時間:2023-03-28 15:04:57
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首先,現(xiàn)代設(shè)計的發(fā)展。現(xiàn)代設(shè)計起步較晚,從20世紀初開始到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束,它的發(fā)展也是一個漫長的過程。在社會發(fā)展過程中,現(xiàn)代主義逐漸出現(xiàn)在設(shè)計領(lǐng)域,它從設(shè)計理念、形式和手法等方面,改變了傳統(tǒng)的設(shè)計模式。設(shè)計者經(jīng)過工藝美術(shù)運動、新藝術(shù)運動、斯堪的納維亞國家的設(shè)計運動以及裝飾藝術(shù)運動等一系列的探索,使現(xiàn)代藝術(shù)在形式和思想上得到了大解放。其次,現(xiàn)代設(shè)計思想。現(xiàn)代設(shè)計思想主要包括6個方面:第一,服務(wù)于大眾的民主思想,設(shè)計的目的是人而不是美化產(chǎn)品。第二,功能為第一要素的設(shè)計思想,現(xiàn)代設(shè)計的主要目的是為人民服務(wù),因此把功能看作第一要素是必須的。第三,藝術(shù)和技術(shù)結(jié)合的設(shè)計內(nèi)涵,在充滿藝術(shù)的同時要注意技術(shù)的應(yīng)用。第四,遵循自然和客觀的法則,違背自然和客觀條件的設(shè)計是不可取的。第五,少就是多的設(shè)計原則,簡潔明了是現(xiàn)代設(shè)計的追求。第六,形態(tài)構(gòu)成的設(shè)計基礎(chǔ),例如點、線、面在設(shè)計中的完美應(yīng)用。
2現(xiàn)代設(shè)計思想在園林設(shè)計中的應(yīng)用
2.1科技創(chuàng)新的應(yīng)用
科技創(chuàng)新在園林設(shè)計中的應(yīng)用首先體現(xiàn)在新技術(shù)的應(yīng)用和傳統(tǒng)形式的新表達2個方面。例如,運用LED燈光作為園林建筑外墻的裝飾,在園林水景設(shè)計中運用高科技的音樂水幕等。傳統(tǒng)形式的新表達主要表現(xiàn)在新的構(gòu)圖原則上,設(shè)計者們將現(xiàn)代藝術(shù)的抽象幾何構(gòu)圖和流暢的有機曲線運用到園林設(shè)計中,更能滿足現(xiàn)代人對園林設(shè)計的審美需求。其次,與傳統(tǒng)園林設(shè)計相比,現(xiàn)代設(shè)計思想下的園林設(shè)計已經(jīng)不再是手繪作圖,已發(fā)展為計算機作圖。使用計算機進行設(shè)計繪圖,具有精密度高、效率高等優(yōu)點。
2.2平面構(gòu)成的應(yīng)用
2.2.1點在園林設(shè)計中的應(yīng)用。
點具有聚集性,容易聚集目光,在園林設(shè)計中可以把點當作整體構(gòu)成的視覺向心點或焦點,通過整體的襯托實現(xiàn)突出主題中心或達到營造意境的效果。例如:在園林設(shè)計中,可以在林間道路的盡頭設(shè)置涼亭,或者在石質(zhì)階梯的盡頭設(shè)置石門,凸顯出一種藝術(shù)韻味,通過重疊組合或者差異性組合,突出點可以快速吸引人們的視線,獲取視覺的焦點的同時,可以渲染出富有藝術(shù)的意境。
2.2.2線在園林設(shè)計中的應(yīng)用。
線的主要特征是長度,在園林設(shè)計中,常用線條即為直線與曲線。其中,直線主要可以分為水平線、垂直線以及傾斜線,其具有劃分整齊的特征,例如,設(shè)計排列整齊的樹木就有規(guī)整、井然有序的感覺,所以一般在道路兩旁的綠化帶中應(yīng)用。曲線的應(yīng)用也在園林設(shè)計中占據(jù)較高的應(yīng)用頻率,在園林作品中隨處都可以見到曲線的存在。通過曲線的舒展劃分,能夠最大程度地在視覺上擴大園林作品的空間感,帶來較為廣闊的視覺感受。
2.2.3面在園林設(shè)計中的應(yīng)用。
線在封閉的情況下即可構(gòu)成面,園林設(shè)計中經(jīng)常用到的平面構(gòu)成因素主要有曲線形和直線形的平面幾何形。通過設(shè)計組合成的平面中有規(guī)則對稱,也有分散的。一般情況下,規(guī)則對稱的平面都是應(yīng)用在具有紀念意義園林廣場的設(shè)計中,具有規(guī)整的表現(xiàn)效果,而不規(guī)則的幾何曲線平面可以應(yīng)用在花壇、公園或庭院的設(shè)計上,凸顯出不規(guī)則的美感。
