立柱范文10篇

立柱范文篇1

1建筑立柱的平面造型

面是建筑立柱装饰中的重要因素，它的呈现，直接反应了立柱的表现形式和建筑的风格。建筑立柱的平面造型，这里指它的截面的形态。大致可以分为：圆形、正方形、多边形、自由形。像柱子这样的建筑构件多采用简单的几何形，大概是因为它们比较完美的形式，容易让人产生视觉的美感。但是由于形式的不同，它们也有着各自的形态。

1.1圆柱圆柱的截面是曲线的连接，所以圆柱具有柔和、优美的形态。圆形是中心对称图形，具有向心性和发散性，没有方向性。从任何角度看圆柱都是一样的。因此，在空间不规则的建筑内采用圆柱可以减弱空间的不对称、不规则的感觉。

1.2方柱方柱的截面是直线的连接，因此它具有干练、刚毅的形态。方形不同于圆形，它是轴对称图形，有明显的方向性。从不同的角度观察方柱可以得到不同的视觉效果。因此，在规则、对称的空间内可采用方柱。

1.3多边形柱前面分析到几何形多边形随着边数的增加趋近于圆形。多边形也是由直线构成。它介于圆形和方形之间。多边形是轴对称图形也具有方向性。较之方形，在空间中显得更活泼一些。

1.4自由形柱自由形的立柱造型多变，在建筑中的运用，会给空间增加丰富的个性。

2建筑立柱的空间造型

我们谈到建筑立柱的空间造型，那就不得不从两方面来论述它：一是柱子本身的美学形态和造型规则；二是柱子与它所处的空间之间的关系，两者相互作用而产生的美感。

2.1建筑立柱自身形态在处理建筑自身的形态设计的时候，我们要对柱子的体量进行优化设计。当立柱本身的形态相对于空间而言太细或是太粗时，我们可以采取一些装饰设计的手段来弱化它过细过粗的视觉效果。

2.1.1处理过细的立柱当立柱本身的造型过细的时候，我们往往会有柱子太过纤弱，与建筑空间的体量感觉不成正比的视觉和心理感受。那么，处理这样的立柱可以通过以下手法：

①在柱身上利用横向线条，营造立柱较敦实的视觉效果。

②对柱子的柱头或柱础进行修饰。例如，增加柱头或是柱础的高度，达到缩短柱身高度的目的。

③在立柱的面材选用上，利用有肌理、质感较粗的装饰材料。

④在柱身上利用浅色、暖色，增加柱身的膨胀感和前进感以达到变粗的视觉感受。⑤在立柱中段增加灯光照明，避开人们的视线停留在柱头和柱础上，达到立柱高度缩短的效果。

2.1.2处理过粗的立柱当立柱过粗的时候，他会给人笨重、空间不够通畅的感觉。所以我们可以这样来处理它：

①区别于过细的立柱，在粗大的立柱柱身上，利用竖向的线条，可以起到拉长柱身的视觉效果。

②在柱子的柱头或是柱础上，增加垂直线条的装饰设计，可以使立柱看起来显得纤细。

③在立柱的面材选用上，利用光滑平整的、具有反光效果的装饰材料。例如镜面、金属板等等。可以减弱柱子过大的体量感。

④在柱身上利用深色、冷色，增加柱身的收缩感和后退感达到立柱变细的视觉感受。

⑤在立柱饰面上采取光照，以减弱厚重感。在立柱的装饰面内增加照明，或是将柱身处理成透光效果，虽说柱子视觉上会有加宽的感觉，但是由于做了光的处理，会让人感觉到柱子的体量变轻，也就削弱了柱子厚重或敦实的心理感受。

2.2建筑立柱在空间中的形态

2.2.1依附于墙面的立柱

2.2.1.1依附于立面的单柱，有以下几种形态：

①位于立面转角处的单柱。处在立面转角处的单柱对室内空间的影响是最小的。我们可以对其简单处理，将其的表面处理得和周围墙面一致；如果要突出柱子，那么我们也可以强调它，做得与墙面不同，对其表面装饰进行单独处理。

②位于墙面其它地方的单柱。单柱位于墙面的其它地方时，我们为了减弱它的突兀感，往往将其作为背景墙的一部分来处理。

立柱范文篇2

关键词：立柱饰板；匹配要求；有限元分析；刚度

汽车市场正在走向年轻化，各大汽车厂商在不断迎合市场需求的同时，越来越注重汽车外观和内饰的设计[1]，追求汽车内饰件的精细化设计。汽车立柱饰板作为汽车内饰件的重要组成部分，主要功能是为车身立柱内钣金、天窗水管、电器线束、安全带和安全气帘等提供经久耐用的包覆[2]。乘用车一般可分为A柱上饰板、A柱下饰板、B柱上饰板、B柱下饰板、C柱上饰板、C柱下饰板。上饰板与顶棚搭接，下饰板与上饰板及汽车门槛搭接。笔者在概括汽车立柱饰板的常见成型工艺及与周圈零件的搭接关系和设计要点的基础上，对某一款汽车B柱上饰板进行刚度分析，为以后的立柱饰板设计提供借鉴。

1立柱饰板的表面加工工艺

立柱饰板常见表面加工工艺可分为普通注塑工艺及低压注塑成型工艺。普通注塑工艺立柱饰板表面采用粗皮纹，皮纹角度一般为7°，由于其成本较低，所以广泛应用于中低端车型。低压注塑成型工艺过程分别为抓取面料，面料在动模上定位，动定模合模并注料，保压冷却，开模顶出产品，取出产品[3]。由于低压注塑成型工艺是将冲切好的面料直接覆盖在阴模内，然后合模直接注塑成型，它能够遮盖塑料件上缩印、熔接线等注塑外观缺陷，且能降低型腔注塑压力，对模具材料要求较低，且由于面料与塑料件之间没有胶水，相较于包覆件等工艺，其更有利于车内空气质量。低压注塑由于产品注塑压力低，生产效率高，废品率低，在中高端车型上使用比较广泛，但是零件成本相对较高。立柱饰板低压注塑成型工艺表皮一般是无纺布，基材为PP材料，产品表面R角至少3mm以上，脱模角度至少8°，产品翻边不大于20mm，否则注塑时面料会起皱、压破。面料翻边至少10mm以上，注塑件在此区域内不应有其他结构，否则表皮无法反包到背面。产品包覆表面不应有尖角和锐角。低压注塑产品断面表面弧线长度S（红线长度）与跨距L的比值一般小于针织面料的伸长率。不同车型立柱饰板常用的表面工艺，如表1所示。

