焊接机器人结构设计分析的论文

时间：2022-11-29 14:32:57 作者：小废物综合材料收藏本文下载本文

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目录
第1篇：焊接机器人结构设计分析的论文第2篇：焊接机器人结构设计分析的论文第3篇：焊接机器人及自由度第4篇：异形柱结构设计分析论文第5篇：建筑工程剪力墙结构设计分析论文第6篇：高层建筑剪力墙结构设计分析论文第7篇：高层建筑剪力墙结构设计分析论文第8篇：高层建筑剪力墙结构设计分析论文第9篇：地下室挡土墙结构设计分析论文第10篇：船舶焊接缺陷分析论文第11篇：焊接机器人工作站应用研究

篇1：焊接机器人结构设计分析的论文

0引言

管道对接是管道铺设过程中一个重要的工序，它广泛应用于的油气、天然气输送管道等需要两管对接的行业。鉴于现在大直径管道焊接绝大多数还是采用传统的手工焊接，工作效率低，工作进度慢，对人身伤害大，进而设计一种适合大直径、全位置的焊接机器人对大直径管道铺设具有代表性的意义[1～3]。

1焊接机器人组成介绍

焊接机器人采用了移动小车式，具有结构简单、便于携带、灵活性好等特点，其三维实体模型如图1所示，具有3个运动机构，分别是周向旋转机构、轴向摆动机构和径向伸缩机构。周向旋转机构主要由车体、钢带型轨道、主动链轮、链条和张紧机构等组成。周向旋转机构采用齿轮链条机构，电机驱动主动齿轮旋转，齿轮带动链条，链条和钢带的摩擦力促使小车绕驱动方向的反方向运动。这里的.链条的外链板具有齿锯，从而增加了链条和钢带的摩擦度。轴向摆动机构主要由滚珠丝杠、直线导轨、支架等组成。轴向摆动机构采用的是滚珠丝杠—直线导轨机构传动机构，电机驱动滚珠丝杆，丝杆带动丝母在直线导轨上沿轴向来回摆动。径向伸缩机构就是焊枪调整架的一部分，主要由齿轮、齿条、支架等组成。当电机驱动齿轮，齿轮带动齿条径向升降。

篇2：焊接机器人结构设计分析的论文

2.1周向旋转机构

周向旋转机构是实现大管径、全位置焊接，以及便于装卸的关键内容。焊接小车是焊接机器人的主要承载体，其结构如图2所示。

2.2轴向摆动机构

轴向摆动机构是使焊枪实现在焊道轴向摆动焊接的关节，其结构如图3所示。

2.3径向伸缩机构

径向伸缩机构是使焊接机器人实现适应径向高度（随着焊道填充叠加）的关节，其结构因焊枪而选取，这里就不过多介绍。

3运动学干涉分析

大直径管对接焊接机器人的运动学干涉问题就是：当小车环绕管道作旋转运动时，链条和小车车体可能存在干涉的问题。我们先用CAD作出管道和小车的几何关系图，如图4所示；再找出链条和钢带以及和主动齿轮分度圆的接触切点，也就是图8里的C、D两点；再测得小车车体和链条的垂直距离D。由图7可以看出来：R值越大，D的值也就越大。当管道半径取最小值（R=170mm）时，此时D>0。这就可以得出，无论R取任何值，D都大于0。从而可以得出，链条和小车不存在干涉。

4运动学仿真

这里对管径为400mm，管壁为10mm的圆形管道进行运动学仿真。设定小车的焊接速度为0.14rad/s，轴向摆动速度为0，从管道顶端顺时针绕一周。利用Pro/E软件对其进行运动学仿真，得到执行机构的位置轨迹和速度曲线，如图7、图8所示。图7可以看出来，焊接机器人执行机构（焊枪）的位置轨迹与焊缝的轨迹相同；图8可以看出，焊接速度起初是一个启动过程，速度增大到0.14rad/s后，趋于稳定，当快到顶端时，开始减速，最后停止。

5结论

对大直径对接管焊接机器人进行了本体结构设计、运动学干涉分析、运动学仿真和位置仿真。通过上述分析，有利于对大直径对接管焊接机器人的本体结构及运动学特性等深入了解，从而为大直径对接管焊接机器人的生产与运动控制提供了理论依据。

篇3：焊接机器人及自由度

焊接机器人是在焊接结构生产中部分地取代人的功能，可完成由程序控制的复杂的焊接操作设备，直接用于焊接的有电弧焊、电阻焊、气焊等机器人。

1．焊接机器人的组成（1）执行部分是机器人为完成焊接任务而传递力或力矩并执行具体动作的机械结构。包括机器人的机身、臂、腕、手等。（2）控制部分负责控制机械结构按所规定的程序和所要求的轨迹，在规定的位置之间完成焊接作业的电子、电气元件和计算机系统。（3）动力源及传递部分它可为执行部分提供和传递机械能的部件与装置，动力源多为电动或液压，（4）工艺保障部分主要包括焊接电源、送丝、送气装置等。 2．机器人的自由度机器人的臂和腕是基本动作部分。任何一种设计的机器人臂部都有三个自由度，以保证臂的端部能够到达其工作范围内的任何一点。腕部的三个自由度是绕空间相互垂直的三个坐标轴x、y、z的回转运动，一般称其为滚转、俯仰和偏转运动。在引进和选用机器人应考虑以下几个方面： 1）焊件的生产类型属于多品种、小批量的生产性质。 2）焊件的结构尺寸以中小型焊接机器零件为主，且焊件的材质、厚度有利于采用点焊或气体保护焊的焊接方法。 3）待焊坯料在尺寸精度和装配精度等方面能满足机器人焊接的工艺要求。 4）与机器人配套使用的设备如各类变位机及输送机等应能与机器人联机协调动作，使生产节奏合拍。