2.3色彩的應(yīng)用
人對色彩的感受是不一樣的,同樣地,不同的色彩會帶給人們不一樣的感覺,園林設(shè)計中通常運用色彩來表達和塑造視覺藝術(shù)。例如:利用綠色,可以緩解視覺疲勞,與園林設(shè)計效果相映襯;利用黃色,可以舒展身心。不同色彩的搭配組合可以凸顯出不同的效果,掌握好色彩的輕重感才能體現(xiàn)設(shè)計的主題,表達設(shè)計者的想法。高明度的淺色系顯得輕快,低明度的深色系顯得穩(wěn)重。而冷色系則是可以突出肅穆與安靜的環(huán)境氛圍。
2.4材料的應(yīng)用
傳統(tǒng)園林建設(shè)多使用的是木質(zhì)材料,而現(xiàn)代設(shè)計思想下的園林設(shè)計材料運用可以分為高技術(shù)材料和低成本材料的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的木質(zhì)材料相比,這些材料大都有性能好、價格便宜等特點,在設(shè)計的過程中,對它們進行合理利用,產(chǎn)生的影響將會是積極的。
3結(jié)語
如果齒形誤差大,漸開線齒面就會不平滑,就會有波谷與峰谷的產(chǎn)生,這樣在嚙合線就會不連續(xù)的產(chǎn)生沖擊。可見,由于齒形誤差而產(chǎn)生的噪聲音調(diào)比較尖,頻率也比較高。齒圈徑向跳動和齒形誤差在輪齒每次嚙合中通常能引起多次沖擊振動,特別是在直齒嚙合時噪聲會更大。磨齒,剃齒和滾齒的正常加工得到的齒形形狀不同,它們產(chǎn)生的噪音也不同。剃齒是現(xiàn)在比較常見的齒輪加工方法。剃齒容易產(chǎn)生中凹齒形的危害,嚙齒過程中的嚙合系數(shù)在1到2之間變化,齒形中凹造成的沖擊和噪音是很明顯的,而想要解決中凹齒形需要對剃齒刀進行修形。由于齒輪中部被過切的中凹現(xiàn)象是由各接觸點分壓力的變化產(chǎn)生的,所以需要將刀具齒形進行修型成中凹,從而得到齒輪的中凸齒形。一般情況下,齒形中凸量在0.002到0.005mm之間。此外,當剃齒刀齒數(shù)和被加工齒輪齒數(shù)得比為奇數(shù)時,可以有效避免累計的誤差。
2接觸精度和運動精度對噪音的影響:
齒向誤差影響齒長方向的接觸,基節(jié)和齒形影響齒高方向的接觸,它們都會產(chǎn)生高頻噪音,而齒圈徑向跳動和周節(jié)累計誤差會產(chǎn)生低頻噪音。齒輪傳動受安裝與制造的誤差,齒輪在傳遞功率時有變形的發(fā)生,造成載荷沿齒寬方向的分布不均勻,使偏載的現(xiàn)象出現(xiàn)。想要使齒輪的接觸精度提高,使輪齒的承載能力增加,使齒面負荷均勻,可以使用齒向修形的辦法。一般情況下,為了方便加工,提高接觸精度,減少噪音,通常使用齒端修薄的方法,做成鼓形的齒向,使輪齒在嚙合的時侯在中部接觸漸進向兩邊延展。齒向修形就是為了使齒面形狀理論上的齒形有差距,而有意識地沿著齒線的方向?qū)X面做小量的修削,齒向修型分為鼓形修整與齒端修薄。齒端修薄就是在一小段齒寬范圍內(nèi),對輪齒的一端或者是兩端,根據(jù)越接近齒端削薄量要越大的規(guī)定,削薄齒厚。鼓形修整就是為了使輪齒和相嚙合齒面在齒面中部區(qū)域接觸,將齒廓修形和齒向修形并用。此外,需要注意的是在剃齒加工的過程中,可以通過利用工作臺搖擺機構(gòu)或利用成形剃齒刀實現(xiàn)。鼓形量根據(jù)齒寬來確定,一般情況下控制在0.01到0.025之間。齒向修形圖如下所示:(其中標明了設(shè)計齒向,設(shè)計齒形,理論齒向和理論齒形)
3減速箱體孔精度對噪音的影響:
孔的尺寸精度、中心距誤差和同軸度誤差都會對噪聲產(chǎn)生影響。孔與軸承的配合公差的選擇對整機噪音的影響也是非常大的,一般情況下孔與軸承外圈的間隙在0.01mm左右時,可以有效地降低軸承對整機的噪音影響,此外選擇適當?shù)挠推穼档驮胍粢灿泻锰帯}X輪箱體是一個典型的彈性結(jié)構(gòu)系統(tǒng),它會在軸承動載荷作用下產(chǎn)生振動,輻射噪聲,可見,想要降低噪音,需要合理的設(shè)計箱體的振動特性與結(jié)構(gòu)。為了減少噪音,使在動態(tài)激勵作用下的箱壁振動達到最小,應(yīng)當做好幾何約束,應(yīng)力約束和頻率約束等相關(guān)的約束條件。此外,為了減少系統(tǒng)的振動,需要注意在箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計中讓箱體支點和軸承支承座之間的結(jié)構(gòu)聯(lián)系保持足夠的剛度。為了減少振動噪聲的幅度,對于較大面積的薄壁,需要設(shè)置加強筋。