2立柱饰板与周边件的匹配设计要求

立柱饰板设计时要综合考虑强度、刚度、工艺、结构、造型和与周边件配合的要求，笔者分别以立柱上饰板及下饰板为例进行简要说明。

2.1立柱上饰板与周边件的匹配设计要求

对于乘用车来说，立柱上饰板可分为A柱、B柱、C柱上饰板，其中A柱上饰板与仪表板、顶棚、前挡玻璃、密封条等搭接，周边件较多，故此处按A柱上饰板来进行讨论。1）立柱饰板的安装。立柱饰板一般采用金属卡扣或有密封功能的塑料卡扣安装，如果选择金属卡扣，则在漏水区需要注意防水。立柱饰板上常用的金属卡扣如图1所示，对应钣金开孔为6mm×22mm，安装点区域周圈至少有6mm的安装平面。若立柱上饰板内安装有气帘，立柱上气帘区域的金属卡扣一般为防脱卡扣，如图1右侧所示，避免在气帘打开时立柱脱落而伤害乘客。2）A柱饰板与仪表板的搭接关系。如图2所示，A柱上应该至少有2个插片插入到仪表板对应槽内，以便控制A柱与仪表板的Y向间隙。立柱上的插片长度至少15mm以上，与之匹配的槽在X向的尺寸至少是插片长度的1.5倍以上，即尺寸要在22mm以上，便于立柱的安装。同时A柱最低位置的安装点距仪表板表面距离大约150mm，A柱最高位置的安装点距离顶棚大约70mm，保证A柱与仪表板及顶棚的搭接间隙。A柱下端需要有个平面与仪表板搭接，且搭接深度至少6mm，确保良好的匹配外观。3）A柱饰板与前挡的搭接关系。如图3所示，A立柱与玻璃的间隙需不小于3mm，与玻璃黑边的距离不小于6mm。A立柱边缘需平顺，且与玻璃的间隙需一致，保证良好的外观。4）A柱饰板与顶棚的搭接关系。A柱饰板与顶棚的搭接一般采用压接配合，如图4所示，与顶棚配合应保证无漏缝[4]。立柱与顶棚的搭接长度是关键控制尺寸，太长有可能影响气帘的爆破，太短则可能盖不住顶棚毛边，导致边界外漏。一般A柱与顶棚搭接量至少为5mm，且A柱与顶棚搭接处的圆角需与顶棚A面圆角一致，防止漏缝，搭接处A柱外观最小圆角应大于R9。A立柱内饰板最高的安装点离顶部的距离最大为70mm，否则A柱与顶棚会出现匹配不良情况。有时为了立柱与顶棚匹配美观，顶棚上会做台阶。5）A柱饰板与密封条的搭接关系。如图5所示，立柱饰板与密封条配合时，一般要求密封条压紧立柱饰板，不允许有缝隙产生。A柱饰板与密封条的搭接面关键点在于倾斜角，需要保证倾斜角不小于密封条未张开时候的角度，因为一旦倾斜角过小，就会使得A柱饰板和密封条之间存在缝隙，起不到密封的效果。如果倾斜角过大，可能顶起密封条，给零件整体的美观带来严重的影响。A柱饰板与密封条的相对过盈量一般设定在3.5mm~4.5mm，可以保证密封条始终处在紧绷的状态，不会轻易地张开。一旦过盈量过小就会导致在外界施加力的作用下，A柱饰板出现变形并且无法主动恢复，导致局部鼓包与缝隙出现。6）A柱饰板与上车拉手的搭接关系。在A柱上内饰板上有时会布置上车拉手，在满足造型效果，总布置人机操作性能的前提下，一般上车拉手与立柱上内饰板的周边配合间隙大于6mm，上车拉手与立柱上内饰板的操作间距L应大于30mm。其中上车拉手由拉手本体、螺钉饰盖、拉手安装支架及安装螺钉组成，拉手通过安装螺钉与安装支架连接，安装支架再固定在车身上。此时上车拉手的固定点同时可作为立柱饰板本体的安装点，将立柱上饰板固定在车身上。A柱饰板与上车拉手的搭接如图6所示。7）A立柱与扬声器的设计。有些车型A柱上饰板会布置扬声器，考虑扬声器罩自身尺寸及工艺的要求，一般扬声器罩与A立柱护板一体注塑成型，设计笼音圈改善声音效果，笼音圈高度一般与扬声器密封垫零接触或有过盈。扬声器罩面积不得小于扬声器面积，且扬声器面积在扬声器罩上的投影（通孔面积）不得小于扬声器罩表面面积的40%。

2.2立柱下饰板与周边件的匹配设计要求

立柱下饰板包括A柱下饰板、B柱下饰板、C柱下饰板，与其匹配的零件有密封条、立柱上饰板等。本研究简要介绍立柱下饰板与上饰板的匹配设计要求。立柱上饰板与下饰板的匹配结果如图7所示，面差为0，间隙为0.5mm。

3立柱饰板刚度分析

3.1有限元分析方法及判断依据

立柱饰板根据用户在使用过程中与其接触频次的大小可分为三个区域，即高接触区域、中接触区域以及低接触区域，每个区域的有限元分析标准及合格的判断依据有所区别[5-10]。高接触区域包括A柱靠近乘客侧的面、顶内饰和扶手等；中接触区域包括A柱靠近玻璃侧的面、B柱上饰板、C柱上饰板等；低接触区域包括门板地图袋、门槛饰板、B柱下饰板、侧围下内饰板等。利用有限元分析软件，用直径10mm的圆盘垂直接触立柱表面，并施加20N的力，计算立柱饰板的变形量是否符合表2的要求。

3.2刚度分析

本研究以某B柱上饰板为例介绍立柱饰板的刚度分析。此饰板材料采用PP材料，弹性模量为1200MPa，泊松比为0.4。将CATIA建立的模型导入到HyperMesh有限元分析软件中进行3D网格划分，单元基本尺寸为5mm，单元总数为8735个，节点总数为8622个。约束饰板与钣金卡接点的6个自由度，通过ABAQUS求解器进行求解，计算B柱上饰板的刚度。立柱饰板刚度分析如图8所示，B柱上饰板最大变形量为1.425mm，小于1.5mm的目标值，满足设计要求。

4结语

1）介绍了立柱饰板的零件分类及表面制造工艺，并简要说明了立柱饰板与周边件的匹配设计要求，为后续车型开发提供借鉴。

2）介绍了立柱饰板的有限元分析方法及合格判断依据，并以B柱上饰板为例，利用有限元分析软件HyperMesh和ABAQUS对其进行刚度分析，分析结果表明此饰板满足设计要求。

参考文献：

[1]陈秀栋.浅述基于低压注塑的汽车立柱饰板设计[J].时代汽车，2020(12)：91-92.

[2]任杰，张继贺，李斌，等.浅谈汽车立柱饰板空间布置分析[C]//河南省汽车工程学会.第十六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集.[出版者不详]，2019：57-59.

[3]王超杰，盛国欣.浅述基于低压注塑的汽车立柱饰板设计[C]//河南省汽车工程学会.第十五届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集.[出版者不详]，2018：53-55.

[4]胡瑞.立柱饰板与顶棚匹配的质量育成方法研究[J].汽车工艺与材料，2016(12)：29-31+35-36.

[5]乐俊，孙欢欢.覆布立柱汽车低压注塑变形问题CAE分析及解决方案[C]//中国机械工程学会机械工业自动化分会，中国力学学会产学研工作委员会，中国计算机学会高性能计算专业委员会，等.第十四届中国CAE工程分析技术年会论文集.[出版者不详]，2018：120-124.

[6]王哲.汽车内饰B柱布料包覆低压成型工艺模具设计[J].塑料，2021，50(6)：109-113+118.

[7]姜彬彬，包厚显，蒙钧，等.装配有侧气帘汽车的立柱饰板设计探究[J].汽车与驾驶维修（维修版），2022(2)：19-21+25.

[8]李新起.基于侧气帘展开性能的A柱区域零件设计浅析[J].上海汽车，2022(6)：23-27.

[9]曾慧.A立柱下内饰板注塑成型工艺及模具优化研究[D].重庆：重庆理工大学，2020.

立柱范文篇3

【关键字】建筑幕墙设计铰接多跨梁悬挑段选择设计分析

1．前言

21世纪，我国的幕墙行业已进入高速发展阶段，幕墙市场的竞争越来越激烈，幕墙工程的设计与施工也越来越规范、越来越成熟。作为一名幕墙设计师，为了降低工程的直接材料成本，提高幕墙产品的价格竞争力，在初步设计阶段，合理科学地选用计算模型显得十分重要。

根据玻璃幕墙规范与金属板石材幕墙规范规定，立柱设计可采用单跨梁、双跨梁或铰接多跨梁进行计算。本文将对单支点铰接多跨梁（多跨静定梁）的设计进行分析。

2．多跨铰接梁的受力分析

在幕墙立柱设计过程中，当主体结构梁高度较小，且楼层较多时，通常采用这种受力方式：幕墙立柱每层用一处连接件与主体结构连接，每层立柱在连接处向上悬挑一段，上一层立柱下端用插芯连接支承在此悬挑端上，实际上是一段段带悬挑的简支梁用铰连接成多跨梁，也就是多跨铰接梁。如图1。

图1铰接多跨梁简图

根据大多实际工程情况，楼层高度是一致的，因此，我们只对等跨静定铰接梁讨论，即：

H1=H2=H3=…=Hn（H为层高）

L1’=L2’=L3’=…=Ln’（L’为悬挑长度）

从图1可以看出，第一跨为简支梁受力形式，第二、三、…、n跨均为静定梁受力结构。从整个结构受力来看，第一跨是结构受力最不利的部位。因而对于第一跨的设计及计算是多跨铰接梁受力计算的一个不可忽视的重点。

另外，由于H1=H2=H3=…=Hn是建筑物的楼层高度是固定值，L1’=L2’=L3’=…=Ln’是在设计时确定的悬挑段长度，可见悬挑值的确定会直接影响到立柱材料大小的选择。

3．多跨铰接梁需关注的问题

3.1第一跨问题

根据受力分析，第一跨的结构受力较为不利，通常采用两种方式解决。

方案一：对第一跨作局部加强处理，可以增大型材截面，也可以在铝型材空腔中设置加强钢件，增大立柱的抵抗矩。以上处理均需在施工图及计算书中明确说明，在结构计算时需单独校核，以满足设计要求。

方案二：一般情况下，第一跨处于幕墙顶部，此部位大多有女儿墙结构，因此可以增设支点，受力形式也就为图2所示，第一跨实际为双跨梁受力结构，短跨为L0’。在受力分析计算时必须单独校核该部位立柱强度。

图2受力模型简图

3.2悬挑段长度的确定

在选定受力模式后，对L1’、L2’、…、Ln’的取值在设计时通常是根据主体结构与连接点的关系确定。但是否有较为合理的取值？下面我们对多跨静定铰接梁（等跨）的受力作进一步的分析。

