土木工程数值分析精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的土木工程数值分析主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：土木工程数值分析范文

关键词：土木工程；边坡支护技术；安全性

建筑行业的快速化发展，使得整个行业内的质量标准有了大大提升。土木工程作为建筑工程中的一种，加强它的质量管理和控制工作就具有重要现实意义，也是防范施工问题发生的有效手段。在土木工程施工中，基坑边坡支护技术是较为常见的一种施工工艺，它的应用可以有效保证基坑施工的安全性，提高基坑支护的稳固性和可靠性，保证施工质量，在对其进行应用过程中，需要将其应用的安全性作为重点来抓，并采取相应的保障措施。

1 土木工程基坑边坡支护技术的特征

在土木工程中，边坡支护的主要作用就是挡土、挡水，以及防止边坡变形。基于这方面原因，在土木工程的边坡支护施工中，就要充分确保工程基础结构施工的安全性和基坑开挖的合理性，保证开挖质量，避免出现塌陷和管涌问题，同时工程单位还要对土木工程边坡支护施工的特点有所了解，做到针对性施工。近些年来，建筑工程的发展呈现出多功能、综合性的趋势，所开挖的基坑深度也越来越深，而基坑深度的不断加大，对于它的支撑系统来说，难度也会不断升级，因为基坑工程大多是临时性的，很多工程单位就会以此原因在工程施工方案的设计环节和施工环节过于轻视，没有足够的考虑，这样就会导致后期施工存在很多安全隐患，增大了工程施工的风险性。

除此之外，基坑工程由于其自身原因，对于周围环境也会产生较大的影响，在实际工程施工中，如果基坑的开挖深度过深的话，就很可能出现位移和沉降量过大问题，这些问题的出现是十分严重的，会直接影响到市政基础设施建设质量，并且也会对周围的建筑物和地下管道线路产生不利影响；另外，从基坑的稳定性和安全性角度来讲，外界影响因素也是不可忽视的，例如降雨、施工场地面积以及施工现场物料堆放等等，都会造成基坑稳定性下降，一旦稳定性下降，就会导致后期使用出现安全隐患。

2 边坡支护技术在土木工程中的具体应用

2.1 边坡支护方案设计

边坡支护方案的设计主要是为了确保土木工程施工的顺利进行，在施工中不会出现不稳定现象。在科学化的方案指导下，要对土钉的深度进行严格控制，并给出标准的深度要求，规定施工人员要在施工过程中规范化操作。之后再对标记成孔的位置进行合理编号，这样可以保证对土木工程边坡支护的合理化识别，避免错误发生，之后再开始进行拉拔试验，并对拉拔试验的设计和具体实行进行控制，通过这一实验来准确检验土钉在钉入既定深度后的设计效果，需要注意的是，这一环节不需要土木工程施工人员来完成，通常是由第三方人员负责的，这样可以保证土钉实验结果更具有参考性，最后则是对注浆的比例进行控制，保证注浆用量的标准化，具体的注浆方式是以重力注浆为主，并在施工结束之后对逐渐的效果进行观察，如果注浆不够的还要进行相应的补浆。

2.2 对基坑的开挖

在土木工程的边坡支护施工中，基坑开挖是关键环节。在基坑开挖过程中，基坑的土质结构很可能会因为外力作用而出现破坏或不稳，尤其是在开挖的后期阶段，更是会导致土体严重破坏，这样在支护时就会有很大难度，因此，在对基坑的开挖过程中，开挖人员就必须要按照分期原则进行施工，在一个分区的基坑事故开挖完成之后，再开始下一个基坑的开挖。需要注意的是，在开始下一基坑开挖时务，必要保证上一基坑的稳固性，与此同时，还需要遵循“开挖+支护”原则，避免开挖超出预定的量，进而增加工程成本，影响到工程质量。此外，在基坑开挖到距离支护边坡大约8m的位置，开始分段式开挖，分断标准是约25m。

2.3 对于边坡支护施工的监测

基坑支护的整个结构并不是固定不变的，它会随着基坑开挖深度的增加而出现侧向移位状况，而且这种移位现象也是难以避免的，因此，对于工程单位来说，要实现对基坑支护的精确化监测，就必须要对支护结构的侧向移位进行严密观察和控制，将其移位的具体情况及时记录并汇报。一般来说，整个支护结构的破坏现象发生，在发生之前都会有一定的预兆，在对基坑支护进行监测时，工程单位必须要对支护结构的受力情况有所了解和掌握，可以利用专业工具监测，通过检测来及时分析支护结构的受力情况。此外，在监测过程中还要做好整个基坑支护结构的检测工作，并对其周围环境有所考虑，边坡支护监测可以对基坑周围的支护结构稳定性进行有效掌握，同时在基坑支护工程理论和相关技术的支持下，施工实际情况会有或多或少的问题出现，这就需要工程单位结合施工实际，采取相应的措施予以防范解决，从而提高边坡支护技术应用的安全性。

3 边坡支护技术在土木工程中应用的要点

3.1 施工前的准备工作

工程单位在开始边坡支护之前，需要对工程所处的地理环境状况有综合性调查，尤其是工程的地基土质，保证对工程基坑开挖所涉及到的各项因素有所把握。在确定土层之后再开始开挖，在开挖的过程中还需要注意不能破坏基坑周围土层的结构，这样可以方便后期支护结构的设置，与此同时，开挖人员还要对施工图纸方案有详细分析和了解，依据建筑物的实际结构设置来对边坡支护施工进行处理，确保整个边坡支护结构的设置是符合实际所需的。在边坡支护结构设置完成之后，建筑物在对边坡支护进行使用过程中，还要利用桩柱等特殊结构来实现，在开始施工之前，还要对施工所需的材料和设备进行采购，以满足工程开挖所需，方便边坡支护结构的设置。

3.2 施工中的安全工作

任何一项工程项目，做好安全管理必不可少，只有在确保施工环境安全可靠后，才可以保证工程顺利完工，同时还可以保证施工人员的人身安全，防止事故安全事故的发生。对于工程单位来说，要在施工前对施工现场进行彻底检查，清除障碍物，并且对于难以直接标记出的障碍物要设置明显警示标志，避免在施工中发生碰撞，引起不必要的安全问题。除此之外，要保证边坡支护技术的安全性，还需要工作人员进行长期的安全测试，形成一个长效的安全监督机制，将安全管理工作落实到位，安全监督部门人员也要切实负起责任，采取有效措施做好施工现场的安全监督和管理工作，从整体上提高施工的安全性。

4 结束语

在土木工程施工中，边坡支护是基坑开挖不可缺少的一种技术形式，它的应用可以充分确保基坑开挖的合理性，保证基坑整体的安全性和稳定性，对于工程单位来说，要保证边坡支护施工技术的安全性，就必须要结合自身实际，在基坑开挖过程中做好现场安全监督工作，将安全管理工作落实到位，提高土木工程施工的整体可控性。

参考文献

[1]何海泉.人机工程学在汽车工程中的应用[J].汽车维修，2013（1）：4-5.

