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空間優化方案范文1
關鍵詞：控制回路；存在問題；回路優化
中圖分類號：TM56 文獻標識碼：A
斷路器控制回路主要是實現斷路器分、合閘、保護動作出口跳閘、重合閘、防止斷路器跳躍等功能，一旦斷路器控制回路出現異常，會導致斷路器錯誤動作或者拒絕動作，將對電力系統的安全穩定運行造成嚴重影響。緊水灘電站10.5kV線路斷路器采用組合斷路器柜模式，柜內空間狹小，電磁型繼電器經常損壞，不利于檢修維護，通過控制回路優化，解決以上問題。
1 原斷路器控制回路工作原理
如圖1所示：斷路器合閘：監控遠方合閘LCUH接點閉合，或者現地操作把手KK轉向合閘方式，KK把手①②節點導通，或者重合閘繼電器2ZJ動作，其5、3接點導通，且1LP在投入位置，經S5常閉接點1、2，S4的1、3接點，防跳繼電器K1的常閉接點4、3，斷路器輔助接點S1的常閉接點50、51，導通合閘線圈Y1，斷路器合閘成功。此后，斷路器輔助接點S1的常開接點20、21導通，防跳繼電器K1動作，其常閉接點4、3斷開合閘回路，并通過其常開接點6、7進行自保持，最終實現防跳躍功能。此時，斷路器輔助接點S1的常開接點6、6’導通，合閘位置繼電器HWJ動作，發送斷路器處于合閘位置信號，并監視跳閘回路是否完好。斷路器輔助接點S1的常開接點44、45導通，合閘指示燈HR顯示紅色燈亮，可以現場確認斷路器處于合閘狀態。
斷路器跳閘：監控遠方跳閘LCUF接點閉合，或者現地操作把手KK轉向跳閘方式，KK把手③④節點導通，或者保護出口繼電器1ZJ動作，其5、3接點導通，且2LP在投入位置，經斷路器輔助接點S1的常閉接點6、6’，導通分閘線圈Y2，斷路器跳閘成功。此后，斷路器輔助接點S1的常閉接點33、32導通，跳閘位置繼電器TWJ動作，發送斷路器處于分閘位置信號，并監視合閘回路是否完好。斷路器輔助接點S1的常閉接點56、57導通，跳閘指示燈HG顯示綠色燈亮，可以現場確認斷路器處于分閘狀態。
2 存在問題
問題一：正常運行情況下，處于常勵磁狀態的電磁型繼電器，易造成繼電器線圈過熱損壞。同時，在封閉環境下繼電器散熱較差，也容易損壞。
問題二：斷路器組合柜內設備眾多，除了HWJ、TWJ、1ZJ、2ZJ四個電磁型繼電器外，還裝有空氣開關、電度表及變送器等設備，造成空間狹小，繼電器裝拆困難，缺陷處理需要停電時間較長，影響供電可靠性。
3 對策分析
鑒于當前存在的問題，準備利用SEL保護內部邏輯及開入、開出口替代四個電磁型繼電器的功能，并從以下三個方面具體分析替代的可行性。
3.1硬件配置分析
SEL保護是一種集保護、監視、控制和故障定位于一體的保護裝置，它含有多個光耦隔離開入口和保護開出口，開入口和開出口的1、0狀態正好與繼電器動作、返回狀態相一致。通過邏輯方程，可對開入、開出和時間控制元件進行編程，實現各種繼電器功能。
3.2參數分析
根據《繼電保護和電網安全自動裝置檢驗規程》規定，直流繼電器的動作電壓不應超過額定電壓的70%，其下限也不宜低于50%額定電壓。實測發現，開入口動作范圍滿足要求。跳、合閘線圈動作電流大于1.5A，開入口替代HWJ、TWJ繼電器后，回路電流小于10mA，不會影響跳閘與合閘回路正常功能。重動繼電器1ZJ、2ZJ主要用于增加接點容量和接點數量，SEL保護現有的開出口滿足容量和數量的要求。
3.3邏輯功能分析
采用TWJ和HWJ的常閉輔助節點串聯實現控制回路報警功能，可以通過保護邏輯方程來實現。
4方案設計
4.1控制回路設計
新設計回路原理說明如圖2所示：斷路器合閘：監控遠方合閘LCUH接點閉合，或者現地操作把手KK轉向合閘方式，KK把手①②節點導通，或者開出口OUT103導通，且1LP在投入位置，經S5常閉接點1、2，S4的1、3接點，防跳繼電器K1的常閉接點4、3，斷路器輔助接點S1的常閉接點50、51，導通合閘線圈Y1，斷路器合閘成功。此后，斷路器輔助接點S1的常開接點20、21導通，防跳繼電器K1動作，其常閉接點4、3斷開合閘回路，并通過其常開接點6、7進行自保持，最終實現防跳躍功能。此時，斷路器輔助接點S1的常開接點6、6’導通，開入口IN103導通，發送斷路器處于合閘位置信號，并監視跳閘回路是否完好。斷路器輔助接點S1的常開接點44、45導通，合閘指示燈HR顯示紅色燈亮，可以現場確認斷路器處于合閘狀態。
斷路器跳閘：監控遠方跳閘LCUF接點閉合，或者現地操作把手KK轉向跳閘方式，KK把手③④節點導通，或者開出口OUT104導通，且2LP在投入位置，經斷路器輔助接點S1的常閉接點6、6’，導通分閘線圈Y2，斷路器跳閘成功。此后，斷路器輔助接點S1的常閉接點33、32導通，開入口IN102導通，發送斷路器處于分閘位置信號，并監視合閘回路是否完好。斷路器輔助接點S1的常閉接點56、57導通，跳閘指示燈HG顯示綠色燈亮，可以現場確認斷路器處于分閘狀態。
