三、以比较优势为基础的跨越式发展战略

实现在经济上对发达国家的赶超,是所有落后国家制定经济发展战略时的一个普遍取向。19世纪末到20世纪初德国和美国对英国的赶超、二战后日本、韩国等对欧洲的赶超,说明落后国家对发达国家的赶超是可能实现的。但也有不少发展中国家在实现赶超的过程中出现了战略和政策的偏差,陷入了困境。赶超战略如果是建立在一国资源禀赋结构所决定的比较优势基础上,不是对比较优势的否定。符合产业梯度发展的规律,战略就有可能实现。而如果赶超战略主要受出于政治等因素所决定的经济发展目标的驱动,则往往是反比较优势的,也是违反产业发展规律的,这样的战略容易走向失败。普雷维什、辛格、缪尔达尔等所主张的进口替代工业化战略的失败就是例证。

发展中国家的后发优势首先体现在其技术的快速发展上。发展中国家要实现对发达国家的赶超,关键的是发展中国家的技术变迁速度从而产生变迁速度要快于发达国家。通过低成本、低风险地从发达国家引进技术,进行技术模仿,可以使发展中国家技术变迁的速度快于发达国家。但技术模仿和引进必须与资本积累特别是人力资本积累相结合,才能转化为赶超的速度,而且在这个过程中,人力资本的积累和提升是起先导和制约作用的。这是一个“干中学”的过程,更重要的是对创新思想和创新能力的培养。

越是新技术,发达国家的保护越严,获取的代价越高,而对成熟技术,则保护轻松,获取的代价也较低。这说明,技术可以模仿,但发展中国家不可能持续地从发达国家那里得到“适宜的技术”。经济的跨越式快速发展,要求在技术模仿的基础上,进行更大更多的创新,突出经济发展中人的作用。要素禀赋结构的提升,要使得一国在最高级的要素方面占有一定的优势,才能支持产业向高级化和具有竞争力的方向转变。为此,落后国家必须实现由资本(包括物质资本和人力资本)积累向技术创新的快速转变,缩短追赶的过程。实现这种快速转变的唯一路径是人力资本存量的快速增加。对于绝大多数发展中国家而言,他们并没有能够通过技术引进和技术模仿缩小与发达国家在人均收入上的差距(邹薇,2003)。在技术引进和模仿的过程中缺少人力资本的积累,技术结构的系统提升就无法实现,从而产业的跨越式变迁和经济赶超就不可能实现。人力资本积累是保障技术引进效率、增加物质资本积累并形成产业竞争力的先导。

人力资本存量的快速增加必须由政府刻意而为,教育是人力资本投资的主要途径。历史上成功的经济赶超都是由落后国家优先发展教育、增加人力资本积累开始的。日、韩等国正是由于优先发展教育和科技,积累了人力资本的优势,才使得要素禀赋结构得以跨越式提升,实现产业升级和经济快速发展。各国在选择产业升级方向时所具备的要素禀赋及比较优势是注重人力资本投资,通过人为扶持所获得的,不是比较优势自然提升的缓慢结果。所以,一方面要看到,日本、韩国等在产业发展上是遵循了比较优势战略的,另一方面,还应当看到,这个比较优势的获得正是它们优势跃升的结果,而不是渐进取得的。

从长期来看,发展中国家要素禀赋结构会逐步提升,但由此所取得的比较优势往往只能是发达国家多年前的比较优势。发展中国家工业品出口的不断增加也往往是来自于发达国家由于产业升级所放弃的。如果发展中国家的要素禀赋结构没有一个跨越式的提升过程,落后将是长期的,循着发达国家曾经走过的老路去实现赶超的希望是渺茫的。发展中国家要发挥后发优势,实现经济赶超,应遵循“人力资本先行追赶——技术追赶——产业跃升——经济赶超”的路径,重在发挥人的优势。发展中国家命运的真正转变应该是发生在佩雷丝和苏蒂所说的“第二种机会窗口”,而不是比较优势战略所倡导的“第一种机会窗口”。