[2]罗龙飞，冯如只.论人机工程学在汽车工程中的应用[J].黑龙江科技信息，2014（4）：103.

[3].论人机工程学优化在汽车工程中的应用[J].价值工程，

第2篇：土木工程数值分析范文

【关键词】BIM；土木工程；知识体系

近年来，BIM技术引发热烈的研究和讨论，取得了较大成果，也存在一定不足，文章整理土木工程学习这一技术的理论体系，以此使得BIM技术的知识框架更为清晰，一方面有助于土木工程专业的教学活动开展，另一方面，也是为了学生能够从中发现知识体系的漏洞并能够深入研究，更好的应用该技术，并能够有所完善。

1BIM技术的背景及概念

二十世纪九十年代，CAD技术开始逐渐广泛地应用于工程规划设计和施工之中，但是随着信息的复杂化和信息交流的一体化趋势的发展，CAD技术的弊端逐渐显现，建立在几何图形交流上的数据交流方式已经无法适应时代需求，于是BIM技术便应运而生。BIM技术就是通过建立统一的数据库来为工程各项流程提供数据支持的信息共享资源，相对于CAD技术而言，BIM的统一化知识库能够容纳几何信息和非几何信息，数据更加全面，能够实现统一的数据交流，贯穿于工程规划到实施完成的所有过程。并且，BIM知识库中的数据具备即时性和连续性，即数据快速更新的同时能够实现前后数据的连接，数据具有参考价值且具有一致性。数据库中资料以IFC格式为基础，为不同阶段的工作人员创设了一定的协作标准，使得交流更加便捷，而信息的修改以及综整合等都能更加快捷而且便利地实现。

2BIM技术的理论知识体系

2.1BIM信息数据模型

数据信息模型的学习中，首先需要了解的是IFC格式的基本概念以及其空间架构，其次是学习STEP的基础知识，融会贯通之后，能够以STEP的语言规范来讲解IFC使用的语言，对二者的表达格式进行比较，并解析IFC的空间层次，总结其表达规则及符号意义。总而言之，数据信息模型中，主要是IFC格式的学习，以STEP的语言来学习IFC的语言，而后是空间层次，最后总结表达规则及符号意义，IFC的学习分为这三大板块。IFC是BIM技术的基础数据格式，数据交流体系中最为基础的语言输入和输出形式，如果不能掌握，则土木工程专业便无法融会贯通地使用BIM技术，可以说，IFC是BIM的语言。

2.2协同工作技术

协同工作模块的主要内容是其概念、目标以及现今的发展情况，具体而言，首先学习协同技术的三个模式，初级、中级和高级，结合图标进行学习，其次，介绍协同技术的多种类型，主要包括:狭义协同和广义协同，前者指企业自身的协同工作，后者还包括企业外的协同工作，都需要做一定了解及区分，类型的学习中，主要的知识点是各类协同技术的概念、相同点以及区别都需要认真学习并熟练掌握。协同工作技术中的重点对象，或者是重点章节是协同工作技术在BIM技术中的应用，即BIM技术如何应用协同工作技术，实现协同工作，学习的内容主要是应用的方法，支持的原理以及存在的问题，这部分内容较为复杂，与现实对接性强，需要大量图示的理解，同时，也需要结合具体的案例进行细致的分析。

2.3数据信息集成

土木工程专业学生在学习BIM技术时，首先需要了解的是其背景及内涵，也相当于BIM的理论概述，其次是具体的技术应用，即数据模型、协同工作及信息集成。信息集成技术需要掌握的知识点包括概念、发展过程、集成方法以及模式。具体学习而言，首先对于数据信息集成是什么以及其在BIM技术中所起的作用展开，然后学习其发展过程，对于其具体的模式以及应用方法和利弊衡量进行了解掌握，通过过程集成以及组织集成模式的细致分析系统学习信息集成模式的运行，联系BIM技术的发展过程，详述其信息累计过程。信息集成是BIM技术能够创建统一数据库的重要技术支撑，是容纳大量数据并进行有效整合的关键，也是BIM技术能够突破CID技术弊病的重要原因。

3土木工程中BIM的实践知识体系

从实践知识体系而言，可以从建筑结构设计、建筑节能效果、建筑成本控制等多方面进行实例研究，使得理论学习与实践接轨。BIM的知识体系从理论与实践出发，将技术的基础理论知识和实践应用进行细致的分析讲解，使得土木工程的学生对于该技术有了全方位细致而深入的了解。建筑结构作用可以以水立方工程或者墨尔本的Eureka作为讲解案例，BIM技术在这两座建筑的设计中起到了至关重要的作用。施工管理中的BIM技术应用可以以AR公司为例，同时，以此为例还能够对于BIM技术的节能、成本控制等进行分析，经典的应用案例在现今的世界各地已经不少，其中既有效果突出的地方，也不乏缺陷漏洞，土木工程学生对该技术的学习不能止步于了解已有的知识更是要从实际中的不足出发进行探讨，力求完善这一技术，这也是笔者将实践纳入知识体系中的原因。

4总结

希望笔者的研究能够对土木工程专业的BIM教学活动有所帮助，促进专业学生的学习效率和学习深度，更为系统化的学习。

参考文献

[1]崔建华,夏珊,丁克伟,陈东,刘运林.将BIM技术应用于土木工程专业教学的探索[J].安徽建筑,2015(03):45-46．

第3篇：土木工程数值分析范文

【关键词】CAD；土木设计；优劣势分析

中图分类号：B819文献标识码： A

一、引言

计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD），诞生于20世纪50年代，它是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力来进行工程的设计和分析的一种技术，它是综合计算机技术和土木工程设计方法的一门新兴学科，是与计算机软硬件及工程设计方法的发展而发展起来的。它集成了计算机、图形学、数据库技术、数值分析等技术，随着软硬件技术的不断发展及工程方法的更新换代，CAD技术也日趋完善，已经广泛应用于电子、轻工、纺织、服装、医疗、国防及工程设计等国民经济的各个领域，发挥了极大的经济技术效益。

二、CAD技术在土木工程中的应用范围

(1)在土木工程的规划中应用CAD技术。在土木工程项目中，前期规划对项目的发展来说具有十分重要的意义，受到很多原因的限制，比如环境因素、自然条件以及社会经济等各方面的原因。每一项前期规划与工程项目的成功或失败都有极大的关系。CAD技术应用在土木工程的前期规划中主要分成3种，首先是规划土木工程项目信息的存储系统以及查询，比如说市政方面的信息以及地理方面的信息等，这种系统通过数据库的形式来进行规划；其次是分析项目信息的系统，比如分析城市规划的系统；最后是在土木工程中的制作系统及辅助项目进行规划的系统，比如景观园林规划的系统。