新增防跳回路監視功能：當斷路器處于合閘狀態，S5常閉接點1、2，S4的1、3接點，斷路器輔助接點S1的常開接點20、21閉合，開入口IN101導通，起到防跳回路監視作用。
4.2邏輯方程設計
（1）保護跳閘邏輯方程
TR=SV2T * 50P2 + SV6T * 50P6
（2）保護元件整定值
50P1P=100.00
50P2P=2.70
50P3P=OFF
50P4P=OFF
50P5P=OFF
50P6P=8.10
（3）保護時間元件
SV1 =50P1
SV2 =50P2
SV6 =！IN103
（4）控制回路斷線邏輯方程
OUT107 =！IN102 * ！IN103 + ！IN101 * IN103
此邏輯方程還能實現防跳回路監視功能
（5）開出口邏輯方程
OUT103 =CLOSE （重合閘動作）
OUT104 =TRIP （保護跳閘）
OUT105 =TRIP
OUT106 =CLOSE
（6）保護事件記錄邏輯方程
ER =SV1T + SV2T + SV3T + SV4T + SV5T + SV6T * 50P6 + CLOSE
FAULT =50P1 + 50P2 + 50P3 + 50P4 + 50P5 + 50P6
5效果檢查
施工結束后，對保護各邏輯進行試驗，并對操作回路的跳合閘、防跳等功能進行全面的試驗，試驗結果滿足要求。斷路器組合柜內取消了4個繼電器后空曠了不少，運行操作更加便捷，檢修人員也免去了繼電器維修更換的繁瑣工作，達到了預期的目標，還實現了斷路器控制回路的防跳回路監視功能，這進一步提高了設備運行的可靠性。
結語
通過10.5kV斷路器控制回路的優化改造，減輕了工作人員的工作量，降低了設備的維護費用，并實現了斷路器控制回路的防跳回路監視功能，全面提高了操作回路可靠性。優化改造后，10.5kV斷路器運行穩定，未發現異常情況。今后，將在緊水灘、石塘電站推廣使用。
參考文獻
[1] GB50062-92，繼電保護和自動裝置設計規范[S].
空間優化方案范文2
關鍵詞：監控圖像 傳輸延時 優化方案
監控系統是高速公路機電工程的一個重要組成部分，直接與道路使用者進行信息交流。監控系統分為信息采集子系統與信息子系統兩個部分，而圖像傳輸作為監控系統采集信息并向管理者提供直觀影像過程中的重要環節，傳輸質量及實時性尤為重要。
以蕪雁高速為例，蕪雁高速監控系統含外場槍式攝像機13臺，球形攝像機2臺；傳輸設備為北京歐邁特全光數字傳輸系統；輸出設備為橫崗主線收費站屏幕墻22臺監視器、操作終端顯示器及監控視頻存儲陣列。通過網絡進行視頻錄像機圖像切換。
攝像機采集圖像后，用SYV-75-3視頻電纜傳輸至全光數字傳輸系統（遠端機），轉換成光信號，用光纖傳輸至橫崗主線收費站監控機房中的全光數字傳輸系統（局端機）。局端機輸出兩類數據，一類通過視頻接口以2MB/S的速率直接傳輸至監控機房電視墻上；另一類數據通過網口進入服務器，服務器上安裝的軟件控制、切換全光數字傳輸系統（局端機）上視頻接口的輸出，以實現對屏幕墻上圖像的轉換。同時在監控視頻存儲陣列上以800KB/S的速率保存視頻。
1 系統延時原因分析
監控系統在實際應用中會出現延時現象。這是由于視頻信號需經攝像機采集后經過視頻電纜、編碼器、光纖、解碼器、視頻電纜（或網線）及輸出設備等環節。延時產生的原因有很多，主要有以下幾方面。
1.1 編碼效率 模數和數字的轉換不僅耗時，而且也會消耗一定量的資源，圖像經前端編碼到后端解碼顯示，所需的時長是造成延時的一部分。蕪雁高速使用的北京歐邁特全光數字傳輸系統采用H.264/MPEG2壓縮算法，它可以把活動圖像壓縮成可用光纖直接傳輸或借助標準電信通信接口傳輸的N×2Mbps數據流進行傳輸。將圖像壓縮處理能夠降低信號傳輸帶寬，同時能減少資源消耗。但這種圖像傳輸方式也存在一些問題，問題根源就在于圖像壓縮數字光端機有先天缺陷。壓縮與解壓圖像信息需耗費一定的時間，因此這種傳輸方式通常會產生延時傳輸的問題，實時性差，而且經過壓縮后圖像會產生一定的失真。
1.2 傳輸鏈路和設備 在信號傳輸過程中，網絡流量、所用傳輸線纜的質量、路由或交換次數與網絡延時現象的產生息息相關。網絡攝像機信號傳輸必須通過交換機完成，網絡高清圖像的質量在很大程度上取決于交換機的操作，比如交換機的時延、丟包率、背板帶寬、交換容量、包轉發率等，這些都會對數據交換的性能或延時產生決定性的影響。因此，我們在交換機和傳輸線纜的選擇上必須謹慎務實，以確保圖像傳輸質量達到預期要求。
1.3 解碼設備的性能 解碼設備通常指的是解碼器或用于解碼的客戶端主機，解碼效率主要取決于主機的配置，運用配置低劣的主機解碼，出現停頓、延時等現象的概率更大。一般情況下，我們在編碼或解碼的過程中會人為施加緩沖，以確保圖像處理流暢運作。
2 優化方案
減少網絡傳輸延時問題也要根據不同方面原因，針對性的提出優化方案：
2.1 采用新一代的編碼系統替代 例如使用非壓縮數字圖像光端機替代圖像壓縮數字光端機。