四、结语

经济发展实际上就是产业结构不断变迁、升级,向高级化发展的过程。任何国家在确定主导产业并实现产业升级时,都不能脱离由本国要素禀赋结构所决定的比较优势。但发展中国家为实现经济赶超,也不能受限于比较优势战略,而应力求实现要素禀赋结构和比较优势的突变性提升,走跨越式发展道路。通过优先发展教育,增加资本存量中人力资本的比重,是实现跨越式发展的关键,经济的赶超必须建立在人力资本存量的赶超上。人力资本存量的增加既是落后国家实现经济赶超的关键所在,也是一国经济长期发展并保持其竞争力的源泉。

参考文献:

1.林毅夫,孙希芳.经济发展的比较优势战略理论[J].国际经济评论,2003(6)

2.张二震.国际贸易分工理论演变与发展述评[J].南京大学学报(人文哲社版),2003(1)

3.郎永清.国际分工格局的形成及其意义[J].国际贸易问题,2004(8)

4.胡汉昌,郭熙保.后发优势战略与比较优势战略[J].江汉论坛,2002(9)

5.郭克莎.对中国外贸战略与贸易政策的评论[J].国际经济评论,2003(5)

6.廖国民,王永钦.论比较优势与自生能力的关系[J].经济研究,2003(9)

7.熊贤良.比较优势战略与大国的经济发展[J].南开经济研究,1995(4)

8.洪银兴.从比较优势到竞争优势[J].经济研究,1997(6)

9.马云泽.“比较优势战略”与“赶超战略”的再思考[J].当代经济研究,2003(7)

10.邹薇,代谦.技术模仿、人力资本积累与经济赶超[J].中国社会科学,2003(5)

11.罗良针,张莹.经济增长中人力资本驱动作用辨析[J].江西社会科学,2005(1)

超级工程论文范文第3篇

关键词:超限高层;可靠度;转换梁

超限高层建筑工程是指超出国家和地方现行规范规程所规定的适用高度和适用结构类型的高层建筑工程,结构布置特别不规则的高层建筑工程,以及有关的政府管理机构文件中规定应当进行抗震专项审查的高层建筑工程[1]。超限高层建筑工程的认定主要从三大方面认定:建筑物高度,建筑物规则性和建筑物跨度,其中建筑物规则性超限又分为平面规则性超限和竖向规则性超限。

结构的可靠度是指结构在规定的时间内、在规定的条件下,完成预定功能的概率[2]。可靠度的设计是人们对在工程实践中影响工程结构设计、施工及使用过程中可靠性,即安全性、适用性和耐久性的不确定性因素认识的基础上逐渐发展起来的。

1 工程概况

本工程位于广州市珠江新城,建筑用地面积4201㎡,总建筑面积为59099㎡,其中地上建筑面积46360㎡,地下建筑面积12739㎡,地面以上39层,建筑物总高度为128米。地面以下3层,主要为停车库及设备用房,其中地下3层及地下二层局部为核六级人防地下室。

本工程的设计基准期为50年,结构的设计使用年限为50年。建筑结构安全等级为二级,建筑结构防火等级为一级;地基基础的设计等级为甲级。

本工程抗震设防烈度为七度,Ⅱ类场地,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.10g,特征周期0.35s,抗震设防分类为丙类。

2 结构布置及计算分析

本工程地下室顶板采用梁板结构,楼板厚度为180-200mm,地下室位置抗震墙厚度为600mm,楼、电梯间200mm。塔楼位置抗震墙,首层抗震墙厚度为600mm,楼、电梯间200mm,其余楼层剪力墙厚度为200~400mm。框支柱采用钢筋混凝土柱,有1000×1000,800×1000,1000×1200。转换梁采用混凝土梁800×2200。剪力墙及框支柱混凝土强度等级从C60~C30,梁板混凝土等级为C30~C25。本工程采用剪力墙结构,由于建筑使用功能的要求,局部结构竖向构件上下不连续贯通,需要进行竖向构件转换。考虑工程实际情况,在不影响建筑功能使用的前提下,在二层楼面设置转换梁进行竖向构件转换。