(2)在土木工程的设计中应用CAD技术。在土木工程的设计中一个土木建筑完整的设计程序主要有设计建筑物形状的大小、选择建筑结构的构造、绘制设计图、计算建筑工程所需的材料、验算与分析建筑工程的结构等程序。早期在土木建筑工程的设计中应用CAD技术是进行结构设计，因此在CAD应用技术方面设计技术是比较完善的。例如在设计桥梁建筑的结构时，先是通过CAD应用技术进行设计桥梁的实体结构，接着对桥梁受力及截面等情况进行分析，根据分析的具体情况正确的计算桥梁结构的变形和受力，保证建筑工程的质量。

三、CAD在土木设计图中的优势

(1)绘图劳动强度降低，图纸保持清洁、美观。传统的手工绘图法需要设计人员经常性更换十几种绘图工具。一旦画错，就要在图面上修修补补，破坏图面的整洁性。而CAD制图，只要配齐了电脑，安装好绘图软件、打印机或绘图仪，鼠标轻轻移动就可以完成心中设计的图形。同时，软件本身还可以提供UNDO限制防错功能，让工程设计师们制图事倍功半。更有甚者，软件还可以为每个设计人员的独特的表达方式、思维模式和绘图习惯，提供广阔的空间，只要充分使用参数化绘图工具就可达成。

(2)增强计算功能，提高精确度。土木工程设计不同于其他领域的设计，它需要正确无误地计算出裂缝宽度、挠度、承载力、配筋面积。而且在实际工程中，要先符合设计规范地对各个结构构件如梁、板所承受的各种外部荷载，再根据《混凝土结构设计规范》规定进行计算和调整，如果计算数值稍有偏差或参数取值不符合规范要求，便会造成设计出的产品不合设计规范、不经济，严重的还会造成人民生命、财产的巨大的损失。

(3)提高设计工作效率。土木设计过程一般经过提条件、方案设计、初步设计、施工图设计。各工种之间的配合默契与否，条件与方案改变大小都直接影响着制图的速度。传统的手工制图方式下，各阶段各工种之间的不同设计成果要分时制作；在CAD制图中，实现了各工种间的图纸资料互换，即使方案有所调整，设计人员只需在原有的设计图纸上加以调整，从而减少大量重复劳动，提高了工作效率。

四、在土木工程中应用CAD技术的不足之处

在土木工程的施工、设计、规划以及维护管理等方面应用CAD技术，还是会存在着一些不足的地方，主要体现在以下两个方面。

(1)CAD技术促使土木设计领域中人、财、物浪费加剧 。CAD技术需要相关的软件，运转速度较快的电脑以及熟练掌握电脑的设计师、网络维修人员等。购买任何正版的工程建筑软件都要花费1~2万元。设计师们还要开展专门培训工作，总之，备齐所需的人力和财力则价值不菲。同时，在使用过程，设计师们只能看到面前的一处图纸，而土木工程设计是一个系统工程，只看到一处图纸是远远不够的，它需要一整套图纸打印后才能看清楚。电脑图纸需要经过输出后才能实现审核、修改、再审核、再修改直至正式出图，增加了单位成本和社会成本。

(2)由于CAD软件技术含量比较高，设计师通常要花费很长的时间才能掌握两级CAD软件的相关知识与基本用法，这样导致了设计师的工作时间以及人力资源受到了一定的限制。培训一个设计师还要交付比较高的培训费用，使企业成本增加。一套完整的CAD工程建筑软件花费都要在2-3万元以内，还得按时的对软件进行更新及升级，这也是需要投入大量的后续资金。同时，CAD软件需要性能很高的计算机辅助才能正常运行，要想能够使CAD软件实现完整的微机制图还得增加其他配套设备：刻录光盘、工作站、复印机、绘图仪、数字化仪以及USB和UOS等设备，是一项花费较高的软件。

综上所述，CAD的使用提高了土木设计中的高效率、高质量和高水平，同时也显示了不完善的方面。因此，设计师们在使用过程中总结经验，注意克服CAD带来的负面影响，努力提高自身的计算机知识和对土建规范的使用，促进CAD的健康发展。

【1】卢致强.工程设计实践中结构CAD技术的应用与探讨[J].四川建筑,2003,23(4):47-48.

【2】张志远，金新阳，陈岱林.基于英国规范的混凝土梁CAD系统的研制[J].建筑科学,2004（,12）.

【3】霍艳华.关于提高建筑结构设计安全度的必要性探讨[J].中华民居(下旬刊),2014,04:32.

第4篇：土木工程数值分析范文

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

中图分类号：S969.1

1引言

计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD），诞生于20世纪50年代，它是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力来进行工程的设计和分析的一种技术，它是综合计算机技术和土木工程设计方法的一门新兴学科，是与计算机软硬件及工程设计方法的发展而发展起来的。它集成了计算机、图形学、数据库技术、数值分析等技术，随着软硬件技术的不断发展及工程方法的更新换代，CAD技术也日趋完善，CAD 应用在真实感的建筑设计、建筑规划、建筑装修行业、建筑施工和施工管理等方面，CAD 软件绘图真正做到方便、整洁、清洁、轻松，CAD 技术的应用使土木工程设计人员如虎添翼,在更加广阔的天地里施展才华。

2 CAD在土木工程中的应用

CAD技术最早应用于汽车工业，随后随着计算机软硬件的发展及普及，逐渐扩展到其它领域，包括土木工程领域。在土木工程领域，它包含工程设计中采用计算机技术辅助分析、计算和绘制图形的全过程。我国在土木工程中使用CAD技术开始于上世纪八十年代，在开始阶段，主要依靠外国引进的通用或专用图形软件包在屏幕上做交互式图形设计，与结构计算与分析没有结合，参与者主要是长期与计算机打交道的专门人员，到八十年代末期，由于较高性能的廉价计算机的普及，土木工程CAD才有了真正的发展和较广泛的应用，在很大程度上推动了CAD技术在我国土木工程上的应用和发展。

土木工程CAD的应用包含以下方面 ①建筑与规划设计：用于绘制建筑、规划类图纸，如建筑施工图、效果图，规划效果图，桥梁的造型设计等，其软件有天正建筑软件、中国建筑研究院的APM（PKPM的建筑模块）、QXCAD（一种桥型设计软件）、3 D M A X、M A Y A、计。②构造设计指根据结构计算的结果，完成构件和截面的选配筋的构造设计，绘制施工图是用CAD取代传统的手绘来完成施工图纸的绘制；③给排水设计：用于给水、排水方面的计算与绘图；④暖通设计：用于取暖与通风方面的设计；⑤电气设计：强弱电方面的辅助设计；⑥施工组织与设计：用于施工项目的项目管理、施工工艺的流程设计与优化、施工现场布置等；⑦工程项目的预决算：从广义上说，这也算C A D在土木工程上的一个应用；⑧其它方面的：比如家庭装修等。以上所列只是CAD技术在土木工程上应用的主要方面，在实际工程中，还有很多的边缘的、交叉的的新兴的应用技术在开花结果，日新月异。 3 CAD在土木设计图中表现出的优势 3.1 绘图劳动强度降低，图纸保持清洁、美观 传统的手工绘图法需要设计人员经常性更换十几种绘图工具。一旦画错，就要在图面上修修补补，破坏图面的整洁性。而CAD制图，只要配齐了电脑，安装好绘图软件、打印机或绘图仪，鼠标轻轻移动就可以完成心中设计的图形。同时，软件本身还可以提供UNDO限制防错功能，让工程设计师们制图事倍功半。