篇4：异形柱结构设计分析论文

异形柱结构设计分析论文

一、异形柱的概念

异形柱是指截面肢厚小于300mm的L、T、+形的截面柱。建筑界所讲的“异形柱”,特点是截面肢薄,由此引起构件性能与矩形柱性能的包括受力、变形、构造做法等一系列差异。制定规程主要是针对肢厚200、250mm的异形柱。其形式与短墙肢相似,若肢较长就称短墙肢,很难划分两者的界线。

其中“Z”、“一”形柱未列入规程的原因如下。

第一,“Z”形柱在实际工程中,应用很多。“Z”形截面柱与“一”形截面柱类似,即两主轴方向抗弯能力相差甚大,多数情况下是Z形的上下两水平肢受与其方向一致的力,即由两根梁传来的拉力或压力,这只有通过中间肢的受扭来传递,后果只能是中间肢的断裂。“Z”形异形柱目前研究的不是很多,但在实际工程还是有用的。如果结构中只是个别柱为Z形,可以采用加强构造的设计。

第二,“一”形柱截面两主轴方向抗弯能力相差甚大。不论是在风荷载作用下还是在地震作用下结构中的柱一般都是受到两个方向的弯矩同时作用,其受力后的表现可想而知,它在双向剪力作用下性能也不好,由GB50010柱双向受剪承载力计算公式可见,柱截面相邻两边长相差越多,其斜向受剪承载力越低。

二、底层减柱的限制

第一,落地的框架柱应连续贯通房屋,框架柱应连续贯通转换层以上的所有楼层。底部抽柱数不宜超过转换层相邻上部楼层框架柱总数的30%,转换层下部结构的框架柱不应采用异形柱。底部抽柱带转换层的异形柱结构可用于非抗震设计和6度、7度抗震设计的房屋建筑。

第二,带转换层的异形柱结构在地面以上大空间的层数,非抗震设计不宜超过3层;抗震设计不宜超过2层;底部抽柱带转换层异形柱结构适用的房屋最大高度不少于10%,且框架结构不应超过6层。框架-剪力墙结构,非抗震设计不应超过12层,抗震设计不应超过10层。

第三,不落地的框架柱应直接落在转换层主结构上。托柱梁应双向布置,可双向均为框架梁,或一方向为框架梁,另一方向为托柱次梁;转换层上部异形柱向底部框架柱转换时,下部框架柱截面的外轮廓尺寸不宜小于上部异形柱截面外轮廓尺寸。转换层上部异形柱截面形心与下部框架柱截面形心宜重合,当不重合时应考虑偏心的影响;

第四,转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比宜接近1。转换层上、下部结构侧向刚度比可按国家行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第E.0.2条的'规定计算。规程不允许次梁转换(二次转换)。

第五,转换层及下部结构的混凝土强度等级不应低于C30;转换层楼面应采用现浇楼板,楼板的厚度不应小于150mm,且应双层双向配筋,每层每方向的配筋率不宜小于0.25%。楼板钢筋应锚固在边梁或墙体内;

第六,托柱框架梁的截面宽度,不应小于梁宽度方向被托异形柱截面的肢高或一般框架柱的截面高度;不宜大于托柱框架柱相应方向的截面宽度。托柱框架梁的截面高度不宜小于托柱框架梁计算跨度的1/8;当双向均为托柱框架时,不宜小于短跨框架梁计算跨度的1/8。托柱次梁应垂直于托柱框架梁方向布置,梁的宽度不应小于400mm,其中心线应与同方向被托异形柱截面肢厚或一般框架柱截面的中心线重合。

第七,注解:直接承托不落地柱的框架称托柱框架,直接承托不落地柱的框架梁称托柱框架梁,直接承托不落地柱的非框架梁称托柱次梁。

三、应用范围及特点

异形柱应用在7度设防以下。在异形柱结构中使用扁平柱是可以的,建议最小厚度取250,梁纵筋用3级钢,直径不超过12。各项验算同普通框架柱,构造和轴压比建议控制更严格一些。因“一”形异形柱不提倡用,在某工程上缺了还不行,没办法可用扁平柱,其计算按矩形柱方法计算。

地震力系数放大,自振周期折减。因用异形柱导致刚度下降,使得地震力减小,应采用地震力放大系数来适当地增加地震力。计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期,应考虑非承重填充墙体对结构整体刚度的影响予以折减。

四、截面定义输入

异形柱截面有T形、十形、L形,对一字形、Z字形规程未列入应用,在PMCAD截面定义中输入T形按2截面工形输入,不用的地方输0;十形按6截面十形输入;L形用5截面槽钢形输入。其宽均为240,肢长为600。输入轴线节点处应注意偏心材料应定为砼。为减少输入偏心转角的麻烦,在定义时要多定几个不同的截面类型。