1.1不確定性分析
我國目前面臨確定最優(yōu)備用容量克服風(fēng)電機組出力的間歇性和波動性影響,支持消納大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的問題。合理確定快速響應(yīng)火電機組規(guī)模,過多火電機組備用容量會增加運行成本,因此需要考慮到系統(tǒng)的經(jīng)濟性。本文的研究基礎(chǔ)是新建快速響應(yīng)火電機組來解決面臨的風(fēng)電并網(wǎng)及消納問題,不考慮對現(xiàn)有火電機組升級改造的情形。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)背景下快速響應(yīng)火電機組的規(guī)劃面臨2種不確定性:1)快速響應(yīng)火電機組參數(shù)的不確定性,包括燃料可用性、碳排放成本、折現(xiàn)率、投資成本等;2)系統(tǒng)調(diào)度水平的不確定性,包括隨機停運(機組、輸電線路等)、負荷和風(fēng)速預(yù)測誤差等。本文假定發(fā)電商向調(diào)度機構(gòu)提出快速響應(yīng)火電機組建設(shè)申請,調(diào)度機構(gòu)結(jié)合規(guī)劃模型最終確定快速響應(yīng)機組規(guī)劃方案,因此,快速響應(yīng)機組參數(shù)的不確定性可以不用考慮。同時,假定電力系統(tǒng)的隨機性與系統(tǒng)元件停運相關(guān),負荷和風(fēng)速預(yù)測誤差與發(fā)電備用容量最優(yōu)水平相關(guān)。同時,本文采用蒙特卡羅模擬方法來仿真電力系統(tǒng)的隨機特性。假定風(fēng)速服從威布爾分布[17],由于風(fēng)速預(yù)測誤差的存在,蒙特卡羅仿真將設(shè)定大量情景,并得到每個情景下每小時的風(fēng)力發(fā)電量。考慮到發(fā)電機組和輸電線路的隨機性停運,在蒙特卡羅仿真中引入2個向量X和Y。其中,Xmht=1表示第m個發(fā)電機組在第t年時段h時運行,Xmht=0則表示停運;Ynht=1表示第n條輸電線路在第t年時間段h時可用,Ynht=0則表示不可用。本文將年尖峰負荷預(yù)測表示為基本負荷與年增長率的乘積[18]。年增長率包括年平均增長率和隨機增長率2部分,隨機部分反映了不確定的經(jīng)濟增長或天氣變化對負荷預(yù)測的影響。每個節(jié)點的每小時負荷是基于年系統(tǒng)尖峰負荷在使用既定負荷分布因素的情況下得出的。每個情景都有一定的發(fā)生概率,由生成的情景數(shù)目分布得到。情景總數(shù)對基于情景的優(yōu)化模型的計算工作量影響很大。因此,對于大型計算系統(tǒng),采用有效的情景精簡方法對提高計算效率是十分重要的。精簡技術(shù)要求在盡量與原始系統(tǒng)接近的情況下得到最少的情景。因此,本文設(shè)定情景子集采用基于該子集的概率測度方法,該方法在概率度量方面與初始概率分布最為接近。另外,本文利用通用代數(shù)建模系統(tǒng)(generalalgebraicmodelingsystem,GAMS)中的SCENRED工具提供的精簡代數(shù)式設(shè)定情景子集,并對情景進行最優(yōu)概率分配。
1.2基于Benders分解算法的規(guī)劃模型
大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)時,系統(tǒng)調(diào)度機構(gòu)的目標是在滿足規(guī)劃和運行約束條件的前提下實現(xiàn)規(guī)劃總成本最小,如式(1)所示。式中:t為規(guī)劃年,t=1,2,…,T;h為時段,h=1,2,…,H;m為發(fā)電機組序號,m=1,2,…,M;k為情景,k=1,2,…,K;Cmt()為第t年機組m的投資成本;Gmts為k情境下第t年機組m的安裝狀態(tài),1為已完成安裝,否則為0;d為貼現(xiàn)率;pk為情景k發(fā)生的概率;Omht為第t年的h時段發(fā)電機組m的運行成本;Sht為相應(yīng)的運行小時數(shù);Pmhtk為k情境下第t年h時段機組m的調(diào)度電量。根據(jù)大規(guī)模并網(wǎng)背景下系統(tǒng)的不確定性及目標函數(shù)的特點,本文利用Benders分解法將快速響應(yīng)火電機組規(guī)劃問題分解成1個主問題和2個子問題:主問題是不考慮可靠性的最優(yōu)投資規(guī)劃問題,2個子問題是可靠性和最優(yōu)運行問題。