3.2 提高设计工作效率

土木设计过程一般经过提条件、方案设计、初步设计、施工图设计。各工种之间的配合默契与否，条件与方案改变大小都直接影响着制图的速度。传统的手工制图方式下，各阶段各工种之间的不同设计成果要分时制作；在CAD制图中，实现了各工种间的图纸资料互换，即使方案有所调整，设计人员只需在原有的设计图纸上加以调整，从而减少大量重复劳动，提高了工作效率。

3.3 增强计算功能，提高精确度

土木工程设计不同于其他领域的设计，它需要正确无误地计算出裂缝宽度、挠度、承载力、配筋面积。而且在实际工程中，要先符合设计规范地对各个结构构件如梁、板所承受的各种外部荷载，再根据《混凝土结构设计规范》规定进行计算和调整，如果计算数值稍有偏差或参数取值不符合规范要求，便会造成设计出的产品不合设计规范、不经济，严重的还会造成人民生命、财产的巨大的损失。

3.4 提供动态的检验效果

结构的板、梁、柱、墙的设计要考虑其他专业的相容性、相配性。如管道、设备不能和梁、柱相碰等。从实践中可知道任何工程都可以从形态上拆分为圆柱体、斜圆柱体、圆锥、圆台、斜圆台、球体、球冠体、圆形断面环体、矩形断面环体以及多面体等基本形体。为此，CAD制图中，可以在真色彩、真三维、光照的情况下，按物体的运动轨迹构造出一个虚拟的实体，在房屋中实时漫游，检查虚拟的实体与管道、设备、墙、梁、柱、门、窗等物体不发生碰撞，预先感受结构的空间效果，以便在发现问题的地方仔细端详、修改，直至满意为止。这给了工程设计师在设计工程提供非常有益的帮助。

3.5 资料管理方便

CAD软件制作的图形、图像文件可直接存储在软盘、硬盘或刻成光盘存储，从而避免资料因受潮、虫蛀以及破坏性查阅造成的不必要损失，电子数据的保存年限可以延长至50年。一个设计院的整柜整柜的资料被几张光盘所替代，查找和管理都比较方便。

3.6 数据传输的信息化

随着信息技术、网络技术的普及和CAD智能化的应用、跨地区合作设计、异地招投标、“在家工作”等都成为可能。

4 CAD技术出现的劣势 CAD技术在给土木设计业带来巨大效益的同时，其劣势也随之发挥作用，也不可避免地滞缓了其发展，具体表现如下：

4.1 CAD技术促使土木设计领域中人、财、物浪费加剧

CAD技术需要相关的软件，运转速度较快的电脑以及熟练掌握电脑的设计师、网络维修人员等。购买任何正版的工程建筑软件都要花费1~2万元。设计师们还要开展专门培训工作，总之，备齐所需的人力和财力则价值不菲。同时，在使用过程，设计师们只能看到面前的一处图纸，而土木工程设计是一个系统工程，只看到一处图纸是远远不够的，它需要一整套图纸打印后才能看清楚。电脑图纸需要经过输出后才能实现审核、修改、再审核、再修改直至正式出图，增加了单位成本和社会成本。

4.2 工种配合默契与否及信息传递的速度影响工作效率

众所周知，土木工程设计是一个系统工程，它涉及到许多专业和步骤。每个设计师在设计任何图纸时不仅要考虑自身设计的合理性，还要考虑与本专业和其他专业设计人员设计上的协调性。完整的土木工程设计流程从合同签定起点经过测量数据、地质调查数据、设计说明、打印图纸、施工管理计划等步骤，其所需的数据量是非常大。任何数据变动，就会造成设计方案的变化。所以在动手设计前，要根据现况、地质、道路、建筑物、生产设施的关系进行规划、设计、施工、使用和管理。而地质、地物、道路的考察由建设单位来进行，生产设施之间的配合关系论证由勘察设计院来进行，大量数据的整理、交换、组合都需要时间。任何环节的阻塞和停滞都会影响完成工作效率。

4.3 缺乏统一的智能化结构设计软件

目前的专业软件，如PKPM软件，大多数只停留在二维基础上，充其量只是个绘图工具，缺乏智能化。智能化结构软件不仅体现三维立体图镜像，而且能自动执行相应的规范，设计所需参数取值不但要在经济范围内，还要便于施工。如中国建筑科学研究院PKPM CAD工程部和新加坡建屋发展局开发的BEAM CAGE软件，是按英国规范完成的钢筋混凝土梁的配筋、选筋、挠度的计算、施工图生成等一系列功能，虽然该软件自动化程度高，出图质量好，但毕竟是基于英国规范的基础上。而在国内流行的工程智能化设计软件如PKPM设计软件，它还需要设计师们调整梁、板、柱的配筋，尤其是柱的配筋，PKPM软件自动生成的顶层柱配筋常常因为屋面梁传递来的弯矩比较大，配筋也较大，而下层由于梁传递来的弯矩较小，配筋也较小，形成大柱种在小柱上。这需要设计工程师进行人工调整。

4.4 扼杀土木设计师的创作灵感

俗话说：“建筑是凝固的音乐”这句话点明了建筑也是一种艺术，它是一门融科技、文化、艺术、哲学于一体的学科。任何土建设计师都需要艺术家的灵感和天份，这种灵感和天份在处理建筑物的造型方面应有不少的“模糊感”。但CAD制图所要求的尺寸精确消磨和扼杀了这种灵感和天份，让设计师的设计图样屈从于电脑的机械和准确。不少设计单位为了能够中标，将自己的设计投标文件，尤其是总平面效果图，做得非常精致美观，不惜投入大量的人力物力在CAD的制图上，而忽略了总平面布置图的建筑效果和建筑师的艺术创造。

5结束语

综上所述，CAD 技术给设计师带来了极大的方便，但也带来了许多负面效应。无论如何我们都应承认 CAD 给我们的好处，要正视它的局限性，善用它的长处。展望未来,计算机技术的发展是无止境的,我们每一位工程设计人员都将以此先进的技术为手段,在各自岗位上发挥最佳能力,并以热忱的服务、优质的设计、敬业的精神,为工程设计行业做出我们的贡献。CAD的使用提高了土木工程中的高效率、高质量和高水平，同时也显示了不完善的方面。因此，设计师们在使用过程中总结经验，注意克服CAD带来的负面影响，努力提高自身的计算机知识和对土建规范的使用，促进CAD的健康发展。

参考文献

[1]张志远，金新阳，陈岱林.基于英国规范的混凝土梁CAD系统的研制[J].建筑科学,2004（,12）.