五、配筋计算及施工图画法

配筋计算如下:采用双偏压、拉计算,箍筋采用双剪箍。异形柱肢长与肢宽比≤4时,否则应考虑梁的刚域。这时梁柱重叠部分,按刚域参数考虑。

施工图画法如下:a全楼柱钢筋归并;b平面柱大样画法画异形柱施工图,应注意箍筋加密与普通柱相同;柱分布筋之间设拉筋,其直径同箍筋,间距是箍筋的2倍;横向肢、竖向肢分别按计算配置一个矩形箍筋,并分别满足X、Y向计算箍筋面积的要求;c竖向筋要满足最小间距要求,采用对称配筋,一排排不下,程序自动放两排;按固定钢筋和分布筋的构造要求分别配制固定钢筋和分布筋。d在核心区箍筋相交处,若无主筋时,应设竖向架立筋如T形柱内侧,架立筋为构造筋,隐含直径D=14mm。

六、其它

顶层托斜层顶的(角)柱,规程对此没有涉及,它所受轴力、弯矩均不大,柱本身强度不会成问题,关键是房屋顶部结构整体性能,设计人员自己把握抗震设计的异形柱结构不应有错层,原因是免形成短柱。这里的错层是指规范和高规中的“较大的错层”。抗震设计时,框架柱的净高与柱截面长边之比不宜小于4,不应小于3。一般楼梯处易出现短柱,为此在楼梯间两侧布置剪力墙其它地方以异型柱为主。异形柱在斜向水平荷载作用下,其受剪承载力的平面图形为梅花状,等肢情况下异形截面柱受剪承载力在各象限图形是凸的。

在斜向剪力下,如果按X、Y两个分量分别配筋满足要求的话,其斜向承载力也能满足要求。由以上原因,异形柱规程规定异形柱的斜截面承载力可以分X、Y向分别进行设计,不等肢情况时,该图形的凸出程度要差一些,两肢长度相差越大,凸出程度越差,一形柱就是个扁椭圆。所以,这也是规程规定异形柱截面任一肢肢长不得小于500mm的一个原因。

篇5：建筑工程剪力墙结构设计分析论文

建筑工程剪力墙结构设计分析论文

1.剪力墙结构设计常见问题分析

1.1二十层以下高层剪力墙结构问题

通过之前的调查研究，我们发现目前许多二十层以下的高层建筑中仍然采用的是传统方式施工：现浇剪力墙结构。由于各个墙肢轴压比具有很小的计算值，墙体配筋方式也是采用构造配筋形式，使得原设计墙体应有的承载能力没有真正体现出来，并且建筑工程项目使用使用此种方式施工费用也是很高的。通常遇到这样情况的时候，一般采取现浇联肢短肢结构来代替原有剪力墙结构。采用短肢剪力墙结构能够将建筑结构顶点的位移、周期以及结构底部的剪力把握在可控范围内。

1.2框支剪力墙结构在建筑结构中的问题

在建筑结构中，通常剪力墙的上部主要使用的是短肢剪力墙结构，而在建筑物底部处理上，经常利用全落地剪力墙与框架支撑剪力墙这两项结合作为建筑物底部的结构使用，这类结构常常被利用于商业性住宅小区或者一些底商店铺中，其中最大的一个缺点就是这种结构在遇到地震等自然灾害时特别的脆弱。因为剪力墙在其上部下部之间刚度有很大的差异性，上部能承受较大的外力而保持微弱的形变，下部在同样的震动下，其特别容易产生变形。即便有水平的作用力存在，也会对其有很大的影响。为了因对这种形变问题，通常会采用短肢剪力墙，使剪力墙的剪力系数控制在一定范围内，保证其基本的刚度需求。

1.3二十层以上高层建筑剪力墙结构问题

高层建筑物和低层建筑物不管是从结构设计上，还是在后期的施工技术方法上都存在很大的差异性。面对这样的一些差异，20层以上的高层建筑在建设过程中仍然采用短肢剪力墙体系，没用做到因具体项目而使用不同的剪力墙，这样往往会导致剪力墙的`底部剪力系数达不到标准要求，整个建筑物结构也会出现连锁问题，在这样的建筑物中一般采用的是剪力系数为A，10联以上的剪力墙结构才能达到标准应力要求。

2.建筑工程项目中剪力墙的设计剖析

剪力墙结构设计是建筑结构设计的一部分，其设计要遵循的设计原则，从实际问题出发，为建筑项目施工做好前提工作。

2.1建筑项目剪力墙结构设计的主要原则

剪力墙结构设计要根据现实工程项目中的实际问题，其结构组成主要有墙肢和连梁这两个部分组成，这两个部分在剪力墙结构设计时都会对抗震性及建筑刚度有明确的要求。参与建筑结构设计的设计人员在对这两种结构进行设计时应该根据实际的需要来决定。剪力墙设计的另外一个原则是，所设计的剪力墙结构在工程项目施工中能够发挥出来设计时所要求的功能，并且要对这些结构进行规范，提升其承载力。

2.2剪力墙结构设计的主要内容分析

剪力墙结构设计是一项繁琐复杂的工作，而且要求设计人员耐心、心细，对各个部分的受力情况有深入的了解。其设计一般涵盖以下主要内容：剪力墙设计的主要方法分析、合理布置剪力墙的各部分结构、对剪力墙的延伸性进行有效处理、提升剪力墙结构的性能和强度等。