图3受力模型分析示意图

图4悬挑段与简支段受力示意图

在图3中，AB1段为简支梁，我们对它作局部处理，它的受力在分析时仅供参考。B1B2、B2B3、…、Bn-1Bn均为带悬臂的静定梁，悬臂长度为L2’、L3’、…、Ln’。Bn端以下一跨梁的悬臂为支座，在悬臂的端部作用一集中荷载，此集中荷载为前一跨梁Bn端的支座反力。

为讨论方便，我们将每跨静定梁分成悬挑段和简支段。图4中第一种情况是悬挑段受力简图，它受到来自面板的均布荷载q和Bn-1端的集中力P的作用，集中力P是前一跨梁端部支座反力的反作用力。第二种情况是简支段受力简图，它的荷载除均布荷载q外，还有由集中力P及均布荷载对Cn-1端产生的负弯距作用。

根据计算模型，

第一跨B支座反力

R1B=qL1/2×[1-（L1’/L1）2]（1）

第n跨B支座反力

RnBn=2、4、6----=R1B×[1-Ln’/Ln-（Ln’/Ln）n]

RnBn=3、5、7----=R1B×[1-Ln’/Ln+（Ln’/Ln）n]

当n≥4以后，（Ln’/Ln）n项值很微小，RnB逼近一定值，可近似取：

第n跨B支座反力

RnBn=4、5----=R1B×[1-Ln’/Ln]（2）

第n跨集中力

Pnn=2、3、4----=R（n-1）B（3）

P2＞P3、P3＜P4----当n≥4以后，Pn逼近一定值，同时Mn也逼近一定值。

第n跨C支座弯距为：

MnCn=2、3、4----=-[PnLn’+qLn’2/2]（4）

第n跨简支段跨中弯距为：

Mn=qLn2/8?[1-（Ln’/Ln）2]2-PnLn’

×[1-(1+Ln’/Ln)2/2+Ln’/Ln]（5）

图5悬挑段与简支段弯矩图

从图5中可知，对同一立柱，当Cn支座的弯距MnC与跨中弯距Mn相等时，能充分发挥立柱的截面特性，经济性也最好。即

MnCn=2、3、4----＝Mn（6）

于是有，PnLn’+qLn’2/2＝qLn2/8?[1-（Ln’/Ln）2]2-PnLn’×[1-(1+Ln’/Ln)2/2+Ln’/Ln]

联解(1)、（2）、…（5）等式，得

Ln’/Ln＝1/6（7）

可见，当悬挑段长度为简支段长度的1/6时，两段的最大弯距很接近，立柱材料大小的选用最恰当。

4．多跨梁的设计分析

下面我们以138系列立柱为例，运用多跨铰接梁电算程序分析跨度L=4m时，悬挑段长度Ln’与简支段长度Ln的比值与各跨立柱最大应力的关系。

立柱截面参数：Ix=4104226.29mm4

Wx＝55462.52mm3

A=1570.73mm2

立柱线荷载标准值：qk=3.0kN/m

采用最大荷载法分析，悬挑长度Ln’分别取400mm（Ln’/Ln＝1/9）、500mm(Ln’/Ln＝1/7)、565mm(Ln’/Ln＝1/6)、600mm(Ln’/Ln＝1/5.7)、700mm(Ln’/Ln＝1/4.7)。对应部位的最大应力如下：

表1(单位:N/mm2)

Ln’AB1段B1C1段C1B2段C2B3段

1400118.05858.91895.58095.229

2500111.65773.34385.79485.073

3565107.61880.84480.83279.788

4600105.43687.76777.19975.893

570099.696102.19169.84867.678

从表1中数据可知，对应部位最大应力与悬挑段Ln’的变化关系，在第三种情况下实现了最佳组合，立柱的各跨度最大应力最接近，也就是我们经常提到的等强度设计理论，从受力角度考虑，这种情况立柱的经济性最好，能发挥立柱截面的最大效益，此时悬臂段与简支段长度的比值约为1/6。

当跨度为其他值时，情况又是如何呢？

表2数据为不同跨度情况下，悬挑段与简支段长度比值Ln’/Ln均约按1/6进行取值进行计算的结果。结果表明（除去第一跨AB1段）各跨的的最大应力都很接近，与以上分析情况一致。

表2(单位:N/mm2)

LnLn’AB1B1C1C1B2C2B3

1300042460.75345.72945.68245.094

2350049682.44162.22061.90661.099

34500635136.08102.19102.05100.87

45000706167.79125.90125.94124.31

55500777202.83152.24152.18150.21

5．结束语

建筑幕墙的设计规范已相当完备，在我们的设计工作中，用好规范是每一个幕墙设计师的责任，只有用好用活了规范才能创造更大的效益。在设计过程中，当选用铰接多跨梁模型进行幕墙立柱设计时，我们要注意如下两点：一是第一跨是薄弱环节，其设计计算需慎重考虑；二是悬挑段的选定，可参照悬挑段与简支段为1:6的比例关系进行选取材料的利用率会最大，也会有更大的经济效益。

参考文献

1．张芹编《单元式、金属（石）板幕墙资料汇编》

2．《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）

3．《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

立柱范文篇4

论文关键词：拓扑优化；动态设计；动态特性

本文针对XH6650高速卧式加工中心进行了整机的CAD／CAE建模和模态分析，根据分析结果确定该加工中心的立柱对整机的动态特性影响最大。因此，选择加工中心的立柱为对象，基于ICM(independent—continuousmapping)拓扑优化方法，对其结构进行拓扑优化，以通过提高立柱的动态性能来达到提高整机动态性能的目的。

针对立柱结构，文中以结构的固有频率为目标函数，体积为约束的优化模型，在模型的建立过程中，也考虑到了安装在立柱上的主轴箱对其动态特性的影响，把主轴箱用相同的质量块来模拟代替，这样得到的立柱的优化结果，将使整个机床的动态性能得到更好的改善。

1XH6650高速卧式加工中心的CAD/CAE模型与模态分析

该加工中心主要结构件由机床床身、立柱、主轴箱、工作台等组成，如图1所示。整机主要采用8节点单元Solid185对各零、部件进行网格划分，导轨结合面采用测试获得的动刚度和阻尼进行界面连接，螺栓结合面采用梁单元相连接，根据实际边界条件，对该模型中的床身底部进行约束处理。

最终得到整机有限元模型共有21．2万Solid185单元，如图2所示。

为确定加工中心主要结构件对机床动态特性的影响，对整机进行了模态分析，图3～图6是整机前4阶振型和对应的固有频率。

由模态分析结果可以看出，第1阶模态主要是立柱的左右向摆动，整机的振动模态频率为86．45Hz。立柱和主轴箱等部件作为一个刚体在底座与工作台组成的基础件上部作横向摆动，主振系统是立柱和主轴箱。因此，该振动频率取决于立柱和主轴箱的y向刚度与质量。

第2阶模态主要是立柱和主轴箱等部件作为一个刚体在底座与工作台组成的基础件上作前后摆动，同时伴有相对扭动，主振系统还是立柱和主轴箱。整机的频率为114．43Hz，因此该振动模态频率取决于立柱和主轴箱向刚度和相应的质量。

第3阶模态主要是立柱的扭转振动，立柱和主轴箱等部件作为一个刚体在底座与工作台组成的基础件上作扭转振动。整机的固定振动频率为201．09Hz。

第4阶振型主要是立柱两侧的弯曲振动和扭曲变形。主振系统为立柱。固有频率为325．67Hz。

2ICM拓扑优化模型的建立

结构优化的目的是让所设计的结构在满足工作要求的前提下，使其整体受力均匀性能优良，用材经济轻巧合理。而拓扑优化方法是满足这一要求的比较理想的结构优化方法之一。该方法是由1904年产生的Michell理论为基础发展起来的，在20世纪70年代有许多学者做了大量的研究工作。随着有限元法和计算机技术的发展，逐渐被应用到实际工程中，根据优化对象可分为连续体结构的优化和骨架类结构的优化。其主要思想是确定被优化结构的品质在空间的合理分布。

对连续体结构进行拓扑优化，采用基结构思想，须将给定的初始设计区域离散成适当、足够多的子区域，形成由若干子域(单元)组成的基结构，在i单元子域内，将拓扑变量ti取值为0到1的一个常数，表示从有到无的过渡状态，这样就将离散的模型映射成连续的模型。

体积约束，基频为目标函数的拓扑优化问题可由式(1)描述：式中：Vr代表第r号体积约束对应的体积；代表第r号约束的体积上限；R代表体积约束的个数；N为单元的总数；g(ti)是引入的过滤函数，过滤函数一般为幂函数，本文取g(ti)=t3i。