其中,可靠性子問題的可行域受主問題影響,而最優(yōu)運行子問題受可靠性子問題可行域的影響,也就是說可靠性子問題的約束中除含有自身決策變量還包括主問題的決策變量,同樣,最優(yōu)運行子問題約束中除含有自身決策變量還包括可靠性子問題決策變量。在圖1中,發(fā)電商向系統(tǒng)調(diào)度機構(gòu)提供快速響應(yīng)機組的候選集,考慮規(guī)劃限制情況下,調(diào)度機構(gòu)以新機組投資總成本最小為目標,確定新機組的最優(yōu)投資方案。其中,規(guī)劃限制因素包括機組最大數(shù)量和候選機組的建設(shè)時間等。其中主問題同樣確定了目標函數(shù)的下界,并用該下界檢驗規(guī)劃的最優(yōu)性。除了規(guī)劃限制因素,子問題中產(chǎn)生的Benders割也作為主問題附加約束條件。主問題中包含所有的變量,而且所有的限制條件是線性的。主問題是一個混合整數(shù)線性規(guī)劃問題。通過子問題提供的可靠性和最優(yōu)運行對主問題的組合優(yōu)化狀態(tài)進行修正。可靠性檢查子問題對主問題提出的規(guī)劃中涉及到的系統(tǒng)可靠性限制因素的可行性進行檢測。該子問題不僅保證每個節(jié)點是電力平衡的,而且滿足輸電安全和發(fā)電機組物理限制因素的要求。在可行性不允許的情況下,會形成可靠性割,用以分析主問題中規(guī)劃問題的派生情況。直到確定可靠的規(guī)劃后該派生過程才會停止。一旦滿足了系統(tǒng)可靠性,最優(yōu)運行的子問題將考慮規(guī)劃方案的最優(yōu)性,直到滿足給定的收斂標準,該問題的派生過程才會停止。具體計算步驟如下:
1)系統(tǒng)調(diào)度機構(gòu)
最初獲得的信息包括投資候選快速響應(yīng)火電機組的經(jīng)濟性和技術(shù)性數(shù)據(jù)、機組斷電數(shù)據(jù)、輸電線路數(shù)據(jù)以及負荷和風(fēng)速預(yù)測誤差數(shù)據(jù)。然后利用蒙特卡羅模擬法設(shè)定一系列情景。隨機長期規(guī)劃問題本質(zhì)上很復(fù)雜。本文用代數(shù)建模系統(tǒng)(GAMS)對情景進行精簡。
2)本文模型
包括1個混合整數(shù)線性規(guī)劃主問題和2個線性規(guī)劃子問題。主問題研究最優(yōu)投資規(guī)劃,子問題進行可靠性檢查并確定最優(yōu)市場運行狀態(tài)。主問題確定最優(yōu)投資規(guī)劃,其目標是新確立的快速響應(yīng)發(fā)電機組的投資成本最小,如式(2)所示。式中:Bm為快速響應(yīng)機組m的建設(shè)時間;Mmht為第t年發(fā)電機組m啟停狀態(tài),1為開機,0為停機。其中,式(3)—(5)分別為建設(shè)時間約束條件、裝機情況約束條件、快速響應(yīng)機組的組合優(yōu)化狀態(tài)約束條件。主問題的解包括最優(yōu)投資規(guī)劃、新機組的組合優(yōu)化狀態(tài)和規(guī)劃目標函數(shù)的下界。在第1派生階段,對機組的組合優(yōu)化狀態(tài)沒有系統(tǒng)限制約束,因此變量賦有隨機值。但是,在接下來的派生過程中,來自于可靠性檢查和優(yōu)化運行子問題中的Benders割為機組狀態(tài)設(shè)定了限制因素。如果出現(xiàn)意外情況(如圖1所示主問題求解環(huán)節(jié)出現(xiàn)無解的情況),則調(diào)度機構(gòu)需要采取一系列預(yù)防措施,如切負荷、激勵市場參與者提供額外的容量作為快速響應(yīng)備用等。
3)主問題確定
第t年發(fā)電機組m的最優(yōu)安裝狀態(tài)mtG及其在h時段的啟停狀態(tài)mhtM后,可靠性檢查子問題基于主問題的解將系統(tǒng)偏差降到最小。在電力平衡變量中引入松弛變量,目標函數(shù)(6)即是將松弛變量最小化。