时间:2022-04-15 23:00:05
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本文根据板材坡口机的工作原理和基本结构,初步设计板材坡口机。在此基础上通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅,进一步研究了板材坡口机的总体结构设计。本文所设计的板材铣边用于电厂中铝板焊接前的坡口成型,板材坡口机的设计重点应在于液压系统和板材坡口机的铣削系统的设计。已完成的主要工作可以概括为以下四方面:
1.对课题的来源、选题的目的、以及板材坡口机在国内外发展的形势及所存在的问题进行了相关的论述。
2.阐述了板材坡口机的一般结构,然后根据自身的需求选取适当的结构组件。简易的叙述了总体方案设计。
3.对液压系统的基本概念、特点、应用以及基本工序做了简要的介绍,进而分析了板材坡口机技术的现状和发展方向。
4.对本设计的重点-板材坡口机的铣削系统进行设计。分析了铣削控制系统的过程,进而对铣削件进行了工艺分析,为板材坡口机铣削系统设计奠定了基础,最后对板材坡口机铣削系统重要的各个尺寸参数进行了校核。
本文通过研究设计板材坡口机的基本原理,获得了大量有关设计板材坡口机的要领。论文的完成对进一步完成生产性设计和探索设计板材坡口机过程有一定的参考价值。
关键词:坡口机;剪板机;传动;液压;自动化
Abstract
Thisarticlethesisisaimedatexploringtheoverallstructuredesignofplateedgemillingmachine,thatisthedesignofplankstuffedgemillingmachine,alsocalledthedesignofboardgroovemachine.Atpresent,thedesignofplankstuffedgemillingmachinealreadyhasthecertaindevelopment,andgraduallytendstoautomation.
Accordingtotheprincipleofworkandbasicstructureofplankstuffedgemillingmachine,thepresentthesisdesignstheplankstuffedgemillingmachine.Onthebaseoftheseworks,throughregardingthistopicanalysisandconsultingtosomecorrelationbooksandliterature,werefurthermakeclearthattheoveralldesignofplankstuffedgemillingmachine.Thispresentthesisdesignstheplankstuffmillusesinthepowerplantbeforethealuminumsheetweldingbeveltotakeshape.Designsshouldlieinwithemphasisthedesignofthehydraulicsystemandmillingsystem.
Themainworkachievedaresummedupasfollowing:
1.Therelatedsummarywasmadeonthesourceandgoaloftask,Domesticandforeigndevelopmentsituation,existenceproblem.
2.Therelatedsummarywasmadeonthegeneralstructure,thenaccordingtoowndemandselectionsuitablestructuremodule.Andasimiplenarrationwasmadeontheoveralldesignofplankstuffedgemillingmachine.
3.Therelatedsummarywasmadeonthebasicconcept,characteristic,applicationandessentialworkingprocedure,andwasfurtheranalysisthepresentsituationanddevelopmentdirection.
4.Therelatedsummarywasmadeonthisdesignkeypoint-millingsystem.Analysiswasmadeonmillingcontrolsystem,andwasfurthercraftanalysisthemillingcomponents.thishaslaidthefoundationforthemillingsystemofplankstuffedgemillingmachine.Finally,ithascarriedontheexaminationoneachimprotantsizeparameterofplankstuffedgemillingmachine.
Inthispaperalotofexperimentaldataaboutmainpointofplankstuffedgemillingmachinewereacquiredbystudyingthebasicprinciple.Thispaperalsowillprovideguidanceforindustrializationandresearchingplankstuffedgemillingmachineprocess.
Keywords:plankstuffedgemillingmachine;boardgroovemachine;guillotineshear;transmission;hydraulicpressure;automation
板材坡口机的总体结构概述
2.1板材坡口机的结构
由于铣边工艺的特殊性决定了板材坡口机的结构与普通压力机结构上的差异。通常所有板材坡口机由以下几部分组成:
1)油缸:提供板材坡口机压紧板材所需的压紧力且驱动压料脚上下往复运动。
2)压料脚:在长度上连接液压缸,可上下往复往复运动,完成板料的压紧。
3)机架:由两个立柱及三梁联结而成。油缸、机床导轨及铣削系统等均固定在其上。两个立柱是最主要受力构件。
4)带滚轮的板料的工作台。
5)铣削系统:由铣削头,工作进给系统,快速滑移系统等组成。
6)液压系统:由油箱、油泵、压力阀组、同步阀组及液压管道等组成。向油缸提供压力油并控制其运动。
8)减速器:连接电动机和铣削头,使铣削头具有变速功能。
9)主电动机和三个辅助电动机。
10)其它辅助功能机构:便于板料的上、下料及折弯过程中的随动托料,可实现自动化。
总体设计要求
坡口机在属于高精度设备,设计时需按有关机床设计标准设计。根据我对坡口机的研究与设计,以及在焊管生产线上的应用情况,对设计要求作介绍:
①坡口机的动力传递推荐采用齿轮传动,选用高精度齿轮,尽量减少电动机振动、跳动等对主轴精度的影响;
②铣头应设计成角度可调,以便铣出理想的焊接坡口;
③要有效解决板材的左右窜动和上下跳动难题,从而避免打刀现象;
④铣刀盘要有防护,防止铁屑飞溅到钢板上和操作人员的身上,以免造成钢板表面压痕和人身不安全事故发生;
⑤主轴箱需要稀油,用于保证轴承;
⑥为了保证刀具的耐用度,必须合理确定铣削速度。由于国内刀片质量及研究水平的提高,刀片的切削速度已有很大的提高。建议坡口机刀片尽量采用硬质合金刀片,切削速度在150~260m/min。
(2)刀片坡口机必须适用于连续作业生产,要求刀片具有很高的抗热震裂、抗塑性变形能力和抗冲击性,红硬性高,耐磨性好。并要求更换方便、快捷,一个刀片有多个刃口可供使用。