1）剪力墙设计的主要方法剖析。在所有的建筑项目结构设计时，挑选合适的设计方法、方式是各项工作开始的必要前提条件。剪力墙设计人员应根据具体项目工程情况选择有效合理的设计方案，这也是确保整个建筑物整体的安全和稳定的基础之一。另外，在剪力墙设计方法的选择过程之中，因为剪力墙结构常处在受弯的状态中，这个状态使剪力墙结构常常具有很高的延展性，所以在设计时，要保证其形状为宽细状。在这过程中尤其要注意一点，剪力墙过长的话就会造成低宽剪力墙的出现，达不到基本的抗震性能。设计人员必须拥有基本的物理力学基础，熟悉结构各部分受力情况的计算以及计算机操作，在大量工作实践的基础上，设计出科学规范的剪力墙，使剪力墙的结构能够达到受力分散均匀、合理科学，在保证设计水平得到有效提升的同时促进建筑项目整体的安全稳定。

2）合理布置各部分结构。在设计剪力墙水平方向的剪力过程中，通常需要设计人员以对称的形式来对平面进行有效的设计，从而达到剪力墙的重量核心及刚度核心按照求布置于一起，这样的话，既能够避免了扭矩的出现，同时也可以提高剪力墙的抗震性能。另外一个需要注意的是，在剪力墙设计时确保剪力墙侧向刚度达到设计标准要求，从而使其性能有效的发挥出来。

3）对剪力墙的延伸性进行有效处理。通常剪力墙自身具有较大的延伸性，其延伸性过大，对剪力墙的整体结构及其耐久性产生严重影响，因此设计人员在设计以及施工人员在项目施工过程中，使剪力墙结构的延伸性控制在一定的范围之内，确保其不能够影响到建筑安全稳定。另外，在处理剪力墙结构延伸性问题是，设计人员可以让剪力墙拥有足够的承载力避免其带来破坏现象。通过对剪力墙结构对称合理、受力均匀、上下连贯的设计，可以有效的提升剪力墙对建筑物整体的支撑效果，保障其安全性，从而也使得建筑结构设计的可靠性也进一步提高。

4）设计时提升结构的性能和强度。我国建筑设计规范中已经明确了剪力墙结构设计所要求的性能及强度，使其在建筑工程项目施工过程中水平向和竖向的配筋率都要达到规定水平，即使是非非抗震设计和四级抗震设计也要保证配筋率要在0.20%以上水平，这样才能保障基本的抗震强度及自身所需的稳定性能。

3.结语

建筑行业的技术水平的逐渐提升，给建筑结构设计以及工程项目施工提出了越来越高的要求，剪力墙结构设计作为建筑工程项目整体的一部分应给予重视，合理规范的剪力墙结构设计能够促进项目施工的进度，保证建筑物的稳定安全，也能够促进建筑行业的发展。

篇6：高层建筑剪力墙结构设计分析论文

摘要：

剪力墙是高层建筑结构体系中的重要组成部分，对建筑结构稳定性产生重要影响，做好高层建筑结构设计中剪力墙设计的质量控制工作具有一定的实际意义。文章主要讨论了高层建筑剪力墙设计的相关内容，并结合实际工程案例，对其设计方法进行分析。

关键词：

篇7：高层建筑剪力墙结构设计分析论文

从当前剪力墙结构设计现状来看，受设计思想、建筑项目特殊要求等诸多因素影响，设计人员难以有效控制剪力墙设计的整体质量，留下风险隐患。因此要重视对高层建筑结构设计中剪力墙设计的讨论，为全面提高高层建筑质量奠定基础。

1高层建筑结构设计剪力墙设计中需要注意的问题

1.1对剪力墙轴压比限值的确定

在剪力墙设计环节中，轴压比限值是剪力墙设计的重要组成部分，不仅影响剪力墙的基本质量，还对其抗震能力产生影响。目前，建筑行业一级～三级的抗震等级剪力墙底部加强部位的最大轴压比限值的计算公式为：

在上述公式中，S代表剪力墙的最大轴压比限值；fc代表混凝土轴心抗压强度的理想设计值；A代表墙肢的全截面面积，单位为cm2；N代表墙肢重力荷载作用下的轴压比设计值（在N参数的分析中，不考虑该数据与地震的作用）。

1.2高层建筑剪力墙结构厚度的确定与配筋处理

1.2.1我国相关规定对高层建筑的剪力墙参数提出了十分明确的要求：当剪力墙结构的地震等级达到8度时，剪力墙抗震等级要大于等于2级。在这一规定的影响下，相关单位在开展剪力墙结构设计中，要保证剪力墙墙底的部分墙体厚度超过200mm。

而在现代工程建设中，设计方对剪力墙的分析已经有了较为完备的数据支持，其计算公式为：

在上述公式中，b代表剪力墙的估算厚度值，单位为mm；Q代表单位面积的荷载重量标准值，Q=13.0+7（n-15）/20；n代表楼层层数；r代表轴压比。

1.2.2我国高层建筑规范中明确指出：高层建筑剪力墙墙体配筋率要大于等于0.25%，而剪力墙的底部加强部分配筋率要大于等于0.3%。

一般在高层建筑剪力墙结构设计中，剪力墙的水平配筋的关键就是向墙体内部加入水平分布的钢筋，在经过这种处理后，剪力墙等整体结构性能得到改善，自身的抗温度应力参数水平、抗脆性剪切力水平明显提升。而一般在结构设计中，设计人员需重视对高层建筑剪力墙的配筋处理，来最终保证剪力墙结构的稳定性。