由式(1)得到的t值反映了单元的有无，等效为单元的密度，可给定门槛值来确定单元的保留与否。

门槛值的选取值一般根据经验来确定，设计过程中可调整门槛值，以便得到不同的优化结果。

3考虑非设计集合的立柱的拓扑优化

对整个机床而言，立柱结构对其动态特性影响很大。如果设计不合理，往往成为机床的薄弱环节。在对立柱进行优化时，还要注意与立柱相连的主轴箱的影响，拓扑优化是要确定出质量在空间的分布，因此要把主轴箱加入模型，使其作为非设计集合，图7所示为立柱的数字化拓扑优化有限元模型，立柱的底部为全约束以模拟实际工况。

4优化结果

根据式(1)和立柱的数字化模型，以立柱的前三阶固有频率的算术平均值最大为目标函数，进行拓扑优化，最终的拓扑结构如图8所示，据此可以得到立柱肋板结构如图9所示。

考虑筋板结构制造和加工工艺要求，把拓扑优化的结果简化成筋板结构，最终形成的立柱结构CAD模型如图10所示。

为验证立柱优化后对整机的动态特性的影响，将优化后立柱重新装配到整机中，形成新的整机仿真模型。立柱优化设计前、后固有频率计算结果见表1。可见优化后立柱的质量基本保持不变，而前三阶固有频率明显地高于优化前的值，由此可见经过拓扑优化以后的整机动态特性有明显提高，优化结果良好。

立柱范文篇5

当前的建筑立柱具体包括以下几个重要组成部分：方形柱子、圆形柱子、自由形柱子以及多边形柱子，建筑立柱的截面形态则是其平面造型。由于建筑立柱具有不同的形态，因此，建筑立柱的平面造型也不尽相同。同时，建筑立柱的平面造型也展现了建筑立柱的建筑风格。

1.1方形柱子的平面造型

方形柱子的截面呈现出直线相互连接状，展现出的是一种干练和刚毅的形态特点。由于方形属于轴对称的图形，所以，方形具有十分突出的方向性。如果从不同的方向观察方柱，则会产生不一样的视觉感受。根据方形的特性，在比较规则或者对称的建筑室内空间中以选择方形柱子为宜。

1.2圆形柱子的平面造型

圆形柱子的平面造型也是圆形的，圆形具有舒缓且优美的形态特征，该类特征可以有效减弱室内空间中存在的不规则以及不对称的视觉效果。圆形属于一种中心对称的图形，该种图形具有向心性以及发散性的特性，同时，线条没有方向性。因此，圆形柱子是建筑物中最为常见的一种建筑立柱，可以应用于各种不规则的室内空间。

1.3自由形柱子的平面造型

自由形的建筑立柱具有多变的特点，自由形柱子的平面造型也为自由形。在建筑物室内应用工程中的应用自由形的柱子，可以丰富室内空间的个性化，是当前建筑立柱中的一种新型产品。

1.4多边形柱子的平面造型

在几何中，多边形会随着边数逐渐增多而趋于圆形。多边形是由很多条直线构成的，介于方形和圆形之间。多边形属于轴对称图形，具有一定的方向性。因此，应用在室内空间中，会体现出比较活泼的建筑风格。

2建筑立柱空间性装饰造型设计

建筑立柱的空间性造型，主要体现在以下两个方面：建筑柱子自身具有造型规则以及美学形态；建筑柱子与柱子自身所在的室内空间之间存在的关系，二者可以通过相互辉映而产生不一样的美感。

2.1建筑立柱的自身形态设计

在设计建筑立柱形态的过程中，设计师应该根据柱子的实际体量情况进行合理设计。

（1）对于立柱过粗情况的设计方法。在建筑立柱过粗的情况下，建筑立柱会人的视觉感受是笨重或者空间不通畅。为了弱化这些不良视觉效果，可以通过以下措施进行处理：

1）在建筑柱子的柱础或者柱头部位，设计一些垂直的线条进行装饰。

2）在建筑立柱的饰面上进行光照，以减弱建筑立柱自身的厚重感。增加建筑立柱装饰面内的照明，或者直接处理成为透光的效果，通过对光进行的处理，会让人认为建筑柱子的体量较轻，自然就削弱了建筑柱子自身的厚重感。

3）在建筑柱子身上涂刷深色和冷色调的颜料，进而增加建筑柱子自身的收缩感。

4）在对建筑立柱的装饰选料进行选择时，可采用光滑、平整以及具有一定反光效果的材料。例如，金属板、镜面等材料，可以在一定程度上减弱建筑柱子看起来体量过大的感觉。

（2）对于立柱过细情况的设计方法。在建筑物的装饰中经常会用到过细的建筑立柱，但是，如果当建筑立柱自身的造型确实过细时，视觉上会有柱子与所处建筑空间比重失调的感受。在这样的情况下，可以通过以下措施进行处理：

1）可采用肌理、质感都比较粗的装饰材料装饰建筑立柱的平面造型。

2）可采用横向的线条进行装饰，以实现建筑立柱厚实和敦实的视觉感受。

3）采用暖色或者彩色的色彩粉刷建筑立柱，也会产生立柱变粗的感受。

4）通过灯光的作用对视觉较差的立柱中间部位进行遮蔽等。

2.2建筑立柱在空间中的具体形态

（1）依附墙面的建筑立柱。依附墙面的建筑立柱主要包括依附立面单柱、依附立面双柱以及依附立面多柱三种，其中，依附于墙面的立面单柱主要具有以下两种形态：一种是立面转角处的建筑单柱，该种建筑立柱对建筑物室内空间的影响最小。设计师可对其进行比较简单的处理，便可具有较好的视觉效果。例如，可将其表面处理与周围墙面相一致；如果要使注重更加突出，可将其进行单独的表面装饰，尽量做到与墙面不同即可；另一种是位于墙面的其他部位的建筑单柱，为了减弱该类建筑单柱的突兀感，可以将其作为室内背景墙来处理；依附于室内墙面的双立柱：双立柱在依附墙面时，柱子通常会处在室内空间中的从属地位。因此，设计师只需要对其进行比较简单化的装饰设计。例如，将其处理成为墙面，或者进行简单的饰面修饰处理；依附于墙面的多立柱：对于规则排列的多立柱而言，设计师只需要对其进行比较简单化的装饰设计。如果排列不规则，设计师可根据建筑立柱所排列的方式以及疏密程度等，用增加假柱来实现室内空间装饰的完整性和平衡性效果。

（2）立于室内的建筑立柱。独立于建筑室内空间内的建筑立柱主要包括单柱、双柱以及多立柱几种，其中，对于单柱而言，设计师可通过异化设计的方法或者是利用镜面等各种反光材料弱化柱子自身的体量感，以实现建筑室内空间扩大化的视觉效果；对于双立柱而言，设计师可通过增加假立柱的方式来营造室内空间井然有序的视觉效果；对于单排模式的多立柱而言，一样可以通过增加假立柱的方式营造想要实现的空间视觉，对两列排列模式的多根建筑立柱，设计师可通过强化空间的装饰设计的方式，增强柱子的序列感；对呈网状进行排列的多根建筑立柱，设计师可通过将柱、梁以及顶棚的结合的方式，实现想要的效果；对自由式排列的多根建筑立柱，可先将建筑立柱进行整齐排列，以避免空间出现杂乱无章的视觉感受。

3结束语

立柱范文篇6

一、立柱结构施工技术

1.施工要求盖挖逆作法施工的立柱在安装时，要求具有十分的精度。

一般立柱入土越深，桩径越小，柱脚与钢筋笼之间的间隙越小，安装精度越低；干作业安装法精度高，打入法精度低，湿作业安装法精度居中；钢管桩打入精度比H钢打入精度高；柱脚与钢筋笼之间的间隙越小，安装就越困难，精度也越低；施工技术水平越低，精度越低。

2.施工立柱结构的施工方法主要有以下三种：打入法、湿作业钻孔安装法、干作业钻孔安装法。

选择立柱的安装方法，主要取决于地下水的情况。若有地下水，桩的制作和立柱的安装作业都必须通过地面上的远距离操作，并且必须在开挖稳定剂（泥水或清水）中进行。若无地下水，则可在桩径内直接进行人工操作。

当采用湿作业和干作业安装法施工立柱结构时，必须按要求施作柱外回填土。柱外回填土的作用是，保证立柱结构在主体结构逆作过程中的横向稳定。

二、钢管桩（柱）关键施工技术1.垂直度控制施工时，允许倾斜度是按桩长的1/100来控制的。对一些重要工程，常要求提高倾斜度的控制要求，确保桩能垂直地沉入土中。

要做到高垂直度，首先要确保场地密实、平整，打桩架也应有精确、灵便的垂直度控制系统。施工中，则应使第一节桩保持高度的垂直。插桩前，桩架的导杆调至垂直，桩进档后，要徐徐放下。在接桩过程中，尽量做到对称焊接，减少因不均匀收缩造成的上节桩倾斜。锤击过程中，要确保桩锤尽量准确地击在桩的中心部位。