(3)顺铣与逆铣铣刀旋转的方向与前进的方向相同称为顺铣;铣刀旋转的方向与前进的方向相反称为逆铣。顺铣切削时,刀齿一开始就从最大的切削厚度处切入,逐渐切到零,避免了在已加工的板材边缘表面上滑行,减少了加工表面冷作硬化现象和后刀面磨损,而且切削路程短,铁屑短粗,平均切削厚度大,变形小,切削功率可比逆铣节约10%左右。逆铣切削时,每齿切下的铁屑切削厚度是逐步从零增至最大。因此刀齿刚切入时,在钢带由前一刀齿切削所形成的冷硬表面层表面上滑行一段距离,直到切至一定的切削厚度时才能切入,而且进给量越小,滑行距离越长,所以刀齿后面与工件磨擦较大,挤压严重,使刀具易于磨损,耐用度和粗糙度降低,还会造成严重的硬化层。因此针对实际需要我设计的坡口机采用顺铣方式。对于阜新封闭母线厂所需要的,我们只需做一个简易的板材坡口机,设计的结构包括液压缸、铣削系统以及控制系统等。
2.2板材坡口机的总体方案设计
总体方案设计包含功能设计、结构设计和性能设计三部分。功能设计,即在调研并确定了板材坡口机的工作参数(运动、动力、尺寸)之后,通过功能分解创新出或类比出可以实现加工要求的各种布局方案创新设计。通过对运动功能的分解和合成来确定其布局方案,对于设计加工特定板料的专用板材坡口机较为有效。而铣削设计或类比设计主要通过查询、比较确定可参照的板材坡口机布局方案,而大量用于设计一般的通用性板材坡口机。
结构设计是在总体布局方案基本确定之后,对机械结构件进行主要形状和尺寸的设计。结构设计同样有类比和创新设计两类。类比技术是建立在成组技术和模块化技术的基础上,采用参数化设计方案来实现。而创新式设计主要是按照设计人员的意愿,通过对基础模块(板、梁、筋、孔、凸缘、法兰等)的实体进行拼装、重叠等操作来实现。
性能设计是根据板材坡口机的总体性能要求对运动误差、精度和刚度等进行设计分配。
目录
前言1
1绪论2
1.1课题来源2
1.2课题的设计目的及意义2
1.3与课题相关的国内外研究现状分析2
1.3.1板材坡口机在国内的发展情况2
1.3.2板材坡口机在国外的发展情况4
1.3.3对板材坡口机行业在国内发展的建议5
1.4刨边机与坡口机的优缺点6
1.5铣边与剪边工艺的比较7
1.5.1板边加工在焊接工艺中的必要性7
1.5.2板边加工工艺常用的带钢板边加工工艺7
1.5.3圆盘剪剪边工艺7
1.5.4粗铣+精铣工艺8
1.5.5单台铣边工艺8
1.5.6圆盘剪剪边+单坡口机铣边工艺8
1.5.7板材焊接质量好8
1.5.8板材成材率高8
1.5.9易加工厚板9
1.5.10铣边坡口参数9
1.5.11铣边工艺对工作条件的要求9
1.5.12存在问题10
1.5.13结论10
1.6主要设计内容和预期结果11
1.6.1设计内容11
1.6.2预期结果11
2板材坡口机的总体结构概述12
2.1板材坡口机的结构12
2.2板材坡口机的总体方案设计13
3控制系统的选择及设计14
3.1控制系统的选择14
3.2液压传动系统的设计14
3.2.1液压缸主要参数的确定14
3.2.2缸筒壁厚和外径计算15
3.2.3液压缸的强度校核16
3.3液压元件的选择18
3.4液压系统的性能验算20
4板材坡口机铣削系统设计21
4.1电动机的选择21
4.2轴的设计21
4.2.1轴的转矩强度计算21
4.2.2轴的结构设计21
4.3齿轮的选择及计算23
4.4导轨的设计24
4.4.1导轨的功用24
4.4.2直线运动导轨的特点24
4.4.3普通滑动导轨的特点24
4.4.4V型导轨的选用25
5经济性分析26
6结论27
致谢28
1精跟踪系统硬件结构
精跟踪系统的硬件结构可分为探测单元、控制单元、执行单元3个部分,其基本组件参数如表1所示。探测单元采用的是PhotonFocus公司的MV-D1024E-160型CMOS相机,其最大分辨率为1024×1024,开窗为256×256时帧频最高可达到2200frame/s。控制单元为一台PC机加上SiliconSofeWare公司的MicroEnableIV型图像采集卡、一块AC6631隔离通用4路12位D/A卡(只用到两路)。执行单元为Newport公司的FSM300型音圈电机,其最大机械摆角为±26.2mrad,精度≤1μrad。如图1所示,望远镜镜筒中接收到的光线经过一系列反射镜和透镜后聚焦在相机的光敏面上成像,图像数据通过CAMERLINK线传递给图像采集卡,再由PC机处理,然后PC机控制D/A卡输出相应的电压制使得音圈电机产生偏转。
2精跟踪系统软件及算法
作为控制单元处理器的PC机有3点主要任务:(1)控制相机及图像采集卡;(2)将图像信息进行处理并得到要相应的控制电压;(3)控制D/A卡输出相应电压。其中第二项任务是重点也是难点所在,它又可以分为光斑的中心计算和跟踪控制的电压值计算。精跟踪系统需要高频率、高精度地得到光斑中心的位置。高精度的算法需要更大的时间开销,也就是说精度和速度必须统一起来设计出一个最优化的算法。该系统设计了以下算法:(1)用域值分割的方法减小背景噪声的影响。自适应域值通常需要全像素范围的计算,因此采用固定域值分割的方法,利用人工PC机上取点得到背景值可以大幅减小运算量。不足之处是,当背景噪声发生较大变化时,无法及时调整,会造成质心定位的不准确。(2)国内外文献显示,对于精跟踪来说,质心法是一种比较适宜的光斑中心的计算方法[5-6],所有高于域值的像素点均参与运算,所有低于域值的像素点当作是零。这种方法的缺点是,当离质心较远的像素出现大于域值的噪声点时,将很大地影响质心的精度,因此通常域值会取偏大一些,这样虽然会减小光斑的实际范围,但其对质心精度的影响较小[7]。跟踪控制的电压值计算采用的是增量式PID算法。经过优化后的最终算法,在处理256×256分辨率的图像时,从接收图像到发出控制电压耗时约为0.3ms,已经完全能满足实时处理精跟踪相机2200帧频图像的要求,且受外界背景光影响较小,在白天仍然能正常工作。
实验过程及结果分析
通信实验在武汉大学信息学部实验大楼和工学部主教学楼之间进行,两楼直线距离约为2km。实验时信息学部上的发射端向工学部的接收端同时发射650nm信标光和1550nm信号光。由于粗跟踪和精跟踪之间未建立反馈链接,因此采用的是跟踪标定点的方法,即粗跟踪将其CCD上的光斑保持在某个给定点时,精跟踪相机上的光斑进入视场,精跟踪将光斑稳定在光敏面上的给定点时,信号光接收光功率被最大化。接收端下方的一维旋转平台以指定角速度转动,模拟发射端在水平面上运动的情况。精跟踪系统的PC机由C++编写的程序里有坐标的记录功能,将其保存下来绘成随帧号变化的图形。共采集了旋转平台在不同的6种角速度下的光斑质心X、Y轴坐标。图2、3为其中的两组,中间的剧烈变化部分为精跟踪停止工作时的曲线,用于与跟踪状态下的曲线进行对比。同时,在原本放置APD的地方放置了光功率计记录光功率的变化,并将数据传送到PC机中,通过LabView编写的程序将其保存下来。
1精跟踪相机端实验结果及分析
对于精跟踪系统来说,需要跟踪补偿的光线倾斜角相当大一部分低频是由粗跟踪的残差造成的,大气湍流造成的抖动幅度则要小的多。因此,表2列出了运动平台在不同运动速度下粗跟踪系统的残差,而由于光路中透镜的变换,粗跟踪中X轴的抖动在精跟踪中表现为Y轴的抖动,Y轴则表现为X轴。可以看到表中粗跟踪系统在平台运动角速度大于0.8(°)/s时,其残差已经大于精跟踪的500μrad视场,但精跟踪系统的执行机构—音圈电机的偏转范围高达±26mrad,且其反应速度和相机帧频都相当高,而粗跟踪的残余抖动频率相对较低,一般仅为几Hz,因此,只要光斑进入过精跟踪视场,即使总偏移角度大于500μrad,仍然可以被有效跟踪到。经过精跟踪系统的补偿后,在定点及各种不同运动速度时的光斑质心变化如图2、3及表3所示。由于转台惯量等原因,粗跟踪的残差随模拟运动速度的变快而变大,也就是精跟踪在单位时间内要补偿的角度倾斜也在增大,因此预计精跟踪后的光斑坐标浮动也将随着运动速度的变快而变大。由于是一维转动,表3中,只有精跟踪的Y方向也就是粗跟踪的X方向质心坐标标准差的变化基本符合课题组的预测。但是最大偏移量却呈现出无规律的变化,初步推断是由于最大偏移量本身受突发因素的影响较大,而每组数据的记录时间只有几十秒,样本不够大而导致的。图3中,当平台运动速度较高时,跟踪曲线出现了没有被补偿到的低频抖动,且其频率基本和粗跟踪的残余抖动一致,课题组推断这是因为粗跟踪残差已经达到毫弧度级,经过望远镜放大,在精跟踪光路中则达到了十几毫弧度,做为执行机构,音圈电机在大幅度偏转时响应速度较慢,而且在粗跟踪残差很大时,到达精跟踪相机的光斑不仅产生了位移还产生了高频的明显形变,从而产生了质心的变化。