式中:Vitk為k情境下第t年的松弛變量;,1ijhtkL為第i次迭代k情境下第t年h時段j母線上的預(yù)期發(fā)電缺口;,2ijhtkL為第i次迭代k情境下第t年h時段j母線上的發(fā)電剩余;Phjtk為k情境下第t年h時段j母線上的調(diào)度電量;Dnjtk為k情境下第t年輸電線路n上來自母線j的有功潮流;Qjhtk為k情境下第t年h時段母線j上的負荷;Mmhtk為k情境下第t年發(fā)電機組m在h時段的開停機狀態(tài);Pmhtk為k情境下第t年h時段機組m的調(diào)度電量;Pmin,m為機組m的最小出力限制;Mmht為第t年h時段機組m的啟停狀態(tài);Xmthk為k情境下第t年h時段機組m的發(fā)電機可用狀態(tài),0為處于停機狀態(tài),否則為1;Pmax,m為機組m的最小出力限制;Dnhtk為k情境下第t年h時段輸電線路n上的有功潮流;Ynhtk為k情境下第t年h時段輸電線路n的輸電可用狀態(tài);I為從線路n上某點注入的注入功率;θnchtkθndhtk為k情境下第t年h時段輸電線路n兩端電壓的相角差;xn為輸電線路n的電抗;Rm、Rm為機組m爬坡加速/減速極值。其中,式(7)為目標函數(shù)的節(jié)點電力平衡約束條件,式(8)為發(fā)電機組安裝狀態(tài),式(9)為主問題確定的組合優(yōu)化狀態(tài),式(10)為發(fā)電限制,式(11)為直流電力潮流,式(12)為輸電線路限制,式(13)(14)為爬坡加速/減速限制。隨機規(guī)劃解將滿足長期可靠性指數(shù),如電量不足停電損失率η。當?shù)趖年第h小時的η值比其目標值大時,第r次迭代時產(chǎn)生Benders割,相應(yīng)的可靠性信號會反饋給主問題。將η作為約束條件限制未供給的每小時負荷數(shù)。年度負荷總數(shù)滿足年度η要求。但是,使用基于小時指標的優(yōu)點在于能夠阻止某些時段發(fā)生大規(guī)模甩負荷的情況。第t年h時段的η由式(6)中的預(yù)期發(fā)電缺口Lijhtk,1除以第t年第h小時的預(yù)測負荷所得。式(15)所示的可靠性限制會使發(fā)電剩余Lijhtk,2為0。如果式(15)中有任何一個式子不能滿足,則會產(chǎn)生Benders割。式中:αits和βihts分別為優(yōu)化過程中對應(yīng)于各約束的拉格朗日乘子最優(yōu)值,均為常量;Fhtk為k情景下第t年h時段的負荷;ηht為第t年h時段電量不足的概率。式(16)的Benders割表示現(xiàn)有機組組合優(yōu)化狀態(tài)和候選機組安裝狀態(tài)的耦合信息。割表示在t年通過調(diào)整投資規(guī)劃無法減輕電網(wǎng)受到的擾亂程度。
4)最優(yōu)運行
子問題的目標是基于提交的競標發(fā)電量和用電需求使社會福利最大化。社會福利定義為基于競標值的電力消費支付額和生產(chǎn)成本之間的差額。該子問題的構(gòu)建基于安全約束的經(jīng)濟調(diào)度模型,并檢查所求解的最優(yōu)性。當電力需求沒有彈性時,目標函數(shù)是基于給定的投資規(guī)劃和機組組合優(yōu)化狀態(tài)使系統(tǒng)成本最小,如式(17)所示。在一些情景下,發(fā)電機組和輸電線路斷電會導(dǎo)致無可行解。為了計算此種情況下的價格,假設(shè)原發(fā)電機組由虛擬發(fā)電機組以更高的價格提供所需電量。利用電量不足期望值來表示虛擬發(fā)電機組提供的電能。(1)111(1)111min(1)(1)THKqhtmhtmhtkktthkTHJhtjhtjhtktthjSOPWdSCPd(17)s.t.111MJJmhjtkjhtkjhtkmjjPPQ(18)UPEQ+PAD(19)0,jhtkPj(20)式中:Wqk為系統(tǒng)運行成本;jhtkP為k情境下第t年h時段母線j上虛擬機組的可調(diào)度容量;jhtC為第t年h時段母線j上虛擬機組的成本;U為母線機組關(guān)聯(lián)矩陣;E為母線負荷關(guān)聯(lián)矩陣;P為虛擬機組可調(diào)度容量向量;A為母線支路關(guān)聯(lián)矩陣;D為有功潮流矩陣;P為有功功率向量;Q為負荷向量。類似于可靠性檢查子問題,最優(yōu)運行的目標函數(shù)受到物理因素限制,如式(8)—(14)所示。該子問題的解為主問題目標函數(shù)提供了上界,用于檢查解的最優(yōu)性。如果提出的投資規(guī)劃方案不是最優(yōu)的,會產(chǎn)生如式(21)所示的Benders割現(xiàn)象,并會添加到下一迭代過程中的主問題中。(1)(1)1111111111()(1)()()KTMqmtmtkmtkkktktmKTMkmtkmtkmtktmKTHMkmhtkmhtkmhtkthmCGGZpWdpGGpMM(21)Benders分解法的重要特點是可以在每一迭代階段為最優(yōu)解提供上下界,從而提供了收斂標準。收斂標準如式(22)所示。YZYZ(22)式中是最小的正數(shù),表示接受最優(yōu)解的臨界值。