2.焊接质量控制焊接质量是评定钢桩施工总体质量的重要组成部分。施工时，应选择素质良好、技术熟练、经验丰富的焊工，严格按焊接规范进行施工。焊接设备必须性能良好。焊接施工时，要加强质量监理。

3.标高控制设计人员根据试桩结果，确定了桩的终沉标高。施工开始时，只要地质情况无异常变化，一般均能满足设计要求。但是随着一根根桩的沉入，土层被挤密，常有不能沉到设计标高的情况发生。此时就应暂停施工，会同设计人员共同商榷。

（1）根据《地基和基础工程施工和验收规范》规定的控制原则。

（2）对于以承载力为主的桩，可以按最终贯入度对照动力公式，出承载力是否满足要求。

（3）对于以沉降控制为目标的桩基工程，在适当的锤重和落距的条件下，可下述标准停止锤击：①最后贯入度在3～4毫米以内；②最后1米的锤击数大于250击；③总锤击数（对钢桩）要大于3000击。

三、H钢桩（柱）关键施工技术1.桩体失稳控制H型钢桩施工过程中出现贯入度突然增大，沉桩过程中回弹量过大，以及锤击声音不是很清脆等现象。这基本说明H型钢桩在土中已经失稳，而造成失稳主要有以下几个原因：（1）桩没有垂直地插入土中，锤击过程中发生倾斜而且越打越斜；（2）桩架无抱箍，锤击时自由长度较大；（3）施工场地用块石或混凝土块体填成，桩位不彻底清理。针对以上现象，可采取如下措施是：彻底清理桩位下的障碍物；垂直地插入H型钢桩；桩架设置抱箍以横向约束桩的变形。

2.桩体扭转控制在沉桩过程中，桩周土体发生变化，聚集在H型钢桩两翼缘间的土存在差异，且随着打桩入土深度的增加而加剧，致使桩朝土体弱的方向转动。具体的解决办法可以利用抱箍，若桩体扭转过大，且入土深度不大，则可拔出再次锤击入土。

3.其它关键技术（1）由于H型桩的自身刚度不及钢管桩，其堆放及从堆场运至打桩现场的要求就需严格管理，不能产生过大的变形。

（2）H型桩不像钢管桩无方向性要求，其X与Y向的抗弯性能不一样，应根据设计院的图纸要求插入钢桩。

（3）如土质过硬，H型钢桩不易入土时，可在桩尖两侧焊以钢板，其长度为1～3米，以此来减少一部分摩阻，增加其贯入性。

四、湿作业钻孔安装法在有地下水的情况，立柱的施工一般采用湿作业钻孔安装法。

根据钢柱安装及桩混凝土浇注的施工顺序，将立柱的安装分为后插法、先插法和二次浇注抽水安装法三种。后插安装法是在桩的混凝土浇注完毕后，将钢立柱柱脚根部插入桩的混凝土中，然后固定。立柱的平面位置在地面上定好，然后将立柱垂直吊入这个位置，并严格把握所定的插入精度。先插安装法是在立柱桩钻孔完毕，插入钢筋笼后，首先将钢立柱插入，在确准钢立柱的位置后，先作临时固定，然后再注入混凝土将立柱固定。二次浇注抽水安装法是在桩基混凝土浇注到柱底以上一定高度后，暂停混凝土浇注，将吊入钢立柱（必要时，应吊入钢护筒），然后抽水并由人工固定立柱下端，最后浇注混凝土至设计桩基顶面标高并适量超灌。

立柱范文篇7

关键词：模块化预制；预制立柱；高精度安装

1工程背景

国内桥梁立柱施工多以现浇为主，危险性大，效率低，施工工期长，尤其在城市桥梁施工过程中，对交通、周边环境及周围居民生活影响较大，成品质量也难有保证。模块化预制+竖向翻转桥梁立柱高精度安装施工技术，则大大加快了施工进度，保证了施工质量。

2工艺的详细说明及应用

2.1工艺特点。①在桥梁基础施工同时，在预制场地预制桥梁立柱，然后现场通过灌浆套筒和承台预埋钢筋连接安装，立柱全工程化预制，安装所需时间短，节省了大量模板的使用，保证了施工安全和质量。②预制桥梁立柱，结合数控技术和专用胎架，实现立柱预制施工的模块化和标椎化，使用套筒定位钢板，先在胎架外制作套筒模块，保证了预制拼装灌浆连接套筒的精确定位，立柱外观质量、整体强度及平整度等符合要求。③采用翻转台设备，将立柱或者立柱模板平移至翻转台，立柱可通过翻转台翻转竖立，不需要吊具，降低了吊装难度，保证了施工安全。④在立柱吊装就位过程中，在对应承台和立柱顶面安装专用定位架，起到定位导向作用，激光垂直仪控制垂直度，并安置液压式千斤顶辅助定位校正，立柱垂直度达到有效控制，安装精度高。2.2工艺原理。①桥梁立柱预制原理钢筋通过数控下料加工，立柱钢筋由底座、支架、挂片及定位板组成的专用胎架上加工制作，符合模块化精加工的理念。使用套筒定位钢板，先在胎架外制作套筒模块，包括套筒、主筋及箍筋全部制作完成后，再整体吊入钢筋笼胎架，然后采用可调节竖向支撑钢管来支撑安装立柱模板，将模板平移至翻转架，安装翻转吊架和吊索具，可以直接翻转模板使立柱竖立，不需要吊装设备，调整后进行混凝土浇筑，养护完成后，将立柱吊离浇筑台座存放编号，运至现场进行后续施工。②桥梁立柱安装原理预制立柱的同时，进行桥梁基础的施工，立柱承台施工时预埋与立柱的连接钢筋，拼装前，在对应承台和立柱顶面安装专用定位架，起到定位、导向以及提供千斤顶安装底座的作用，然后立柱通过翻转台辅助吊装，激光垂直仪控制垂直度，并在就位后安置四台手动顶升液压杆和柱顶缆风绳进行辅助校正，校核无误后进行钢筋连接套筒灌浆施工，完成立柱安装，施工速度快，施工质量得到有效控制。

3工艺流程

施工操作流程图如图1所示立柱预制场地规划立柱预制加工立柱成品运输承台凹槽座浆立柱吊装套筒灌浆连接立柱位置校核原材料进场钢筋数控下料加工钢筋笼胎架制作钢筋笼加工模板安装混凝土浇筑立柱存放及保护定位装置安装试拼装