选用中国建筑科学研究院编制的SATWE软件,并考虑偶然偏心地震作用、双向地震作用、扭转耦联及施工模拟,对结构进行计算分析。结构自振周期分别为3.98s,3.46s,3.06s,第一扭转周期与第一平动周期之比小于0.85。在50年一遇风荷载作用下最大层间位移角为1/1240。按规范计算的反应谱地震荷载下最大层间位移角为1/1070。考虑±5%偶然偏心下最大扭转位移比为1.33。因此本工程存在扭转不规则、凹凸不规则、局部剪力墙转换3项不规则,属B级高度的超限高层建筑。

3 转换梁可靠度分析

结构可靠是指结构在规定的时间内,规定的条件下,完成预定功能的能力,安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性。与这一概念相对应,结构在规定的时间内和规定的条件下,完成预定功能的概率称为结构可靠度。结构可靠度是结构可靠性的概率度量。

根据《建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001》结构构件的可靠度宜采用可靠指标度量。在结构安全等级为二级,破坏类型为脆性破坏时,结构构件承载能力极限状态的可靠指标不宜小于3.7[3]。因此本工程中钢筋混凝土转换梁的可靠指标不宜小于3.7。

可靠度计算方法目前主要有一次二阶矩法,JC法,蒙特卡洛法,响应面法等。本文结合通用有限元软件ANSYS,利用其可靠度模块,采用实用的响应面法计算转换梁的可靠度[4]。其具体计算流程为:

(1)通过ANSYS中的APDL语言,创建宏文件,建立有限元分析模型,并划分网格,求解。在建立有限元模型时,需选取合适的单元进行分析。本文考虑转换梁和上部墙体共同工作,梁柱选用Beam188单元,墙体选用SHELL63单元。

(2)进入后处理/POST1模块,提取转换梁的拉力N及弯矩M,并定义结构的功能函数。受压纵筋面积 取受拉纵筋面积 的0.3倍,小偏心受拉的结构极限状态方程为=0。大偏心受拉。

(3)定义随机变量[5]。

(4)执行循环,拟合响应面函数。

(5)通过ANSYS响应面计算,采用最小二乘法拟合出结构的响应面函数Z。

(6)执行蒙特卡洛模拟,估算结构可靠指标。

通过计算分析,转换梁的可靠指标β为4.254,满足工程要求。

4 结论

本文结合具体工程,利用通用有限元软件ANSYS及响应面法,分析了框支转换梁的可靠度,通用有限元软件分析结构可靠度将在工程领域得到更广泛的应用。

参考文献

[1] 吕西林.超限高层建筑工程抗震设计指南[M].上海:同济大学出版社,2009

[2] 赵国藩.工程结构可靠性理论与应用[M].大连:大连理工大学出版社,1996

[3] GB50153-2008工程结构可靠性设计统一标准[s].北京:北京科文图书业信息技术有限公司,2009

超级工程论文范文第4篇

关键词:混凝土原材料 质量控制 砼配合比 调整

中图分类号:U455.91 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)06(c)-0088-01

砼工程中砼质量的优劣关系到砼建筑物的安全稳定和使用寿命,因此为了确保混凝土工程质量,提高混凝土的生产水平,必须做好混凝土质量控制,而混凝土质量控制的关键是对混凝土原材料进行质量检查,管理及混凝土原材料变化后混凝土理论配合比能得到及时调整,下面就此方面进行阐述。