2、算例分析
本文通過一個6節(jié)點系統(tǒng)的算例來分析集中式和分布式風(fēng)電擴張情形,如圖2所示。本文研究給定風(fēng)電并網(wǎng)水平情況下快速響應(yīng)火電機組的規(guī)劃問題。基于風(fēng)速預(yù)測數(shù)據(jù),該系統(tǒng)分為3個區(qū)域,其風(fēng)電容量參數(shù)分別為31%、38%和49%。風(fēng)電容量參數(shù)是1a內(nèi)實際風(fēng)力發(fā)電量與裝機容量全部投入使用時的發(fā)電量的比值。本文研究的快速響應(yīng)火電機組安全經(jīng)濟規(guī)劃期和年峰負荷預(yù)測期均為10a。表1列出了系統(tǒng)數(shù)據(jù),圖3給出了基準案例情況下年尖峰負荷預(yù)測情況。節(jié)點2、4和5的負荷比例分別為50%、30%和20%。假設(shè)負荷在該段時期內(nèi)擁有相同的分布參數(shù)。年尖峰負荷預(yù)測值是基準負荷(如307MW)與年增長率(如2.5%)的乘積。假定尖峰負荷隨機部分增長率和風(fēng)速預(yù)測誤差服從正態(tài)分布[19],中值為0,標準差為0.01,每小時負荷參數(shù)和每小時風(fēng)力發(fā)電系數(shù)借鑒伊利諾伊理工大學(xué)提供的6節(jié)點系統(tǒng)小時數(shù)據(jù)。表2所示為候選發(fā)電機組數(shù)據(jù)。風(fēng)電每小時成本忽略不計。風(fēng)電容量為150MW,在情形I中是集中式,情形II—IV分布式。5種情形如下:1)情形I,風(fēng)電機組集中在節(jié)點3的規(guī)劃問題。2)情形II,風(fēng)電機組分布在節(jié)點2、3和6的規(guī)劃問題。3)情形III,風(fēng)電機組分布在節(jié)點2、3和6,但是在第8年線路4-5部分停運的規(guī)劃問題。4)情形IV,風(fēng)電機組分布在節(jié)點2、3和6,但是在第8年機組2停運的規(guī)劃問題。5)情形V,風(fēng)電機組分布在節(jié)點2、3和6,但是在第8年線路4-5部分和機組2同時停運的規(guī)劃問題。情形I:在該情形下,風(fēng)電機組全部安置在區(qū)域C的節(jié)點3處,因為此處風(fēng)速預(yù)測最為理想。第1年該節(jié)點接入裝機容量為150W、容量參數(shù)為49%的風(fēng)電機組。但是,這樣的規(guī)劃導(dǎo)致無法用其他機組降低節(jié)點3較大風(fēng)速誤差帶來的影響。表3列出了各機組投入使用的年份。機組3一直投入使用,機組1在尖峰投入時使用以滿足負荷需求,將運行成本降到最小。總的投資和運行成本為1336元/MW,其中運行成本為553元/MW。起初,機組3在節(jié)點3,機組2在節(jié)點2(系統(tǒng)最大的負荷中心)。表3中的其他機組在以后年份風(fēng)電容量和負荷增加時逐步投入使用。風(fēng)電集中安裝情況下沒有足夠多的輸電通道。情形II:圖2顯示了風(fēng)電機組在3個區(qū)域分布式安裝的結(jié)果。風(fēng)電機組裝機容量50MW,區(qū)域A和B的容量參數(shù)小于區(qū)域C的容量參數(shù)。表4給出了候選機組的安裝年份。與情形I類似,機組1在第5年安裝,機組2在第1年安裝。但是,在第7年機組3才在節(jié)點1安裝。節(jié)點3處的風(fēng)電機組WG3年發(fā)電容量為12.5MW(容量參數(shù)為25%),線路2和3沒有阻塞。低成本的WG3在某些時候低于其容量參數(shù)運行是因為系統(tǒng)慢加速限制因素。因此,在第7年接入快速響應(yīng)機組后,WG3平均發(fā)電量上升到22.5MW,容量參數(shù)為45%,仍然低于WG3的容量參數(shù)49%,這是由于輸電和運行條件限制(如火電機組最低發(fā)電量限制、系統(tǒng)慢加速限制、開關(guān)限制等)。與情形1相比,總投資和運行成本降低至1072元/MW,其中運行成本上升到了601元/MW。在情形II中,由于區(qū)域A和B較低的容量參數(shù),總風(fēng)電機組利用率與情形I相比降低了28%,這將導(dǎo)致更多的昂貴的火電機組的使用,并增加運行成本。如果區(qū)域A和B的容量參數(shù)與區(qū)域C相同(49%),則運行成本將降低至540元/MW。