4操作要点

4.1立柱预制场地规划。立柱预制场地采用封闭式管理，水路、电路统一规划，线路相对固定，实现输送线路最短化；半成品钢筋、钢筋骨架、成品立柱的流动通道力求最短、流动顺畅、施工干扰小；立柱区布置紧凑合理，按照预制立柱施工工艺流程进行规划设计，同时注意区内交通、防洪排涝，环保设置合理；根据立柱施工工艺要求和移运工序，合理布置预制区、存放区、运输便道，结合立柱数量和工期合理设置预制台座和存放台座数量；尽量做到人、车分流管理。预制台座基础下采用预应力管桩，管桩型号为PHC-600（130）AB-C80-14，基础采用C30混凝土，龙门吊轨道采用条形基础，基础采用C30混凝土浇筑，基础下采用预应力混凝土管桩加固。4.2立柱预制加工。4.2.1原材料进场。钢筋应具备出厂质量证明书，外观验收合格后，按检验批进行试验，合格后方可使用。4.2.2钢筋数控下料加工。钢筋经检验合格后投入使用，箍筋下料加工采用数控全自动钢筋成型弯箍机进行调直、剪切及弯配，采用盘制螺纹钢可节约成本。预制加工厂内配备数控全自动弯箍机、数控弯曲剪切机、砂轮机、粗钢筋锯床、滚丝机等设备，确保下料长度和加工精度严格控制在偏差±2mm以内，同时保证切割断面平整光滑。加工运输过程中注意对半成品的保护。4.2.3钢筋笼胎架制作。底座、支架、挂片及定位板是组成立柱钢筋笼胎架的主要构成部分。其中支架部分有伸出钢筋端定位板支架、中间主筋挂片架立支架以及套筒端定位板支架。挂片部分有上下缘主筋挂片、左右缘主筋挂片、下缘箍筋挂片及手持式箍筋卡尺。在钢筋笼胎架拼装前，对于套筒定位板及定位框架、挂片开槽等位置需要进行更为精准的测量，以确保各个部件验收复测合格。胎架底座的安装应保持水平位置，其安装精度控制在±2mm以内。安装完毕后，每个框架都保持同一条线。4.2.4钢筋笼加工。在胎架上完成加工绑扎。为保证预制拼装灌浆连接套筒的精确定位，使用套筒定位钢板，先在胎架外制作套筒模块，包括套筒、主筋及箍筋全部制作完成后，再整体吊入钢筋笼胎架4.2.5模板安装。先安装轨道、台车及翻转架，再安装底面模板和侧面模板。安装侧面模板时，在模板安装过程中采用可调节竖向支撑钢管来支撑立柱模板，支撑设置间隔为1-2m设置1道，防止发生倾覆的危险。接着安装立柱钢筋笼和顶面模板。而后将模板平移至翻转架后进行模板翻转，拆除翻转销子，模板脱离翻转架，将模板吊至浇筑台座并固定，安装操作平台及拆除翻转吊架后进行砼浇筑作业。模板固定同时采用四边缆风绳及扳手葫芦进行固定及模板垂直度细微调整。4.2.6混凝土浇筑。预制立柱采用等级为C40的高性能混凝土，通过立式浇筑工艺，一次性浇筑完成。浇筑前，混凝土运输车到场后须进行30S以上的高速自拌。浇筑过程中，由施工人员进行放料，确保匀速不外溢，严格控制泵车上料速率，确保质量；混凝土浇筑过程中采用30cm左右的分层浇筑，利用50型振捣棒进行分层振捣密实，布棒间距不得超过50cm，每边振捣点2个交替错位向前振捣，每个点布料、振捣的时间应达到1分钟以上的要求。施工时，需要由专业人员观测混凝土的入模情况，及时将现场施工状况反馈给现场的试验人员。混凝土浇筑达到收水面标高时，需及时做好收水工作，严格控制纵横向平整度。4.2.7立柱存放及保护。浇筑养生结束后须在场内临时存储，采用竖立存储，与浇筑状态基本一致，运输采用厂内大型龙门吊进行竖向起吊至存梁区，竖立存储。竖向吊点采用立柱顶预留的2处钢绞线吊索进行，吊索在混凝土浇筑前预埋，锚固深度满足受力要求。预制立柱从预制完毕后再预制场存放时间不得小于14天，且砼强度及弹性模量应达到100%。4.3立柱成品运输。预制过程中应在表面明细位置进行编码标识，包括工程名称、施工单位名称、监理单位名称、构件编号、使用部位、生产日期等信息。产品出厂前，需对立柱的外形尺寸、外露钢筋、钢套筒、预埋件、外观表面等进行复检，验收合格后方能贴标出厂。采用场内大型龙门吊和翻转台来实施，先将立柱吊装至翻转台内，然后利用翻转台旋转至水平位置，放倒过程中采用大方木或脚垫等进行适当抄垫，并设置好高强度尼龙吊带，再通过龙门吊和尼龙吊带进行立柱的水平运输和装车。立柱的装运选用6轴重型平板半挂车。4.4承台凹槽座浆。在立柱预制的同时，进行桥梁基础和立柱承台的施工。将承台蓄浆槽混凝土进行凿毛清理，将其表面浮尘、油污、松动颗粒等清理干净，并用水充分润湿，但不得存在积水。凿毛要轻微细致，深度控制在10mm即可以达到要求效果，同时把混凝土表面浮浆及松软层全部剔除掉，大部分露出粗骨料，骨料外露75%即可。在基础承台面上划出立柱安装的十字中心线，测量承台面标高。根据立柱顶标高及立柱预制立柱长度，调整柱底钢板和橡胶垫块标高，确保立柱安装后，柱顶标高符合设计要求。4.5定位装置安装。在对应的承台和立柱顶面上安装专用定位架，起到平面定位、导向装置以及千斤顶安装底座的作用，为了保证现场拼装无差错，在预制厂内设置了安装试验台，构件运输到现场拼装前先在厂内进行试拼装。预制立柱与承台的拼接面应进行匹配施工，采用专用定位装置保证预埋钢筋的定位匹配。同一承台上的两立柱要同时安装，两柱柱顶之间设置定位设备。4.6立柱吊装立柱吊装点为双点预制吊环，采用φ70mmHPB300钢筋。吊装设备选型按预制件中重量最大的预制立柱考虑，采用吊机配合翻转台将立柱翻转竖立，在承台面上划出立柱安装的十字中心线，放置立柱定位框架并固定，在定位框架的斜锲槽内安放挡块。立柱起吊后对准定位框架，沿定位框架挡块，在定位框架内缓缓下落，直至吊装到位。4.7套筒灌浆连接。灌浆前，检查套筒，确保腔内通畅无杂物，立柱灌浆作业应采取压浆法从灌浆套筒下灌浆孔注入，当灌浆料拌合物从构件其他灌浆孔、出浆孔流出后应及时封堵。散落的灌浆料拌合物不得二次使用，剩余的拌合物不得再次添加灌浆料、水后混合使用。灌浆作业应保持连续，当压浆过程中遇到停电等突发情况时，现场应配备应急发电设备或高压水枪等清理措施。灌浆完成后，及时清理残留在构件上的多余浆体。灌浆施工后，施工及监理单位必须对出浆孔内灌浆料拌合物情况实施检查，灌浆料加水拌和30min内，一经发现出浆孔空洞明显，应及时进行补灌，补灌后技术人员必须进行复查。

5经济及社会效益

通过装配式施工工艺，在桥梁基础施工的同时在预制厂预制桥梁立柱，预制过程采用专用胎架结合数控技术，立柱成品质量易于控制，拼装过程采用定位架和千斤顶辅助定位校正，安装进度高，施工速度快，预埋套筒与立柱承台连接，强度满足要求，立柱的集中预制减少了施工时间，施工质量相比现浇立柱得到更有效控制，实现标椎化，并且减少了模板的投入，可减少施工成本约6%，具备显著的经济效益。

6结束语

本文中笔者结合目前的行业形式提出了模块化预制+竖向翻转桥梁立柱高精度安装施工的应用，这种工艺免去常规采用吊具两点起吊，工艺简单，机械化程度高，也进一步减少了劳动力投入，保证了施工安全，预制厂实现模块化施工，减少了现场污染，符合绿色施工理念，具备显著的社会效益。

参考文献

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立柱范文篇8

波形梁护栏损坏指标

美国NCHRPReport656纵向护栏维修标准中，维修指标是有关于护栏整体和各部件的损坏指标[3]。基于对护栏的受力损坏机理和国内护栏实际损坏状态的定性了解，护栏各部件的损坏形态各异，假如损坏指标从护栏整体损坏状态来考虑，不能很好体现出护栏的具体损坏情况以及各部件的损坏严重程度。并且，从对护栏维修现状的调研得出，国内护栏维修根据损坏部件及损坏程度的不同，其维修方法也有所不同；只有从部件的损坏情况着手来分析损坏指标才有益于制定合理的护栏维修方案。因此，将损坏指标从护栏板和立柱两大部件上分开来考虑，波形梁护栏损坏指标的选择定位于概念直观、可量化、获取方便、易判断损坏情况等4个方面。通过对波形梁护栏板、立柱、防阻块及基础等各部分的损坏指标相关分析，将护栏板最大挠度值和立柱顶部偏移量作为护栏损坏评价指标。

波形梁护栏损坏指标分析模型

模型在事故中，波形梁护栏的受力过程是一个动态变化的，并且护栏在动态受力情况下是其他部件会协同护栏板受力，护栏板的动态变形量也包括了其他部件受力而引起的变形[4]。然而，在维修时工作人员能够得到的是一个静态的变形量，为了使理论值更接近测量值和简化计算，采用简支梁模型来分析护栏板在受力作用下变形情况。在简支梁中，其最大挠度值为中点处的挠度值。在结构力学中，不论简支梁受到什么荷载作用，只要挠曲线上无拐点，其最大挠度值都可用梁跨中点处的挠度值来代替，其精确度能满足工程计算需要[5]。因此，确定计算模型中荷载作用位于梁的中点，护栏板的受力简化图如图1。图1护栏板受力理论模型Fig.1Guardrailbeammechanicalmodel3.2护栏立柱损坏指标分析模型由于波形梁护栏的立柱顶部偏移量由立柱材料性能引起挠度和基础土体损坏造成的倾斜两部分组成，故分两部分来分析。护栏立柱材料变形量虽然土基对护栏立柱的锚固力有影响，但是在此部分中主要验证护栏立柱本身的材料性能，因此假设土基与立柱是固结，对护栏的最大挠度没有影响。将立柱当作悬臂梁来分析，护栏立柱的受力简化见图2。Fig.2Guardrailcolumnmechanicalmodel3.2.2基础土体损坏造成倾斜位移采用护栏立柱基础土体处于极限平衡状态下的护栏立柱顶部位移S（图3）作为土体损坏对立柱防护能力的影响指标。立柱顶部位移S通过建立有限元模型来进行计算分析得到。Fig.3Guardrailcolumntop-displacement分析中采用Midas软件建立护栏立柱和护栏板有限元模型，计算立柱在最大碰撞力时顶部位移。在模拟立柱与土之间作用时，把土体视为地基弹簧，只受压不受拉，而且随着深度增加土体对立柱的抗力系数越来越大。有限元分析模型及计算分析的具体情况见图4、图5。

