時(shí)間：2023-03-06 15:58:03
導(dǎo)語(yǔ)：在工程結(jié)構(gòu)分析論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
筆者于2006年在加拿大阿爾伯塔大學(xué)進(jìn)行了為期3個(gè)月的進(jìn)修，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，注意到在加拿大大學(xué)本科及研究生的諸多專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中，課程完成前皆有一個(gè)答辯的環(huán)節(jié)，即應(yīng)完成課程論文（設(shè)計(jì)）并進(jìn)行相應(yīng)的答辯，這是學(xué)生學(xué)習(xí)和考核中的一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)。
一、在應(yīng)用性課程中進(jìn)行論文答辯的必要性
以筆者曾旁聽過(guò)的結(jié)構(gòu)分析II果程為例。結(jié)構(gòu)分析in是阿爾伯塔大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院所開的一門專業(yè)課程，主要內(nèi)容是鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)造設(shè)計(jì)，開課對(duì)象主要為三年級(jí)學(xué)生。在課程進(jìn)行中，學(xué)生以4一6人為一個(gè)小組，要求各小組分別完成一個(gè)公路橋的設(shè)計(jì)，但并沒(méi)有留出專有的課堂設(shè)計(jì)時(shí)間，一切作業(yè)皆在課余完成。在課程結(jié)束前的最后一周，教師會(huì)安排時(shí)間要求學(xué)生對(duì)自己完成的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行陳述并進(jìn)行答辯。
結(jié)構(gòu)分析II:陳程是關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、計(jì)算等設(shè)計(jì)內(nèi)容，但要求的課程設(shè)計(jì)題目比較概括，并沒(méi)有嚴(yán)格的限制，所以課程設(shè)計(jì)涉及到了更為廣泛的知識(shí)面。結(jié)構(gòu)主體既有鋼結(jié)構(gòu)，也包括鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土組成的混合結(jié)構(gòu)，其造型新穎，主體結(jié)構(gòu)形式涵蓋了梁式、拱式、桁架及懸索結(jié)構(gòu)，提交的報(bào)告書內(nèi)容包含了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方案及技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上的可行性指標(biāo)分析等。
在對(duì)答辯旁聽的過(guò)程中，筆者感覺(jué)到學(xué)生進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)有著較高的水準(zhǔn)。學(xué)生的知識(shí)面較廣，獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力強(qiáng)，能夠有效地將學(xué)習(xí)內(nèi)容和掌握到的知識(shí)體系有機(jī)地聯(lián)系和整合在一起，在課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中不拘泥于教師要求的內(nèi)容，會(huì)主動(dòng)地學(xué)習(xí)和攝取其他與結(jié)構(gòu)分析II]課程相關(guān)的內(nèi)容，具有自我完善并構(gòu)成完整的知識(shí)體系的能力。與國(guó)內(nèi)高校的學(xué)生相比較，或許在純理論基礎(chǔ)上沒(méi)有什么差異，但動(dòng)手、實(shí)踐及科研能力明顯較強(qiáng)。
在阿爾伯塔大學(xué)進(jìn)修學(xué)習(xí)的時(shí)間內(nèi)，筆者注意到，國(guó)外的教師若僅以其在課堂上對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講解能力而言，并非比國(guó)內(nèi)的高校教師更優(yōu)秀，課堂教學(xué)手段也同樣是輔助以幻燈和投影，但其課堂外的教學(xué)手段則顯得更為靈活多變，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性較之國(guó)內(nèi)的學(xué)生有著明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，即使受到中國(guó)目前教育條件和資源所限，發(fā)達(dá)國(guó)家教育體系中一些對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和社會(huì)資源要求較高的手段我們無(wú)法直接借鑒，但我們也可挖掘自身的潛力、發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，在目前的環(huán)境條件下取得一個(gè)最大化的成果。就課程答辯這一環(huán)節(jié)而言，在我們的教學(xué)工作中就可以直接應(yīng)用，并且從教學(xué)工作出發(fā)，也是相當(dāng)有必要的。
提高學(xué)生的綜合素質(zhì)是中國(guó)高等教育急需解決的問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)高校中，一般都沒(méi)有課程答辯環(huán)節(jié)，但答辯對(duì)學(xué)生能力的完善卻有著相當(dāng)重要的作用。在一門課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，如果學(xué)生只是完成課程考試或僅是以設(shè)計(jì)或論文的提交即告結(jié)束，那么對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)必然就缺乏一個(gè)反饋的過(guò)程，要么沒(méi)有從實(shí)用的角度得到總結(jié)，要么對(duì)于在自己學(xué)習(xí)或所寫論文中沒(méi)有涉及到的知識(shí)點(diǎn)難以得到更深層次的認(rèn)識(shí)和理解。而通過(guò)答辯過(guò)程的實(shí)施，教師可以通過(guò)對(duì)提交論文的批閱掌握教學(xué)情況和學(xué)生學(xué)習(xí)情況，并在答辯過(guò)程中提出針對(duì)性的問(wèn)題，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。更為重要的一點(diǎn)，就是學(xué)生不僅加深了對(duì)自己完成工作的認(rèn)識(shí)，還可以在聽取其他學(xué)生的論文答辯過(guò)程中了解和掌握自己沒(méi)有涉及到的知識(shí)點(diǎn)。這是一個(gè)教學(xué)互動(dòng)的過(guò)程，通過(guò)完成課程論文或設(shè)計(jì)并完成答辯，學(xué)生可以更為準(zhǔn)確地把握課程的核心內(nèi)容，并且通過(guò)獨(dú)立地完成論文和答辯達(dá)到對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。
二、在應(yīng)用性課程中進(jìn)行論文答辯的可行性
多媒體教學(xué)方法開始全面引入到大學(xué)的課程教學(xué)中，同時(shí)國(guó)內(nèi)高校對(duì)多媒體教學(xué)手段的應(yīng)用也趨于普遍化。先進(jìn)的教學(xué)手段的使用，使得教師可以節(jié)省板書時(shí)間，而把主要的精力都放在概念的講解上。但若僅是作如此調(diào)整，并不能夠完全改變傳統(tǒng)教學(xué)方式對(duì)素質(zhì)教育的束縛，依然是教師主動(dòng)地教、學(xué)生被動(dòng)地學(xué)，不能完全發(fā)揮出先進(jìn)教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)。因此，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)教學(xué)界對(duì)多媒體教學(xué)方式的采用仍然存在相當(dāng)大的爭(zhēng)論。從素質(zhì)教育的根本出發(fā)，從培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的角度出發(fā)，最為重要的還是需要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。
培養(yǎng)學(xué)生的目的是學(xué)以致用，使學(xué)生具有較高的綜合素質(zhì)，但學(xué)生在一些課程的學(xué)習(xí)中，由于單純的課堂教學(xué)存在講解呆板、枯燥的情況，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。其實(shí)即便學(xué)科的理論性再?gòu)?qiáng)，這些科目與實(shí)踐工程和生活的聯(lián)系都是很緊的，因此，教師可以直接從實(shí)際工程中取材，把教學(xué)工作與實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，設(shè)立課堂論文的環(huán)節(jié)。多媒體教學(xué)手段的應(yīng)用在提高課堂教學(xué)信息量的同時(shí)，也可以大幅減少課堂板書的時(shí)間，節(jié)余的教學(xué)時(shí)間可以用于學(xué)生的論文答辯。
筆者在進(jìn)行結(jié)構(gòu)程序分析課程教學(xué)時(shí)，也探索性地使用了増?jiān)O(shè)課程論文答辯的方式進(jìn)行教學(xué)。
結(jié)構(gòu)程序分析是一門基礎(chǔ)專業(yè)課，學(xué)時(shí)數(shù)一共為54學(xué)時(shí)，其中理論講解36個(gè)學(xué)時(shí)，上機(jī)實(shí)習(xí)18個(gè)學(xué)時(shí)，主要的教學(xué)內(nèi)容是桿系有限元與平面有限元程序設(shè)計(jì)和分析其在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用?？己说姆绞綖槠谀┛荚?，課堂成績(jī)占80%上機(jī)實(shí)習(xí)成績(jī)占20%。由于其中涉及到大量的結(jié)構(gòu)程序分析的內(nèi)容，因此，在教學(xué)過(guò)程中，略顯煩瑣的矩陣分析和彈塑性的公式推導(dǎo)占據(jù)了教學(xué)的大部分時(shí)間。這種傳統(tǒng)教學(xué)方式顯得相對(duì)單調(diào)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中普遍感受枯燥，主動(dòng)性較差；而上機(jī)作業(yè)不時(shí)有抄襲的現(xiàn)象發(fā)生。