非壓縮數字圖像光端機在壓縮處理圖像時，先以A/D的形式轉換模擬視頻信號，然后將數據、音頻等信號進行復接直接用光纖傳輸。為了確保視頻信號能夠完整、實時地傳輸，它通常具備較高的數據傳輸速率。我們都知道，光纖的帶寬非常大，因此傳輸通道不會影響數據速率。用非壓縮數字圖像光端機壓縮并傳輸圖像信號，能夠最大限度的保證圖像的完整性和傳輸質量，同時也達到了實時傳輸的要求。由于采用數字傳輸技術，在設備中可以應用先進的通信技術（如光收發技術、復接技術等），來提高設備的穩定性，從而嚴格控制造價。
非壓縮數字圖像光端機應用了數字傳輸技術，圖像傳輸質量有了保障；數字傳輸技術以及大規模集成電路的應用，不僅提高了圖像傳輸的穩定性，而且有效解決了延時傳輸的弊病，實現了圖像的實時傳輸。另外，這種壓縮傳輸技術可以用一根光纖傳輸多路圖像和音頻、數據等多個信號，資源利用率大幅提高。
現階段，利用非壓縮數字圖像光端機進行圖像傳輸的方式能夠做到單方向傳輸幾十路乃至上百路圖像，數字圖像光端機對傳輸技術要求頗高，它對于多路圖像傳輸技術的研究已相當成熟，但由于這種光端機入市不久，還未實現大批量生產，而且它造價稍高，因此應用到監控領域的時間還不長。即便如此，這種光端機在圖像傳輸方面的優勢已備受關注，尤其是非壓縮數字圖像光端機具有同類設備不可比擬的應用優勢，如果大規模推廣應用，其造價必定有一定程度的降低。
2.2 根據需要選擇傳輸方式 業界現有的監控傳輸技術主要有六種，即微波傳輸、網絡傳輸、寬頻共纜傳輸、光纖傳輸、視頻基帶傳輸和雙絞線平衡傳輸。高速公路監控系統采用的傳輸方式是視頻基帶傳輸和光纖傳輸。信息采集設備到光傳輸設備以及光傳輸設備到信息設備采用視頻基帶傳輸，其余皆采用光纖傳輸，有效的解決了傳輸帶寬問題。筆者結合工作經驗，對這六種傳輸方式的優缺點進行了分析和總結，具體情況如下：
①微波傳輸：基于調頻調制/調幅調制的方式，通過高頻載波搭載圖像信息，并將其轉換成支持控制傳輸的高頻電磁波進行傳輸。優點：以高頻載波搭載圖像信息，動態實時傳輸廣播級圖像，無需投入大量人力、物力、財力來布線并進行線纜維護。缺點：這種微波傳輸方式僅支持直線傳輸，傳輸途中不允許有任何遮擋物，而且要避免電磁干擾，傳輸要求相當嚴格。此外，雨雪等天氣狀況也極易干擾Ku波段的傳輸效果。②網絡傳輸：點位分散的城域間遠距離監控傳輸可應用網絡傳輸技術。它應用MPEG音視頻壓縮格式進行監控信號的傳輸。優點：它應用網絡視頻服務器作為監控信號上傳設備，只需通過網絡將遠程監控軟件安裝在指定位置就可以實現圖像的實時傳輸。其缺點是：遠程監控需借助網絡完成，網絡帶寬和信號傳輸速率會大大影響傳輸效率，因此這項傳輸技術僅僅適用于低畫質、小畫面圖像的傳輸，而且圖像處理不支持實時監控。③寬頻共纜傳輸：采用調幅調制、伴音調頻搭載、FSK數據信號調制等先進技術，可將四十路監控圖像、伴音、控制及報警信號集成到“一根”同軸電纜中雙向傳輸，大量節省材料成本及施工費用。缺點：采用弱信號傳輸，寬頻調制端需外加AC220V交流電源，但目前大多監控點都具備這個條件。④光纖傳輸：通過把視頻及控制信號轉換為光信號在光纖中傳輸。優點：傳輸距離遠、衰減小，抗干擾性能最好，適合遠距離傳輸。缺點：對于幾公里內監控信號傳輸不夠經濟；光熔接及維護需專業技術人員及設備操作處理，維護技術要求高，不易升級擴容。⑤視頻基帶傳輸：它通過同軸電纜（非平衡）直接實施模擬信號的傳輸。優點：短距離傳輸不僅造價低，而且能夠最大限度的確保圖像信號的完整性。缺點：三百米以上高頻分量大幅衰減，圖像的完整性和傳輸質量都大受影響；一路視頻信號必須單獨設置一根電纜，用于控制信號傳輸的電纜也要另外敷設。此外，其采用擴展性極差的星形的布線結構，會大幅增加線纜的布設總量，這非常不利于后續的維護。⑥雙絞線傳輸（平衡傳輸）：適用于在復雜的電磁環境中進行百米傳輸。它以平衡對稱的方式來傳輸監控圖像信號。優點：結構簡易，具有很強的抗共模干擾能力，而且易于布線，有利于造價控制。缺點：僅僅適用于百米信號傳輸，傳輸范圍受限，而且一根雙絞線僅能傳輸一路圖像，不適用于大中型監控系統。此外，雙絞線質地脆，易老化，因此只能用于室內布線；雙絞線傳輸高頻分量衰減較大，圖像會出現嚴重的色差。
2.3 解碼設備選用 解碼設備的選用時根據編碼設備匹配使用。不同廠家的編解碼設備需配套使用，并由廠家提供技術支持，這將更好地為使用方提供優質的服務。
隨著用戶對圖像傳輸質量要求的提高，從480P到720P再到1080P，傳輸數據量不斷增加。例如30幀/秒的1080p圖像信號所需要的帶寬=1920×1080×16×30=995.328M，近似1G；從目前的傳輸介質來看，只有光纖傳輸才能夠滿足高清畫質傳輸的需求，否則帶寬過小就容易出現數據傳輸“排隊”或“丟包”的問題，時延問題將會更加突出。在現有的傳輸技術下，需根據實際需要，綜合考慮傳輸圖像質量及時延，選取最佳的傳輸方案，才能使圖像傳輸降低時延，又能滿足用戶對圖像分辨率的要求。同時，隨著新科技的不斷出現，相信該矛盾會有更好的解決方案。
參考文獻：
[1]李錦偉.高速公路監控系統圖像傳輸的研究[J].交通與計算機，2004（02）.