篇8：高层建筑剪力墙结构设计分析论文

2.1工程案例结构简介

该项目是当地重要的建筑项目之一，整体建筑高度约为74.16m，地上建筑结构为25层，还设有两层的地下储藏室，工程等级为一级。在建筑结构设计中，该建筑项目采取框架-剪力墙结构与剪力墙结构。但在建筑项目设计之初，考虑到建筑的主要功能为住宅楼，盲目的增加框架柱会影响室内的整体空间结构，因此在最后设计决策中，决定采取剪力墙结构。

2.2剪力墙布置方案

在该项目中，剪力墙布置方案主要考虑了剪力墙的数量、剪力墙参数、布置位置等多种问题，而在考虑建筑结构经济性的基础上，其底部肩梁截面总面积约为楼层面积比的8.3%。

同时，由于住宅建筑结构特点十分明显：受建筑外观、使用功能等多种因素影响，建筑在结构设计中采取了不规则的平面结构设计形式，并且竖向位置上因为下部缺乏足够的大空间部位导致剪力墙会以连续的形式从下而上连续分布。针对这一要求，该项目在剪力墙平面布置设计过程中，适当的增减左右剪力墙与轴线上下剪力墙的尺寸，实现对结构扭转参数的控制。

2.3建筑材料

2.3.1总体设计思想。由于高层建筑混凝土结构需要采用高性能的混凝土与钢筋，但考虑建筑结构安全性等因素后，设计人员确定了以下主要设计思路：通过采取高强度混凝土控制建筑柱截面面积、通过高强度钢筋减少配筋量。在该思想的指导下，设计人员在设计环节中尽量选择能够满足强度、塑性、均质性等要求的施工原材料。

2.3.2混凝土设计。由于混凝土强度变化会影响结构自重、原材料使用率等诸多问题，并且使用强度过低的混凝土会导致建筑内有效面积降低，一定程度上影响建筑的整体功能。我国《高层规范》中对混凝土的相关参数水平提出明确要求：高层建筑结构的主要承重构件要使用强度不低于C20的混凝土，且最高混凝土强度不应大于C60。在相关规定的指导下，设计人员进一步完善了该项目剪力墙的混凝土等级水平，基础垫层采用C15，剪力墙柱梁板采用C30，构造柱采用C25，基础混凝土采用C35。

2.3.3钢筋材料设计。该项目在钢筋设计中，优先选择抗压强度等级高、可焊性能良好的钢筋，并且在施工过程中始终遵循“承载力相等”的原则展开钢筋配置。同时在最小配筋率选择中，以强制的规范要求对钢筋设计参数进行确定，保证替换钢筋的数量的科学性。在该项目中，主要钢筋材料的信息如下：钢筋采用HRB400和HRB300，焊条采用HRP335的'E45和E50。

2.4荷载计算

2.4.1风荷载计算。总所周知，风荷载对高层建筑整体参数的影响十分明显，因此在剪力墙结构设计中要予以高度重视。该工程项目根据《家长农户结构荷载规范》的相关内容展开风荷载处理分析，取当地工程基本风压为0.35KN/m2的标准值，其计算公式为：

在上述公式中，wk代表风荷载的标准值，单位为KN/m2；βz代表z高度处的实际风振系数；w代表高层建筑的基本风压值（一般以当地的实际风压为参考对象），单位为KN/m2；μs代表风载体形系数；μz代表z高度处的风压变化系数。

2.4.2楼面荷载计算。该项目的楼面荷载问题主要是根据建筑方案的计算方案的计算参数进行分析处理的，活荷载标准值按如下来进行取值：对客厅和卧室取2.0，卫生间和阳台取2.5，前室和走廊取3.5，上人屋面取2.0，不上人屋面取0.5，雨棚和屋面板取1.0。

2.5设计结果分析

该项目在剪力墙施工中，严格按照设计图纸的相关标准展开施工，并针对设计图纸中的不清晰问题及时的与设计人员取得联系。从后期监理结果显示，该项目的剪力墙质量水平良好，能有效满足该建筑承重的要求。

3结语

总体而言，在高层建筑剪力墙设计过程中，需要严格遵照相应的施工质量控制标准展开管理，并结合工程的具体要求进行控制，通过实现全范围内的建筑施工设计质量管理，保证建筑剪力墙结构质量，为强化建筑整体性能奠定基础。

参考文献

[1]张晨光.高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J].门窗，2015（03）.

[2]李喜庆.对房屋剪力墙结构设计问题的思考[J].门窗，2014（01）.

[3]姜玉柱.剪力墙结构洞的处理方案探讨[J].四川建材，2014（01）.