為了提高教學(xué)質(zhì)量，改變教學(xué)工作以課堂講授為主的模式，提高學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程的積極性、主動(dòng)性，盡管結(jié)構(gòu)程序分析課程學(xué)時(shí)數(shù)非常少，筆者還是在教學(xué)中大膽地引入了課程論文答辯環(huán)節(jié)。該課程一開始即要求學(xué)生以3—5人自由分組共同完成一個(gè)命題論文，安排了與該課程相關(guān)的并結(jié)合結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)命題讓學(xué)生選擇。同時(shí)在課堂教學(xué)過(guò)程中，注重與工程實(shí)踐的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注與該課程相關(guān)的其他學(xué)科，要求其獨(dú)立完成自己所選擇的課程論文。
目前國(guó)內(nèi)的教學(xué)條件與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，還有著較大的差距。就筆者的教學(xué)實(shí)踐與阿爾伯塔大學(xué)比較，教學(xué)班的人數(shù)有著明顯的差距。我校一個(gè)教學(xué)班，一般由2—3個(gè)自然班組成，學(xué)生人數(shù)可達(dá)到100人左右。因此，如此多的學(xué)生人數(shù)要完成課堂上的即席答辯，壓力相當(dāng)大。為了留出答辯時(shí)間，需要對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，加強(qiáng)重點(diǎn)概念的講解而對(duì)一些易于接受的問(wèn)題則只做出提示的方式；利用多媒體的教學(xué)工具，節(jié)約畫圖和板書時(shí)間。這樣，將36個(gè)學(xué)時(shí)的理論講解壓縮到了30個(gè)學(xué)時(shí)，而在余下6個(gè)學(xué)時(shí)中，要求學(xué)生以小組為單位簡(jiǎn)短介紹自己的課程論文思路，完成情況，并由教師針對(duì)論文提出問(wèn)題，由學(xué)生完成答辯。
學(xué)生對(duì)這樣的教學(xué)安排有著非常高的熱情，一改以前在完成課程作業(yè)過(guò)程的被動(dòng)，而是主動(dòng)地查閱資料，并針對(duì)一些具體問(wèn)題積極地在該課程及相關(guān)學(xué)科中尋求答案。由于學(xué)生需要自主完成答辯的過(guò)程，基本上杜絕了抄襲現(xiàn)象，學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性乃至上課時(shí)的精神面貌都有了很大的改善。
三、結(jié)語(yǔ)
在課程學(xué)習(xí)中増?jiān)O(shè)課程論文或設(shè)計(jì)并完成答辯，是必要的，也是可行的。任何一門學(xué)科都必然與工程實(shí)際存在一定的聯(lián)系，要提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，課堂教學(xué)必然要與課外學(xué)習(xí)相輔才能完成。
通過(guò)課程答辯，學(xué)生可以自己把握課程在實(shí)踐應(yīng)用中的重要性及課程在學(xué)科中所處的位置。課程論文的完成，不一定局限在單一的本學(xué)科內(nèi)，學(xué)生可以應(yīng)用到所有的相關(guān)學(xué)科，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，也能讓學(xué)生真正了解到自己當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀況。課程答辯中的反饋與互動(dòng)，還可以讓學(xué)生彌補(bǔ)自己在日常學(xué)習(xí)中有所欠缺的地方。
通過(guò)課程答辯，教師可以更為詳細(xì)、準(zhǔn)確地了解學(xué)生的真正學(xué)習(xí)水平。一般課程考核的方式通過(guò)試題的方式進(jìn)行，由于缺乏相應(yīng)的互動(dòng)，因此，并不能夠直接反映出學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況。而教師則可以通過(guò)課程答辯對(duì)自己的教學(xué)過(guò)程有一個(gè)全面的反省，為課程的下一次講解做出更好的準(zhǔn)備，做到真正的教學(xué)相長(zhǎng)。但由于課程答辯増加了教師的教學(xué)工作量，對(duì)教師把握教學(xué)的能力也有了更高的要求。
關(guān)鍵詞： 懸索橋； 橋塔結(jié)構(gòu)； 達(dá)索V6平臺(tái)； SIMULIA
中圖分類號(hào)： U448.25文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B
引言
作為建筑工程行業(yè)三維應(yīng)用最流行的產(chǎn)品理念[1]，BIM在三維建模方面已經(jīng)比較成熟，但仿真分析時(shí)很難在同一軟件中進(jìn)行，需要將模型轉(zhuǎn)換格式或者重新建立計(jì)算分析模型，不能很好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)建模與仿真分析一體化.
由法國(guó)達(dá)索公司提出的項(xiàng)目管理理念——產(chǎn)品生命周期管理（Product Lifecycle Management， PLM）已經(jīng)在達(dá)索V6平臺(tái)上得到發(fā)展和應(yīng)用.[2]作為PLM中重要的一環(huán)——仿真計(jì)算分析（SIMULIA）不但起著承上啟下的樞紐作用，而且與實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)合最緊密.SIMULIA主要將有限元分析軟件Abaqus的功能引入V6平臺(tái)，使得專業(yè)分析人員和設(shè)計(jì)人員能夠共享模型數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與仿真分析的協(xié)同一體化.本文以達(dá)索V6R2012x平臺(tái)為應(yīng)用環(huán)境，以一座懸索橋的橋塔為對(duì)象，探索從設(shè)計(jì)建模到計(jì)算分析的一體化進(jìn)程.
1設(shè)計(jì)建模
以達(dá)索V6軟件中知識(shí)或智能模板的功能為主要建模手段，搭建整體三維模型.知識(shí)或智能模板是對(duì)一類有類似性的構(gòu)件或特征結(jié)合參數(shù)進(jìn)行歸集化建模所形成的模型.由于該模型可以依據(jù)不同的外部參考條件和自身參數(shù)的變化形成一系列的模型（該過(guò)程為知識(shí)模板的實(shí)例化），故被稱為知識(shí)或智能模板（本文統(tǒng)稱為知識(shí)模板）.利用CATIA知識(shí)工程的模板工具可以進(jìn)行Part和Product模板的.[3]
知識(shí)模板所參考的外部條件即為骨架，它為知識(shí)模板的實(shí)例化提供關(guān)鍵的參考條件，知識(shí)模板隨著骨架的變化而改變，二者之間是驅(qū)動(dòng)與被驅(qū)動(dòng)的關(guān)系，骨架驅(qū)動(dòng)知識(shí)模板形成實(shí)際所需的模型.[4]
懸索橋的建?；谏鲜鏊悸愤M(jìn)行，在此不予贅述.懸索橋全橋骨架見圖1，橋塔模型見圖2.
圖 1懸索橋全橋骨架
圖 2懸索橋橋塔模型
2仿真分析
利用V6R2012x平臺(tái)，在之前完成的橋塔模型基礎(chǔ)上，進(jìn)入Simulation模塊進(jìn)行相應(yīng)的仿真分析步驟.在一次分析計(jì)算后，根據(jù)結(jié)果修改設(shè)計(jì)模型，并對(duì)修改后的模型再次分析計(jì)算.
2.1單元?jiǎng)澐?/p>
仿真分析主要以有限元為基礎(chǔ)，單元類型為線性實(shí)體四面體單元.為劃分順利和分析準(zhǔn)確，對(duì)局部適當(dāng)進(jìn)行劃分單元段數(shù)或尺寸指定，局部劃分單元段數(shù)指定見圖3，劃分整體結(jié)果見圖4.單元?jiǎng)澐趾筮M(jìn)行材料屬性的設(shè)置，主要用于分析計(jì)算的屬性.橋塔材料指定為混凝土結(jié)構(gòu)，具體設(shè)置見圖5，單元?jiǎng)澐仲|(zhì)量分析見圖6.
圖 3局部劃單元分段數(shù)指定圖 4劃分整體結(jié)果
圖 5材料屬性設(shè)置
圖 6單元?jiǎng)澐仲|(zhì)量分析
2.2分析設(shè)置
在單元?jiǎng)澐滞戤吅?，進(jìn)入結(jié)構(gòu)分析模塊進(jìn)行分析條件設(shè)置，本文主要以靜力分析類型為主.結(jié)構(gòu)分析類型見圖7.
圖 7結(jié)構(gòu)分析類型
依次施加約束和載荷.約束為塔底的固定約束，見圖8；載荷為均布?jí)毫d荷和集中載荷，見圖9.
圖 8施加約束
圖 9施加載荷
2.3結(jié)果查詢
分析條件設(shè)置完畢后即可進(jìn)行分析計(jì)算，位移分析結(jié)果見圖10，第一主應(yīng)力分析結(jié)果見圖11，應(yīng)變分析結(jié)果見圖12.仿真分析的樹結(jié)構(gòu)見圖13，可知，整體計(jì)算分析過(guò)程與建模過(guò)程，全部體現(xiàn)在左側(cè)的樹結(jié)構(gòu)中，真正做到從建模到分析的一體化流程.
圖 10位移分析結(jié)果
圖 11第一主應(yīng)力分析結(jié)果圖 12應(yīng)變分析結(jié)果
圖 13仿真分析的樹結(jié)構(gòu)
2.4模型修改計(jì)算
為比較真實(shí)地進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行局部修改后再次分析計(jì)算，修改的部分為橋塔中橫梁；假設(shè)原來(lái)中橫梁尺寸偏大，位移小，設(shè)計(jì)保守，現(xiàn)將尺寸減小，使得位移適當(dāng)增大.中橫梁模型尺寸修改對(duì)比見圖14，中橫梁修改前、后位移結(jié)果見圖15.
（a）修改前 （b）修改后圖 14中橫梁模型尺寸修改對(duì)比（a）修改前
（b）修改后
圖 15中橫梁修改前、后位移結(jié)果，mm
模型尺寸修改完成后，只需重新執(zhí)行分析計(jì)算，結(jié)果自然更新，不需要再重復(fù)劃分網(wǎng)格、添加約束和載荷以及指定分析類型等，大大提高效率.
3結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)在達(dá)索V6R2012x平臺(tái)上對(duì)橋梁工程中橋塔結(jié)構(gòu)的分析，初步實(shí)現(xiàn)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建模到分析計(jì)算的一體化.充分利用前期的設(shè)計(jì)建模，通過(guò)分析計(jì)算，為設(shè)計(jì)模型的修改提供依據(jù).在同一平臺(tái)下，對(duì)修改后的模型進(jìn)行重新計(jì)算分析，可以節(jié)省時(shí)間、提高效率，比較適合真實(shí)設(shè)計(jì)的流程；但實(shí)際的計(jì)算分析要比本文復(fù)雜得多，有時(shí)模型并不能一步到位，需要進(jìn)行一定程度的修改.參考文獻(xiàn)：
[1]龍輝元. BIM技術(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討與案例[J]. 土木建筑工程信息技術(shù)， 2010， 2（4）： 8993.
[2]達(dá)索系統(tǒng). 達(dá)索PLM解決方案在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用[C]//第三屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集. 上海， 2011.