空間優化方案范文3
關鍵詞：巖溶發育；人工挖孔樁；平板載荷試驗
文獻標識碼：B
1 工程概況
本工程位于濟南市高新區，整個場區共包括12棟商住樓，分別為18層、24層、32層高層建筑，2層地下室，建筑高度53.20-103.20米，建筑占地面積為 73530㎡ ，總建筑面積為21萬㎡ 。本工程的抗震設防烈度為6度，設防類別為丙類，結構型式為剪力墻結構，抗震等級為三級［1］。場地類別為Ⅱ類，建筑物工程重要性等級為一～二級。
2 地質概況
2.1 區域地質
場區位于泰山隆起的西北翼［2］，大地構造上處于新華夏第二隆起帶的魯西隆起與新華夏第二沉降帶的魯西北坳陷的過渡帶，是以古生代為主體的北傾單斜構造。區域內地殼中生代燕山期強烈活動，形成了NNW向的馬山斷裂、平安店斷裂、千佛山斷裂、東塢斷裂和NNE向的炒米店斷裂、港溝斷裂等斷裂構造。區域穩定性與上述斷裂構造的復活性密切相關，其中與建筑場區相關的東塢斷裂和港溝斷裂為非活動性斷裂。
2.2場地巖土層分布特性
場地內各巖土層分布及特征自上而下分述如下（地層剖面見圖1）：
①雜填土（Q4ml）：灰色、雜色，松散，稍濕；層厚0.50-9.6m，平均2.80m。屬高壓縮性土。
②黃土（Q4pl+dl）：黃褐色，可塑～硬塑；平均層厚4.71m。屬中壓縮性土。
③粉質粘土（Q3pl+dl）：紅褐色、棕黃色，可塑～硬塑；層厚1.00-8.50m，平均2.90m。屬中壓縮性土。
④碎石混粉質粘土（Q3pl+dl）：灰褐色、紅褐色，中密，濕；層厚0.50-11.60m，平均3.54m。屬中壓縮性土。
⑤-1強風化白云質灰巖（O2）：青灰色，隱晶質結構，層狀構造，節理裂隙及溶溝、溶槽很發育，充填粘土及方解石脈。巖石堅硬程度［3］為較軟巖～較硬巖，巖石完整程度破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ～Ⅳ級。場區普遍分布，層厚1.20-18.40m，平均5.76m。
⑥-1強風化角礫狀泥灰巖（O2）：淺灰黃色，碎屑結構，層狀構造，溶孔較發育，呈蜂窩狀，溶孔主要沿角礫位置分布。巖石堅硬程度為極軟巖～軟巖，巖石完整程度極破碎～破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。場區普遍分布，平均層厚4.60m。
⑥-2中風化角礫狀泥灰巖（O2）：棕黃色，碎屑結構，層狀構造，巖石堅硬程度為軟巖～較軟巖，巖石完整程度較破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ～Ⅳ級。平均厚度5.97m。
2.3 巖土參數
巖土主要參數取值見表1、表2：
各巖土層主要參數 表1
樁基設計巖土參數表 表2
3地基基礎方案
3.1天然地基方案可行性
以5#商住樓（地上32層，地下2層，剪力墻結構）為例，基地持力層為②層黃土，其承載力特征值fak=130 kPa，按《建筑地基基礎設計規范》（GB50007—2011）中5.2.4式計算，修正后的承載力特征值fak=272 kPa。PK＞fak，不滿足承載力要求［4］，須對其進行地基處理或采用樁基礎。
3.2 樁基礎方案設計及分析
該場地巖石破碎，巖溶裂隙發育，若采用鉆孔灌注樁基礎，在施工過程中對漏漿及卡鉆的情況較難控制，成孔較困難。而本場地在勘察期間未見地下水，根據地區經驗，本場地的地下水主要為巖溶裂隙水，且水量較小，容易控制，對人工挖孔樁基本無影響［5］。
對濟南巖溶地區的高層建筑樁基礎的設計，設計院往往為了控制沉降及安全考慮，直接將樁端持力層做在中等風化的巖層內，且不考慮樁側摩阻力，按嵌巖樁進行計算。本例即采用人工挖孔樁，以⑥-2中風化角礫狀泥灰巖為樁端持力層，承載力特征值［5］Ra=4500KN，樁徑0.8m，樁長28.0-30.0m。
本例人工挖孔樁的設計從理論上計算是可行的，但是經過專家組論證，存在以下問題：
①樁長過長，樁徑較小，施工較困難且安全得不到保證；
②應適當考慮樁側阻力的作用。
專家組建議對樁基設計進行優化。
4樁基優化設計及檢測
4.1樁基優化的目的
為保證5#樓挖孔樁基施工可行，安全可控，擬對超長挖孔樁進行優化?？紤]巖土工程勘察報告巖土層物理力學參數不理想，建議通過現場測試手段獲取樁基設計修正參數，同時也為后期項目積累經驗，提供數據，從而實現安全基礎上的優化。