2光功率计实验结果及分析
2构建“宜商宜居”商住空间功能
高层商住综合体建筑的功能构成复杂,通常有两种建筑外观形态:①整个建筑成整体式组合在一起,商住单元上下结构贯穿到底,这种布局形式土地利用率高,容积率大,布局紧凑,底部的商业部分多为小空间,对于城市的开放性较差,可在外界面在颜色、材质或线脚上作功能视觉分割处理。②高层商住楼商业区域连续覆盖整个底部面层,高层居住凸现在商业单元平台之上,具有规模较大的裙房,商业外界面表现为通透、开敞、明快的外观以吸引人流,商业环境连贯完整,购物环境安全、宽敞、舒适,商业服务规模大,开放性强,与城市的整体环境关联紧密,商业人流及噪声对上部居住单元干扰较小。对于高层商住综合体商住空间的设计,建筑设计师需注重功能空间协同性与多功能交叉特点,使商住两种功能空间在综合体中协调互补;注意商、住功能配比及各功能系统的相对独立性,各功能部分交通流线分开、互不干扰。建筑设计师结合建筑功能布局、商业规模、商住比例等方面综合考虑,根据建筑交通流量的变化和使用时间的分布,通过空间分区、合理流线的组织可将商、住使用上的相互干扰降到最低。建筑设计师要充分考虑到高层建筑中功能的多样性,适当将部分营业空间利用为公共活动或服务性空间,增加人们交往空间的随机性和便捷性,从而创造舒适和谐的商业环境氛围。设计师对住宅部分的设计首要考虑的是室内空间要规整,使采光充足,视野开阔;创造多层次多领域的半公共空间,可用来增加居民的公共活动空间。
3构建集约高效的商住交通流线
高层商住综合体的交通流线设计需要周边城市空间规划的配套,形成集聚的多功能复合交通平台,提高建筑的可达性与可识别性。在寒冷的北方地区,高层商住楼入口在设计上首先要做的就是避开冬季迎风面,减少入口散热;而在炎热南部地区,则会首先保证底层的通风。高层商住综合体入口可与城市交通联合为一体,使城市交通生活化,可采用商业街的形式引入商住综合体内部,使商业交通便捷化。根据高层商住综合体交通流量的各种影响因素及交通结构等要素,准确估算高层商住综合体各种人流、车流及货物流的活动规律和实际流量,并将交通空流线间结合建筑总体的功能与空间布局统一进行规划和设计。高层商住楼大量的车流、人流单靠地面分流不足以解决问题时,开发利用高架立体交通和地下空间资源,是高层商住楼疏散、扩充基础设施容量、达到人车立体分流、节约土地资源等目的的最有效途径。车行道可以直接与城市交通体系联结,保证车流的快速疏散;人行道也可直接与室内相连,形成交通流线的立体组织,缓解交通压力;无障碍环境的设计,可以方便更多人群使用。
2消费者的中观空间行为对于综合体建筑形态和形象的影响
2.1消费者在商圈内的空间选择模式
当消费者到达商圈后,其在商圈内部的选择模式首先是一个基于效用的决策模型,其次是一个有着时间限定的马尔科夫转移模型。商圈内部消费者的选择非常复杂,这种复杂性严格限定了购物中心在地址限定下发展的可能性。但其中也有鲜明的行为和选择规律,简单说来分为三点:入口选择决策、连续转移与洄游、空间剧本与购物计划分享与争夺。
2.1.1入口选择的决策任何商圈都有其内在的交通结构,这些结构中有明显的入口,如地铁站、大型停车场等。当消费者带着“购物计划”进入商圈时,会在入口进行方向的选择,从而形成动线。项目的地址和入口的关系,以及和其他竞争项目的关系会影响到项目的选址风险大小。图8中,三山街是这个区域的地铁入口,人流量很大。熙南里和水游城是两个不同的商业项目,彼此距离约300m。由于水游城的诸多选择优势,让消费者在入口处大量选择向东进入水游城方向。造成这一现象的原因是熙南里在规划之初就不理解选址在商圈内的入口决策问题,错误地认为自己离地铁近,且在体量偏小的情况下选择了纯粹的餐饮娱乐购物计划,从而被暴露在巨大的风险中。如果能在运营中考虑到与水游城实现在餐饮类别和体验上的错位,依然存在改善的机会。
2.1.2时间限定下的连续转移与洄游由于受到其他硬性制约的影响,消费行为受到时间制约,同时空间转移距离也受到制约。因此在选址风险判断时,商圈并非是商业密集的区域,而是消费者自入口进入后洄游半径内的区域。受入口决策和洄游限定,商圈内部不同购物计划的人群会形成完全不同的行走动线,如图9为一天中观测新街口的热力图,很容易观测到商圈的洄游边界现象。南京夫子庙和水游城所在的位置长期被看作是一个商圈,但由图10可以看出,两个地方的人群动线完全不交叉。实际上过去夫子庙周边的其他商业一直难以存活,这和人们进入夫子庙后的连续转移与洄游半径有鲜明的关系。而水游城则创造了另外的人群,借助入口位置形成了另外一种动线。
2.1.3改变选址风险的因素——空间剧本与购物计划购物中心的选址风险除了和宏观区位有关系,和其在商圈内部结构及在商圈的位置也有关系。这是很多购物中心在规划中很少考虑的问题。在理解了地址在商圈中的位置信息,诸如购物计划下的人群分类、入口与出口关系、各竞争项目的购物计划类别以及商圈洄游边界的信息后,可以明确选址的中观区域风险,并可以根据这些风险调整购物中心的各方面规划以获得竞争优势。这其中最关键的概念是空间剧本,而空间剧本决定了购物中心的建筑形态与风格。空间剧本概念存在的意义是让消费者在特定阶层和特定角色下实施购物计划时,拥有最恰当的空间感受。空间剧本一方面由建筑物的风格、空间尺度、材质等因素构成,另一方面也和空间中的店铺、店招以及消费人群的行为、购物中心的活动等有着强烈的关系。
2.2中观行为对于城市综合体建筑设计的影响
消费者中观行为对于城市综合体的影响主要体现在对建筑风格与体量的影响上。一方面受到商圈地址和竞争的影响,综合体需要确定合适的人群及其独特的购物计划,并需要为这些人群及计划提供恰当的空间剧本,从而影响建筑风格。另一方面,从消费者空间决策的角度考量,同样的功能下优先考虑选择更多的功能。体量越大,可以承载的功能就越多,就越容易在消费者的效用选择判断中占据优势。再者,由于消费者的时间资源有限,因此在恰当的体量下可以最大化消耗消费者的时间,让消费者将全部的消费释放在综合体内。
3消费者的微观行为对于空间布局与动线设计的影响
3.1消费者的微观时空间行为
消费者依据其在时间、阶层和角色限定下的类别,会有潜在的消费集合及购物计划,其空间中的行为规律和潜在的购物计划及时间限定有着典型的逻辑关系,遵循以下几个原则。
3.1.1目标店和过程店原则消费者进入购物空间,从入口开始,根据其潜在的计划选择目标店(即锚店),并随机选择过程店。目标店之间的轨迹会定型消费者在购物空间中的轨迹,不在轨迹上的过程店很难获得消费者的光顾。
3.1.2时间限制原则受到时间限制,首先消费者在空间中的游走距离会受到限制,在目标店计划完成后会出现快速洄游的现象。其次,基于休息或餐饮的需求,消费者会出现强制转移,客观表现为消费者在任意业态上花费的时间受到强烈限制。在我们的跟踪数据中,在南京虹悦城,H&M、ZARA和优衣库三家会耗费消费者总共约1h的时间。而之后消费者多数选择就餐或休息,失去了选择其他零售店的机会。
3.1.3空间边界原则当消费者进入一个空间时,其意识中只在空间范围内对店铺进行搜索,除非空间内无法满足消费者的需求,否则不会将计划安排在空间边界之外。这也是诸如万达经营得再好,万达金街总是经营不善的原因之一。
3.1.4消费唤醒与购物波及原则消费者能够记住的偏好品牌是有限的,因此时刻需要看见才能唤醒其潜在的选择。这也是购物中心实现多首层、空间打开趋势愈演愈烈的原因。这种消费唤醒对于过程店尤为重要,会影响到消费者的购物波及。所谓购物波及,是指消费者在消费某个目标店时,连带选择其他和需求及品牌形象一致的商家。
3.1.5消费者的轨迹不可更改性消费者在购物中心的空间行为异常明显地遵循着效用原则,即花费最小成本获得最高效用。这个成本主要指消费者的移动距离。实际上消费者的每一步移动都是为了获得效用,而这个效用是指潜在的购物计划。在购物过程中,如果消费者拥有的时间越短,其越会选择最短的路径以求快速达到目标。因此,对于任何一个行为类别的消费者而言,其在空间中的行为轨迹相对而言是固定的,很难因为某个与潜在购物计划关联度较低的促销等信息而改变其行为轨迹。
3.2消费者微观行为对于动线设计和业态布局的影响