關(guān)鍵詞：徑向基函數(shù)；結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)；配點(diǎn)法；數(shù)值解
引言
結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析一直是學(xué)術(shù)界和工程界非常關(guān)心的問(wèn)題，而問(wèn)題解決的方法一直是國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者研究的焦點(diǎn)，至今尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前，大型結(jié)構(gòu)分析方法主要以有限元法為主，在理論分析的基礎(chǔ)上，大都需要再做模態(tài)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn)需要對(duì)龐大的數(shù)據(jù)分析，因此需要大量的人力、物力。這是一個(gè)現(xiàn)在廣泛認(rèn)同，但卻無(wú)法回避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。尋找一種計(jì)算精確度高、計(jì)算效率好，并且能夠減少或者避免進(jìn)行模態(tài)實(shí)驗(yàn)的研究方法一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的奮斗目標(biāo)。小波分析法作為近三十年來(lái)形成并發(fā)展起來(lái)的一種新的數(shù)學(xué)理論與數(shù)值工具已被廣泛應(yīng)用于信號(hào)分析、結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算、等離子體物理化學(xué)工程和微分方程數(shù)值求解等眾多領(lǐng)域。A.Kazemi Nasab等成功的將小波分析法用于求解Bratu和Troesch強(qiáng)非線性問(wèn)題；劉小靖，王記增，周又和提出一種針對(duì)非線性梁彎曲問(wèn)題的小波伽遼金求解方法。在此基礎(chǔ)上，王記增等運(yùn)用伽遼金方法定量分析了柔性梁的大撓度彎曲問(wèn)題，通過(guò)將所得結(jié)果與其他方法所得結(jié)果比較，表明小波算法具有很好的數(shù)值精度，但是小波法存在需要將求解域進(jìn)行分段然后將各段求解域逐步積分，隨之產(chǎn)生累積誤差，導(dǎo)致以后即使計(jì)算方法如何改善也不能克服這個(gè)固有缺陷?；诖?，本文提出一種以徑向基函數(shù)逼近為核心，結(jié)合加權(quán)余量配點(diǎn)法的結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算方法。
1、徑向基函數(shù)介紹
數(shù)學(xué)的根本任務(wù)是用函數(shù)及其性質(zhì)來(lái)表示自然界的事物，由于事物的復(fù)雜性，一般來(lái)說(shuō)確切地描述事物的函數(shù)時(shí)不能用函數(shù)表達(dá)式來(lái)表示的。我們面對(duì)的函數(shù)表達(dá)式一般只是具體事物的一個(gè)逼近，也就是說(shuō)，我們總是預(yù)先選定一個(gè)函數(shù)空間，然后利用事物的一些已知的信息在這個(gè)空間尋找一個(gè)盡可能描述該事物的函數(shù)。而徑向基函數(shù)（radial basis function，簡(jiǎn)稱RBF）是一種比較簡(jiǎn)單的多元函數(shù)、這個(gè)多元函數(shù)事實(shí)上是由一元函數(shù)生成的，或者說(shuō)是事實(shí)上的一元函數(shù)。是處理多元問(wèn)題的一種有效方法，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)定義在 上的一元函數(shù) 與 上的Euclid（歐幾里得）范數(shù) 來(lái)表示 元函數(shù) ，其中以點(diǎn) 到節(jié)點(diǎn) 的距離為自變量， .由于RBF具有形式簡(jiǎn)單、與空間維數(shù)無(wú)關(guān)、各向同性等優(yōu)點(diǎn)，數(shù)學(xué)界已對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，成功地運(yùn)用于多變量插值中。熊正超在博士學(xué)位論文中構(gòu)造新的徑向基核函數(shù)，并給出了基于新的核函數(shù)的擬插值以及相關(guān)的誤差估計(jì)，理論估計(jì)說(shuō)明新的擬插值公式提高了逼近的階數(shù)。徑向基函數(shù)起初內(nèi)容大多在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面，許楠、劉麗杰建立徑向基函數(shù)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以及徑向基函數(shù)混沌神經(jīng)元模型，分析其產(chǎn)生混沌后收斂的原因。大連理工大學(xué)的李剛、孟增開始將徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用于結(jié)構(gòu)可靠度的分析中，運(yùn)用徑向基函數(shù)分析結(jié)構(gòu)問(wèn)題目前已經(jīng)變得越來(lái)越火熱。大連理工大學(xué)的周林仁，歐進(jìn)萍提出基于徑向基函數(shù)響應(yīng)面方法的參數(shù)型有限元模型修正方法，對(duì)某斜拉橋試驗(yàn)室物理模型進(jìn)行有限元模型修正，在特征量誤差上面有較好的改善。同濟(jì)大學(xué)王莉華，褚福運(yùn)，仲政運(yùn)用徑向基函數(shù)配點(diǎn)法成功克服了傳統(tǒng)的配點(diǎn)法在求解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)會(huì)存在誤差隨時(shí)間積累的問(wèn)題。近年來(lái)吳宗敏、Buhmann、Wendland等提出各自的正定緊支徑向基函數(shù)，利于求解大型問(wèn)題，為徑向基函數(shù)用于結(jié)構(gòu)分析提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。徐績(jī)青，李正良，吳林鍵等提出將“ 時(shí)間間隔”替換“空間距離”作為徑向基函數(shù)的自變量，利用徑向基函數(shù)逼近的思想，結(jié)合加權(quán)余量配點(diǎn)法，用于結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)值分析，并且針對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)，發(fā)展了位移、速度、加速度聯(lián)合插值的徑向基函數(shù)表達(dá)式，提出了精密計(jì)算的概念和標(biāo)準(zhǔn)。
2、算法思路及算法實(shí)現(xiàn)
2.1 算法步驟
（1）、選擇需要求解的方程；
（2）、確定計(jì)算區(qū)域和離散間隔大小，確定配點(diǎn)數(shù)目；
（3）、選擇合適的正定徑向基函數(shù)，其中各配點(diǎn)的支撐域半徑以配點(diǎn)處時(shí)刻為中心，覆蓋整個(gè)計(jì)算區(qū)間；
（4）、建立任意位置的徑向基函數(shù)表達(dá)式；
（5）、對(duì)任意時(shí)刻位移的徑向基函數(shù)表達(dá)式求一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)、三階導(dǎo)數(shù)；
2.2 MATLAB編程實(shí)現(xiàn)
根據(jù)上面的計(jì)算步驟，本文利用可視化通用數(shù)值分析軟件MATLAB來(lái)進(jìn)行編程運(yùn)算，無(wú)論是結(jié)構(gòu)非線性問(wèn)題還是常微分方程等都能得到非常好的計(jì)算結(jié)果。
3、結(jié)論及展望
結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析計(jì)算方法目前主要分為空間離散和時(shí)間離散兩種方法。空間離散現(xiàn)在主要采用有限元分析法，如果結(jié)構(gòu)剛度太大將導(dǎo)致高頻響應(yīng)運(yùn)算不準(zhǔn)確，同時(shí)，許多應(yīng)用軟件不具備能量泛函分析功能；時(shí)間離散需要逐步積分，運(yùn)算復(fù)雜。運(yùn)用有限元方法進(jìn)行分析時(shí)，需要以單元為基礎(chǔ)，每次計(jì)算都需要剖分網(wǎng)格，工作量大。近年來(lái)配點(diǎn)法逐步得到發(fā)展，配點(diǎn)法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、求解過(guò)程快的優(yōu)點(diǎn)，其穩(wěn)定性和收斂速度可以達(dá)到航空航天的要求，最近逐漸成為國(guó)外學(xué)者研究的新寵。相比較之下，國(guó)內(nèi)研究在結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析上面還相對(duì)較少，對(duì)于無(wú)網(wǎng)格法的運(yùn)用還不是很成熟，大多尚停留在有限元方法層面，國(guó)外研究相對(duì)深入一些，目前可查閱的國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)資料顯示，這類方法運(yùn)用在結(jié)構(gòu)動(dòng)力問(wèn)題上的研究還相對(duì)較少，本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外參考資料，在MATLAB程序的幫助之下將無(wú)網(wǎng)格法做進(jìn)一步闡述，希望能和其他感興趣的學(xué)者做更加進(jìn)一步的探討研究。
參考文獻(xiàn)：
[1] A. Kazemi Nasab， Z. Pashazadeh Atabakan， and A. KJlJ?man.An Efficient Approach for Solving Nonlinear Troesch’s and Bratu’s Problems by Wavelet Analysis Method[J].Hindawi Publishing Corporation Mathematical Problems in Engineering[J].2013.
[2] 劉小靖，王記增，周又和.一種適用于強(qiáng)非線性結(jié)構(gòu)力學(xué)問(wèn)題數(shù)值求解的修正伽遼金方法[J].固體力學(xué)學(xué)報(bào).2013.
[3] 吳宗敏.函數(shù)的徑向基表示[J].數(shù)學(xué)進(jìn)展，1998.
[4] 徐績(jī)青，李正良，吳林鍵.基于徑向基函數(shù)逼近的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算方法[J].應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)，2014，35（5）：533-541.
[5] 熊正超.徑向基函數(shù)逼近中的若干問(wèn)題研究[D].復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文.2007.
[6] 許楠，劉麗杰.徑向基函數(shù)混沌神經(jīng)元系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2014，50（4）；73-76.
[7] 李剛，孟增.基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化方法[J].應(yīng)用力學(xué)和數(shù)學(xué)，2014.
[8] 周林仁，歐進(jìn)萍.基于徑向基函數(shù)響應(yīng)面方法的大跨度斜拉橋有限元模型修正[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2012.