4.2優化設計及檢測方案
原設計方案樁長較長，優化后的樁長設定為18m，為了實現在樁長變短的前提下不降低樁的承載力，擬采用擴底樁型式。原方案未考慮樁側阻力的作用，現方案擬進行樁側和樁端注漿，以提高安全儲備。
1、檢測點布置
在5#樓選擇4顆樁位進行相關實驗：①號點（41軸交F軸）、②號點（31軸交1/C軸）、③號點（9軸交1/C軸）、④號點（37軸交1/C軸），以上檢測點樁長均取18m。
2、檢測項目及目的
①物探檢測
在每根樁的樁底標高處采用雷達探測［6］，確認樁端持力層下5m范圍內［6］無溶洞及較大的裂隙。
②深層平板載荷實驗，確定樁端阻力，檢驗校核設計
在試樁挖至樁底標高（有效樁長18m）后，然后采用深層載荷板進行樁端持力層承載力檢驗，及時提供數據，校驗設計。
若深層載荷板檢驗數據較為理想，將檢測點樁位樁端擴大頭擴大至1.5米［5］，澆筑檢測點樁；如荷載板實驗結果不理想，通過樁身注漿，提高護壁與樁身摩阻力增加安全儲備。
③單樁承載力檢測，驗證優化結果，保證樁基安全
考慮單樁承載力值較大，靜載堆載工作量大，周期較長，成本較大，為加快速度，減少成本，擬采用靜力自平衡法和靜載兩種方法互相校驗的方式檢測樁基承載力。當檢測點樁位樁澆筑完成并達到強度后，對②、④號點進行自平衡檢測，對①、③號點進行靜載檢測。
監測點樁基承載力檢測過程中，對樁身側阻、樁端沉降進行檢測，為后續工程建設采用非嵌巖樁設計提供數據和經驗。
3、測試儀器布置
測試儀器根據檢測點周邊勘察孔確定，挖樁過程中請施工、勘察單位記錄不同巖土層的厚度，對檢測儀器安裝位置根據地層情況及時調整，以下標高只是示意，有待修正。
1）、①號試樁位于結構平面41軸與F軸的交點，采用靜載荷試樁，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對稱設置兩個鋼筋應力計，共5個截面，需10個為鋼筋應力計，布置情況如圖。在樁頂對稱布置位移傳感器（2個）
2）、②號試樁位于結構平面圖的31軸與1/C軸的交點，采用自平衡檢測，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對稱設置兩個鋼筋應力計，共5個截面，需10個為鋼筋應力計，布置情況如圖。在樁頂和荷載箱上、下面對稱布置位移傳感器（共6個）。
3）、③號試樁位于結構平面圖9軸與1/C軸的交點，采用靜載荷試樁，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對稱設置兩個鋼筋應力計，共7個截面，需14個為鋼筋應力計，布置情況如圖。在樁頂和加載箱上下頂面對稱布置位移傳感器（共6個）。
4）、④號試樁位于結構37軸與1/C軸的交點，采用自平衡檢測，在土層交界面處及樁底上0.5米的截面對稱設置兩個鋼筋應力計，共個4截面，需8個為鋼筋應力計，布置情況如圖。在樁頂和荷載箱上、下面對稱布置位移傳感器（共6個）。
4、 數據分析
通過對4顆試樁的深層載荷板試驗，可以看出⑤-1層的樁端阻力標準值均大于3800kPa。在沒有進行樁側注漿的情況下，采用靜載荷試驗測出的擴底樁的單樁承載力特征值達到了設計要求。后期施工過程中和竣工后的沉降觀測結果表明建筑物沉降量和整體傾斜滿足規范要求。故本方案的優化設計是可靠的，且具有極大的經濟和工期優勢。
5 結語
（1）對于巖溶地區的高層建筑物的樁基礎，對單樁持力層采用物探方法探明其有無溶洞及大的裂隙是必要的和可靠的。
（2）對于巖溶地區的高層建筑物的樁基礎，可以強風化巖石作為樁端持力層，只要確認樁端下一定深度內無溶洞及大的裂隙，其單樁承載力能夠得到保證，且建筑物的沉降也能控制在規范要求的范圍內。
（3）擴底樁用于持力層較好、樁較短的端承型灌注樁，可取得較好的技術經濟效益。
（4）人工挖孔樁設計，單樁承載力計算應考慮樁側阻力的發揮作用。
參考文獻：
［1］中華人民共和國建設部.GB50011-2010 建筑抗震設計規范 ［S］.2010.
［2］宋明清，王沛成，山東省區域地質［M］，濟南：山東省地圖出版社.2003.
［3］中華人民共和國建設部.GB50021-2001 巖土工程勘察規范 ［S］.2009年版.
［4］中華人民共和國建設部.GB50007-2011 建筑地基基礎設計規范 ［S］.2011.