篇9：地下室挡土墙结构设计分析论文

地下室挡土墙结构设计分析论文

摘要:地下室挡土墙按常规设计时存在着一些安全隐患，综合考虑不同部位挡土墙的具体受力情况，对挡土墙结构设计进行分析整理与总结，并同时提出了相应的设计建议。

关键词:地下室;挡土墙;设计;建议

目前地下室设计最常用的解决土压力作用的方法即是结构自挡土，地下室挡土墙是直接接触土压力的构件，当按常规设计时，没有具体问题具体分析，因此，挡土墙设计存在着一些安全隐患。本文将从挡土墙结构设计中计算简图的选取、荷载取值、一般部位及特殊部位进行分析整理，总结了地下室挡土墙结构设计时的设计方法及要点。

1地下室挡土墙的计算简图的确定常

规设计时，将地下室各层楼板、基础底板等作为地下室挡土墙的支承，计算简图通常按下述方式处理:顶板处简化为铰接，基础底板处简化为固端，其他地下室楼层作为连续支座，将挡土墙按1m宽板带简化为多跨连续梁进行内力计算和配筋，这也是设计人员通常所采用的挡土墙的计算简图。但是还应该考虑基础底板及顶板约束作用的实际大小，否则可能会给相关部分的受力构件带来安全隐患。且地下室楼板因为使用功能的需要，在车道、楼梯、开洞等处楼板的传力途径并不直接，甚至无法作为支承。故在确定地下室外墙的计算简图时，必须熟悉地下室各层的布置和楼板的缺失情况等，考虑由外墙传来的.土压力的传力途径，并保证传力途径简单直接。

2土压力的取值

2.1静止土压力

当挡土墙的刚度很大，在土压力作用下墙处于静止状态即位移为零时，墙后土体处于弹性平衡状态，因此，地下室挡土墙的土压力按静止土压力计算。土压力计算公式为:p=γhKo，静止土压力系数Ko与土性、土的密实程度等因素有关，在一般情况下，砂土Ko=0.35～0.5，黏性土Ko=0.5～0.7，计算时可近似取为0.5。地下水位以上取土的饱和容重，地下水位以下取土的浮容重并采用水土分算法进行计算。静止土压力按下述公式计算:p=K0(q+“z)(z≤hw)p=K0［q+”hw+“’(z－hw)］(z＞hw)式中q—作用于地表的室外荷载，kN/m2;”─土的重度，kN/m3;z─计算土压力点的深度，m;K0─静止土压力系数;“’─土的浮重度，kN/m3;hw─地下水的埋藏深度，m。

2.2室外堆载和消防车荷载对土压力取值

计算地下室挡土墙时，要考虑室外堆载和消防车荷载的影响，但两者不同时考虑。室外堆载荷载一般取10kN/m2;根据《全国民用建筑工程设计技术措施》［2］，明确给出停放消防车的室外地面活荷载取5kN/m2。综合考虑室外活荷载取值按10kN/m2满足各工况要求。

3一般部位地下室挡土墙受力分析与设计

3.1地下室挡土墙底部嵌固条件

当基础底板对侧墙有较好的约束时才可以满足简化计算模型中固端的条件。当仅采用柱下独立基础且没有抗水板，或者抗水板置于较软的土层上时，抗水板无法对侧墙形成有效的约束作用，此时依然采用基础底板处简化为固端的简化计算模型会导致外墙靠底板处的外侧弯矩偏大，而内侧弯矩偏小，偏不安全。因此，在进行地下室挡土墙设计时，应对这种情况的地下室侧墙跨中弯矩采取乘以放大系数的方式或者按照底部采用不动铰支座进行包络设计。

3.2水浮力的附加弯矩作用

当地下室抗浮水位很高时，由于地下水对于底板的作用，会导致底板与外侧墙相交处产生一个与侧墙根部弯矩方向相反的转动，此时底板对于侧墙的约束作用超过计算模型中固端的假定，实际的负弯矩可能会大于按照计算模型中固端计算的负弯矩，此时应将地下室底板与侧墙弯矩共同计算设计。

3.3次梁对地下室挡土墙的约束作用

由于次梁对地下室挡土墙的约束作用，在有次梁的地方侧墙会产生一个较大的负弯矩，这种情况与侧墙上部不动铰支座的计算假定有较大的出入，而计算弯矩值较大，因此，在有次梁的地方应采取特殊的构造措施。建议将次梁的上部钢筋锚入侧墙后往下延伸一段后进行锚固。

4特殊部位地下室挡土墙受力分析与设计

4.1地下室挡土墙转角处

由于地下室挡土墙转角处形成了连续支座，按单向板计算时水平向在该处应考虑墙体的嵌固作用，应按转角处简化为固端的双向板计算支座弯矩值(水平向的计算跨度可取墙体高度的2倍)，并按该弯矩配筋。选筋时可考虑分离式配筋，不必与墙体分布筋协调，支座钢筋与水平分布钢筋采用搭接连接。

4.2临边坡道处地下室挡土墙计算

沿地下室外墙布置车道时，由于车道打断了地下室外墙的楼板支承，当考虑车道板作为外墙的支承时，应注意车道板是否能有效传递水土压力。因车道板与楼板不在一个标高，须通过柱或墙来间接传递，建议在车道板的另一侧增设钢筋混凝土墙体，以平衡车道板传来的水土压力。车道处由于车道板倾斜，地下室外墙的受力情况相对较复杂。1)车道范围地下室挡土墙各处的计算跨度均不同。2)由于车道板倾斜，与楼面标高不一致，导致支承地下外墙的水平力不能直接传递，其传力方式有:①车道板一端支承于地下室外墙，一端支承于梁上时，地下室外墙传递的水平力先传给车道板，车道梁板整体作为一个水平放置的受弯构件承受地下室外墙传来的荷载，受弯构件的跨度为车道板的斜长或有效支承间的距离;②车道板一端支承于地下室外墙，另一端支承于钢筋混凝土内墙上时，地下室外墙传递的水平力先传给车道板，车道板再将集中力传递至内墙上，即内墙需考虑承受外墙传来的水平荷载，而不仅仅是按构造配筋;③当不符合①、②两种传力方式时，则地下室外墙应作为支承于地下室底板的悬挑构件计算。针对车道处地下室外墙的受力特点，计算时对地下室外墙可采取分区段计算的方法，根据计算结果对其分区段采用不同的配筋方式或构造。然后根据车道板的支承情况，将车道梁板整体作为受弯构件进行计算，或将车道板传递的集中荷载传给地下室内墙进行计算。沿地下室外墙布置车道时，车道处外墙的高度是变数，跨度变化大，应适当分段计算并配筋，配筋方式应特别注意这一特点，对应力集中处应加强配筋构造，以优化设计。