消费者的微观行为对于动线设计和业态布局的影响非常明显。首先,由于消费者微观行为的内在逻辑,综合体的动线设计和业态布局应当同步考虑。其次,在动线设计中应当清楚每一条环路都面临哪几种购物计划,在时间上是否能够合理分配,会不会让消费者在不该转移的地方因为时间因素而出现转移。最后,内部空间的可视性使内部空间在消费动线开放,让消费者在行走中看到更多的店,进而唤醒其消费的欲望。
对建筑本身来说,环境景观设计很大程度上提升了建筑的品质。商业综合体因其隶属城市核心商业组成部分,所以更能凸显购物环境品质对其产业发展的影响。完整的景观空间联系着各业态空间,使得城市商业综合体为市民创造可以承载社会型交往活动的人性场所,作为商业综合体较为重要的公共服务功能之一,其景观空间品质很大程度上决定了整个商业综合体的附加价值。密集整合而又高效节约是当代城市商业综合体的建筑空间特点之一,这与传统商业建筑注重高效性和经济性是完全不同的,质量上乘的贩售、购物、游憩、观演空间,使其价值得到最大的体现。必须通过科学的分析手段,从外到内逐级分析景观空间的内在关联,通过多学科、多方法、多实践,综合创构一个景观多样化、功能复合、环境舒适的空间,为市民及商家、业主共谋福祉,互惠互利,增值溢价,提高商业综合体空间品质,实现其价值最大化。
1.2有机融合,提高城市空间品质
城市商业综合体是城市中多功能、高效率、综合型建筑的代表,于人们眼前呈现的形象是气势磅礴、规模宏大甚至标新立异的形体建筑。大型的城市商业综合体的建设对该城市的城市空间或功能形态、交通体系及其城市生活品质方面有着深远的影响。因此,城市商业综合体环境景观空间应融合到城市空间中,二者有机结合形成的城市形态有利于最大限度地发挥商业综合体建筑的空间价值。优秀的商业综合体景观环境设计可令人赏心悦目,具有良好的视觉效果,能够让消费者在疲惫地购物奔走之余,享受轻松和舒适的休憩;良好的景观环境效果可以提升商业空间品质,在服务对象心目中树立很好的品牌形象,帮助企业提高商业品牌影响力。
1.3低碳生态,走可持续发展道路
在高呼“低碳经济、绿色科技”的今天,只有在城市商业综合体景观设计中融入可持续发展的生态规划理念,才能达到既满足现代人对环境健康舒适的要求,又维持城市生态系统平衡。对城市来说,城市商业综合体是城市发展的一个必然产物。城市商业综合体建设经验的积累,其景观设计水平的提升,将是城市商业综合体发展所必需的过程。
2实例探讨———以莆田大唐广场为例
2.1项目概况
项目用地位于福建省莆田市荔城大道与文献西路的交接处,北接莆田市人民政府,南接城厢区政府,东呈荔城区政府,位于荔城新区开发区域内,周边山体资源和水资源丰富,以凤凰山公园为主,下磨溪、护城河为辅,景观资源较为齐全,地理位置优越。荔城大道与文献路作为城市的主干道带动周边区域的发展,基地有较大的商业价值。项目规划场地南北向约130m,东西宽约240m,面积为36012.6m2。该城市商业综合体包含了商业、办公、居住、文娱、餐饮等多种复合功能,建筑造型为现代简约风格,各种经营形式的商业业态让综合体景观环境充满空间感,拥有优质的商业氛围和盈利能力。
2.2设计构思
根据建筑现代、大气的设计风格,运用现代科技,结合景观造型、铺装、绿化、雨水收集及太阳能等清洁资源的利用,创造景观“链”来“链接”街道、建筑、人和自然,使用连续的景观要素来表现独特的景观特征,创造值得怀念的意境。在功能布局上突出购物、商业、休闲等功能,打造注重消费者需求的多元性、空间布局的多样性、文化展示的多样性、设施功能多选性的新兴、科技且生态的商业综合体景观。节奏与韵律是园林形式美的重要组成部分,创造独具节奏感与韵律感的特色景观空间,让消费者无论从地面空间或百米塔楼上都能清晰可辨。充分利用场地高差把相应出入口位置梳理在层次分明的竖向空间中,景观铺装肌理把车行流线与人行流线整合在一起连续延伸,犹如音乐般律动幻化,并将繁多的业态功能空间串联为一个整体,突显出各种业态的特点和商业空间的典雅时尚气质。采取不同石材天然色彩与质感产生呼应,在此基础上将景观元素张弛有度地陈述展开。此外整合、概括、提炼莆田地域特色,并应用到商业综合体景观设计中,在保存地域特色元素的同时,融入新时代的设计表达,使地域符号和现代化的城市空间达到协调与融合,为莆田这座城市赋予新的鲜明个性。
2.3规划布局
该城市商业综合体沿莆田文献西路和荔城大道规划4个主题入口广场,作为整个地块的集散区,为城市商业区提供宝贵的休闲广场。一条室外步行街将商业区分为4块区域。其中,综合商业楼共5层,其余商业楼4层。场地东侧与北侧的底商裙房上部规划3栋21层酒店式公寓,另有超高层145m写字楼布置于场地西面商业裙房之上。
2.4总体景观设计
2.4.1功能分区
通过对场地的调查和研究,将场地划分为商业入口广场区、公寓景观区、南面形象街道、西面形象街道、高尚办公景观区、人气内街和屋顶花园,满足使用者进行购物、休闲、游乐、观赏、交流等行为功能。商业入口广场区是商业街道的核心区域和商业综合体的主要活动场所,构成了人行主要流通轴线。公寓区与商业街仅一条马路之隔,在铺装风格上延续商业街的铺装设计,运用隔离绿带和种植池,以经济性原则处理延展面的景观。商业综合体主要入口位于南面形象街道,此街兼具形象展示与驻足停留的双重功能,同时也是街头绿地隔离带。办公区域主要针对特定人员使用,入口广场与外部环境适当区隔,提供舒适、高尚、低干扰的办公环境。商业内街是拉动人气的主要区域,活跃的零售氛围与亲人的尺度相互协作,使室内外环境零距离转换。
2.4.2交通组织
设计充分考虑了人车分流的合理性,从时间和空间分流上组织交通,降低各流线间的干扰,保证其安全性和功能性。步行流线的组织着重于人行通道和主要活动区域道路交通分析,从入口到出口的车行和人行交通流线,包含入口(车行、人行、车库)、道路分级(市政道路、区内车行道、主要人行道等),强调步行路线的合理性和趣味性,在形成完整连续的步行系统的同时,通过高差关系增加步行体验。将复杂的流线连接到一个特定的节点空间,从而在呈现多层次、立体化景观空间格局的同时又不失条理,反映景观节点与节点之间形成的面形态关系以及不同组合所呈现出来的空间美。主要商业人行入口广场沿文献西路和荔城大道3个街角布置,提供简洁、合理和高效的交通流线且保证了人流的快速集散;地块规划区内有3个地下车库出入口,以保证客货流畅通无阻,适应商业区的客货停车需求;商业街南侧的广场尺度放大,可有效缓解文献西路带来的巨大交通压力,并满足自身分布式商业综合体使用人群的需求。将停车场与相应的交通空间按照技术规范尽量做到集约紧凑,节省出更多的空间给更有商业价值的南北侧街道。商业和餐饮消费群体、办公室工作人员、居民3组使用者入口空间有效区分,避免流线干扰。
2.4.3景点设计
1)商业入口广场设计
共有4个主要人行入口广场。西南入口以旱喷雕塑及生态树阵为主题。西北入口以不规则几何体造型小品为中心,周围环绕弧形砖雕艺术景观墙,形成了广场进入商场的主要景观。东南入口以特色旱喷广场为主,预留足够的活动空间。东北入口以大树景观为特色。铺装形式引导行为方向,加强场地联系。移动的树池,增添绿色,强化景观特色。室外茶座及租摆花卉,增添商业氛围。重要节点处布置特色雕塑,强调主题性和标志性。布置临时可移动的电商创意小品或展示橱窗,宣传商业卖点。适当处摆放导示牌,加强引导性。并设置室外广告灯箱及路旗,增加地面铺装细节及材质对比。辅以旱喷、水景小品,小型局部绿地,树阵绿化,形成开阔的活动空间。设计强调空间的流动性及导向性,应用街道丰富的曲线景观层次,重塑直线型街道空间,同时强化中心广场的凝聚力,将街道空间联系在一起,增强商业空间整体感。在入口广场的景观设计中应用石雕、砖雕及藤编等莆田当地特色形式小品,景观细节上体现了地域特色在景观设计中存在的价值,满足了审美需求。
2)南面形象街道设计
东西入口共同构成了商业街的人行主要流通轴线。设计中希望预留足够的停留场所,将商业氛围和城市休闲购物体验有效结合起来,真正形成现代多样的新型购物环境。人行道和商业广场运用绿色植物进行区隔,同时减少主干道车辆噪音对商业的干扰,体现绿色商业的设计意图。场地从西至东高差6m,在高差处理手法上并没有采用常规的设计方式,而是呼应建筑形态,层层递进、起伏错落,强化韵律感和现代感。
3)西面形象街道设计
与办公绿地统一设计,通过树阵将外部环境和内部环境适当区隔,避免干扰,按照设计规范满足办公区18个户外停车位的需求。可停留的绿地型入口区别于其他几个入口。