空間優化方案范文4
一、引言
隨著社會的發展以及技術的進步，無論是國家有關節約政策的號召，還是制造企業降低成本的實際需要，都要求設計人員用更系統、更科學的設計思路和方法，在保證產品高質量的前提下，使用盡量少的材料，以最大限度地節約成本。而引入仿真優化技術是實現這些目的的較好手段。
仿真優化技術源于馬克思威爾理論和米歇爾桁架的研究，在過去的十幾年中，許多工程師在結構優化的理論研究和工程應用方面作了相當多的努力。尤其在汽車行業，許多公司為了改善產品、提升性能，在節能、減重等方面做了大量的努力，在應用上取得了很多成果。
而在傳統結構優化設計流程中，往往優化工作是在詳細設計完成并形成完整數字模型后，CAE工程師才根據數字模型進行優化并提出優化方案，設計人員根據優化方案調整后往往再次由C A E工程師進行優化，優化后再設計。即“設計―論證―再設計”的模式，這樣一方面會消耗大量的時間，一方面詳細設計已經完成，往往由于開發周期的限制，一些大的改動已經不能接受，由于種種限制，優化得到的并不是真正的最優方案。
Altair公司的Solidthinking-Inspire應用于設計周期的最前端即概念設計階段，由設計工程師使用，根據構件的受力、支撐等因素，利用優化技術獲得材料的最佳承力結構，并在此基礎上進行詳細設計。由于早期奠定了良好的基礎，后期C A E工程師優化過程中也不會出現很大的問題，既節省了大量反復的工作，減少了開發周期，又保證設計出最優方案。
二、叉車轉向橋的結構設計
下面將通過叉車轉向橋設計的實例，來看看Inspire如何應用到設計中。
1.定義設計空間與非設計空間
所謂設計空間就是優化前的初始結構，在優化過程中不改變非設計空間，通過優化計算，挖掉設計空間中的多余部分，所剩部分構成的形狀被認為是結構優化的結果。設計空間一般選取優化對象所占據的最大可能區域，以充分挖掘優化潛力，同時要保證約束及載荷能夠有效傳遞到結構上，以及結構的工藝性。
定義叉車轉向橋橋體設計空間時，由于轉向橋受載后，轉向節與上橋體壓緊，與下橋體分離，因此主要承載為轉向橋上橋體。下橋體只受主軸變形后的彎矩作用，同時因為直接在轉向節上加力，避免了手工移置載荷帶來的誤差（圖1），因此在設計空間中建立了轉向節的模型并定義為非設計空間。根據叉車輪距并考慮避讓橫置油缸位置，建立“工”字結構作為設計空間（圖2）。紅色部分為設計空間，白色為非設計空間。
（1）定義非設計空間。
上橋體和轉向節連接，下橋體和轉向節之間留有間隙，模擬上橋體主要受力，下橋體受彎矩的真實受載情況；并合理布置支撐軸位置，在保證最小離地間隙的前提下獲得更好的整車穩定性（圖3）。
（2）添加形狀控制。
添加對稱約束，保證優化后橋體左右對稱；添加中心向兩側拔模，防止中間出現空洞不利于制造（圖4）。紅色為左右對稱約束，藍色為中心向兩側拔模。
2.添加載荷和約束
在Inspire中，需要定義部件所承受的受力及約束條件，也可以同時定義在多種工況下進行優化，以保證構件在不同工況下均符合要求。
在本項目中，約束位置為橋體中心支撐軸，為防止完全約束兩端導致剛度過大的問題，放開一端軸向約束，在轉向節上加載載荷，叉車轉向橋受力最大的工況主要有最大側向力工況和最大垂向力工況（圖5），因此由兩種工況聯合優化。
3.生成結果及結果解讀
運行后即生成了優化結果，之后設計師便可根據這些結果進行解讀（圖6），即以Inspire結果為參考，利用三維設計軟件設計產品，雖然再次回到了傳統設計手段上，但有了前期這個結果作為依據，設計過程也就更加有的放矢。
4.獲得最終設計
考慮轉向橋橋體受力特點、可鑄造性、轉向油缸布置、轉向時與各部件是否干涉等問題，筆者設計了轉向橋橋體（圖7）。
再根據設計得到的轉向橋模型，由CAE工程師進行詳細的優化，得到最終方案（圖8），在保證結構強度的前提下，掏除部分材料，降低了成本，同時也提高了可鑄造性。
5.結果論證
經過CAE仿真分析，最終方案強度、剛度均符合要求，并且由于結構布局良好，所需材料也少于傳統設計，減少了成本，提高了可靠性（圖9和圖10）。
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關鍵詞：民用建筑；層次分析法；優化改進
隨著各種新型結構和材料的引進和運用，結合我國現狀研究高層住宅的抗震性能已成為一種趨勢，這也是國民經濟健康發展和國計民生的重要保證。研究高層和超高層房屋的抗震性和經濟性涉及因素多,必須對方案從整體上進行綜合評價,建立正確的決策模型,從而得到客觀合理的優劣排序，并在此基礎上對各建筑結構方案進行優化改進。
1傳統民用建筑結構方案初選
1．1多層磚混結構房屋
特點：磚混結構中的“磚”，是指一種統一尺寸的建筑材料，也包括其他尺寸的異型黏土磚、空心磚等。 “混”是指由鋼筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的鋼筋混凝土配料，包括樓板、過梁、樓梯、陽臺。這些配件與磚做的承重墻相結合，所以稱為磚混結構。磚混結構住宅一般以多層 （24米以下，住宅10層以下）住宅為主，其抗震性能比起以下三者相對弱一些。
1.2框架結構房屋
特點：由鋼筋混凝土澆灌成的承重梁柱組成骨架，再用空心磚或預制的加氣混凝土、陶粒等輕質板材作隔墻分戶裝配而成。墻主要是起圍護和隔離的作用，由于墻體不承重，所以可由各種輕質材料制成。
1.3剪力墻結構房屋
特點：剪力墻是用鋼筋混凝土墻板來承擔各類荷載引起的內力，并能有效控制結構的水平力，這種用剪力墻來承受豎向和水平力的結構稱為剪力墻結構。剪力墻結構在高層（10層及10層以上的居住建筑或高度超過24米的建筑）房屋中被大量運用。