4.3地下室外墙处楼板开洞

由于地下室外墙在楼层板处的支承楼板缺失，外墙的支承条件发生了改变，对该部分墙体的计算和配筋构造需专门分析，并采取符合实际受力特点的计算简图进行计算。对该类墙体可采用双向板的计算简图进行计算，上端简化为自由端，下端为固定端，左右为固定端并考虑弯矩折减，适当增大挡土墙内侧分布钢筋。

5结论与建议

综上所述，地下室挡土墙的设计，要达到安全、经济、合理，应该从头至尾做到正确的概念设计，准确的计算模式、构造和合理的配筋，才能够保证设计结果既安全又经济，也是减少或者避免施工过程中安全事故发生的重要举措。

参考文献:

［1］GB50010－2010混凝土结构设计规范［S］．

［2］住房和城乡建设部工程质量安全监管司．全国民用建筑工程设计技术措施(2009)－结构(地基与基础)［M］．北京:中国计划出版社，2009．

［3］张克恭，刘松玉．土力学［M］．3版．北京:中国建筑工业出版社，2010．

［4］GB50009－2012建筑结构荷载规范［S］．

篇10：船舶焊接缺陷分析论文

摘要：船舶焊接是保证船舶密性和强度的关键。本文详细介绍了船舶焊接中几种常见的缺陷原因并提出防止措施。

关键词：船舶焊接缺陷防止措施

船舶焊接是保证船舶密性和强度的关键，是保证船舶质量的关键，是保证船舶安全航行和作业的重要条件。如果焊接存在着缺陷，就有可能造成结构断裂、渗漏，甚至引起船舶沉没。据对船舶脆断事故调查表明，40%脆断事故是从焊缝缺陷处开始的。在乡镇船舶造船中，船舶的焊接质量问题尤为突出。在对船舶进行检验的过程中，对焊缝的检验尤为重要。因此，应及早发现缺陷，把焊接缺陷限制在一定范围内，以确保航行安全。

船舶焊接缺陷种类很多，按其位置不同，可分为外部缺陷和内部缺陷。常见缺陷有气孔、夹渣、焊接裂纹、未焊透、未熔合、焊缝外形尺寸和形状不符合要求、咬边、焊瘤、弧坑等。

一、气孔

气孔是指在焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有：坡口边缘不清洁，有水份、油污和锈迹；焊条或焊剂未按规定进行焙烘，焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外，低氢型焊条焊接时，电弧过长，焊接速度过快；埋弧自动焊电压过高等，都易在焊接过程中产生气孔。由于气孔的存在，使焊缝的有效截面减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝金属的致密性。预防产生气孔的办法是：选择合适的焊接电流和焊接速度，认真清理坡口边缘水份、油污和锈迹。严格按规定保管、清理和焙烘焊接材料。不使用变质焊条，当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时，应严格控制使用范围。埋弧焊时，应选用合适的焊接工艺参数，特别是薄板自动焊，焊接速度应尽可能小些。

二、夹渣

夹渣就是残留在焊缝中的熔渣。夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。产生夹渣的原因主要是焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；坡口角度或焊接电流太小，或焊接速度过快。在使用酸性焊条时，由于电流太小或运条不当形成“糊渣”；使用碱性焊条时，由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。进行埋弧焊封底时，焊丝偏离焊缝中心，也易形成夹渣。防止产生夹渣的措施是：正确选取坡口尺寸，认真清理坡口边缘，选用合适的焊接电流和焊接速度，运条摆动要适当。多层焊时，应仔细观察坡口两侧熔化情况，每一焊层都要认真清理焊渣。封底焊渣应彻底清除，埋弧焊要注意防止焊偏。

三、咬边

焊缝边缘留下的凹陷，称为咬边。产生咬边的原因是由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等。埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因，都会造成焊件被熔化去一定深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。咬边减小了母材接头的工作截面，从而在咬边处造成应力集中，故在重要的结构或受动载荷结构中，一般是不允许咬边存在的，或到咬边深度有所限制。防止产生咬边的办法是：选择合适的焊接电流和运条手法，随时注意控制焊条角度和电弧长度；埋弧焊工艺参数要合适，特别要注意焊接速度不宜过高，焊机轨道要平整。