4)办公区设计
办公区景观相对商业区景观而言,由于使用人群的变化,景观设计上更为特殊。在写字楼入口设置泊车处和LOGO形象水景。适当区分出户外休闲区域,供白领交流休息。铺装设计统一化,材料的运用和灌木的搭配简洁明了,提升了办公空间的环境品质。
5)人气内街设计
内街及地下商业广场的主要入口,是商业综合体景观中很重要的组成部分,它既担负着整个综合体的通行、标识、指引等功能,同时又要满足人们的情感和审美需求,良好的设计效果能够达到让行人印象深刻甚至过目不忘。商业内街的宽度大约为12m,设计中将其作为半室内空间打造,分为上下2层,上层有廊桥连通。主体发光天幕白天收集太阳能,用于夜间街道形成绚烂的灯光效果,聚集人气。商业内街的入口希望为消费者提供提示服务,通过艺术感十足的公共景观雕塑,烘托商业气氛,同时也更易为人们所记忆。
6)屋顶花园设计
顺应建筑轮廓线形态,曲折、优雅、灵动的贯穿整个场地。最大化地利用雨水收集和节水功能,将屋顶花园作为缓冲和休息区,在建筑形态和园林景观特性之间创建一条强有力的纽带。
2.4.4植物设计
绿地系统主要由2部分组成:沿街绿化带和内街绿化轴。结合广场大气宽敞的特点,植物设计突显现代、简洁、干净的艺术特色,场地中的乔灌木以能够体现序列感的列植形式为主。主要的商业区沿街绿化以体现四季变化的花草为主,集沿街绿篱绿带为一体,使建筑从道路两侧的城市道路中解放出来,提高步行环境质量;内街绿化结合特色树池座椅营造良好的体验式购物景观环境。屋顶雨水花园种植若干保护性的灌丛、篱笆,选用根系发达、耐修剪、容易移植、耐粗放管理、耐旱、生长缓慢、抗风、耐高温的树种。
一、软土路基成因
所谓软土,比规范中的定义广泛,包括强度达不到设计要求的湿粘土。路基强度及稳定性与路基干湿状态密切相关。路基干湿状态是由土中含水量的高低决定的,而含水量的高低取决于各种湿源的作用和延续时间。由于路面宽、路基低、排水设施不全或失效,使得雨水和生活污水向路基内渗透、地下水位升高,路基长期处于潮湿状态,加上土的水稳定性差等原因,导致路基软化。
二、软弱地基变形特点
为了更好地解决上述问题,就必须要弄清楚软弱地基的变形特点。它主要有三大特点:变形量大;压缩稳定所需的时间长;侧向变形比一般的土体大。变形量大:软弱土体主要指淤泥或淤质土,其自身的含水量较大,水份不易自流出来;压缩稳定所需的时间长:软土主要以粘粒为主,尽管孔隙比大,但单个孔隙教细,孔中的水很难流动,透水教低,饱和土受荷载作用后,水不能尽快排出,变形也只能慢慢进行,其变形过程要持续数年或数十年;侧向变形:比一般土体大,而且侧向变形与竖向变形之比在相同条件下比一般土体大。
三、软弱地基处理方法
在了解软土的三大特点之后,结合平日的实际施工情况,重点介绍几种软弱地基的处理方法,供有关技术人员参考。下面重点介绍前几种的适用范围、施工方法和作用。
1.抛石挤淤
适用范围:路基位于水塘、鱼塘、藕田、泥砂、流砂或不易抽干水或无法挖除淤泥或淤泥较深或水不能自流的地方。
处理方法:在其上面直接抛填大块径不易被水侵泡软化的石块,石块块径控制在50-80cm之间,并在大块石缝隙内填筑20—50cm的不易被水侵软化的小块石,抛填高度控制在常水位以上50cm左右,铺平后,用轮式压路机或拖式压路机振动压实,直到淤泥被挤出路基坡脚外,没有明显的再下沉现象为止;如果抛填深度较深,一定要分层抛填压实,其每层厚度控制在50—80cm,整段处理完后,在其上面铺一层10cm厚的碎石有必要时加铺一层土工格栅,再进行填筑土石方。并把此过程称为路基的原地面处理。
作用:由于抛填了大块径的石块,可将路基底的大部分淤泥挤出,在路基底部形成一个坚硬的骨架结构,并在大石块间填筑了小的石块,通过压路机振动碾压,石块与石块间嵌固的更紧,整体承受荷载的能力增强,对今后承受路堤的整体压力能起到很好的作用。
2.敷设盲沟
适用范围:一般水田或淤泥深度在2米以下的稻田或不易自流干水的地方。
作用:通过敷设盲沟,能大大降低土体的水位,能将土体内的大量水分排入盲沟,并通过盲沟排出路基以外,并通过日晒,使土体达到比较干的状态。
盲沟的结构形式有两种:矩形盲沟和梯形盲沟。
处理方法:首先沿公路横向每10米间距用人工或机具挖成矩形沟或梯形沟,对软土层在1.5米以上的采用150╳150cm的盲沟;对软土层在1.5米以下的可根据情况采用其他几种形式。其次,沿公路纵向设置纵向盲沟,其间距控制在10米左右;第三,在挖好的盲沟中填充块径在30—50cm的不易被水泡软化的石块,填满后在其上面铺设10cm的碎石,并在碎石上铺一层土工布,防止盲沟内水上溢,防止土尘下漏,堵塞盲沟,影响排水效果;第四,在上面回填一层土石混和料,摊平压实直至合格。把此过程称为路基原地面处理。
3.换填软土
适用范围:路堤填方高度小于3米且软土层不厚,一般软土层厚度在1.5米以内的软土地基段。
处理方法:将深度在1.5米以内的软土挖掉运往弃土场堆放或倾倒,然后利用挖方出来的好料或从借土场取来的好料进行分层回填压实直至合格。施工时要特别注意天气的变化,要求每个换填段必须在同一个工作日完成,对面积大或长度长的段落要求必须分段进行换填,否则未完成遇雨将全功尽弃。同样将此过程称为路基的原地面处理。
作用:通过换填好的填方材料,经过压实达到路基基底的承载力要求,能有效承受车辆荷载的作用力和路堤的自重,是最简单的施工方法。
4.碎石桩
适用范围:软土深度在15米以内且路基处于高填方地段。
作用:(1)挤密作用,对土体产生两个方向的横向挤压力。一个是成桩过程中沉管对周围土层产生较大的横向挤压力;另一个是在填入孔内碎石振动挤压时对土体周围产生的横向挤压力,使桩周围的孔隙减小,增加密实度;(2)消散孔隙水,加快地基固结。碎石桩的材料可使桩因土体的渗透能力高出很多的优势,能形成竖向排水管,让土体内的水排出地面,排出路基外,加快路基排水固结。
施工方法:
(1)碎石桩的几大控制指标:
平面位置——应按正三角形或梅化形部置
桩的直径——多数采用50-100cm
桩的长度——其长度不能大于15米
桩的部置范围——一般不少于路基款度的1.2倍
(2)用于碎石桩径相同或接近的钻孔机按照事先部置好的位置进行钻孔,并清除孔内的泥浆或水,边倒入碎石边进行振动使碎石达到密实;
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中图分类号:TU990.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)04-0238-01
现如今,我国经济发展迅速,现代化进程也不断加快,为了更好地规划管理城市,我国开始在全国推广市政综合管廊建设。市政综合管廊能够将各类市政管线综合起来,统一进行管理,这种建设方案能够减少城市道路的重复开挖,避免资源的浪费和环境的污染,提高管线管理及资源利用的效率,为以后的发展预留地下空间。
我国政府也正是因为看到这点优势,越来越重视推广综合管廊,现在已经投入大量财力和精力来建设市政综合管廊,发改委、财政部等都下发了各类文件来支持综合管廊的建设。但由于建设时间过短,缺乏经验,不能清楚地认识这个建设项目,所以在实际实施过程中出现了一些问题,例如体制不完善,计划不准确等,本文为了更好地进行市政综合管廊建设,积极分析了我国市政综合管廊建设中存在的主要问题,并结合实际提出相应对策。
1.市政综合管廊建设概况
1.1 发展历程
我国综合管廊发展历史较短,主要是开始于上个世纪九十年代,最主要的成就是在上海浦东新区建设了第一条规模较大城市地下综合管廊,而此时俄罗斯、日本等国家的综合管廊的发展到了一定规模,并积累了大量的理论与实践经验。政府在意识到综合管廊建设的必要性之后,开始采取了相应措施。2015年8月10日,我国公布了《国务院办公厅关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》,提出了一些关于建设综合管廊的目标。
1.2 概念
每个城市每一天都有很多工程在运行,工程的实施也就意味着各种管线的出现,而综合管廊就在这时发挥了它的作用,作为市政公共基础建设项目,它能将市政工程的管线集中起来进行统一管理,为城市的高效运行奠定基础,最终实现市政管线的统一规划和综合设计。