波形梁护栏损坏等级划分

采用上述分析模型对护栏各主要部件损坏指标进行分析得到护栏等级指标值，具体分析结果见表1、表2。从表1中可看出，当护栏板的受力达到235号钢的强度极限[6]，此时护栏板损坏最严重，完全失去了防护能力；当护栏板的受力处于235号钢的屈服强度和强度极限之间，此时护栏板发生了弯曲变形，但还具有一定的防护能力；当护栏板的受力未达到235号钢的屈服强度，此时护栏板产生轻微变形，在碰撞过程中损失了较小的防护能力。由表2知，当立柱受到大于等于100kN碰撞力时，其周围的土体严重剪切损坏且顶部位移大于141mm，立柱的防护能力损失严重；当立柱受到大于等于93kN碰撞力时，其周围的土体发生剪切损坏且顶部位移在131～141mm之间，立柱的防护能力损失；当立柱受到碰撞力小于93kN时，其周围的土体未发生剪切损坏且顶部位移小于131mm，立柱的防护能力损失较小。护栏损坏等级的划分是根据护栏在碰撞力作用下的损坏程度来进行的。以表1和表2中的理论指标值为基础，综合考虑验证后的指标值和护栏在实际中的损坏情况，将护栏损坏等级划分为3个等级；考虑到防阻块，螺栓、垫片等小部件在养护过程中更换操作不复杂[7]，且实际维修中以更换新件为主，故未将小部件的损坏情况纳入到损坏等级划分中。具体的等级划分如下：1）损坏严重。护栏板竖向撕裂或断裂；护栏板最大挠度值等于或大于425mm；立柱缺失，沿着纹理开裂；路侧护栏立柱顶部偏移量等于或大于141mm；中分带护栏立柱顶部偏移量等于或大于232mm。2）损坏较严重。连接螺栓和防阻块缺失、损坏；相邻两根立柱间，护栏板的最大挠度值在266～425mm之间；路侧护栏立柱顶部偏移量在131～141mm之间；中分带护栏立柱顶部偏移量在216～232mm之间。3）损坏一般。相邻两根立柱间，护栏板的最大挠度值小于266mm；路侧护栏立柱顶部偏移量小于131mm；中分带护栏立柱顶部偏移量小于216mm。

波形梁护栏维修方案

立柱范文篇9

1.1设计原则在满足总布置要求的前提下要遵循以下几个原则[1]：1）必须协调解决侧围强度和总布置要求之间的矛盾；2）通过最优化方法减少车身侧围的质量；3）保证良好的加工工艺性以减少加工难度；4）提高侧围结构标准化、系列化、规范化程度。1.2受力分析大客车侧围在整车上起着“承上启下”的作用。一方面，客车左右侧围与车架连接，当路面不平顺时，侧围要承受来自车架的冲击载荷，会受力变形。与此同时，侧围与顶盖刚性连接，侧围上接受的动载荷会传递到顶盖。另一方面，在客车行驶方向上，当客车加速行驶或紧急制动或正常匀速行驶时，由于空气阻力的作用，侧围会在纵向压缩变形。在实际行驶过程中，左右侧路面高度不一致会使侧围产生纵向扭转载荷。在客车转弯的工况下，又会在侧围上产生横向扭转载荷。所以，侧围结构的受力情况是弯曲扭转复合状态[2]。

2材料选择与总成配合

2.1材料选择。与20碳素钢、16Mn合金钢、WL510大梁钢相比，Q235碳素钢是侧围质料首选，其具有机械性能好、性价比高等优点，屈服极限为235兆帕。薄壁钢管横断面形状可分为闭口和开口，其横断面特征有较大差别。在材料面积和厚度一定时，闭口断面抗弯性能次于开口断面，而闭口断面扭转惯性矩比开口断面大。为提高杆件和车身整体扭转刚度，最好采用闭口断面[3]。考虑到组成截面的其他因素，如搭配关系、布局功效和工艺，实际侧围构件的零件图不如想象中简单。2.2总成配合。客车结构设计是整车设计时需要仔细斟酌的，其设计的优劣将直接影响到平顺性、操纵稳定性、轻量化。为保证连续地传递力，要采用封闭设计，尽可能做成局部与整体封闭。提高侧围侧倾稳定性方法[4]：1）加大侧窗立柱管材规格，篱笆型结构从上至下延伸至腰梁。2）若侧立柱延伸到腰梁后不与同侧立柱正对，需在此节点增加斜梁。3）提高侧窗下边梁的高度4）侧围斜梁有助于提高抗弯曲变形能力，其高度比不能小于0.6。

3结构设计与焊接方法

3.1右侧围结构设计。右前立柱由于承受较大载荷，所以选用截面尺寸较大的钢材，下侧梁以上部分采用80*40*1.5mm规格，下侧梁以下部分采用80*50*2.0mm规格，下裙立柱与其并肩布置，采用50*50*2.0mm规格。本设计开设一个乘客门，由于门柱遭受的应力比较大，要选用规格为40*40*2.0mm的方形钢。根据总布置要求右侧门框宽度为800mm，侧窗宽度分别是1416mm、1567mm、767mm、650mm、1567mm、1635mm，高度都为1088mm。支撑主体结构的侧窗立柱采用60*40*3.0mm规格。腰梁是侧围布局的主要元件，考虑统一化设计制造，其截面尺寸采用50*50*2.0mm规格。在腰梁与下侧梁之间设立立柱和斜梁，其之间的高度为537mm，斜梁选用40*40*2.0mm规格。第二与第三窗立柱之间和第六与第七窗立柱之间各布置一根采用50*40*1.5mm规格的横梁，其与腰梁之间高度为629mm。第七与第八窗立柱之间布置一根20*40*1.5mm规格的横梁，紧靠后止口位置布置一根40*30*2.0mm规格的纵弯梁和一张1.5mm厚的加强钢板。乘客门两侧，距离下沿梁186mm高度上各布置一根座椅固定角钢，截面尺寸为30*35*2.0mm，长度分别为2950mm、3770mm。右侧围下沿梁乘客门框处断开，两半长度分别为3930mm、4062mm。乘客门上横梁距离下沿梁的高度是996mm。3.2左侧围结构设计。左侧不设置乘客门，而设置安全门。左前立柱承受较大载荷，选用截面尺寸较大的钢材。下侧梁以上部分采用120*40*1.5mm规格，下侧梁以下部分采用80*50*2.0mm规格，下裙立柱与其并肩布置，采用50*50*2.0mm规格。左侧围开设5块侧窗，宽度分别为1376mm、1567mm、1567mm、1599mm、1223mm，高度为1088mm，窗立柱采用60*40*3.0mm规格。安全门立柱采用强度较大的70*50*2.0mm规格钢材，安全门框宽度为1000mm，其上横梁与下侧梁距离为1461mm。腰梁是左侧结构主要承载单元，采用50*50*2.0mm规格。腰梁与下侧梁之间设置立柱和斜梁，斜梁采用40*40*2.0mm规格。安全门之前的立柱采用40*40*2.0mm规格，安全门之后的立柱采用50*40*2.0mm规格。腰梁与下侧梁之间的距离为537mm。第二与第三窗立柱之间和第三与第四窗立柱之间各布置一根横梁，采用50*40*1.5mm规格，与腰梁之间高度为629mm。第六与第七窗立柱之间布置一根20*40*1.5mm规格的横梁，紧靠后止口的位置布置一根40*30*2.0mm规格的纵弯梁和一张1.5mm厚的加强钢板。安全门两侧，距离下侧梁186mm高度上各布置一根座椅固定角钢，断面尺寸为30*35*2.0mm，长度分别为365mm、6169mm。左侧围下沿梁长度为6169mm。3.3焊接方法二氧化碳气体保护焊在焊接效率、焊接形变、油锈敏感性、焊缝含氢量、弧光可见性和耗能量等方面比焊条电弧焊、埋弧焊更有优势[5]。采用二氧化碳气体保护焊对侧围结构件进行焊接。