[2]GB50010-2002.混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社,2002.

[3]赵勇等.楼板预应力筋布索方案及其CAD实现[J].建筑科学,2002,（12）.

[4]高伟;温室结构CAD系统的研究与开发[D];西安建筑科技大学;2008年

[5] AUTOCAD建筑工程设计绘图唐海编著清华大学出版社

第5篇：土木工程数值分析范文

【关键词】土木工程 预应力技术 发展

一、新时期土木工程活动的发展概况

随着我国政策的改善，对外贸易事业的到空前的发展，很多地区吸引了无数的外商参与投资活动，因此建立了许多的高楼大厦，厂房公司作为交易和工作的场地。尽管有些享誉着历史文明古城的城市做出规定，为保留历史时代的特色，还给市民一个清幽的居住环境，不允许在城市中心区继续兴建高楼大厦。但是，从，另外一个角度去想，随着人口的大幅度增长，人均住房面积的减少给越来越多的人民带来压力。因此，市区兴建高楼大厦，与天争地之举势在必行。并且随着科技的进步，高楼的质量和风格将会有所创新。譬如抗震性能的增强、使用寿命的增加等，这都是科技的成果。在巨型建筑中，采用型钢的钢结构以及钢混凝土组合结构等新型高层建筑结构体系将会出现。新时代所出的建筑，全是钢筋混凝土的构造，但是钢的结构，包括型钢混凝土和钢管混凝土等新型组合结构在高层建筑中的应用将获得推广。

二、预应力混凝土结构的设计内容

（一）承载力极限状态设计

对于承载能力极限状态的设计，应严格按照荷载效应的基本组合和偶然组合进行规划处理，并考虑到结构在意外破坏的同时还仍具有一定的延展性，只有这样的完美设计才能确保在意外发生时，不会因为结构的严重破坏给事态造成更严重的局面。

（二）正常使用极限状态设计

对于正常使用极限状态，应严格按照荷载效应的标准组合频遇组合和准永久组合进行规划设计，确保房屋结构构件变形和裂缝的程度不会超出事前计算所预定的值。

（三）施工阶段的验算

对于施工阶段的验算，就是现有的施工水平的支撑下，保证工程的安全指数，一切数据尽在预料之中。另外，还必须要求结构的材料应力不能大于所能承受的值。一般而言，施工阶段最需要考虑到的是预应力筋的拉应力和截面混凝土的最大拉应力和压应力，这有确保这些数据都是科学合理，才能确保工程的质量，使得安全系数大大提升。

三、预应力混凝土结构的设计步骤

（一）进行结构布置，选取恰当的力学模型。

（二）根据工程的具体情况，选择合适的高跨比，初步选定构件的截面尺寸，并进行内力与组合效应的计算。

（三）主要根据杆件的弯矩分布图形确定预应力筋的索形，并按经验用预应力度法或平衡荷载法初步估算出所需要的预应力筋根数。

（四）进行预应力损失和次应力的计算，验算预应力和挠度控制限值以及正常使用阶段的结构性能。

（五）按计算的各项控制结果，选择需要变动的参数进行修改，再重新计算。

（六）根据选定的预应力筋方案计算预应力筋的极限应力，按承载能力要求补充普通钢筋用量，按预应力筋的实际方案及普通钢筋的实际配筋直径与根数，计算允许开裂的控制截面的裂缝宽度及构件的挠度。

四、新时期预应力技术的应用

随着经济的发展及国际化进程的加快，各省、市、自治区的国际展览中心等大跨度现代建筑将会大力兴建。因此，满足透明等现代要求的第三代玻璃幕墙结构将有较大的发展和应用。住宅建设将朝大开间结构及节能、节材、改善生态环境的绿色建筑的方向发展。运用电子信息科技，加快建筑智能化。同时，既有建筑物的加固、改造任务将不断增加。采用碳纤维作结构加同材料的技术将被大力推广应用。上述建筑工程中有多种结构将应用预应力技术。改革开放以来，公路建设尽管有了迅速的发展，但与发达国家相比，还有很大差距，尤其人均公路里程是最落后的，比巴西、印度都少。这意昧着今后我国公路建设的任务还相当繁重。

五、预应力技术的发展展望

预应力技术将进一步发挥作用，并推动土木工程科技的创新和发展在建筑工程中，预应力技术是建造大跨度公共建筑、大型会议展览中心及大开间住宅的重要技术，也是高层、超高层建筑和承受特重荷载的不可缺少的关键技术。一句话，预应力技术在解决大、高、重、新建筑工程的设计和建造难题中将继续发挥其独特的优势。并且它也是调整结构内力和减少、甚至取消大面积工程伸缩缝，防止开裂的重要手段。此外，预应力技术还将推动建筑结构的创新。在公路工程中，预应力技术对解决路面混凝土开裂和减少伸缩缝，提高使用寿命具有良好的应用在桥梁和隧道工程中，预应力技术的应用更为广阔。预应力技术在海洋采油平台、海洋储罐，海上运输船以及海上防波堤、跨海大桥等海洋工程中将发挥更高的效能。此外，预应力技术也将在水利工程或其他工程如旧建筑的加固改造、加层和拆除中获得更多的应用。总之，预应力技术在土木工程中的应用极为广泛，并且还将进一步扩大。预应力混凝土材料及技术本身也将有所创新和进一步的发展土木工程建设的发展，必将推动新材料、新技术、新理论及新设计方法不断涌现。预应力混凝土仍是土木工程中最为重要的结构材料。混凝土将继续朝高强、高性能方向发展。各国都在开展这方面研究。

预应力钢材，也将有多方面的新发展。如高吨位索的需要将促使大直径、大截面钢绞线的研制、生产；超过级的高强钢绞线也可能推出；镀锌、环氧涂层钢绞线将被采用；不锈钢绞线的应用将有大的增长。耐久、轻质、更高强的高性能纤维加强塑料筋将较多地获得应用。近年来，我国开始使用碳纤维加劲塑料玻璃纤维加劲塑料、芳纶纤维加劲塑料。这时，就不再单指钢筋混凝土，它可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维加劲塑料混凝土。预制预应力昆凝土和无粘结预应力筋将分别获得发展和广泛的采用。新型无粘结预应力筋将得到开发和应用。

在我国房屋建筑和桥梁中体外预应力配筋将获得较多应用。上面讲的建筑工程中的大跨度建筑、大面积结构工程、巨型结构、转换层结构、悬挂建筑、大开间住宅和预制预应力建筑以及各型铁道和公路、桥梁、水利工程、铁道工程、特种结构工程等等，还有结构加固、改造与拆除，都有赖于预应力技术的进步和设备的发展。因此，期望预应力材料技术与设备有更大的创新和发展。

结束语

总之，预应力混凝土结构是解决大跨度、重荷载等类建筑结构的重要技术。随着我国城市化进程的加快，居住建筑、大跨度公共建筑工业建筑的大量兴建，预应力混凝土技术将会有飞速的发展和变化。