1.4鋼結構房屋
特點：鋼結構是以鋼材為主要結構材料。鋼材的特點是強度高、重量輕，同時由于鋼材料的勻質性和強韌性，可有較大變形，能很好地承受動力荷載，具有很好的抗震能力。一般的超高層建筑（100米以上）或者跨度較大的建筑通常應用鋼結構。不過，由于鋼結構建筑的造價相對較高，目前應用不是非常普遍。
2.4各方案的總排序
表4-10各方案總排序
因素
方案 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 Wi 排序結果
0.321 0.160 0.107 0.160 0.107 0.080 0.065
A1 0.355 0.261 0.429 0.048 0.077 0.107 0.063 0.230 3
A2 0.284 0.087 0.214 0.238 0.385 0.160 0.313 0.240 2
A3 0.203 0.130 0.214 0.286 0.308 0.092 0.187 0.207 4
A4 0.158 0.522 0.413 0.428 0.230 0.641 0.437 0.351 1
3.建筑結構優化
3.1傳統建筑結構的優劣態勢和改進空間分析
3.1.1磚混結構
優劣態勢：由于磚混結構的材料成本低，建造簡單，故其造價相對較低，施工較容易。但由于磚混結構是由鋼筋混凝土配料與由粘土磚、空心磚等做的承重墻結合，故其抗震能力和耐用性相對較差，結構自重偏大，空間布置也不靈活。
改進空間：由于磚混結構是傳統的房屋結構，發展較其他結構快，技術已經達到幾乎完全成熟，故磚混結構改進空間很小。
綜上，磚混結構各方面相對其他傳統建筑結構較弱，且幾乎沒有改進空間。
3.1.2框架結構
優劣態勢：根據層次分析法，框架結構建安成本低于剪力墻結構和鋼結構，且耐用性好，但框架結構最大的缺點就是施工過程繁瑣復雜，抗震能力相對鋼結構和剪力墻結構較弱。
改進空間：由于現階段各種減震結構的設計和應用很多，將其應用于框架結構中可以有效增強框架結構的抗震能力，故框架結構的改進空間相對磚混結構較大。
綜上，框架結構抗震能力較弱的缺點可以通過應用合適的減震設計來改進。
3.1.3剪力墻結構
優劣態勢：根據層次分析法，剪力墻結構的結構自重偏重，大大影響其建設高度；且由于剪力墻結構布置不靈活，致使其適應性弱于框架結構和鋼結構。
改進空間：針對剪力墻結構布置不靈活的缺點，框架―剪力墻結構可以彌補。它是框架結構和剪力墻結構兩種體系的結合，吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗力性能。這種結構的住房有很好的抗震性。而使用自重較輕的材料構成剪力墻可以彌補剪力墻結構自重較大的缺點。
3.1.4鋼結構
優劣態勢：與傳統的住宅相比，由于鋼結構導熱快，比熱小，隨著溫度的升高，鋼材的機械力學性能迅速下降，未加防火保護的鋼結構，遭遇火災只需10幾分鐘時間，自身溫度就可達540℃以上，故鋼結構有不耐高溫且易腐蝕的缺點。
改進空間：針對鋼結構易腐蝕和不耐高溫的缺點，可以通過鋼結構構件防火來彌補，以減輕鋼結構在火災中的破壞，避免鋼結構在火災中局部倒塌造成滅火及人員疏散的 困難；盡可能延長鋼結構到達臨界溫度的過程，以爭取時間滅火救人；避免鋼結構在火災中整體倒塌造成人員傷亡；減少火災后鋼結構的修復費用，縮短災后結構功能恢復周期，減少間接經濟損失。
綜上，通過提高鋼結構的防火防腐性能可以改善鋼結構，其改進空間較大。
3.2優化傳統民用建筑結構
3.2.1框架結構房屋
優化方案：根據框架結構優劣方案和改進空間的分析，可以通過應用合適的減震設計來改進。由于框架結構房屋主要是由框架承重，利用限制屈曲支撐（BRB）這種新型耗能減震構件代替傳統的鋼支撐可以降低框架結構房屋在地震中的結構位移，大大消耗地震能量，減輕結構中的扭轉變形。
3.2.2框架-剪力墻結構房屋
優化方案：為了增強剪力墻結構的空間布置靈活程度，可以將剪力墻結構和框架結構結合起來形成框剪結構。而框剪結構中的框架-核心筒結構，不僅由于建筑采用框架結構得以獲得寬敞的使用空間，而且十分有利于結構受力。為了彌補傳統剪力墻自重較重的缺點，我們可以擺脫傳統材料的束縛，使用鋼板剪力墻。鋼板剪力墻是20世紀70年展起來的新型抗側力結構，其主要是提供結構的側向剛度、抗剪強度和抗震延性。鋼板剪力墻由周邊框架和內嵌鋼板組成，具有自重輕、安裝方便等特點，這剛好彌補了傳統剪力墻自重大的缺點。
3.2.3鋼結構房屋
優化方案：為了克服鋼結構建筑不耐火的缺點，可以使用防火板材和防火涂料來對鋼結構實施防火保護。目前市場上防火涂料品種繁多，效果也不盡相同。超薄型鋼結構防火涂料是使用較廣泛的新型材料，該類防火涂料在受火時緩慢膨脹發泡形成致密堅硬的防火隔熱層。針對鋼結構易被腐蝕的缺點，常用噴鋅或噴鋁，加重腐蝕涂料構成長效防腐結構，或者用配套重防腐涂料涂裝防護。
4結論
磚混結構的建造技術已經相當成熟，改進空間較??；框架結構針對施工過程繁瑣復雜，抗震能力相對較弱的缺點，采用在建筑抗震能力較弱部位布置BRB支撐的方法來進行改進，具有一定的改進空間；剪力墻結構布置不靈活的缺點通過與其它結構結合改進成為框架-核心筒結構進行改進，剪力墻自重大的缺點使用鋼板剪力墻減輕自重；鋼結構易腐蝕并且不耐高溫，通過使用超薄型鋼結構防火涂料及噴鋁涂層加防腐涂料封閉的方法來改善。
參考文獻
[1] 鄒晶,李元齊. 鋼結構住宅體系在我國的發展現狀及存在問題[J]