1.3 综合管建设益处
我国通过上海、苏州等地区试点推行发现市政综合管廊建设能给城市的发展带来许多益处。首先,一旦管线出现了损坏,工作人员就能直接通过综合管廊来进行维修,不需要再重新开挖道路,避免资源的浪费,也避免了对市民生活造成的种种不便。其次,大部分管道都被安置在地下,如果失去了综合管廊的保护,管线就会和土地和地下水直接接触,时间一长,管线容易被腐蚀或者被其他物质损害,降低管线使用寿命。
综合管廊建设还有一个显著的优势就是节约土地资源。因为传统的管线埋设要求管线和管线之间必须保持一定的距离,这就造成了管线之间有许多空隙,浪费土地资源,而通过综合管廊这种集中埋设的方式,土地资源被充分地利用了起来。尽管综合管廊建设有很多优势,但事实上,目前我国市政综合管廊推广情况不是很理想,要想加快步伐,冲破阻碍还需要找出有针对性的方法来解决现有矛盾。
2.建设市政综合管廊中存在的问题
2.1 法律法规不完善
由于我国市政综合管廊发展时间较短,所以相应的法律法规也不是很完善,在考虑城市规划或者城市基础设施建设的时候也时常忽略综合管廊的建设发展。表面上看,我国在法律层面对综合管道的发展有一定的进步,《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838-2015)、《城市工程管线综合规划规范》( GB50289-98)和《电力工程电缆设计规范》(GB50217-94)等都规范了综合管廊的建设,但这并不意味着综合管廊的实际实施情况就完全符合技术规范。经过调查,我们发现,许多城市执行力度差,实际施工情况往往和技术要求有或多或少的偏差,更严重的是许多普通城市不重视综合管廊建设,没有意识到其重要性,偏差的原因除了技术水平实在不能达到一定高度以外,也包括城市建设者忽视综合管廊建设,没有严格按照法规条文来建设市政综合管廊这个因素,政策往往不能落实到位使市政综合管廊建设进度停滞不前。
2.2 初期投入成本大
虽然市政综合管廊建设具有种种益处,但在其实施前期需要大量钱财来支撑,初期投入成本太高也使得一些中小型城市没有实力来推进综合管廊建设。挖掘隧道和铺设管线都是一笔不小的费用,在初期建设就要投入如此大的一笔费用会让许多缺乏国家财政支持的小城市从一开始就缺乏市政综合管廊建设的前期条件。
2.3 技术水平不到位,材料选择失误
首先,综合管廊的设计需要一定的技术支撑,因为初期设计时需要统筹考虑整个城市的工程系统,将各种管线集中在一起,同时还要考虑新旧工程系统之间的联系,有的新分支也需要和原来的路线进行对接,将原来的管线改建到新的综合管廊中难度颇大,种种需要考虑的因素夹杂在一起,无意间就提升了技术难度,而中小型城市没有相应技术人才,就很难完成整体设计。
3.解决市政综合管廊建设问题的对策建议
3.1 提高工作人员技术水平
有关部门应重视提高设计人员的专业素质,进行组织培训,给他们提供一定的学习平台。设计人员在设计时要注意考虑问题的全面性,包括所选择的材料、新旧管道的联系、区域的扩充等都需要仔细思量。
3.2 综合管廊重要性普及
一个城市的态度就能反映出这个城市建设者的态度,一个城市对综合管廊概念的茫然就能反映出这个城市建设者对综合管廊建设的忽视。所以要想推进市政综合管廊的建设,最主要的还是让所有城市管理者意识到综合管廊建设的重要性,让他们多加关注最新出台的相关的法律法规和政策,普及市政综合管廊的概念意义,让城市管理者清楚知道综合管廊的设计及建设方法。同时,国家也要注意政策的落实情况,积极督促各级城市综合管廊建设进度。
3.3 国家财政支持
由于初期投入过大致使中小城市难以推进建设,国家应该在最初阶段加大财政在综合管廊方面的投入来增加城市的资金预算。为了提高资金利用率,可以先在部分城市进行试点,等到情况稳定并摸索到一定经验的时候就可以继续推广了。
3.4 加强综合管廊管理力度
我国综合管廊建设的责任分担制度不完善,不同的管道建设归属于不同的机构来进行管理,这就增加管理的难度。当管道建设出现问题时,无法问责到具体部门,没有部门来承担责任自然也提不出完备的解决方案。除此之外,利益纠纷也是建设过程中经常出现的问题。要想解决这些问题,加强综合管廊的管理力度,就需要设立出独立的机构来专门管理工程建设,这个机构需要负责制定准确的责任分配制度,承担综合管廊的维护和管理工作,并且根据规章制度及时协调利益就纠纷,给综合管廊的正常运营提供保障。
4.结束语
市政综合管廊建设能提高城市土地资源利用率,延长管线的使用寿命,虽然短期之内需要投入一笔较大的资金,但是经过长期发展能得到相应回报。只有解决了以上出现的问题,综合管廊的建设才能真正步入正轨,并推动城市现代化进程。
中图分类号: S611 文献标识码: A 文章编号:
1工程概况
汶水一站水电站工程位于广东省广宁县古水河境内,为古水河梯级开发的第7级水电站。电站以发电为主,总装机容量2500kW,设计水头8.0m,年发电量945万kW.h。
2 设计依据
2.1工程等别及建筑物级别以及相应的洪水标准
汶水一站水电站以发电为主,装机容量为2500kW,校核洪水位时的总库容为280.0万m3。按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定,工程属Ⅳ等工程,小(1)型规模。电站的永久建筑物(泄水闸、泄水建筑物、厂房)均按4级建筑物设计,导流围堰等临时工程按5级建筑物设计。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》规定,电站建筑物的洪水标准如表2-1-1所示。
表2-1-1洪水标准
2.2设计基本资料
1、水文气象
古水河流域自上游至下游主要气象参数为:多年平均气温20.8℃,最高气温39.1℃~39.4℃,最低气温-3.9℃~4.2℃.多年平均相对温度81%,多年平均风速0.9~1.1m/s,最大风速13~5.3m/s。
3 坝轴线的选择及工程总体布置
3.1坝轴线的选择
汶水一站水电站坝轴线的选择受河床宽度和厂房尾水畅顺影响,考虑到上游永隆水电站下游尾水位、汶水二站水电站开发时上游正常蓄水位衔接,选择Ⅰ线和Ⅱ线两个方案比较。
3.1.1Ⅰ线方案
(1)地形、地质条件。Ⅰ线内无较大的断层通过,未见次级褶皱,地质构造较不发育。(2)工程型式、布置。Ⅰ线方案拟于横石口村上300m处河段修筑拦河坝,并在河床左岸布置厂房及附属建筑物,属河床式开发方案。拦河坝左岸为公路。(3)工程量、施工条件。线基岩露头较明显,上部覆盖层较薄,开挖方量不大且对主要交通线没有造成破坏;河床相对较宽,填筑方量较大。厂房布置在河流左岸,离公路较近,施工方便,工程量和投资也不大。
3.1.2Ⅱ线方案
(1)地形、地质条件。坝轴线两岸植被茂密,自然边坡基本稳定,物理地质现象不发育。
(2)工程型式、布置
Ⅱ线的河床段修筑拦河坝和发电厂房及附属建筑物,在河床的右岸筑坝挡水,河床的左岸布置厂房和附属建筑物,属河床式开发方案。
3.1.3坝轴线比较和方案选择
I线坝址区基岩均属硬质岩石,岩面埋深和岩石风化均较浅,无较大的不良地质现象,工程地质与水文地质条件较好。II线坝址区左岸边坡较缓,右岸边坡较陡,岩面埋深和岩石风化相对1线均较深。下游有一小型滑坡体不利于坝体的稳定及防渗。综上所述,Ⅰ、Ⅱ线的工程地质与水文地质条件均可满足建坝的要求,但从施工安排及对环境的影响考虑,I线优于II线。因此,选定I线方案为本工程的推荐方案。
3.2枢纽布置选择
本电站水头较低,选定坝址处没有引水或其他布置的地形条件,所以厂+房采用河床式布置。总体布置采用右河床厂房还是左河床厂房方案,主要取决于对外交通条件。现有沥青公路已通往河流左岸,可通大汽车,且工程砂、碎石等材料主要取在左岸沙滩上,如果厂房布置在右岸则材料运送相对困难,费用增大,不利于降低工程投资。经综合分析,工程选定右岸布置溢流坝,左岸布置厂房的总体布置方案。
3.3挡水建筑物
3.3.1泄水闸坝
1)溢流闸坝布置
溢流坝全长50m,设4扇弧型闸门,闸门的尺寸为:10×7.5m(宽×高),堰顶高程为84.8m,堰高4.7m,闸门顶高程为92.30m。
本水电站为径流式水电站,根据电站的坝上Z-Q关系曲线图查得,设计洪水位为92.00m,校核洪水位为94.60m。