参考文献：

第6篇：土木工程数值分析范文

关键词：岩土工程材料 非均质性 数字图像处理 数值分析

中图分类号：TU521 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0068-02

岩土工程材料相关的工程力学性质一直是工程学术界的研究重点，对其的试验、分析和模拟一直层出不穷。然而相关研究往往以宏观研究和均质性为主，材料的细观力学性质与材料的非均质性往往被人们所忽视，这一点对实际生产和研究都是不利的，因此本文将对非均质岩土工程材料的力学分析方法进行探讨研究。

1 岩土工程材料的非均质性模拟分析

1.1 材料非均质性分析的必要性

相比人工合成的均质性材料，非均质材料在日常生活中的应用更广泛。各类天然材料与天然材料构成的岩土工程材料都具有非均质性，它们的构成中往往包括了孔洞、砂砾、石头等各类不同物质，这类材料常见的有土、岩石、沥青与水泥的混凝土等。这些物质由于具有种种各异的力学性质，所以在外力作用下产生的变化也大不相同，同时会产生极其复杂的相互作用。材料的非均质特点和细观结构对自身的力学性能有很大的影响，会造成应力分布的变化、裂纹扩展方式的不同、破坏模式的区别等等差异。综上可知，关于均质材料的力学数值分析是不能应用于非均质材料的，应针对非均质材料开发相应的分析研究方法。

1.2 材料非均质性模拟的问题

为了将材料的细观结构与非均质性都列入分析因素来模拟计算其应力应变与破坏模式，部分学者开发出了相应的软件和数值模型。因为模型中材料的相应细观结构均由统计工具和软件随机生成，所以模拟生成的岩土工程材料细观结构多项性质都有相当强的真实性，比如不同材料的不同形状、位置分布、含量比例等。

虽然这种利用虚拟结构所进行的非均质研究取得了一定的成果，但是还是有很大的局限性。因为虚拟出的细观结构毕竟和现实中的材料结构有所不同，只能一定程度上将其非均质性体现出来，这就造成了用虚拟结构所完成的力学分析难以获得现实里真正的力学性质。

1.3 数字图像处理技术

数字图像处理技术目前的应用很广泛，在医学、航空、生物、土木工程等领域都取得了相当的成果。而在材料学领域，该技术可以有效对实际材料的细观结构进行提取，将其转化为能再现其非均质性的图像，然后再通过计算机分析处理图像数据信息，最终得出想要的研究成果。

2 用数字图像技术模拟和分析工程材料实例

利用数字图像技术对花岗岩的受力情况和破坏情况进行分析。

2.1 数字图像对岩石细观结构的再现

2.1.1 图像和数据的提取

将花岗岩原岩用圆锯水平或垂直切出横截面，打磨光滑，利用照相和扫描工具做出该截面的物理图像并转换储存至计算机。如果岩石尺寸较大，则通过照相机拍照导入，如果岩石尺寸较小，可以直接用扫描仪扫描岩石进行导入。

导入计算机的物理图像不能直接使用。数字图像由像素点组成，像素点是指矩形排列的图像元素，均由横纵向扫描线交叉构成，扫描线间的宽度相等。

灰色图像和彩色图像的像素点有所不同。灰色图像的像素点有灰色度，是用来代表其亮度的整数值。而彩色图像的构成元素是众多颜色度不同的像素点阵，每个像素点都具备红绿蓝三种颜色，每个颜色由一个整数值来代表，因此彩色图像的像素点阵可以对应由这些数值构成的三个连续函数f（i，j，k）。这三个函数构成的三维离散函数可以将彩色图像的信息表现出来，作为接下来进行数字图像处理的数据基础。

2.1.2 岩石细观结构的表现

花岗岩的主要成分是石英、长石和黑云母。因为其构成包括了三种不同的材料，为了获得三种不同类型的图像数据，最好使用彩色空间来进行数字图像处理。

事实上，使用灰色图像进行处理，通过灰色值也一样可以得到跟彩色空间相似的效果。当具体进行技术应用时，应该视不同图像的不同性质来选择是使用灰色空间还是彩色空间来进行数字图像处理。比如，当图像的灰色度识别太差时换用彩色空间处理；当图像属性难以区分时换用不同算法对图像进行自动分割，以彩色空间提供更多数据信息。总之，技术方法的选择要以能准确区分不同材料的不同图像属性为目的，这样才能获得材料细观结构的真实数据信息进行检测。

如图1中，像素点共计55578个，云母932个，石英16208个，长石38438个。每个像素点实际面积为0.0645 mm2，则云母实际面积60.114 mm2，石英实际面积1045.416 mm2，长石实际面积2479.251 mm2。

2.2 将细观结构的图像转换为矢量数据

为了利用数据进行力学计算和数值分析，将图像化的细观结构变换成矢量数据表示。

旧式的数值分析方法往往使用有限元法或者有限差分法，这需要把岩石的图像分成众多细小网格。数字图像由像素点构成，像素点以小正方形的形状呈矩形排列。将每个像素点作为有限元的网格或者有限差分的栅格，则这个方格的四角坐标点即为对应物理位置的矢量空间数据。数字图像的像素点和矢量坐标可以按比例进行转换，其转换比例为岩石横切面在竖直或水平方向的真实长度比竖直或水平方向的像素点数量，如图2所示。

通过以上的数据转换，图像会以一个矩形的网格集合形式被表现出来，在进行数值计算时可以通过各个像素点颜色类别的不同来进行其对应材料类别的赋予，这样一来就令岩石实际具有的非均质特点加入了数值分析中去。这种转换方法比有限元法和有限差分法都简单，因为其规避了二者复杂的网格或栅格生成，而且矢量数据呈正方形在分析和计算上都很方便，可以简单地用目前已有的数值分析软件计算。

3 结语

该文所提出的二维数值分析法可以对岩土工程材料的细观结构进行分析，是一种将数字图像理论、矢量转换技术、传统数值算法结合起来运用的综合性计算分析法。并且以花岗岩为例，用该方法进行了力学分析。细观结构会影响材料的应力分布与破坏模式，这是在传统的数值模拟试验中就已经被证明了的。而非均质材料与均质材料无论是破坏模式还是力学性能都有很大不同。根据本文提到的数值分析方法，无论是二维还是三维的岩土工程材料数值分析都可以实现。

参考文献

[1] 郑颍人，沈珠江，龚晓南.广义塑性力学-岩土塑性力学原理[M].北京：中国建筑出版社，2002.