水泥是混凝土工程中常用胶凝材料,水泥质量的优劣直接影响到混凝土质量。所以对水泥厂家品牌的选择及储存保管,质量检测控制尤为重要。水泥运至工地应有生产厂家出厂合格证,品质检验报告。不同品种水泥,不同强度等级,出厂厂家和出厂批号,分别储存,堆放,不得混装。水泥仓库应有排水,通风措施,保持干燥,堆放时距地面,边墙至少30 cm,堆放高度不超过15袋。散装水泥1个月应清罐一次,新入罐水泥温度不宜高于15℃。水泥使用应采用先到先用原则。由于水泥会吸收空气中水分,产生结块,使强度降低,一般水泥每天强度损失约为0.2%~0.3%,因此对储存时间过长的水泥必须经过强度检验重新确定标号,方可使用。水泥进厂后检验项目包括:强度,安定性,凝结时间,需水量,细度。水泥凝结时间,安定性不合格严禁使用。在水泥抽捡过程中如果发现有一批水泥强度虽然达标但波动较大,需水量也有变化,那么施工时混凝土施工配合比中水泥用量应根据经验公式:fcu=Afce(C/W-B),在保证配置强度不变情况下调整水灰比,然后在混凝土施工配合比中用水量不变情况以增加或减少水泥用量,最后调整混凝土中其它料材用量及混凝土施工配合比。如果水泥需水量变化使混凝土塌落度增加或减小时,在混凝土施工配合比水灰比不变情况下,一般每增加或减小1塌落度,每1方混凝土需增加或减小用水量2.5/m3或1.5%~2.5%的水泥浆体积。

粗细骨料是混凝土的主要组成材料,其体积占混凝土总体积全体3/4以上,主要起骨架和填充作用。粗细骨料应坚实、清洁、不含杂质级配良好,细骨料(砂)表观密度应不小于2.5 g/cm3,粗骨料不小于2.6 g/cm3,在对其进行检验时有害杂质的含量应符合有关规范要求。当粗细骨料运至料场时质检人员应首先用目测法进行宏观检查,如果发现含泥量和泥块量过多,未经处理不得卸料。当检测发现细骨料(砂)的细度模数发生改变时混凝土理论配合比中砂率也应做相应调整,一般细骨料(砂)的细度模数增减0.1砂率增减0.5%。另外施工现场分级堆放的粗细骨料中往往有超径与逊径现象存在。超径就是某一级骨料中混有超过这一级粒径的骨料;逊径就是混有小于这一级粒径的骨料。超逊径的出现将直接影响骨料的级配和混凝土性能,因此必须加强这方面质量管理,并经常对骨料的超逊径进行检验。一般规定,超径含量不得大于5%,逊径含量不得大于10%。如果超过规定含量,有条件项目最好进行二次筛分,否则应调整骨料级配以免对混凝土质量产生不良影响。粗细骨料超逊径调整方法如下:假定某三级混凝土的理论配合比为:水140kg、水泥230kg、砂750kg、小石380kg、中石400kg、大石520kg。

第一种情况:假定中石超径4%,逊径7%则调整如下:

中石实际配料为400/(1-4%-7%)=449.4 kg

小石实际配料为:380-449.4×7%=384.6 kg

大石实际配料为:520-449.4×4%=502 kg

第二中情况:假定小石超径4%,逊径8%;

中石超径3%,逊径9%;

大石逊径6%,同时假定砂子.小石.中石.大石的实际重量分别为:w1 w2 w3 w4 则级配调整方程组为:

750=W1+W2×8%

380=W2×(1-4%-8%)