[關(guān)鍵詞]課程改革教學(xué)內(nèi)涵工程應(yīng)用人才培養(yǎng)
結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是工科專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)，既是專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，又是工程應(yīng)用的必要知識(shí)。為配合專業(yè)人才培養(yǎng)方案的實(shí)施，加大力學(xué)課程改革的力度勢(shì)在必行。作為應(yīng)用型本科院校，結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)的宗旨和特點(diǎn)，我校力學(xué)課程改革的基本方針為堅(jiān)持深化力學(xué)課程改革，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí)的聯(lián)系，幫助學(xué)生建立相對(duì)完整、全面的知識(shí)體系，加強(qiáng)綜合素質(zhì)訓(xùn)練，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
我校創(chuàng)建于1952年，是一所以水產(chǎn)和海洋學(xué)科為特色，以水產(chǎn)養(yǎng)殖、海洋工程、水產(chǎn)品加工三大體系為支撐，涵蓋農(nóng)、工、理、管、文、法、經(jīng)等學(xué)科的多科性高等院校。我校的力學(xué)課組面向全校十余個(gè)工科專業(yè)開設(shè)理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程力學(xué)、建筑力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等多門力學(xué)課程，年授課班級(jí)近70個(gè)班級(jí)。
一、提高認(rèn)識(shí)，調(diào)整改革思路
隨著教學(xué)改革的不斷深入，我們認(rèn)為，充分認(rèn)識(shí)力學(xué)類課程在專業(yè)人才培養(yǎng)中的重要作用，解放思想，開拓思路，是深入進(jìn)行教學(xué)改革的前提；加強(qiáng)力學(xué)師資隊(duì)伍的建設(shè)，增強(qiáng)教師的專業(yè)背景和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，是深入進(jìn)行教學(xué)改革的基本保證；力學(xué)作為傳統(tǒng)學(xué)科，改革應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，將傳統(tǒng)理論內(nèi)容逐步推向工程化、應(yīng)用化，為專業(yè)人才培養(yǎng)服務(wù)，是深入進(jìn)行教學(xué)改革的主攻方向；結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)應(yīng)服務(wù)于人才培養(yǎng)，著重訓(xùn)練學(xué)生掌握基本理論與分析方法的同時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)其工程應(yīng)用，培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的高素質(zhì)應(yīng)用型人才是深入進(jìn)行教學(xué)改革的最終目的。
二、精煉內(nèi)容，建立課程平臺(tái)
為滿足各專業(yè)人才培養(yǎng)的不同要求，對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，形成比較科學(xué)、具有特色的力學(xué)類課程平臺(tái)，加強(qiáng)重點(diǎn)，突出特色。課程平臺(tái)分為兩種，分別適用于多學(xué)時(shí)及少學(xué)時(shí)專業(yè)。
多學(xué)時(shí)專業(yè)：
機(jī)械、熱動(dòng)、船舶與海洋工程專業(yè)：理論力學(xué)、材料力學(xué)（共152學(xué)時(shí)），主要講授物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律和變形分析；土木、港工、道橋?qū)I(yè)：理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)（共224學(xué)時(shí)），除講授物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律和變形分析，還進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析方面的訓(xùn)練。
少學(xué)時(shí)專業(yè)：
給排水、工程管理專業(yè)：建筑力學(xué)（104學(xué)時(shí)）），簡(jiǎn)要講授物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律、變形計(jì)算和結(jié)構(gòu)分析；輪機(jī)、工業(yè)工程、環(huán)境工程、制冷、建筑環(huán)境、海洋技術(shù)專業(yè)：工程力學(xué)（64學(xué)時(shí)），簡(jiǎn)要講授物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律、變形計(jì)算。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)大學(xué)工科專業(yè)的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)比重一般較低，尤其是學(xué)時(shí)壓縮以后，情況更為明顯。如多學(xué)時(shí)專業(yè)力學(xué)課學(xué)時(shí)所占比例為6%---9%，少學(xué)時(shí)專業(yè)力學(xué)課學(xué)時(shí)所占比例為3%---5%。如何在較少學(xué)時(shí)的情況下，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)，保證與提高教學(xué)質(zhì)量，為專業(yè)人才培養(yǎng)服務(wù)，是目前必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
三、提升內(nèi)涵，建設(shè)優(yōu)質(zhì)課程
力學(xué)課教師經(jīng)常走訪用人單位、與專業(yè)教師研討、深入專業(yè)教學(xué)課堂、參加專業(yè)課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)，吸納各方面建議，明確改革思路，按照社會(huì)需求和專業(yè)培養(yǎng)要求，調(diào)整方案，凝練內(nèi)容，提升內(nèi)涵。
四、加強(qiáng)滲透，服從專業(yè)要求
1.加強(qiáng)力學(xué)教學(xué)與生活實(shí)際相結(jié)合，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)力學(xué)的實(shí)際背景。
在教學(xué)中提倡案例式教學(xué)方式，將專業(yè)課程內(nèi)容前置，增加力學(xué)課程的工程背景與實(shí)踐應(yīng)用介紹，提升了教學(xué)深度。同時(shí)，形成力學(xué)課程與專業(yè)課程的聯(lián)動(dòng)，幫助學(xué)生提高對(duì)基本教學(xué)內(nèi)容的理解和實(shí)際應(yīng)用的掌握，學(xué)以致用，激發(fā)鉆研精神和創(chuàng)新精神。
在結(jié)構(gòu)力學(xué)課程講述彎矩圖時(shí)，以某百貨大樓現(xiàn)澆鋼筋混凝土雨篷為例，拆模時(shí)突然發(fā)生從雨篷根部折斷的質(zhì)量事故。結(jié)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋應(yīng)配置在彎矩受拉一側(cè)，分析事故的原因?yàn)槭芰罘佩e(cuò)了位置所致，將結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)點(diǎn)與后續(xù)專業(yè)課的相互滲透。
在結(jié)構(gòu)力學(xué)拱的計(jì)算中，以著名的趙州橋?yàn)槔治龉暗慕Y(jié)構(gòu)與受力特點(diǎn)，并將趙州橋（建于610年，石材）與新安濟(jì)橋（建于1984年，混凝土）相比較，已有1400多年歷史的石拱橋仍在使用，而才建成幾十年的新安濟(jì)橋卻因質(zhì)量問(wèn)題被限行。通過(guò)對(duì)拱力學(xué)性能的分析，指出石材與混凝土材料力學(xué)性能的不同及混凝土開裂的主要原因。
2.提倡案例式教學(xué)方式，從災(zāi)難性工程事故分析挖掘基本教學(xué)內(nèi)容的深度，將專業(yè)課程內(nèi)容前置，增加力學(xué)課程的工程背景與實(shí)踐應(yīng)用介紹，提升了教學(xué)深度。如樓房倒塌事件，進(jìn)行基礎(chǔ)強(qiáng)度分析，引起同學(xué)很大興趣。
3.加強(qiáng)力學(xué)教學(xué)與后續(xù)專業(yè)課程的聯(lián)系，提高結(jié)構(gòu)力學(xué)的應(yīng)用性。
結(jié)構(gòu)力學(xué)課程知識(shí)點(diǎn)與后續(xù)課關(guān)系
4.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，提高技能訓(xùn)練
其中，材料力學(xué)開設(shè)了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；理論力學(xué)開設(shè)了一般演示性實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用二個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
五、以點(diǎn)帶面，形成連帶效應(yīng)
結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量將直接影響后續(xù)專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量和畢業(yè)生工作后的發(fā)展空間。
1.以結(jié)構(gòu)力學(xué)課為龍頭與突破口，帶動(dòng)其他課程及環(huán)節(jié)的改革，形成整體效應(yīng)。
在土力學(xué)課程授課中，安排現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，實(shí)地觀察、了解各類地基與基礎(chǔ)的類型、性質(zhì)、適用條件等，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與工程實(shí)踐的結(jié)合，為后續(xù)基礎(chǔ)工程課程教學(xué)奠定良好基礎(chǔ)。開設(shè)抗剪強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)Ⅱ（固結(jié)實(shí)驗(yàn)Ⅱ），鞏固概念與理論，加深認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力，積累必要的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
在建筑材料課程中， 采用實(shí)際工程背景題目，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)同學(xué)進(jìn)行新技術(shù)、新材料的嘗試，如高性能混凝土的配合比試驗(yàn)研究。鼓勵(lì)同學(xué)注意觀察實(shí)際工程，提出問(wèn)題，查閱資料，結(jié)合理論學(xué)習(xí)，撰寫科技論文。通過(guò)參觀房展會(huì)、建材展、建筑材料展室等實(shí)踐活動(dòng)，在理論學(xué)習(xí)中尋求答案，在實(shí)踐中驗(yàn)證和補(bǔ)充理論內(nèi)容。
在水力學(xué)與流體力學(xué)課程中，模擬實(shí)際工程中的給水系統(tǒng)，設(shè)立綜合性實(shí)驗(yàn)，為專業(yè)課（給水工程、泵與泵站）及工程設(shè)計(jì)中涉及到的有關(guān)水箱、水泵、水塔的選型與計(jì)算打下基礎(chǔ)。
2.利用學(xué)生科技創(chuàng)意實(shí)習(xí)基地，開展各類科技活動(dòng)。