第7篇：土木工程数值分析范文

关键词：组合梁、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

中图分类号：TP311.5文献标识码：A 文章编号：

0引言

有限元数值分析方法起源于20世纪50年代飞机结构分析，并由其理论依据的普遍性己被推广到其它很多领域。在结构分析领域，几乎所有的弹塑性结构静、动力学问题都可以用它求得满意的数值结果。桥梁结构作为众多结构中的一种，利用有限元数值方法分析其力学特性同样可以得到很好的数值分析结果。

波纹钢腹板预应力组合箱梁桥是20世纪80年代起源于法国的一种新型组合桥梁，此类新型结构与传统的混凝土箱梁相比有以下优点：(1) 自重降低，抗震性能好。腹板采用较轻的波形钢板，其桥梁自重与一般的预应力混凝土箱梁桥相比大为减轻，地震激励作用效果显著降低，抗震性能获得一定的提高。 (2) 改善结构性能，提高预应力效率。波形钢腹板的纵向刚度较小，几乎不抵抗轴向力，因而在导入预应力时不受抵抗，从而有效地提高预应力效率。(3)充分发挥各种材料特性。在波形钢腹板预应力箱梁桥中，混凝土用来抗弯，而波形钢腹板用来抗剪，几乎所有的弯矩与剪力分别由上、下混凝土翼缘板和波形钢腹板承担，而且其腹板内的应力分布近似为均布图形，有利于材料发挥作用。 [1-5]

本文通过大型有限元工程模拟软件ABAQUS对波纹钢腹板试验梁建立有限元模型，并与试验数据作对比，检验有限元分析的正确性。

1 有限元建模

1.1单元选择

有限元工程模拟软件的实体单元库包含二维和三维的一阶插值单元和二阶插值单元，积分方式有完全积分和减缩积分。三维实体单元有四面体和六面体。四面体单元有4节点12自由度和10节点30自由度的四面体单元，六面体单元有8节点24自由度和20节点60自由度的四面体单元。

图1单元类型

a)实体单元 b)壳单元c)桁架单元

图2单元类型

在本模型中混凝土采用线性完全积分的六面体实体单元（C3D8），钢腹板采用线性完全积分的壳单元（S4），普通钢筋采用线性两节点的桁架单元（T3D2）。

1.2 模型装配与接触模拟

有限元工程模拟软件可以通过部件模块建立模型的各个组件后，在装配模块中组装成完整的模型。要求模型中波纹钢腹板和混凝土顶底板之间的平动和转动一致，而且两者之间的应力能够实现传递可以通过接触模块中的固结（Tie）来模拟。对于试验梁中普通钢筋可以通过接触模块中的埋入单元（Embedded element）进行模拟。装配完成后的试验梁模型如图3所示。

图3试验梁模型

1.3 单元划分

有限元工程模拟软件提供多种单元划分方法，为了使模型单元划分均匀，模型的混凝土、钢腹板和普通钢筋均采用等间距划分方法。混凝土单元划分间距为25mm，钢腹板划分间距为20mm。划分结果如图4所示。

图4 试验梁单元划分

最终全桥共划分为11016个实体单元，4914个壳单元和2448个桁架单元。

1.4 荷载及边界条件

计算工况为在支座范围内以均布力的形式对称作用在试验梁的两个三分点上，进行4KN、8KN、12KN、16KN、20KN等五个荷载等级加载，如图5所示。

图5 试验梁加载

边界条件为两端支座位置约束位移及转角，其中一端约束位移U1、U2和U3来模拟固定铰支座，另一端约束位移U1、U2来模拟滑动铰支座。

2 挠度分析

计算得出4KN、8KN、12KN、16KN、20KN等五个荷载等级双点中载时挠度，下面仅列出荷载等级为20KN时试验梁挠度图。为了验证有限元模拟的有效性，同样对有限元工程模拟软件、MIDAS及试验梁三者的跨中截面混凝土底板挠度进行对比。其中有限元工程模拟软件和试验梁中是取底板两侧波纹钢腹板正下方的挠度平均值。

由图7可以看出，在弹性范围内有限元工程模拟软件中挠度是以每荷载等级0.074mm速度增长，MIDAS中挠度是以每荷载等级0.067mm速度增长，试验梁以每荷载等级0.09mm速度增长，增长呈线性变化。有限元工程模拟软件和MIDAS挠度增长速度接近，试验梁实测挠度增长速度比两者快，这是由于试验过程中支座发生沉降，而软件模型没有支座沉降。综上分析，说明本次有限元模拟是有效和准确的。

图6试验梁挠度

图7跨中底板挠度对比

3结语

通过对比，验证了有限元软件模拟试验梁变形与试验梁数据相符，但也发现了有限元应力分布与试验梁实测数据有差别。这是因为有限元模拟组合结构钢腹板与混凝土顶底板接触和实际情况有差别，有限元软件计算是有效的，但模拟组合结构接触需要我们进一步研究。

参考文献

刘磊，钱冬生. 波纹钢腹板的受力行为[J ]. 铁道学报, 2000, (增刊) .

宋建永.波纹钢腹板体外预应力组合梁力学性能研究[D] .哈尔滨:哈尔滨工业大学，2003.

宋建永，张树仁，王彤，吕建鸣.波纹钢腹板体外预应力组合梁弯曲性能分析及试验研究[J].土木工程学报，2004.37(11) :50-55.

吴文清，万水，叶见曙，方太云.波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应的空间有限元分析 [J].土木工程学报，2004，37 (9):31-36 .

第8篇：土木工程数值分析范文

关键词：预应力，桩板墙，二维有限元

 

1、前言

支挡结构在土木工程中有着悠久的历史。桩板墙是一种新型支挡结构，其通过将桩插入地面（带）以下的稳定地层中作为主要承力构件,桩间安装挡土板,利用挡土板挡护墙后填土并通过挡土板将荷载传递至桩身的支挡结构。桩板墙是通过抗滑桩强大的抗滑能力来抵抗墙后土体的推力，从而起到很好的支挡效果[1]。一根桩通常可以承担上千千牛甚至上万千牛的滑坡推力。在支挡大型、特大型边坡时还可以使用多排桩联合使用，或采用预应力锚索抗滑桩板墙等手段使边坡得到治理。由于其具有抗滑能力强、圬工量小、桩位布置灵活、施工方便、施工影响范围小等诸多优点，目前已在铁路公路港口等工程中得到广泛应用。本文对哈尔滨西站进站端H型桩板式深路堑挡土墙结构进行二维整体稳定性的数值模拟计算，反映了框架型桩板式深路堑挡土墙结构的受力状态，对桩板墙的特点做出了近一步的论证。

2、工程概况

工点位于哈尔滨西站进站端，为哈大客运专线和动车走行线四线铁路，中间为速度目标值350km/h的有渣客运专线，两侧为动车走行线。路基工程以深路堑形式通过，挖方深度6～16m，堑顶左侧为既有哈大铁路，距最外侧线路中心距离约20～40m。计算及原位观测断面选择桩长度32米及桩间板，桩悬臂长度16米，地面以下锚固段16米。

3、有限元模型的建立

3.1结构模型及参数

midas有限元模型采用线弹性模型，墙面桩和锚定桩为C40钢筋混凝土桩，弹性模量E=25Gpa，采用邓肯-张非线弹性E-µ模型。有3种接触面：桩锚固段混凝土与基岩、钢筋混凝土（挡土板与墙面桩简支）与填土和填土与基岩。除混凝土与基岩接触面类比工程取值外'均由室内试验邓肯-张 模型求E-µ模型求得【2】。锚固桩截面在锚固段长2.5米，宽2米，灌注桩直径1.25米。各种材料模型参数见表1