[2] 徐濤．對高層建筑結構設計的分析[J]
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【關鍵詞】城市建設；綜合開發；規劃方案；開發模式
一、城市規劃管理環節的加強
為了實現城市系統的內部各個環節的有效協調，我們要進行城市規劃管理的穩定運行。在這一過程中，我們要實現基礎設施配套系統的健全，以滿足城市的經濟建設的需要。我們要實現城市整體規劃方案的建立，選擇出一套城市綜合效益最高的規劃方案，促進選址地點的有效選擇，確保其建設地點及其相關基礎設施環節的穩定進行。城市建設的進行，要遵循其設計方案的具體要求。我們要確保設計方案的規范性，科學性、可預見性、合理性，避免出現施工過程中的設計方案的改變。在此環節中，我們要按照設計方案的具體要求，進行綠地資源、道路系統、環保配套設置等的有效規范管理，實現其城市整體系統的穩定運行。確保其城市建設系統的不斷深化，為此我們要進行城市基礎配套設施的優化。
二、完善基礎設施的具體措施
1.目前來說，我國的城市基礎設施建設系統依舊是不完善的，它受到諸多因素的影響，改革開放以來，其得到了不斷完善，也暴露出了一些問題，隨著市場經濟體制的深化，這些問題的不利影響越來越大，因此我們要進行城市建設的有效規范，實現對其資金的有效應用，確保其城市建設的穩定發展，促進城市基礎設施建設的健全。這一目的的實現，離不開對資金籌集環節、項目投資環節、項目建設計劃等的有效應用。我們要進行城市建設過程中的基礎建設及其配套設置的資金投入，實行其資金投入比例的平衡，以有利于基礎設施環節的穩定運行。
基礎設施的健全，離不開城市建設的有效規劃，因此我們要進行針對城市實際發展水平的配套建設的規劃，確保其資金的有效規劃，確保其施工質量的提升，避免出現豆腐渣工程，以保證基礎設施的質量的提升，滿足社會經濟的發展需要。因此我們要確保資金的有效投入，以保證先進技術設備的應用，滿足人們對于城市高經濟建設水平的需要。
2.在基礎建設施工過程中，我們要確保生活項目環節與生產項目環節的有效協調，促進地下設施環節與地上設施環節的有效協調，促進附屬工程環節與主體工程環節的穩定運行，確保其城市的經濟環境的穩定發展，促進城市的整體功能的有效發揮。在實際工作中，影響城市功能正常發揮的因素是很多的。在城市建設中只管主體工程不管附屬工程，只搞地上建設不搞地下建設，只顧生產不顧生活等現象不斷發生。這些現象，割裂了城市各種建設之間的緊密聯系，是造成目前城市建設中各項配套設施上不去的主要原因。因此堵零星建設的口子，是實現城市綜合開發的有效途徑。
3.國家經濟的發展，離不開城市經濟的發展，城市的基礎建設是城市建設關鍵部分，我們要進行相關基礎建設模式的更新，實現其相關規劃方案的穩定運行，根據實際施工情況，進行年度計劃的有效編制。促進遠期目標的順利實現，促進城市基礎設施的穩定運行。近幾年在城市基礎設施建設方面加大了投入力度。前幾年，建成的污水處理廠，較好的解決城市的海水污染，改善了海濱環境。對市區道路的硬化、綠化方便了群眾生活，美化了市容市貌。我縣即將投資建設的生態垃圾處理廠一期工程也即將破土動工。
4.為此，我們要進行人居環境方案的優化，確保其土地資源與經濟建設的有效協調，實現對其土地的有效應用，滿足其經濟價值的深化需要。在此過程中，我們要實現對發展商的相關環節的優化，促進其土地利用與四周環境的有效深化，促進其環境調研環節的深化，實現市場調查的廣泛深入，以有利于其產品開發定位的順利運行。在這里要非凡考慮開發的合理性，不能急功近利，竭澤而漁。非凡應控制容積率。規劃批準的容積率是一個上限，發展商應根據自己的產品定位確定一個合理的數值。容積率的提高在一定范圍內可以提高收益率，但超過了一定界限，環境質量明顯下降，帶來產品質量大幅度下降，造成整個樓盤銷售危機。國外許多城市在對于城市開發項目的治理上，把能夠改善這一區域的城市環境，提高其土地和周邊地產的價值，作為城市開發所追求的重要目的之一。
做好項目決策環節的優化，促進其經濟建設與環境效益的有效結合。在此過程中，我們要實現規范方案與建筑空間形體的有效協調。促進其城市建設的內部相關環節的有效協調。確保房地長事業的穩定發展，促進對城市空間的有效應用，滿足城市經濟建設的發展需要，確保城市基礎建設系統的健全，促進城市綜合效益的提升。注重城市整體空間肌理的保護和重新塑造，中國目前處于前所未有的城市建設過程中，規模浩大，速度空前，城市以往逐步發展生長，形成的空間結構遭到破壞。因而在城市設計中，應非凡重視建筑群的整體和城市全局在空間上的有序與協調。歐洲國家在戰后大規模重建過程中，也經歷了這樣的過程，或說走過這樣的彎路。
5.我們要進行從景觀建設環節到建筑建設環節的統一設計，確保這兩者的有效協調，實現城市的環境質量的提升，有利于人們生活水平的提高。為了達到這一目的，我們要進行建筑群體環節至建筑裝飾細節的有效統一，確保其規劃方案的有效實施。實現對其規劃形態的優化，促進城市空間環節和功能布局環節的穩定協調，促進其建筑設計與景觀設計的規范。通過精心的設計，創造從室內到室外，從私人空間到開放空間、到城市公共空間這樣一系列舒適宜人的空間，提高整個城市環境質量。從國外的經驗來看，城市環境空間的不僅要滿足城市功能的要求，如居住、工作、交通等，同時它也是城市文化的載體，規范影響看社會行為和城市生活。藝術設計與新技術并重，建筑是工程技術與藝術與手工藝的統一。
三、結語
城市建設綜合效益的提升，離不開對其基礎經濟建設的深化，這需要引起相關管理者的重視，以滿足城市經濟的發展需要。
參考文獻