四、未焊透、未熔合

焊接时，接头根部未完全熔透的现象，称为未焊透；在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象，称为未熔合。未焊透或未熔合是一种比较严重的缺陷，由于未焊透或未熔合，焊缝会出现间断或突变，焊缝强度大大降低，甚至引起裂纹。因此，在船体的'重要结构部分均不允许存在未焊透、未熔合的情况。未焊透和未熔合的产生原因是焊件装配间隙或坡口角度太小、钝边太厚、焊条直径太大、电流过小、速度太快及电弧过长等。焊件坡口表面氧化膜、油污等没有清除干净，或在焊接时该处流入熔渣妨碍了金属之间的熔合或运条手法不当，电弧偏在坡口一边等原因，都会造成边缘不熔合。防止未焊透或未熔合的方法是正确选取坡口尺寸，合理选用焊接电流和速度，坡口表面氧化皮和油污要清除干净；封底焊清根要彻底，运条摆动要适当，密切注意坡口两侧的熔合情况。

五、焊接裂纹

焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。结构的破坏多从裂纹处开始，在焊接过程中要采取一切必要的措施防止出现裂纹，在焊接后要采用各种方法检查有无裂纹。一经发现裂纹，应彻底清除，然后给予修补。

焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹。焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹，其特征是焊后立即可见，且多发生在焊缝中心，沿焊缝长度方向分布。热裂纹的裂口多数贯穿表面，呈现氧化色彩，裂纹末端略呈圆形。产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔点杂质(如FeS等)。由于这些杂质熔点低，结晶凝固最晚，凝固后的塑性和强度又极低。因此，在外界结构拘束应力足够大和焊缝金属的凝固收缩作用下，熔池中这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开，或在凝固后不久被拉开，造成晶间开裂。焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时，也易产生热裂纹。防止产生热裂纹的措施是：一要严格控制焊接工艺参数，减慢冷却速度，适当提高焊缝形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；二是认真执行工艺规程，选取合理的焊接程序，以减小焊接应力。

焊缝金属在冷却过程或冷却以后，在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹。这类裂纹有可能在焊后立即出现，也有可能在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现。冷裂纹产生的主要原因为：1)在焊接热循环的作用下，热影响区生成了淬硬组织；2)焊缝中存在有过量的扩散氢，且具有浓集的条件；3)接头承受有较大的拘束应力。防止产生冷裂纹的措施有：1)选用低氢型焊条，减少焊缝中扩散氢的含量；2)严格遵守焊接材料(焊条、焊剂)的保管、烘焙、使用制度，谨防受潮；3)仔细清理坡口边缘的油污、水份和锈迹，减少氢的来源；4)根据材料等级、碳当量、构件厚度、施焊环境等，选择合理的焊接工艺参数和线能量，如焊前预热、焊后缓冷，采取多层多道焊接，控制一定的层间温度等；5)紧急后热处理，以去氢、消除内应力和淬硬组织回火，改善接头韧性；6)采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，以减少焊接应力。

六、其他缺陷

焊接中还常见到一些焊瘤、弧坑及焊缝外形尺寸和形状上的缺陷。产生焊瘤的主要原因是运条不均，造成熔池温度过高，液态金属凝固缓慢下坠，因而在焊缝表面形成金属瘤。立、仰焊时，采用过大的焊接电流和弧长，也有可能出现焊瘤。产生弧坑的原因是熄弧时间过短，或焊接突然中断，或焊接薄板时电流过大等。焊缝表面存在焊瘤影响美观，并易造成表面夹渣；弧坑常伴有裂纹和气孔，严重削弱焊接强度。防止产生焊瘤的主要措施严格控制熔池温度，立、仰焊时，焊接电流应比平焊小10-15%，使用碱性焊条时，应采用短弧焊接，保持均匀运条。防止产生弧坑的主要措施是在手工焊收弧时，焊条应作短时间停留或作几次环形运条。

有些缺陷的存在对船舶安全航行是非常危险的，因此一旦发现缺陷要及时进行修正。对于气孔的修正，特别是对于内部气孔，确认部位后，应用风铲或碳弧气刨清除全部气孔缺陷，并使其形成相应坡口，然后再进行焊补；对于夹渣、未焊透、未熔合的缺陷，也是要先用同样的方法清除缺陷，然后按规定进行焊补。对于裂纹，应先仔细检查裂纹的始、末端和裂纹的深度，然后再清除缺陷。用风铲消除裂纹缺陷时，应先在裂纹两端钻止裂孔，防止裂纹延长。钻孔时采用8～12mm钻头，深度应大于裂纹深度2～3mm。用碳弧气刨消除裂纹时，应先从裂纹两端进行刨削，直至裂纹消除，然后进行整段裂纹的刨除。无论采用何种方法消除裂纹缺陷，都应使其形成相应坡口，按规定进行焊补。

对焊缝缺陷进行修正时应注意：1)缺陷补焊时，宜采用小电流、不摆动、多层多道焊，禁止用过大的电流补焊；2)对刚性大的结构进行补焊时，除第一层和最后一层焊道外，均可在焊后热状态下进行锤击。每层焊道的起弧和收弧应尽量错开；3)对要求预热的材质，对工作环境气温低于0℃时，应采取相应的预热措施；4)对要求进行热处理的焊件，应在热处理前进行缺陷修正；5)对D级、E级钢和高强度结构钢焊缝缺陷，用手工电弧焊焊补时，应采用控制线能量施焊法。每一缺陷应一次焊补完成，不允许中途停顿。预热温度和层间温度，均应保持在60℃以上。6)焊缝缺陷的消除的焊补，不允许在带压和背水情况下进行；7)修正过的焊缝，应按原焊缝的探伤要求重新检查，若再次发现超过允许限值的缺陷，应重新修正，直至合格。焊补次数不得超过规定的返修次数。