400=W3×(1-3%-9%)+W2×4%+W4×6%

520=W4×(1-6%)+W3×3%

对以上粗细骨料调整完,然后根据现场粗细骨料含水状况(每4h检测一次),在保证水灰比不变时将实验室理论配合比进行换算和调整,得出混凝土施工配合比,供施工用。

掺合料是为了节约水泥,改善混凝土性能,在混凝土拌制中掺入的矿物粉末,其掺量一般大于水泥质量的5%。常用的有粉煤灰、硅粉、超细矿渣 及天然的火山灰质粉末(如凝灰岩粉、沸石粉等)。掺合料在运输与储存中应有明显标志,严禁与水泥及其他材料混淆。掺合料的品质应符合现行国家和有关行业标准,其掺量应通过试验确定。每批产品出厂时应有合格证,主要包括:厂名、等级、出厂日期、批号、数量及品质检验结果等。使用单位应对掺合料进行验收检验,其检测项目有密度、细度、需水量比、烧失量、含水率、三氧化硫等,其质量指标确认符合混凝土质量要求时方可使用。

外加剂是在拌制混凝土过程一般不超过水泥质量的5%,且能使混凝土按需要改变性质的一种物质。混凝土外加剂按其化学成分有无机化合物和有机化合物两种。外加剂应有专用仓库或固定场所妥善保管, 不同品种外加剂应有标识,分别储存。粉状外加剂运输时注意防潮。外加剂从出厂到运到工地应确保包装不破损不混入杂物,包装上标识清楚,在使用前应通过试验确定其掺量以及与水泥的适应性。有些外加剂有毒性与腐蚀性应注意使用范围及环境污染。施工过程中外加剂称量应准确并搅拌均匀。

综合以上所述混凝土工程质量控制除了对以上原材料进行质量控制与及时调整混凝土施工配合比外,对混凝土工程质量控制还应包括对混凝土原材料的计量、 混凝土的搅拌、运输、浇筑振捣和养护等施工工艺进行严格的过程控制以及通过培训提高施工人员,质检人员和现场各工种操作人员的质量意识和责任心。只有这样才能确保有优良的混凝土工程质量。

参考文献

超级工程论文范文第5篇

当前,多核技术的不断发展和日渐成熟,使得处理器的性能得到巨大提升。但是对于存储设备来说,无论是速度还是容量都无法跟上这种步伐。随着处理器和其它子系统发展差距的日益加大,超级计算机的效率问题逐渐成为人们讨论和研究的热点,大部分的实际应用在超级计算机上的运行效率低下,几乎所有实际应用(气象、石油、机械等等)在超级计算机上的运行效率不到 10%,有的甚至低于 1%。正是由于这个原因,对超级计算机的评价已逐渐抛弃单纯的 Linpack 指标,而更加注重系统各个方面的性能,以及它们之间的平衡性。如何协调处理器、存储设备、互连网络之间的性能关系,以构建一个平衡的计算机系统,已经成为计算机系统设计的关键问题。Roadrunner 和 Cray XT5 率先跨入千万亿次门槛,使得世界各国纷纷加入到千万亿次超级计算机的研发队伍中来。目前,国际上已经开始在芯片、节点和系统不同层面探索和研制多核异构系统,如 nVidia 的 Tesla GPGPU 系统,英特尔和 AMD 开始研发的多核/众核异构芯片,以及众多厂商在研制的基于 FPGA 加速计算的节点级异构系统等等。然而,中国的最近一期 TOP100 显示,其排名前十的全部都是集群系统,这表明我国在新体系结构机器的引进和研制方面依然滞后,缺乏创新力度。

超级计算机系统应用领域日益广泛,天气预报、国防安全、石油勘探、计算流体力学、核武器研究等领域无不出现超级计算机的身影。超级计算机系统的进步极大地推动了这些应用的发展;反之,这些应用领域不断出现的新需求又直接刺激了超级计算机系统的研究与开发。超级计算机系统不仅对国民经济、社会发展以及国防现代化建设起直接推动作用,而且还是衡量一个国家经济技术综合实力的重要标志,已经成为当今世界发达国家竞相争夺的一个战略制高点。