2)坝顶高程
坝顶高程的确定,是在各种运行情况水库静水位加对应风浪高程和安全超高中选取最大值。
坝顶至水库静水位的高度的计算公式为:
Δh=2hL+ho+hc
Δh――闸墩顶距水位的高度m;
Hc――闸墩安超高,设计洪水位时取0.3m校核洪水位时取0.2m;
Ho――交通桥梁高(m),取0.8m;
其中风浪要素按《水工建筑物》(高校教材第三版)公式计算。公式如下:
2hL=0.0166V5/4D1/3
式中:D――吹程,取为550米。
V――设计风速,在正常水位及设计洪水位情况用最大风速的1.5倍,校核洪水位于情况用最大风速。
波浪中心线至水库静水位的高度ho按下式计算:
4лhl2лHo
ho=--------cth--------
2LlLl
式中:2Ll――波长,2Ll=10.4(2hl)0.8;其它符号的意义同前。Ho――闸前水域的平均水深。安全超高hc:正常运行情况取0.3m,非常运行情况取0.2m。(h-坝顶距水库静水位的高度(m)即为风浪高+安全超高)上述成果表明,坝顶高程由校核洪水位控制,定为95.60m,最大坝高15.50m,坝顶长度62.00m。
3)消能设计。根据下游水位较高的情况,采用底流式消能。参照重力坝设计规范的补充规定:“对消能防冲设计的洪水标准,原则上可低于大坝的泄洪标准,鉴于本枢纽拦水建筑物的建基面建在弱风化岩石上,本工程的消能防冲按10年一遇洪水进行设计。消能计算采用水利水电工程设计程序集中的D-3程序进行计算。消能按10年一遇洪水计算。根据计算,消力池的长度为33m,高程为80.10m,护坦的长度为15m。岸坡采用护坡处理,其护砌长度33m,护坡顶高程为10年一遇洪水位。
4)基础处理。坝的建基面均开挖至弱风化层下0.3~1.0m,由于地基内没有规模较大的断裂构造,无须特殊处理。由防渗计算可知,对基础的防渗措施采用在溢流坝上游与下游端均设齿墙,齿墙深1.5m,厚为1.5m,前端顺坡度延伸到与高程80.10m齐平处,下游齿墙厚1.5m,成梯形状,上游闸底板与消力池间设置止水。
5)稳定计算。(1)计算荷载。①坝体自重及固定设备重;②水重;③静水压力;④扬压力;⑤风浪压力;⑥侧向水压力;⑦土压力(或泥沙压力);(2)荷载组合。①上游正常蓄水位,下游无水;②上游设计洪水位,下游设计洪水位;③上游校核洪水位,下游校核洪水位。(3)抗滑稳定及地基应力计算。
抗滑稳定计算:拦河坝建基面高程为79.80m,根据地质报告,该高程岩性的风化程度为弱风化,参照地质报告力学参数建议值,取f=0.55。
抗滑稳定采用抗剪强度公式计算:K=f(W-u)/∑P
式中K――按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数;f――坝体砼与坝基接触面的抗剪摩擦系数,取0.55;∑W――作用于滑动面以上的力在铅直方向投影的代数和KN。∑P――作用于滑动面以上的力在水平方向投影的代数KN。
地基应力计算
坝基应力采用材料力学公式计算:
бy=∑w/B±6∑M/B2
式中бy――坝基面垂直正应力;∑W为――作用于计算截面以上全部荷载的垂直分量的总和;∑M――为作用于计算截面以上全部荷载对截面形心力矩的总和;B――为坝体计算截面面积。
根据设计要求,在各种运行情况下,计入扬压力影响,坝体上游面不得产生拉应力。计算分两种情况考虑,计算结果表明,各种情况均能满足规范要求。坝体尺寸由溢流面体型和满足应力需要控制。
3.4发电厂房
厂房布置在河床左侧,为河床式厂房,厂房基础座落在微风化基岩上,地基无需进行特殊处理。进水口设主闸一道,由固定式启门机启闭。检修门与拦污栅共门槽,由门机启闭。进水口长度由设备及交通要求确定。厂房进水口前设拦沙坎一道。升压站布置在厂房的左侧。主变压器1台,布置在厂房升压站的右侧。进厂公路由下游进入厂房,进厂坡度为2%。
4结语
通过对汶水一站水电站工程的总体布置方案比较及主要建筑物设计,对于低水头电站来说,设计水头非常重要,在水工建筑物布置设计时,进(引)水断面要达到设计要求,尾水段流态要保持平稳畅顺,这样才能使电站机组运行工况和出力达到设计要求。
参考文献:
[1]《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000
[2]《混凝土重力坝设计规范》SDJ21-78(试行)
[3]《溢洪道设计规范》SL253-2000
本科生毕业论文(设计)作为重要的实践性教学环节,在提高学生实践动手能力、锻炼学生科研能力和培养学生创新精神等方面有着不可替代的作用。近年来,受各类因素的影响,地方综合性大学毕业论文(设计)的质量也呈下滑趋势因此,因此,必须构建毕业论文(设计)质量监控体系,加强毕业论文(设计)教学环节的管理,不断提高毕业论文(设计)质量。
一、构建本科生毕业论文(设计)质量监控体系的背景
近年来,由于高等教育规模扩大,师资、设备、实验室和图书等教学资源紧张,毕业论文(设计)工作的组织管理有暴露出了越来越多的问题,致使毕业论文(设计)质量呈下滑趋势,很难达到人才培养目标的要求。
(一)重视程度不够。目前各个高校都面对的非常严重的问题是:毕业生大部分的精力都投入到了找工作、考研、出国和各类资格考试的认证中去,还有一些学生利用毕业论文(设计)教学时间补修其它课程来完成学分要求;教学单位也非常重视就业率和考研率,对学生是否高质量地完成毕业论文(设计)工作也重视不够”;毕业论文(设计)指导教师也忙于自己的学历、职称的提高,对学生无从顾及。可以说对毕业论文(设计)的重视程度不够是不能提高毕业论文(设计)质量的瓶颈因素。
(二)教学经费、资源不足。虽然各个高校近年来不断引进师资,加强硬件建设,但是相对学生数量的骤增,教师、实验室等资源匮乏已经是各个高校暴露得非常明显的问题。一名教师指导十几名学生,刚刚留校的助教就开始指导毕业论文(设计),一个实验室容纳几十人等现象一直困扰着各个高校,如果这些问题不能解决,毕业论文(设计)的质量绝不可能提高。
(三)指导、管理体系不完善。综合性大学学科门类齐全,学生数量大,毕业论文(设计)的方式多样,学校采用笼统、粗放的方式管理毕业论文(设计),没有形成针不同专业的“多元化”毕业论文(设计)管理方案也是影响毕业论文(设计)质量的一个重要因素。
(四)过程管理工作不到位。学校各级部门,尤其是教学单位对毕业论文(设计)过程管理力度不够,质量监控体系不健全,学生的毕业论文(设计)的质量,尤其是抄袭、代做等情况不能完全无法控制,也是各个高校出现的非常严重的问题。
(五)评估工作过于形式化。很多高校针对毕业论文(设计)的评估工作只局限于学校的层次,没有形成校、院二级评估机制,而且评估工作和日常管理工作不能有效结合,不能真正发挥评估工作的真正作用。
(六)选题、答辩环节的管理力度不够。选题、答辩考核是否严格、公平和公正,对毕业论文(设计)有着强烈的导向作用。目前,各个高校非常重视选题、答辩环节的管理,但都没有形成有效的机制,同时如何能更准确、更规范评定出毕业论文(设计)的成绩也是各个高校需要进一步加强的一项重要的工作。
除了以上几个方面,还有很多因素影响着本科生毕业论文(设计)的质量。总之,抓好毕业论文(工作),不断提高毕业论文(设计)的质量是一项系统工作,必须建立一套行之有效的质量监控体系,并逐渐完善它。
转贴于 二、毕业论文(设计)质量监控体系的构成[2]
一个完善的毕业论文(设计)质量监控体系至少应包括以下几个部分:
(一)毕业论文(设计)质量监控组织系统。要使毕业论文(设计)质量监控体系有效实施,首先要建立起层次分明、衔接紧密、职责清晰的质量监控的组织系统。这个系统通常由学校、学院、指导教师、学生四个层次组成。第一层次是学校教学质量监控与管理机构,它主要包括校长、分管校长、校教学指导委员会、校教学督导组以及教务处等相关机构,起着决策指挥、管理执行、监督评价的功能,是教学质量监控的组织者和实施者;第二层次是学院教学质量监控与管理机构,在教学质量监控过程中起主体作用;第三层次是指导教师,指导教师是教学质量监控的基础,是进行具体的毕业论文(设计)指导、检查、管理的主要执行者;第四层次是学生,通过学生反馈学校教学和管理的质量[3]。