利用學(xué)生科技創(chuàng)意實(shí)習(xí)基地，與各類協(xié)會(huì)配合，開展各類競(jìng)賽，以力學(xué)競(jìng)賽為例，比賽至今舉行了三屆，已經(jīng)成為我院的精品賽事。以此項(xiàng)賽事為龍頭，各專業(yè)教研室結(jié)合自己的專業(yè)開展了港工沉箱模型比賽、橋梁模型大賽、大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽（結(jié)構(gòu)工程協(xié)會(huì)承辦）；工程管理專項(xiàng)競(jìng)賽、工程項(xiàng)目招投標(biāo)實(shí)戰(zhàn)模擬大賽（工程管理協(xié)會(huì)承辦），全國(guó)大學(xué)生水利創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽（給排水工程協(xié)會(huì)承辦）。
關(guān)鍵詞：短肢剪力墻；異形柱；抗震等級(jí)；延性；彎曲變形
中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析
1.1短肢剪力墻結(jié)構(gòu)
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)指的是墻肢的寬厚比為5-8之間的剪力墻結(jié)構(gòu)，常用的有“T”字型、折線型、“十”字型、“L”型、 “Z”字型、 “一”字型等。它具有：在結(jié)構(gòu)形式上肢長(zhǎng)長(zhǎng)短變化多，有利于調(diào)整剛度中心；連接各墻的梁可以隱蔽在短肢墻內(nèi)，空間利用性好；剛度控制靈活，有利于抗震性能的提高等特點(diǎn)。
1.2異形柱結(jié)構(gòu)
異形柱結(jié)構(gòu)是指柱肢的寬厚比在3-5之間，相對(duì)于正方形與矩形柱而言是為不規(guī)則柱子，包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型，一般角柱為L(zhǎng)型，邊柱為T型，中柱為十字型。它具有：由于截面的差異特性，墻肢平面內(nèi)的剛度差異大，從而具有不同的各向承載力；彎曲變形性能有限，延性較差；較普通截面柱變形能力低，脆性破壞明顯；其受力性能的復(fù)雜，設(shè)計(jì)中必須通過(guò)可靠的計(jì)算和必要的構(gòu)造措施來(lái)保證其強(qiáng)度和延性等特性。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析：
對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，因?yàn)榧袅﹂_口大，所以基本上與普通剪力墻結(jié)構(gòu)分析相同，可采用空間桿-墻組元分析方法或三維桿-系簿壁柱空間分析方法，最為常用的是空間桿墻組元分析方法，因?yàn)樗?jì)算精度高，計(jì)算模型更符合實(shí)際情況。在進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析以后，根據(jù)工程的各項(xiàng)指標(biāo)和設(shè)計(jì)要求，確定工程的整體結(jié)構(gòu)平面布置，如下圖3-1。然后再進(jìn)行短肢剪力墻和異形柱的設(shè)計(jì)分析。
圖3-1 異形柱布置平面圖
圖3-2短肢剪力墻結(jié)構(gòu)平面圖
1）.結(jié)構(gòu)和理性判斷
根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001的規(guī)則要求，對(duì)于短肢剪力墻的不規(guī)則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)量要控制，不宜全部采取短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)體系。并且由于短肢剪力墻的墻肢較短，剛度比一般剪力墻要小，所以短肢剪力墻的設(shè)計(jì)要考慮側(cè)移、自振周期和數(shù)量、水平地震的剪力系數(shù)（剪重比）等因素。其中剪重比是水平地震剪力和重力載荷的比值，受自振周期影響，結(jié)構(gòu)樓層的剪力應(yīng)滿足下式要求：
表3-1 樓層最小地震剪力系數(shù)表
注：括號(hào)內(nèi)數(shù)字為設(shè)計(jì)地震基本加速度為0.20g和0.30g的地區(qū)
2) 因?yàn)槎讨袅Y(jié)構(gòu)的抗震性差，結(jié)構(gòu)布置時(shí)要加強(qiáng)抗震薄弱環(huán)節(jié)：連梁布置要有兩個(gè)方向的梁和每道短肢剪力墻相接，短肢剪力墻兩個(gè)方向上都有連接，在另一個(gè)方向設(shè)置翼緣，避免出現(xiàn)“一”字型短肢剪力墻；可采用強(qiáng)墻柱和弱連梁體系；均勻布置短肢剪力墻，墻的軸向應(yīng)力不可有過(guò)大的差別，剛度中心要跟建筑物的型心保持一致，提高短肢剪力墻的抗震功能；適當(dāng)增加長(zhǎng)墻的數(shù)量，或者利用樓梯、電梯等結(jié)構(gòu)形成剛度較大的核心筒增強(qiáng)短肢剪力墻的剛度，避免強(qiáng)烈沖擊時(shí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變形；加大配筋量和墻肢的厚度、減小軸壓比、增大箍筋和縱筋的配筋率等措施，以提高抗震性能。
3）剪力墻體系的設(shè)計(jì)受實(shí)際受力狀況的影響，加上地震作用時(shí)很多不確定因素，因此設(shè)計(jì)時(shí)要采取一些構(gòu)造措施：帶有筒體和剪力墻的剪力墻體系混凝土強(qiáng)度等級(jí)要大于C25，墻肢截面全部縱筋的配筋率，底部的加強(qiáng)部位要大于1.2%，其他部位也要大于1.0%，見表3-3，結(jié)構(gòu)的第一振型底部地震傾覆力矩要大于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%，以此限制短肢墻的數(shù)量。為達(dá)到抗震要求，短肢墻的高厚比不能小于5，短肢墻的相對(duì)受壓區(qū)高度和軸壓比超限時(shí)，要設(shè)置邊緣構(gòu)件，短肢墻的厚度由層高來(lái)控制，底部加強(qiáng)部位的厚度不小于層高的1/16，其他部位不小于1/20（本工程中底部的厚度要300mm，其他的厚度為200mm）。
表3-2框架梁的受拉鋼筋最大配筋率
4）剪力墻洞口的布置時(shí)，要滿足要求：1）開洞要規(guī)則，洞口位置要規(guī)范，應(yīng)力分布就比較規(guī)則，成排或成列的洞口，形成明確的墻肢和連梁，減少了洞口設(shè)置使墻肢剛度的差異。2）在洞口設(shè)置時(shí)盡量避免錯(cuò)洞剪力墻和疊合錯(cuò)洞墻，避免因?yàn)槎纯阱e(cuò)開距離小或者疊合，墻肢不規(guī)則，洞口之間形成薄弱部位，使構(gòu)造和應(yīng)力分布復(fù)雜。3）采用多種模型簡(jiǎn)化處理不規(guī)則洞口，合理準(zhǔn)確地計(jì)算和校核分析判斷洞口的布置。
5) 確定剪力墻的加強(qiáng)部位時(shí)，要注意剪力墻頂層和樓梯間墻不能作為加強(qiáng)部位，抗震結(jié)構(gòu)中塑性鉸部位應(yīng)該為加強(qiáng)部位，并且在剪力墻的底部塑性鉸的范圍內(nèi)加強(qiáng)措施，以提高剪力墻的延性和抗剪切破壞的能力。
2.異形柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1)異形柱框架的計(jì)算
異形柱的不規(guī)則界面形決定了在柱截面對(duì)稱軸內(nèi)受水平力作用時(shí)，其翹曲應(yīng)力很小，在6度以上烈度區(qū)在Ⅲ類場(chǎng)地，在水平力較大，這時(shí)水平力作用在非主軸方向，按平截面假定翹曲應(yīng)力則誤差較大，應(yīng)對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有異形柱計(jì)算功能的計(jì)算軟件有限元分析，決定內(nèi)力和配筋位置及大?。ㄅ浣盥室姳?-1），能有效地滿足結(jié)構(gòu)安全性要求。
2)配筋構(gòu)造
在確定結(jié)構(gòu)和進(jìn)行計(jì)算后，截面內(nèi)鋼筋的構(gòu)造也是保證異形柱受力性能的重要因素。由于異形柱一般越靠肢端應(yīng)力越大，因此在異形柱配筋時(shí)，應(yīng)在肢端設(shè)暗柱，離端部厚度范圍內(nèi)設(shè)2Ф14的構(gòu)造縱筋和箍筋，以此限制柱肢的砼裂縫的開展，提高異形柱局部抗壓抗剪強(qiáng)度及變形能力。相同配箍率下，箍筋直徑越大，其延性指標(biāo)越好，因而箍筋選用Ф8、Ф10，其間距可比普通柱箍筋間距小。
3)軸壓比控制
軸壓比是影響砼柱延性的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)框-剪結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)中，柱的延性對(duì)于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起著十分重要的作用。，增加箍筋用量在高軸壓比情況下對(duì)提高柱的延性作用已很小，因此，要對(duì)軸壓比進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。當(dāng)高層建筑的高度達(dá)到35米以上時(shí)，水平力的影響會(huì)愈來(lái)愈顯著，就提高了延性要求。可按不同的截面形式（L、T、十字型）與不同的抗震等級(jí)兩項(xiàng)指標(biāo)從嚴(yán)控制，對(duì)低烈度地區(qū)的這類結(jié)構(gòu)是能夠滿足其延性要求的
參考文獻(xiàn):
[1] 趙云龍,胡國(guó)亮.高層建筑短肢剪力墻與異形柱結(jié)構(gòu)受力分析與設(shè)計(jì)探討[A]. 河南省土木建筑學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C]. 2009
[2] 胡欣,喬清朝.關(guān)于短肢剪力墻的若干問(wèn)題[A]. 河南省土木建筑學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C]. 2010
依據(jù)建筑與土木工程領(lǐng)域全日制工程碩士課程體系需要適應(yīng)的目標(biāo)，構(gòu)建以基礎(chǔ)理論與知識(shí)、專業(yè)素養(yǎng)與能力和科學(xué)系統(tǒng)的思維為三大平臺(tái)的復(fù)合課程目標(biāo)體系，見圖2所示。三大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)自下而上，同時(shí)相互配合，發(fā)揮整體作用。第一平臺(tái)為基礎(chǔ)理論與知識(shí)，是建筑與土木工程領(lǐng)域全日制工程碩士研究生所要掌握的基礎(chǔ)理論。其中數(shù)理類知識(shí)包括數(shù)值計(jì)算、應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、有限元分析等課程，學(xué)會(huì)應(yīng)用數(shù)學(xué)模型和物理方法進(jìn)行理論計(jì)算和試驗(yàn)分析;計(jì)算機(jī)類課程包括數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，通過(guò)程序設(shè)計(jì)幫助實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模擬仿真等;專業(yè)基礎(chǔ)課程包括高等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析與概念設(shè)計(jì)、工程結(jié)構(gòu)減振與控制理論等，學(xué)會(huì)房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制全日制工程碩士研究生課程體系改革與評(píng)價(jià)與優(yōu)化原理與方法;專業(yè)課包括現(xiàn)代工程施工組織、高層結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù)等課程，掌握專業(yè)前沿知識(shí);交叉類課程包括建設(shè)系統(tǒng)工程、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)原理與應(yīng)用、現(xiàn)代管理原理與方法，培養(yǎng)學(xué)生交叉學(xué)科視野和系統(tǒng)思維方式;實(shí)踐課包括實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、模擬、校內(nèi)外實(shí)習(xí)等，鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神;人文課包括英語(yǔ)、哲學(xué)及德育等課程，提升學(xué)生的人文素養(yǎng)。第二平臺(tái)為職業(yè)素養(yǎng)與能力的提升，它建立在基礎(chǔ)理論與知識(shí)的平臺(tái)上。職業(yè)素養(yǎng)要求學(xué)生具有良好的工程職業(yè)道德、強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感和豐富的人文科學(xué)素養(yǎng);學(xué)習(xí)能力要求學(xué)生具有信息獲取、知識(shí)更新和終身學(xué)習(xí)的能力;分析解決問(wèn)題能力要求具有綜合應(yīng)用建筑與土木工程理論、獨(dú)立地分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力;設(shè)計(jì)能力要求學(xué)生具有開拓創(chuàng)新意識(shí)和進(jìn)行建筑產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的能力，以及建筑工程項(xiàng)目集成的基本能力;創(chuàng)新能力要求學(xué)生具有由跟隨創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和原始創(chuàng)新組成的技術(shù)創(chuàng)新能力;管理能力要求具有良好的組織管理能力，較強(qiáng)的交流溝通、環(huán)境適應(yīng)和團(tuán)隊(duì)合作能力［3］。第三平臺(tái)為科學(xué)系統(tǒng)的思維，是在基礎(chǔ)理論與知識(shí)的學(xué)習(xí)和專業(yè)素養(yǎng)與能力的培養(yǎng)中逐步形成的。系統(tǒng)性思維要求學(xué)生從全局的角度思考問(wèn)題，培養(yǎng)發(fā)散思維和聚合思維、直覺(jué)思維和邏輯思維，具有統(tǒng)籌與預(yù)見能力。