一、超级计算机面临的挑战

虽然超级计算机的 Linpack 测试峰值在不断提升,并且 Roadrunner 和 Cray XT5 已率先跨入千万亿次门槛,但是超级计算机的发展依然受到严峻挑战。从 1976 年 Cray-1 计算机以后的系统设计开始失去平衡,特别表现在内存数据存取的时间延迟、Cache 带宽、内存带宽、I/O 带宽等方面的滞后。如果说在 10 万亿次计算时代我们可以基于商品化处理器部件、互连部件、存储部件、开源操作系统等构建工业标准化 Cluster 来满足在计算密集、I/O 密集等多个领域的应用需求,那么在未来几年,伴随着应用对计算能力的进一步需求,例如,在生物医学领域进行蛋白质电子态的计算、药物发明中的遴选过程、气象领域的短期天气预报、局部突发性灾难预报(如洪水、海啸)、天体物理学领域的超新星三维模拟等,这些应用都需要持续 100Tflop/s 以上的计算性能,有些应用甚至需要 1Petaflop/s 的持续计算性能,如果再基于 Cluster 架构来构建高性能计算机,将面临扩展性、可靠性、功耗、均衡性、可编程性、管理复杂性等诸多挑战。

由于系统结构设计的失衡,使得峰值速度不断提升与实际应用效率低下之间的矛盾一直没有得到解决,而且超级计算机研制、维护费用昂贵,牵扯到大量的人力、物力、财力,应用效率的低下是对资源的极大浪费。因此,如果能够在系统预研阶段通过一定的手段,预先判断设计方案的平衡性状况,发现影响性能的瓶颈或设计缺陷,将大大缩短研制周期、降低资金投入、规避研制风险,并最终有效地提高系统实际应用效率。

本课题来源于新型高性能计算机体系结构研究项目,以性能平衡性、工作负载特征、系统体系结构、系统评价方法为研究对象。借鉴控制论的相关理论,将超级计算机系统视为非线性高维大系统,用集合论的方法将其表示为 S={A,R},其中,S 为系统,A为元素集,即各部件,R 为关系集,即各部件间的相互关系及部件和负载特征间的关系,并建立一套性能平衡性预先评价体系,从平衡性的角度评判超级计算机的适用应用类型,发现系统的瓶颈和冗余,调整机器参数达到最佳状态,从而为设计高效的超级计算机系统提供指导和参考.概括的讲,本课题的意义和目的有如下几点:

(一)指导用户进行系统选择。应用先验的性能平衡性评价手段,使用户在了解自身应用特征的基础上,通过对比多个系统的性能平衡性状况,选择最适合自己应用的系统,从而提高系统应用效率。

(二)便于对系统进行有效改进。通过性能平衡性预先评价,能够发现已有系统的性能瓶颈和设计缺陷,提出改进方法。

(三)指导系统体系结构设计。对未来设计的系统进行性能平衡性预先评价,对比多套体系结构设计方案,达到系统设计性能的最佳配置。

二、本论文的讨论内容

影响超级计算机系统性能的主要因素有:系统设计、系统实现、系统对应的工作负载。:

(一)提出基于虚拟激励和模拟预测技术的性能平衡性预先评价方法。分析了当前性能平衡性的相关评价方法,针对基于基准测试程序性能平衡性评价方法在预先评价、综合评价以及使用灵活性等方面的不足,提出了基于虚拟激励和模拟预测技术的性能平衡性预先评价方法,保证了预测的精度,提高了使用的灵活性。

(二)典型应用工作负载分析及工作负载模型研究。超级计算机系统设计和制造的目的在于应用,应用程序的特征直接关系系统性能的优劣。为评价系统性能平衡性优劣,本文将应用类型归结为运算密集型应用、访存密集型应用、通信密集型应用,分析了 Linpack、Stream、PTRANS 三个典型基准测试程序的行为特征,提取了影响性能的主要负载特征,并在指令级对负载特征进行抽象化,建立了指令级工作负载模型,生成了典型应用虚拟激励,避免了基准测试程序应用覆盖面窄、使用不够灵活的缺陷。