(二)毕业论文(设计)质量监控制度系统。实现质量目标,必须建设和制定一套完整、科学、严密的规章制度,以明确各系统职能,规范工作程序,做到有章可循,确保系统的正常运行,并形成自我完善与优化的建设机制,使毕业论文(设计)的质量管理工作朝着制度化、规范化、科学化方向发展。学校应根据教育规律、国家政策方针以及实际情况,制订《毕业论文(设计)管理办法》、《毕业论文(设计)撰写规范》、《毕业论文(设计)评分标准》、《毕业论文(设计)质量标准》、《毕业论文(设计)评估指标体系》等文件以及一系列激励制度和政策,而且学院也应制定相应的毕业论文(设计)相关管理文件,建立起一套较完整、科学的、符合教育教学规律的制度系统,涵盖毕业论文(设计)管理中的各个环节,使毕业论文(设计)管理中有章可循,有的放矢。
(三)毕业论文(设计)质量监控评价系统。教学评价具有判别、诊断和激励功能,学校在毕业论文(设计)管理过程中应坚持“以评促改、以评促建、以评促管、评建结合、重在建设”的评价方针,制定评估指标体系,并定期开展评估,充分发挥了评价功能,促进了毕业论文(设计)质量的不断提高。
(四)毕业论文(设计)质量监控反馈系统。毕业论文(设计)质量信息是质量监控体系的重要组成部分。毕业论文(设计)质量信息能否及时准确地反馈,对于能否及时解决毕业论文(设计)工作中出现的问题,保证毕业论文(设计)质量至关重要。毕业论文(设计)质量信息可分为管理反馈信息、教师反馈信息、学生反馈信息。管理反馈信息来自于管理层,主要是学院级的毕业论文(设计)管理者;教师反馈信息来自教师;学生反馈信息来自学生。在毕业论文(设计)质量全程监控中,学校通过建立质量反馈制度、开展阶段式检查(开题检查、中期检查、答辩检查、存档检查)、建立多层次的反馈渠道等,及时发现问题,并解决毕业论文(设计)过程中出现的各种问题。
三、毕业论文(设计)质量监控体系实施中应注意的问题
毕业论文(设计)质量监控体系的构建与实施是一项复杂的系统工程,其中既涉及教育理论问题,又有实施中的可操作性问题。所以,在监控体系构建与实施中应注意以下几点。
(一)加大宣传力度,树立全员质量监控意识。毕业论文(设计)环节涉及到学校中很多管理部门、绝大部分教师和一届的学生,毕业论文(设计)的质量也直接受他们的影响。因此,必须加大宣传力度,使全校各级管理人员、教师以及学生能够正确认识毕业论文(设计)在培养学生能力、提高学生综合素质方面的重要地位和作用,树立全员质量监控意识,全校上下统一思想,为毕业论文(设计)的质量监控建立一个良好的环境。
(二)建立相应的配套措施,保证质量监控正常运作。要使质量监控正常运作和实施,必须建立相应的评价标准、激励机制等配套措施。建立质量监控的评价标准,可以使质量监控能有的放矢;建立奖励机制有助于调动广大教师、学生和管理队伍各方面积极性。另外,要优化质量监控环节,提高监控的自动化程度,就必须充分发挥计算机网络技术、人工智能等现代高科技在监控中的作用,使质量监控体系运行方便快捷,真正成为毕业论文(设计)质量的保障体系。
(三)体现以人为本原则,不断优化质量监控体系。毕业论文(设计)质量监控的目的是保证完成毕业论文(设计)教学任务,实现毕业论文(设计)教学目标,毕业论文(设计)质量监控不是对教学人员的监控,而是对教学行为及教学管理行为的监控。要充分体现以人为本的原则,重视全员质量意识的提升。同时,应该随时掌握质量监控的实施过程,做到与时俱进,不断完善质量监控体系。
(四)分阶段实施,实现质量监控的长效机制。质量监控体系应能对毕业论文(设计)教学环节的全过程进行监控,做到事先监控准备过程,事中监控实施过程,事后监控整改过程,然后进入下一循环的监控过程,形成长效管理。
总之,在毕业论文(设计)教学环节中建立科学、规范的质量监控与保障机制,实现对毕业论文(设计)的全程质量监控和管理,能够进一步提高毕业生设计(论文)的质量。全国各类高校的管理者应该进行深入、持续的创新,不断优化毕业论文(设计)质量监控体系,以不断提高毕业论文(设计)的质量。
参考文献
1.徐静年,潘小帆.走高校可持续发展之路——对高校扩招与教学质量的思考[J].中国教育研究论丛,2005;3~4
1.引言
FA702并纱机用于将棉、毛、绢、化纤等宝塔筒子单纱及细纱管纱并成股纱供捻线用,外形最长尺寸达13.670米,排布的零部件很多,如需更改总体的尺寸,如按照常规的设计方法,需更改细节的零件参数,再重新调整装配约束,这样耗时且很容易出错。
UGNX/WAVE技术使设计者将驱动设计结构中最重要的总体设计参数建立在具有相关性的控制结构中,仅用几个设计变量表达式就可以控制设计的总体结构、尺寸,修改关键设计参数及表达式,可使整个零部件自动更新。因此,在这一设计过程中,设计员只需对关键部件的关键参数进行修改就可以得到正确的设计结构和数据。
2.FA702并纱机的结构和特点
(1)结构特点:
设计新颖,结构合理,车速高,噪音低,操作方便。整机为两面车,分离传动,易于调整。筒锭为双支撑形式,运转平稳,适应高速生产。
(2)结构简介
本机由以下部分组成:车头传动,机架,卷绕,断头自停,托盘,车尾传动,供纱架与张力装置等部分组成。
(3)主要机构
1)卷绕机构2)防叠装置3)断头自停机构
(4)总体布置
图1FA702并纱机的总体布置图
3.UGNX/WAVE技术
(1)UGNX/WAVE基础知识
WAVE是一种实现产品装配的各组件间关联建模的技术,采用关联性复制几何体方法来控制总体装配结构,从而保证整个装配和零部件的参数关联性,最适合于复杂产品的几何界面相关性、产品系列化和变型产品的快速设计。
总体设计可以严格控制子系统和零部件的关键尺寸与形状,而无需考虑细节设计;而子系统和零部件的细节设计对总体设计没有影响,并无权改变总体设计的关键尺寸。因此,当总体设计的关键尺寸修改后,子系统和零部件的设计自动更新,从而避免了零部件的重复设计的浪费,使得后续零部件的细节设计得到到有效的管理和再利用,大大缩短了产品的开发周期。
(2)基本概念
1)控制结构:传递产品全局性的参数、外形、基准位置等约束条件至零件进行详细设计的树状结构。
2)起始部件:包含零件详细设计所必需的各种约束条件的Ugpart文件。对于不同零件所需的不同约束条件,通过CopyGeometrytoPart来包含不同的约束条件,可以通过引用集的区分不同的几何体。
3)连接零件:产品结构树和控制结构树发生关联的UGPart文件,在其中进行详细设计,使其成为产品结构树中的零件或部件。
4.WAVE应用在FA702并纱机设计的实例
(1)确定FA702并纱机设计的总体控制参数及子系统的设计控制参数
总体控制参数:并纱机的总长、总宽及总高,各子系统的位置及总体形状,子系统的总体布置、形状参数,建立用于控制系统的主参数。
(2)建立并纱机的控制结构
确定完控制参数之后,应先建立总体装配结构的树形结构,协调所有子系统之间的几何关系和位置关系。树形结构以每个功能部件族作为子节点,父节点与子节点之间的几何关系及各节点之间的位置关系则由相关几何参数和位置参数来确定。
图2FA702并纱机的总体控制结构
图3FA702并纱机的总体控制结构装配树
(3)建立并纱机子系统的控制结构
同上,建立子系统的控制结构,如车尾传动的控制结构
图4FA702并纱机的车尾传动部分控制结构
(4)零件细节设计
根据建立的子系统控制结构,再分解到进一步的子零件控制组件,建立起始部件,进而建立连接部件,在连接部件中进行零部件的细节设计。
(5)产品装配
完成整个零部件模型详细设计后,使用UGNX的装配功能将零部件进行装配,生成产品装配。可以通过调整主参数来驱动整个模型,在控制结构的管理和控制下,设计整个产品开发形成一个有机整体。图5为完成的FA702装配图。
图5FA702并纱机的装配模型
5结束语
WAVE技术为我们提供了一个很好的工作平台,总体参数的定义与应用完全可以用控制结构来实现,当上一级参数发生改变时,下一级参数也会发生改变更新,一旦总体参数发生改变,零部件的控制几何体自动更新,这样既保证了整体装配结构的一致性,又使得设计效率大大提高。
参考文献
1 美]Unigraphics Solution Inc.UG WAVE产品设计技术培训教程[M].北京:清华大学出版杜,2002·
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