圖4把運行和總成本描述為風(fēng)電容量參數(shù)的函數(shù)。初始值是現(xiàn)有的風(fēng)電并網(wǎng)水平。圖4顯示隨著快速響應(yīng)機組投資額的增加,運行成本降低。由社會成本可以看出,容量參數(shù)的最優(yōu)增長為20%,此時社會成本最低。盡管區(qū)域A和B的風(fēng)電容量參數(shù)較低,但是風(fēng)電在3個區(qū)域的分布降低了總成本,提高了機組使用率。這是因為一個區(qū)域的風(fēng)力間歇可以由其他區(qū)域來補充,同時,快速響應(yīng)機組投入減少。情形III:該情形考慮在第8年尖峰時段4-5線路停運的情況。與情形II類似,機組2在第1年投入使用,機組1在第5年投入使用,機組3在第7年投入使用,如表5所示。另外,作為預(yù)防措施,機組4在第8年投入使用,機組6在第10年投入使用。線路4-5的停運減少了區(qū)域A和區(qū)域B的輸電通道,因此有必要在區(qū)域B接入機組4和6。與情形2相比,總成本增加至1227元/MW。情形IV:第8年尖峰時段機組1的停運將改變情形II中的規(guī)劃方案。機組2在第1年投入使用,機組1在第5年投入使用,機組3在第7年投入使用,如表6所示。另外,機組6在第8年投入使用,作為機組2停運的補充。該預(yù)防措施使規(guī)劃成本上升至1162元/MW,運行成本升至601元/MW。情形V:在第8年,線路4-5和機組2同時停運,如表7所示。此處考慮尖峰和非尖峰時段2種情況。同之前情形類似,機組3在第1年投入使用,機組4和6在第8年投入使用作為停運的補充。總成本升至1232元/MW,是所有情形中最高的,但是運行成本和情形4和5相比變化不大。
3、結(jié)論
1.水表設(shè)置及給水支管敷設(shè):
1.1關(guān)于水表設(shè)置。長期以來,我國住宅水表均設(shè)于室內(nèi)廚房或衛(wèi)生間等用水集中處,對于用水點較多且分散的住宅,有時甚至一戶內(nèi)設(shè)多個水表。近年來,水表設(shè)于戶內(nèi)而引發(fā)的諸多問題日益引起人們的重視:入戶抄表擾亂人們的正常生活及可能導(dǎo)致的入戶搶劫,使住宅私密性及安全性得不到保障:管理人員抄表不易且抄表勞動強度大:個別用戶偷水而管理部門無法制止及處罰等。由于這些問題
的產(chǎn)生,水表出產(chǎn)已成為必然的選擇。為此,新修訂的國家規(guī)范(建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GBJ15--88第2.5.8條規(guī)定:住宅建筑應(yīng)裝設(shè)分戶水表,分戶水表或分戶水表的數(shù)字顯示宜設(shè)在戶外。水表出戶一般有以下幾種方式:
a.分戶水表集中設(shè)于屋頂(水箱供水)或底層空間內(nèi)(變頻供水)。這種方式常用于多層單元式住宅中。一般一個單元梯位水表設(shè)一個水表井(箱),分戶水管沿室內(nèi)管井或建筑外墻引入戶內(nèi)。其優(yōu)點為;抄表方便,抄表人員勞動強度低,可以杜絕用戶的輸水行為。缺點是:管材耗量大,管道水頭損失大,需占用較大空間的管道井,如設(shè)于外墻則易影響建筑外觀,分戶支管不易檢修。
b.水表設(shè)于樓梯休息平臺處。給水立管設(shè)于平臺處,每戶設(shè)一水表箱;將水表箱嵌入休息平臺兩側(cè)墻體中。其優(yōu)點為:分戶支管短,較節(jié)約管材,管道水頭損失也較小,缺點是:水表分散設(shè)置,抄表人員勞動強度較大;通常室內(nèi)消火栓箱也明設(shè)于休息平臺處,因而使本來就擁擠的休息平臺更為局促,給住戶通行帶來不便。
c.水表每層集中設(shè)于水表間內(nèi),分戶水表整齊靠于墻面。其優(yōu)點同方式b相同,缺點是:分戶管道必須沿公共走道樓板下引入室內(nèi),因而走道內(nèi)要求設(shè)吊頂。
d.將傳統(tǒng)的普通機械式水表改換為遠傳水表或IC卡智能型水表。遠傳水表計算準確且無需抄表,此卡表需用戶預(yù)存入一定數(shù)額水費,將充值后的IC卡插入水表的讀碼器中即可用水。由于遠傳水表和IC卡表價格相對昂貴且在技術(shù)上仍存在一定問題,因而在實際工程中尚未得到廣泛應(yīng)用。
以上幾種水表出戶方式,各有其優(yōu)缺點,具體在工程實際設(shè)計中采用何種方式,應(yīng)由設(shè)計入員根據(jù)住宅的性質(zhì)、檔次及當?shù)匦袠I(yè)管理部門的要求確定。