復(fù)合型課程的支撐體系
為了順利實(shí)現(xiàn)課程體系改革的目標(biāo)，構(gòu)建自內(nèi)向外的復(fù)合型課程支撐體系，內(nèi)部為課程設(shè)置、教學(xué)方法和考核方式，外部為導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)和產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，如圖3所示。
(一)課程設(shè)置
一要加強(qiáng)實(shí)踐課程，包括實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、模擬、實(shí)習(xí)等，處理好理論課程與實(shí)踐課程的比例關(guān)系，提高建筑與土木工程領(lǐng)域工程碩士研究生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力;二要加強(qiáng)交叉課程建設(shè)，合理調(diào)整技術(shù)、管理、經(jīng)濟(jì)、法規(guī)課程的比例，使工程碩士研究生立足于“大土木”工程背景之下，概覽建筑與土木工程各學(xué)科相互間交叉、滲透和融合的特征，拓展專業(yè)并形成較高的視野;三要加強(qiáng)人文課程，通過(guò)專題課或者學(xué)術(shù)講座的形式，豐富研究生的人文科學(xué)素養(yǎng)。
(二)教學(xué)方法
教學(xué)內(nèi)容首先要更加重視其寬廣性、應(yīng)用性和實(shí)踐性，培養(yǎng)工程碩士研究生的應(yīng)用能力和實(shí)踐能力［4］;其次要反映建筑與土木工程領(lǐng)域最前沿的知識(shí)，使研究生熟悉研究方向的新動(dòng)向，增強(qiáng)科研興趣;同時(shí)要做到與后續(xù)課程和論文研究的有效銜接，減少研究生課程學(xué)習(xí)的盲目性。教學(xué)形式要以研究型形式為主，如討論式教學(xué)、參與導(dǎo)師課題等，實(shí)現(xiàn)研究生從被動(dòng)接受到主動(dòng)鉆研的有效轉(zhuǎn)變，教師起到啟發(fā)引導(dǎo)的作用。教學(xué)方法還要靈活多樣，如模擬軟件、實(shí)地調(diào)研等，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程并提高教學(xué)質(zhì)量和效率。
(三)考核方式
考核方式的改革首先要改變本科階段一貫的終結(jié)性考核制度，將課程互動(dòng)評(píng)價(jià)、階段成果和終結(jié)性考試三部分作為每門課程的成績(jī)。在論文或設(shè)計(jì)研究階段，要加強(qiáng)論文開題、階段報(bào)告、中期報(bào)告和論文答辯的過(guò)程考查，提高專業(yè)學(xué)位的授予水平，改變目前中國(guó)“嚴(yán)進(jìn)寬出”培養(yǎng)模式的不利局面;其次，要將理論課程與實(shí)踐活動(dòng)結(jié)合，評(píng)價(jià)學(xué)生理論知識(shí)掌握情況和與之對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`活動(dòng)完成情況，形成多元化綜合評(píng)價(jià)體系，促進(jìn)評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀性和公正性。
(四)導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)
導(dǎo)師是研究生學(xué)習(xí)和生活的指導(dǎo)者，導(dǎo)師的責(zé)任感、知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)術(shù)水平是保證研究生質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此，要建立公平的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制對(duì)導(dǎo)師嚴(yán)格遴選，從源頭上提高導(dǎo)師隊(duì)伍水平;要鼓勵(lì)導(dǎo)師定期深入企業(yè)了解生產(chǎn)實(shí)際需要，與企業(yè)合作開展科學(xué)研究工作，推動(dòng)科研成果的轉(zhuǎn)化。這樣一方面促進(jìn)導(dǎo)師知識(shí)結(jié)構(gòu)的不斷更新和學(xué)術(shù)水平的持續(xù)提升，另一方面也提高了導(dǎo)師對(duì)專業(yè)學(xué)位研究生有針對(duì)性的指導(dǎo)能力。
(五)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合
學(xué)校一方面吸納社會(huì)上具有一定學(xué)術(shù)造詣的同行專家加入導(dǎo)師隊(duì)伍，不僅滿足工程碩士研究生規(guī)模擴(kuò)大的需求，而且將行業(yè)課題帶進(jìn)學(xué)校;另一方面通過(guò)加強(qiáng)與建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)的投資建設(shè)、項(xiàng)目管理、工程設(shè)計(jì)、施工總承包、工程咨詢等單位的聯(lián)系，使建筑與土木工程領(lǐng)域工程碩士研究生達(dá)到其課程學(xué)習(xí)內(nèi)容適應(yīng)企業(yè)和社會(huì)需求，論文或設(shè)計(jì)選題來(lái)源于工程實(shí)踐的目的。
課程改革的評(píng)價(jià)體系
根據(jù)復(fù)合型課程的目標(biāo)體系和支撐體系的內(nèi)容，建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系。結(jié)合層次分析法對(duì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行分析，計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，進(jìn)行方案層的優(yōu)先排序。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。筆者設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷，由國(guó)內(nèi)相關(guān)高校建筑與土木工程領(lǐng)域的專家對(duì)各指標(biāo)權(quán)重評(píng)判，結(jié)果如表2所示。表2數(shù)據(jù)顯示，建筑與土木工程全日制工程碩士課程評(píng)價(jià)體系的一級(jí)指標(biāo)中，相對(duì)重要程度依次為:課程設(shè)置、導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、教學(xué)方法和考核方式。二級(jí)指標(biāo)中，課堂授課、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)和實(shí)踐課程的合理安排、學(xué)生參與行業(yè)單位的項(xiàng)目實(shí)踐和導(dǎo)師的學(xué)術(shù)水平是最重要的三項(xiàng)內(nèi)容，也是建筑與土木工程全日制工程碩士研究生課程體系改革的首要任務(wù)。
課程改革的建議
(一)優(yōu)化課程設(shè)置
優(yōu)化課程設(shè)置是基礎(chǔ)，關(guān)鍵要合理安排課堂授課、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)和實(shí)踐課程比例，形成以實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)和實(shí)踐課程為主，理論授課為輔的課程結(jié)構(gòu)。通過(guò)適當(dāng)減少人文課程學(xué)分和課時(shí)數(shù)、增加學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)方向課的實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)方向課將實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)為課程主線，增加實(shí)踐課程的時(shí)間安排等優(yōu)化課程設(shè)置。這樣的課程結(jié)構(gòu)更有利于工程碩士研究生主動(dòng)吸收知識(shí)和掌握研究方法，提高研究生在科研工作中解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
(二)加強(qiáng)導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)
加強(qiáng)導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)是關(guān)鍵，側(cè)重提高導(dǎo)師的學(xué)術(shù)水平。針對(duì)面向?qū)嵺`的工程碩士研究生培養(yǎng)，要改變以往以論文、論著和科研成果的數(shù)量作為衡量導(dǎo)師學(xué)術(shù)水平的單一指標(biāo)的不利局面，將導(dǎo)師帶領(lǐng)學(xué)生參與企業(yè)實(shí)踐和社會(huì)課題也納入導(dǎo)師學(xué)術(shù)水平評(píng)價(jià)體系。學(xué)校應(yīng)對(duì)全日制工程碩士導(dǎo)師加強(qiáng)工程實(shí)踐訓(xùn)練，同時(shí)吸收不同學(xué)科領(lǐng)域的專家、學(xué)者和實(shí)踐領(lǐng)域有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員擔(dān)任兼職導(dǎo)師，承擔(dān)部分教學(xué)指導(dǎo)工作?！半p導(dǎo)師制”培養(yǎng)學(xué)生，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而改變導(dǎo)師過(guò)于理論化的學(xué)術(shù)現(xiàn)狀，引導(dǎo)導(dǎo)師重視工程實(shí)踐，全面提高導(dǎo)師的學(xué)術(shù)素養(yǎng)。
張曉凱，籍貫天津?qū)氎婵h，1961年出生于沈陽(yáng)，1978年考入山東師范大學(xué)化學(xué)系，一直從事電子顯微鏡應(yīng)用研究與管理工作。由于他所負(fù)責(zé)管理運(yùn)作的電鏡室在省內(nèi)外具有較大的影響力，省內(nèi)外高校、研究所的電鏡出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題時(shí)都積極向他尋求幫助，而他突出的工作業(yè)績(jī)，不僅受到了學(xué)校老師和同行們的贊許，也在《科技日?qǐng)?bào)》等媒體上得以廣泛宣傳報(bào)道。