4有限元分析

Q235型材的密度7.85g/cm3、弹性模量（E/Gpa）：200-210、泊松比（v）：0.25-0.33、屈服强度：235Mpa。三种杆件的壁厚分别是1.5mm、2.0mm、3.0mm。使用CATIA惯量测量工具[6]计算出左侧围结构质量为191kg、右侧围结构质量为194kg。4.1网格划分与材料属性。打开HyperMesh软件，选择“Optistruct”，将建立好的CATIA侧围模型以几何表面形式导入，删除内表面，保留外表面。删除重复线条和表面，使各个梁的接头相交，为划分网格做准备。使用“automesh”中的“智能优化”，“单元尺寸”设置为20、“划分类型”设置为“混合型”。返回面板，单击“mesh”，得到初步的网格模型。选择“工具”面板中的子面板“检查单元”选项，检查“长宽比”、“最大尺寸”、“最小尺寸”、“雅可比”和“翘曲度”中不满足设定值的单元，对其重新进行划分，保证所有单元满足标准值。在材料选项卡中创建Q235钢材材料，将以上准备的数据输入对应对话框中。然后为钢材创建属性，将“type”设置为2D、并将每个梁的壁厚分别赋值。最后点击“assign”按钮进行赋值。4.2载荷与约束。客车在极限工况下会使侧围产生极限动载荷，假设最大制动减速度为3G，垂向最大加速度为3G，横向最大加速度为1G。三个方向极限载荷同时作用在侧围质心。根据侧围的质量换算为三维力值，在“forces”子面板中，将上述三维力值分别沿x、y、z方向加载到侧围质心。进入“constraints”子面板，勾选dof1、dof2、dof3，施加好线性静态约束。4.3计算与结果。通过“Analysis”中的“OptiStruct”按钮进行有限元计算。在后处理部分得到的结果是：左侧围结构的峰值应力是99.9Mpa，右侧围结构的峰值应力是77.7Mpa。

5结论

本文建立的某大型公路客车侧围结构在极限载荷下产生的峰值应力值低于所用钢材的强度极限。因此，可以判断在极限工况下，所设计的侧围结构有足够强度抵抗外力作用，能够保证车身结构的安全性。

参考文献

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[2]黄天泽.大客车车身[M].湖南:湖南大学出版社,1988.

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[4]王望予.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,2005.

[5]尹冠生.理论力学[M].西安:西北工业大学出版社,2000.

立柱范文篇10

1液压支架及其立柱结构

液压支架结构的形式，可以分为三类：防护式、支架式和支架防护式。但是，无论是哪种类型的液压支架，其关键部件区别不大，而立柱对液压支架而言是极其重要的组成部分。从结构来讲，立柱顶端接连至液压支架顶板，下端接连至液压支架底板。经由立柱、液压支架本身的分量和顶板所负荷的巷道作用力被统统传送至液压支架底板，综上所述，立柱对液压支架装置而言是不可或缺的承力部件。立柱系统主要由以下部分组成：底缸、中缸和活杆，三个组件的相对活动能够完成立柱的伸缩，从而达成液压支架式样的变化。因为立柱在运作时要长期经受沉重的外部负荷，所以，要求立柱每个组件具备良好的力学性能。若是力学性能达不到标准，又经历了长期的、高强度的负荷，极大程度上会发生折断开裂，对液压支架使用安全造成隐患。中缸是立柱的其中一个组件，其结构繁杂，在生产和加工过程中要使用焊接步骤，务必要求焊接工艺更加严谨，保证焊接品质。

2立柱中缸焊接加工缺陷

焊接环节在立柱中缸制作和完善流程中是一个主要环节，焊接工艺对全部组件的力学功能有直接关系。S890钢材中包括许多合金，并且合金种类相当丰富。以碳当量计算方式为准，经过计算，得出S890钢碳当量是0.63%。进行了有关实验得出结果，如果材料的碳当量含量高出0.6%，那么，可焊性则达不到标准。S890钢在淬火时硬化能力较差，焊接和冷却后极易产生裂痕、变软和变脆。此外，因为立柱结构相对特别，中缸焊接强度要达到大于650兆帕的条件，必须确保其高质量的焊接工艺。

3立柱中缸焊接加工工艺的改进

3.1实验材料的选择。（1）实验材料。选用S890钢进行实验，此钢材用于制造立柱中缸，是无缝钢管，钢管直径401毫米，长63毫米。S890钢的化学成分表参照表1。将钢材进行淬火和高温回火，按照拉伸实验检测得出，屈服强度820兆帕，抗拉强度907兆帕，延伸率19%，零下20℃时，冲击功为161焦。（2）保护性气体。立柱中缸在运作时，因为要承担的外部负荷比较沉重，所以其韧性要更强，必须能满足工作要求，大热输入的焊接方法并不适用。另外，在焊接工艺的实用效果和经济效益方面，也要多加注意，根据实际状况，最后选择熔化极气体保护焊焊接工艺。这样的焊接方法需要用到保护气体，该焊接中采用的保护气体成分是φ（CO2）=20%、φ（Ar）=80%。（3）焊材的选用。立柱中缸是关键的承力结构，不但要有充分的强度，还必须具有较好的韧性。但是，材料的强度和韧性的标准却是相互冲突的，材料的强度较大时，韧性一般不好；反之，如果材料的韧性优异，强度值则达不到标准，若想使焊缝强度和韧性完美契合，防止产生一项标准很高，另一项标准很低的问题出现，所以，最后选用了低强度焊接材料。该焊材的运用，会将焊缝部分的碳含量和碳当量限定在合理范围内，保证焊缝强度不但可以达到设计需求，而且在一定程度上提高其抗变形能力，优良的塑性是增强抗裂性能的根本。对各种焊材属性进行分析比较，最后选择了GHS-70焊丝。焊丝的屈服强度是645兆帕，抗拉强度是735兆帕，延伸率高达21%，零下40℃时冲击功为91焦。经过实验可以看出，GHS-70焊丝材料与20%CO2+80%Ar（φ（CO2）=20%、φ（Ar）=80%）的保护气体联合运用，焊接质量良好，焊缝部分的强度和韧性均达到了有效保证。3.2焊接工艺设计。（1）焊前准备。焊接前，要先把焊缝部位加工成“U”形，还要把焊缝周边位置打扫干净，清除残渣，使其展现出金属光泽。S890钢碳当量含量较大，并且在焊接过程中较易发生裂痕，因而，在开始焊接时，务必把准备用来焊接的焊料先加热，为了使焊接更加方便快捷，初次焊接时的预热温度设定位125～150℃。经过预热处理，可以防止S890钢材料温度发生快速改变，从而导致热裂纹。（2）焊接流程。本次所采用的焊接样本是环形部件，因而运用环缝焊缸机实施焊接，采用保护性气体20%CO2+80%Ar（φ（CO2）=20%、φ（Ar）=80%），通常运作情况下，气体流量维持在16至20升/分钟之间。如果需要焊接区域偏广，则有必要实施多道次焊接，道次为20次，焊接过程中，每道次的把控温度都必须严谨，每层的温度不能超过250℃，焊接速度为0.5毫米/秒，电流强度设置在315安，电弧电压设定为30伏上下。完成全部的焊接步骤后，千万不要水淬，使用棉被包裹住焊接部位，保持两小时，采用此种方法可以有效减缓焊缝部位的冷却速度。

4立柱中缸焊接工艺优化的效果研究

等到焊缝位置温度与室内温度一致时，可依据相关准则，察看焊缝的焊接效果，焊缝部位没有鲜明的瑕疵，表明焊接质量出色。经过48小时后，使用超声波无损探伤技术观测焊缝区域，重点检查焊缝内部是不是有问题，检查后，全部焊缝部位都没有欠缺和瑕疵，质量优异。对焊缝位置的力学功能进行探讨，按照相关规定，把焊缝部位钢材制作成拉伸样本和冲击样本，并遵循相关规定进行拉伸和冲击测试。经过室温拉伸检测，得出焊缝位置的抗拉强度高达730兆帕，并且断裂部位为焊缝区域；零下20℃时，焊缝中央部位冲击功为100焦，热影响区部位冲击功为95焦上下。通过对立柱中缸进行焊接工艺加工，焊缝部位的抗拉强度大于650兆帕，满足相关标准，并且冲击韧性较好。因而能够确定焊接工艺设计良好，可以保证立柱中缸焊缝部位的强度和韧性，从而确保液压支架的综合使用效果。

5结语

工程机械焊接工艺与普通焊接工艺相比，具有专业性强的特点，可以将机械焊接设备作为基础，设计焊接工艺和焊接构件，以满足焊接的需求。液压支架是煤矿开采过程中极其关键的机械设备，对煤矿的安全保障具有重要意义。先进焊接加工工艺的运用保证了焊接质量，加强了液压支架的使用性能，以达到使用安全的目的。

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