表1材料参数表

第9篇：土木工程数值分析范文

关键词：剪力墙开洞加固；粘贴钢板加固法；加固施工

中图分类号： TV223 文献标识码： A

1工程概况

某新建高层住宅楼为纯剪力墙结构，地下一层，地上二十六层，总高度76.7米，设计使用年限50年，建筑结构安全等级为二级，剪力墙抗震等级四级。在施工完毕后，由于建筑消防要求，需要在二层楼梯间两端的剪力墙上开宽1100mm，高2150mm的洞口，以满足消防疏散要求。剪力墙开洞前结构平面如图1所示，开洞后结构平面如图2所示，开洞处剪力墙混凝土强度等级为C45，墙身水平分布筋为ø8@150，竖向分布筋为ø10@200。由于开洞较大，又处于建筑物底部，因此需要对开洞剪力墙进行加固处理。

图1剪力墙开洞前结构平面图

图2剪力墙开洞后结构平面图

2剪力墙加固设计

2.1加固原则

经认真研究，本工程剪力墙后开洞加固设计施工遵循以下原则：剪力墙先加固后开洞，开洞采用无破损技术，分施工工序逐次开洞，加固方法采用粘贴钢板加固法。

2.2主要材料及要求

钢材：扁钢及角钢采用Q345B级钢，钢材质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T 700）和《低合金高强度结构结构钢》（GB/T 1591）的规定

结构胶：本次加固使用A级胶，必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂，其安全性能指标应符合《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）第4.5.5条规定

本工程的耐火极限为2小时，胶粘剂和粘贴钢板应进行防火防护以满足耐火极限要求，钢板应采用厚涂防火涂料，其厚度可按《钢结构防火涂料应用技术规程》（CECS24090）第2.0.4条执行。

2.3计算方法

本工程的加固计算方法之一是常规的加固方法即按加固改造后的结构输入电算，根据计算结果按现行加固设计规范进行加固设计，该方法并没考虑结构加固改造前已经存在的内力及变形对加固改造后结构承载力的影响，针对此问题，在本工程的加固改造中，提出一种新的计算方法，利用有限元分析程序ANSYS提供的单元生死及荷载步功能[[1]GB500102010，混凝土结构设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010

[2]GB503672006，混凝土结构加固设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2006

[3]06SG311-1，混凝土结构加固构造（总则及构件加固）［S］.北京：中国计划出版社，2007

[4]王新敏.ANSYS 工程结构数值分析［M］.北京：人民交通出版社，2005][4]，考虑剪力墙开洞前已经存在的内力及变形的影响，对剪力墙的开洞过程进行了模拟计算。钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主要分为三种，即分离式、整体式和组合式模型[[5]郝文化，叶裕明等.ANSYS 土木工程应用实例［M］.北京：中国水利水电出版社，2005][5]。根据本工程的特点，采用SOLID65单元进行整体式建模计算。通过开洞前的PKPM电算结果提取最不利荷载组合施加到ANSYS有限元模型上，建模计算过程如图3所示，经计算有限元模型典型内力云图如图4所示。

图3ANSYS建模计算过程图

图4剪力墙开洞后内力云图

采用PKPM系列软件对剪力墙开洞后的结构进行建模计算，洞口两侧墙肢轴压比满足规范要求。

由于开洞处竖向配筋仅为ø10@200，配筋较少，为保证结构的安全度，计算剪力墙外粘钢量时不考虑原有配筋。洞口两侧粘钢量经受力计算并满足约束边缘构件配筋要求等效配置，洞口上方粘钢量按同时满足有限元计算配筋、PKPM计算配筋和构造配筋等效配置，所有粘钢构造满足国家标准图集《混凝土结构加固构造》（06SG311-1）的要求。

各计算方法得到的构件内力如表1所示。

各计算方法的构件内力 表1

各计算方法得到的粘钢量如表2所示。

各计算方法的粘钢量（） 表2

注：表中洞口两侧墙肢水平筋及洞口上方连梁竖向箍筋配筋面积为间距150mm内的配筋值

2.4剪力墙加固

根据前面的计算结果，对开洞剪力墙进行粘钢加固，剪力墙的粘钢宜对称布置在墙体两侧。

（1）洞口两侧竖向粘钢通过等代穿墙高强螺栓锚固于上下楼板处，在洞口周边外包角钢边框，为达到洞口竖边暗柱效应，沿洞口高度方向在竖向粘钢外层再粘贴水平箍板。粘钢布置如图3所示。

图3 洞口两侧粘钢布置图

（2）洞口上方粘钢应达到连梁效应,连梁上下纵筋按计算用角钢等效，连梁两侧粘钢量按腰筋构造（腰筋配筋率不小于0.3%）确定,箍筋按计算用U型扁钢箍等效。粘钢布置如图4所示。

图4洞口上方连梁粘钢布置图

（3）洞口周边外包角钢边框，角钢边框切掉垂直肢向外延伸500mm，墙中被切断的原受力钢筋与边框采用钻孔塞焊连接，角钢边框与混凝土结合面间后灌环氧树脂。

3剪力墙加固施工

剪力墙粘钢加固施工必须由具备加固资质的专业施工单位完成，剪力墙先加固后开洞，开洞采用无破损技术，分施工工序逐次开洞，具体施工步骤如下：

（1）在原剪力墙上对拟开洞口放线，对洞口周边墙体混凝土表面按粘钢要求进行处理，粘贴洞口两边的竖向扁钢，对洞口两边暗柱进行加固，并在下端楼层处用等代穿墙高强螺栓锚固，然后粘贴上端楼层处锚固角钢，施工工序如图5所示。

图5施工工序一

（2）在拟开洞口上方先开洞口1100X600，粘贴洞口上方连梁的U型扁钢箍，再粘贴上端锚固角钢，并用等代穿墙高强螺栓锚固，对洞口上方连梁加固，施工工序如图6所示。

图6施工工序二

（3）拟开洞口全部凿开，洞口周边外包角钢边框（竖向角钢在下），墙中被切断的原受力钢筋与边框采用钻孔塞焊连接，角钢边框与混凝土结合面间后灌环氧树脂，然后沿洞口高度方向粘贴水平箍板及连梁两侧水平扁钢，最后打锚栓或射钉，施工工序如图7所示。

图7施工工序三

4结语

该高层住宅底部剪力墙开洞加固后经过几年的使用，工程应用情况良好，该工程的加固设计计算方法和文中提出的在加固施工中应遵循的工序和原则对类似的加固工程有一定的参考价值。

参考文献：

[1]GB500102010，混凝土结构设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010

[2]GB503672006，混凝土结构加固设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2006

[3]06SG311-1，混凝土结构加固构造（总则及构件加固）［S］.北京：中国计划出版社，2007