”踏踏實(shí)實(shí)做人，勤勤懇懇做事”，是張曉凱的真實(shí)寫照，儀器維修人員――理工程師――實(shí)驗(yàn)師――高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，一步步堅(jiān)實(shí)的足跡見證了他的成長(zhǎng)。20多年來(lái)，他主要參加完成山東省科委，教委項(xiàng)目6項(xiàng)，校級(jí)及以上優(yōu)秀論文和成果獎(jiǎng)20余篇次，先后在《Journal of Trace andMicroprobe Techniques》、《JournaI of PhysicaI Chemistry B》?！禖hemPhysChem》、《化學(xué)學(xué)報(bào)》，《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》、《電子顯微學(xué)報(bào)》、《分析科學(xué)學(xué)報(bào)》等國(guó)內(nèi)外核心學(xué)術(shù)雜志及學(xué)術(shù)會(huì)議上94篇，內(nèi)容涉及精密儀器，生物醫(yī)學(xué)材料、材料科學(xué)等諸方面，并有多篇研究論文被國(guó)際性學(xué)術(shù)會(huì)議錄用，多篇論文被scI收錄。
值得一提的是，張曉凱在1988年編著的《日立H－800型電子顯微鏡結(jié)構(gòu)原理和整機(jī)線路分析》一書在全國(guó)性電鏡用戶協(xié)會(huì)會(huì)議上作為專業(yè)參考書籍發(fā)給電鏡同行，受到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，隨后受中國(guó)科技大學(xué)結(jié)構(gòu)分析中心邀請(qǐng)，為該校部分電鏡專業(yè)的教師及博士、碩士生(包括合肥工業(yè)大學(xué)部分師生)進(jìn)行電鏡結(jié)構(gòu)剖析的技術(shù)指導(dǎo)。
1992年，張曉凱作為課題主要研究人員之一與山東輕工業(yè)學(xué)院。山東醫(yī)科大學(xué)共同合作完成的“醫(yī)用可切削生物活性微晶玻璃的研制”項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)兩年的潛心研究，于1994年5月11日通過(guò)了山東省科委組織的專家鑒定。該成果填補(bǔ)了我國(guó)應(yīng)用人工生物材料治療脊椎骨疾患的一項(xiàng)空白，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并獲1995年山東輕工業(yè)學(xué)院優(yōu)秀自然科學(xué)技術(shù)成果三等獎(jiǎng)。
1995年，張曉凱與山東輕工業(yè)學(xué)院再次合作的山東省青年自然科學(xué)基金項(xiàng)目“納米摻雜非線性光學(xué)復(fù)合材料的溶膠一凝膠化機(jī)理研究”，由該項(xiàng)目總結(jié)撰寫的《CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)微晶玻璃分相與析晶機(jī)理的綜合研究》獲1996年山東輕工業(yè)學(xué)院優(yōu)秀自然科學(xué)理論成果二等獎(jiǎng)。而他于2001年自主完成的另一省教委項(xiàng)目也獲省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。目前，他正在對(duì)協(xié)作的兩項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目進(jìn)行專項(xiàng)研究。
如果說(shuō)一項(xiàng)項(xiàng)成果的突破應(yīng)用是張曉凱一個(gè)理想的實(shí)現(xiàn)，那么成為一名人民教師，教書育人，誨人不倦則是他的另一理想的實(shí)現(xiàn)。多年來(lái)，張曉凱一直承擔(dān)著山東師范大學(xué)化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院和生命科學(xué)學(xué)院的研究生的現(xiàn)代儀器分析課程中的電鏡結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用的講解及示教。聽他的講授，解釋原理?xiàng)l理清晰又不失風(fēng)趣，結(jié)合各種形象的比喻，讓學(xué)生對(duì)研究知識(shí)點(diǎn)理解得更加透徹。除此之外，他還承擔(dān)著學(xué)校物理與電子科學(xué)學(xué)院半導(dǎo)體所研究生的《實(shí)用電子顯微學(xué)》課程及實(shí)驗(yàn)，對(duì)化學(xué)院、物電學(xué)院學(xué)生的畢業(yè)論文嚴(yán)格把關(guān)，年均指導(dǎo)10人以上，其中，多人獲得校級(jí)優(yōu)秀本科論文獎(jiǎng)。
1）說(shuō)明本選題的研究意義和應(yīng)用價(jià)值
2）簡(jiǎn)述本選題的研究現(xiàn)狀和自己的見解
1）研究意義：交通運(yùn)輸在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演著極為重要的角色。分析研究交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，建立一個(gè)交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施落后與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)作用機(jī)制的理論框架。
應(yīng)用價(jià)值：深入研究分析云南交通不便與經(jīng)濟(jì)發(fā)展兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，處理好交通與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系，對(duì)制定相關(guān)的政策以更好地協(xié)調(diào)交通和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2）研究現(xiàn)狀：
1.交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)關(guān)系問(wèn)題的研究，可以看成是經(jīng)濟(jì)學(xué)關(guān)于 分工問(wèn)題研究的一個(gè)組成部分，是一個(gè)最基本的經(jīng)濟(jì)學(xué)問(wèn)題——王慶云《交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)在關(guān)系》；
2.云南貧困面大，貧困程度深，地區(qū)偏遠(yuǎn)，公路的不通暢成為云南經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸——李容平《論高速公路的修建對(duì)云南經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)》；
3.交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的相互依賴關(guān)系并非是簡(jiǎn)單的關(guān)系，它們之間的相互依賴、相互作用的關(guān)系是較復(fù)雜的，是多元復(fù)合關(guān)系。它需要用系統(tǒng)工程的理論和方法來(lái)進(jìn)行定性分析和定量研究——何滿喜《交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相關(guān)性分析》
見 解：
云南地理位置偏僻，經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，應(yīng)該加速工業(yè)發(fā)展，建立起自己的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。加快產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，穩(wěn)步推進(jìn)城市化和工業(yè)化，發(fā)達(dá)便利的交通是基礎(chǔ)。
云南山區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本高，不論是修建鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)還是整治航道、敷設(shè)通訊線路都需要較高的投入，加之云南經(jīng)濟(jì)落后使其交通運(yùn)輸市場(chǎng)有效供給能力較低，結(jié)果云南便陷入“愈落后愈無(wú)力改善交通，愈無(wú)力改善交通愈落后”的惡性循環(huán)。
研究的主要內(nèi)容：
1．云南經(jīng)濟(jì)發(fā)展概況
（1）經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段
（2）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析
（3）結(jié)論：與全國(guó)其他地方相比，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平落后
2.經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后的主要原因分析
（1）工業(yè)化遲滯，特色產(chǎn)業(yè)（如旅游業(yè)）發(fā)展受限
（2）邊緣化的困境
（3）分析前兩項(xiàng)得出結(jié)論：交通落后制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展
3．交通與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)聯(lián)分析
（1）交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的宏觀分析
（2）交通運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系的微觀分析
4.解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后的對(duì)策
（1）產(chǎn)業(yè)發(fā)展：需要交通的先行
（2）邊緣化的困境：需要交通的改善拉近與東部發(fā)達(dá)地區(qū)的距離
主要研究方法：調(diào)查法、文獻(xiàn)研究法、對(duì)比分析法、定理分析法、相關(guān)分析法
研究進(jìn)度計(jì)劃：
第一階段：選題階段（2010年5月至6月上旬）。確定每位學(xué)生的畢業(yè)論文撰寫指導(dǎo)教師，并在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下完成畢業(yè)論文的選題。
第二階段：開題階段（2010年6月中旬）。學(xué)生在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行開題答辯，順利通過(guò)開題報(bào)告。
第三階段：初稿階段（6月下旬至9月中旬）。學(xué)生通過(guò)認(rèn)真調(diào)研、資料檢索等，完成畢業(yè)論文撰寫初稿并提交至指導(dǎo)老師處，由指導(dǎo)老師提出修改意見。
第四階段：定稿階段（9月下旬至10月下旬）。學(xué)生依據(jù)指導(dǎo)老師的意見，對(duì)論文存在的問(wèn)題和不足進(jìn)行認(rèn)真修改，進(jìn)行定稿。
第五階段：答辯階段（2010年11月上旬）。根據(jù)安排，統(tǒng)一進(jìn)行答辯，完成對(duì)畢業(yè)論文的成績(jī)?cè)u(píng)定。
第六階段：后續(xù)工作處理階段（2010年11月中下旬）。根據(jù)成績(jī)?cè)u(píng)定，要求不合格的學(xué)生限期修改，并完成畢業(yè)論文歸檔工作。
主要參考資料：（12~15篇參考文獻(xiàn)）
[1] 赫希曼：經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1991. [2] 馬克思：資本論[M]. 北京：人民出版社，1963. [3] 趙堅(jiān):供給與需求中的正反饋機(jī)制與經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)型[J]. 經(jīng)濟(jì)研究，1997，11. [4] [英]肯尼斯巴頓著. 運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)[M]，商務(wù)印書館，2002.
[5] 王慶云：加速交通運(yùn)輸發(fā)展的幾個(gè)問(wèn)題.綜合運(yùn)輸，2002，10:4-7.
[6] 王慶云：綜合運(yùn)輸體系的建設(shè)與發(fā)展[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息,2002,2(3):56-60.
[7] [美]薩繆爾森 諾德豪斯著.蕭琛等譯. 宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)(第十六版)[M].外文出版社,2001
[8] 熊永鈞. 運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)發(fā)展[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2006
[9] 王慶云.交通發(fā)展觀[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2004
【關(guān)鍵詞】地下結(jié)構(gòu)；可靠度；隨機(jī)分析
Reliability analysis of underground structures
Liu Xiaoling
【Abstract】In the traditional methods, safety factors method is a way to consider the reliability analysis of structures in underground engineering. this method is suitable to be used in the engineering structures but the discreteness of factors is ignored. In this paper, the probabilistic character of the rock factors is analyzed, the stochastic analysis method of reliability analysis of under ground structures is presented,and the limitation of first - order quadric moment method in the unified standard for riliability design of engineering structrures is pointed out.
【Key words】underground engineering; stochastic analysis method; reliability analysis
1 巖土參數(shù)概率特征的研究
1.1 圍巖分級(jí)判據(jù)的可靠性研究
我國(guó)在圍巖分類和分級(jí)方面已有不少成果，可惜各部門還不統(tǒng)一。東北大學(xué)林韻梅［1］教授等提出圍巖穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)分級(jí)法，李強(qiáng)［2］提出模糊聚類分析法。在動(dòng)態(tài)分析法中對(duì)分級(jí)判據(jù)的分布進(jìn)行初步分析，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)分級(jí)判據(jù)進(jìn)行研究，在定義分級(jí)判據(jù)可靠性的函數(shù)上，用柯爾莫洛夫法對(duì)其分布規(guī)律進(jìn)行檢驗(yàn)，提出了分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和分級(jí)方法的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。
1.2 地質(zhì)資料的概率處理
要從有限的勘探資料中獲得隧道全長(zhǎng)或大型地下工程周邊圍巖的地質(zhì)狀況和有關(guān)參數(shù)，必然存在不確定性和偶然性，可利用概率法可減少誤判的機(jī)率。如長(zhǎng)江科學(xué)院包承綱［3］研究員等以概率方法處理水壩地基鉆孔之間的地層分界線，取得更為合理的結(jié)果。地層中常有一些異常地質(zhì)點(diǎn)存在，如軟弱夾層、空洞等，他們對(duì)地下工程施工和運(yùn)營(yíng)有很大影響，為此首先要弄清楚它們出現(xiàn)的可能性、大概的位置及其性質(zhì)，然后通過(guò)可靠度分析法去分析它們的影響。Bercher(1979)、Tang(1987)等都對(duì)某地區(qū)在給定鉆孔布置與地質(zhì)歷史推斷情況下，對(duì)異常地質(zhì)出現(xiàn)的概率和統(tǒng)計(jì)特征做過(guò)估計(jì)，先給予一個(gè)不出現(xiàn)異常的先驗(yàn)概率，然后根據(jù)一系列鉆孔資料按Bayesion 公式推得修正的不出現(xiàn)概率和聯(lián)合分布。
1.3 土性參數(shù)的隨機(jī)場(chǎng)研究
土性參數(shù)變異系數(shù)可達(dá)0.29，比計(jì)算模型的不定性影響大得多。土性參數(shù)概率特征經(jīng)歷了兩個(gè)階段，早期研究建立在隨機(jī)變量基礎(chǔ)上，后期研究集中在隨機(jī)場(chǎng)理論的應(yīng)用上?？刂茙r土工程可靠度的是土性參數(shù)的空間平均值方差而不是點(diǎn)方差，因此土性參數(shù)的概率分析是一個(gè)隨機(jī)場(chǎng)問(wèn)題。對(duì)于空間分布的地層，由于沉積和埋藏等條件的聯(lián)系，不同點(diǎn)之間雖有差別又有一定的相關(guān)性，這種相關(guān)性將隨二點(diǎn)距離的增大而減弱，因此相關(guān)距離是巖土可靠度隨機(jī)場(chǎng)研究中的一個(gè)重要參數(shù)。
2.作用效應(yīng)隨機(jī)分析方法
作用效應(yīng)是可靠度分析中重要的綜合隨機(jī)變量。目前大多采用有限元分析，對(duì)裂縫、節(jié)理發(fā)育的巖石地層主要有兩種方法：
a.利用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，尋求反映不連續(xù)巖體特點(diǎn)的本構(gòu)關(guān)系或把節(jié)理裂隙的力學(xué)性質(zhì)作為附加條件加以考慮；
b.應(yīng)用塊體理論，尋求關(guān)鍵塊。
2.1 隨機(jī)塊體理論
塊體理論是我國(guó)學(xué)者石根華［4］和美國(guó)學(xué)者R.Goodman首先提出的巖體工程分析方法，為巖體洞室和邊坡穩(wěn)定分析開辟了新的途徑，在國(guó)際上受到重視并得到日益廣泛的應(yīng)用。塊體理論中關(guān)于巖體被不連續(xù)的空間平面切割成分離塊體以及切割面上的力學(xué)參數(shù)c、Φ等都作為定值。由于實(shí)際巖體不連續(xù)面形成因素復(fù)雜，同一組不連續(xù)面的產(chǎn)狀在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，連續(xù)空間平面切割成的變形狀空間塊體具有隨機(jī)性。河海大學(xué)王保田、吳世偉提出的隨機(jī)塊體理論，用隨機(jī)抽樣法尋找可動(dòng)塊體的概率，并用一次二階矩法求關(guān)鍵塊的概率。二者結(jié)合可較好的解決已知結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀概型和力學(xué)性態(tài)是隨機(jī)值的問(wèn)題。
2.2 三維隨機(jī)邊界元法
地下結(jié)構(gòu)的有限元分析特別是三維分析需要?jiǎng)澐衷S多單元，計(jì)算機(jī)工作量和對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的要求都很大。特別對(duì)無(wú)限區(qū)域的課題，在一定范圍內(nèi)離散將忽略外方廣大區(qū)域的影響而帶來(lái)誤差，因此人們的注意力又轉(zhuǎn)到一些邊界解法上，相應(yīng)的邊界單元法得到發(fā)展。針對(duì)地下結(jié)構(gòu)分析中參數(shù)都具有明顯不確定性的特點(diǎn)，隨機(jī)邊界元法的研究和應(yīng)用將對(duì)隧道可靠度分析起到新的推進(jìn)作用。武漢水利電力學(xué)院潘國(guó)寧等提出的三維隨機(jī)邊界法是將邊界元計(jì)算過(guò)程作為函數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程，再參數(shù)取值時(shí)對(duì)函數(shù)過(guò)程做泰勒展開，通過(guò)邊界計(jì)算得到應(yīng)力和位移的均值；然后計(jì)算有關(guān)變量對(duì)參數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)在取均值時(shí)的值，最后考慮參數(shù)的變異性來(lái)分析計(jì)算結(jié)果的變異性。此法公式簡(jiǎn)潔，計(jì)算工作量小，對(duì)隧道分析有重要參考價(jià)值。
2.3 圍巖參數(shù)的隨機(jī)反分析
由于圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)不容易確定，現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)或直接測(cè)試資料也只是得到點(diǎn)特性而不是我們所要求的圍巖空間平均特性。因此，利用施工監(jiān)測(cè)得到的位移信息反演求出圍巖參數(shù)的方法在一定條件下能滿足地下結(jié)構(gòu)分析的要求。目前定值的反演分析比較成熟，已開發(fā)出很多程序可供應(yīng)用。但是反演分析所依據(jù)的信息實(shí)際是帶有一定離散性的隨機(jī)變量，可靠度分析也要求反分析的結(jié)果能表示出概率特征。因此，隨機(jī)反分析也逐漸受到重視。同濟(jì)、北方交大、西南交大巖土和地下工程專業(yè)的博士研究生的論文都曾涉及隧道隨機(jī)反分析問(wèn)題，目前采用的方法有傳統(tǒng)的蒙特卡洛法、隨機(jī)攝動(dòng)法。
3.針對(duì)巖土工程特點(diǎn)的可靠度分析方法的新發(fā)展
《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50153-2008）在附錄中推薦用一次二階矩法計(jì)算結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)；同時(shí)指出對(duì)于變異系數(shù)很大、極限狀態(tài)方程非線性程度很高等情況，宜用更精確的方法計(jì)算。巖土物性變異性比較大，常呈現(xiàn)一定的相關(guān)性，如內(nèi)摩擦角與內(nèi)聚力之間負(fù)相關(guān)，容重與壓縮模量、內(nèi)聚力等正相關(guān)，忽視這些相關(guān)性，會(huì)使計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)誤差。目前針對(duì)相關(guān)性提出兩種改進(jìn)方法，一是將相關(guān)變量變?yōu)榛ゲ幌嚓P(guān)的變量，新變量的方差矩陣是由原變量標(biāo)準(zhǔn)化后的方差矩陣構(gòu)成；另一方法是將極限狀態(tài)方程的標(biāo)準(zhǔn)差展開后求得分離變量作為新變量的靈敏系數(shù)，在新的靈敏系數(shù)重反映與之相關(guān)的另一變量的影響；前者適用于多個(gè)相關(guān)的基本變量，后者只適用于兩個(gè)相關(guān)變量。
參考文獻(xiàn)
［1］ 林韻梅. 巖體基本質(zhì)量定量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)BQ公式的研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào),1999,（04）
［2］ 李強(qiáng). BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在工程巖體質(zhì)量分級(jí)中的應(yīng)用研究［J］.西北地震學(xué)報(bào),2002,（03）
［3］ 包承綱. 二期圍堰建設(shè)中若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決［J］.中國(guó)三峽建設(shè),1999,（05）
［4］ 石根華. 一般自由面上多面節(jié)理生成、節(jié)理塊切割與關(guān)鍵塊搜尋方法［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2006,（11）