1.2給水支管布置與敷設(shè)。目前,新建住宅中一廚兩衛(wèi)已很普遍,有的住宅甚至配有一廚三衛(wèi)、一廚四衛(wèi),且廚房、衛(wèi)生間、陽臺各用水點位置均較分散。分戶支管至用水點間管道如沿室內(nèi)樓板下吊設(shè),必然要求設(shè)室內(nèi)吊頂,管外壁還應(yīng)有防結(jié)露措施,給住戶裝修帶來不便,畢竟不是所有住戶都想設(shè)吊頂。(建筑給排水設(shè)計規(guī)范)GB15-2000(送審稿)第3.6.18條規(guī)定,給水支管宜敷設(shè)在樓(地)面的找平層或沿墻敷設(shè)在管槽內(nèi),敷設(shè)在找平層或管槽內(nèi)的給水支管外徑不宜大于25mm。實際上,如果將接往兩個或兩個以上用水點給水支管串接在一起,其支管外徑均會超過25mm。因此,為了滿足規(guī)范的要求,給水支管入戶后即接入分水器,分水器暗設(shè)于廚房或衛(wèi)生間墻體內(nèi),通過分水器后接往各用水點支管管外徑均可控制在25mm以下。但應(yīng)注意:設(shè)于找平層內(nèi)給水支管施工完畢后,應(yīng)在其位置做上明顯的標記,以免住戶裝修時破壞給水管道。
2.排水管道敷設(shè):
《住宅設(shè)計規(guī)范》GB50096—1999第6.16條規(guī)定;住宅的污水排水橫管宜設(shè)于本層套內(nèi)。雖然規(guī)范有此規(guī)定,但在筆者所了解的大部分住宅設(shè)計中,由于存在各種問題,真正能做到這一點的尚不多見。于是在日常生活中,經(jīng)常出現(xiàn)上下層住戶因排水管道漏水而導(dǎo)致的各種糾紛、影響鄰里關(guān)系。作為工程設(shè)計人員,應(yīng)在設(shè)計時努力解決這一問題。在此,筆者提出一些做法以探討解決問題的辦法。
2.1廚房排水管道設(shè)置。廚房洗滌池排水支管可直接在樓板上接入排水立管。而對于廚房是否設(shè)地漏,目前還存在較大爭議。筆者建議廚房內(nèi)不設(shè)地漏:現(xiàn)代生活中廚房地面一般已很少用水沖洗,少量的濺水用抹布就可完成地面的清潔,廚房地漏由于長時間無水補充,水封內(nèi)存水蒸發(fā)后臭氣反由地漏進入室內(nèi)。同時,取消地漏還可避免地漏排水支管進入下層戶內(nèi)空間。
2.2衛(wèi)生間排水管道設(shè)置。為了不使衛(wèi)生間污水橫管進入下層戶內(nèi)空間,排水管道的敷設(shè)一般采用以下幾種方式:
a.衛(wèi)生間地面樓板下沉,污水橫管設(shè)于下沉室內(nèi)。這種方式對排水管道的施工較為方便,但檢修管道則十分不易。在實際工程使用過程中,經(jīng)常發(fā)生下層住戶靠衛(wèi)生間處樓板及側(cè)墻發(fā)生滲漏現(xiàn)象。由于無法查找出漏水的原因,……上層住戶只能將整個衛(wèi)生間地面鑿開重新翻修,鑿開后才發(fā)現(xiàn)下沉室內(nèi)積滿水,積水經(jīng)側(cè)墻滲入下層。分析產(chǎn)生積水的主要原因有:衛(wèi)生間地面防水未處理好,地面水滲透入下沉室;部分給排水管道漏水進入下沉室。針對以上原因采取的措施有:嚴格做好衛(wèi)生間地面的防水處理及下沉室四周的防水處理;衛(wèi)生間內(nèi)所有給排水管道應(yīng)經(jīng)嚴格試壓住水試驗后方可暗封管道:建議在下沉室側(cè)面設(shè)置側(cè)排地漏,以排除可能出現(xiàn)的積水。
b.采用側(cè)排方式。衛(wèi)生間采用后出水式座便器,側(cè)排地漏,將浴盆或淋浴房墊高,各衛(wèi)生器具排水橫支管沿衛(wèi)生間地面墻腳處引至外墻。器具存水彎、排水橫管及立管均設(shè)于建筑外墻處。采用這種方法,可避免出現(xiàn)下沉式積水的狀況,但應(yīng)注意幾點:首先,盡可能將潔具特別是座便器設(shè)于靠外墻處:其次應(yīng)與建筑專業(yè)密切配合。由于排水橫管及立管均設(shè)于外墻,不可避免影響到建筑外觀,因而在建
筑方案設(shè)計階段,給排水專業(yè)人員就應(yīng)介人,將衛(wèi)生間布置于建筑凹槽處,盡量降低對建筑立面的負面影響。
除此之外,當然還有別的做法。在福州凱旋花園(公寓)的設(shè)計中,由于建筑立面的要求,不宜將排水橫管及立管設(shè)于外墻而必須設(shè)于室內(nèi)管井中。由于管并尺寸的限制,無法在管井內(nèi)設(shè)器具存水彎,為此筆者在設(shè)計中大膽采用高水封直埋地漏,將排水支管直埋于結(jié)構(gòu)板內(nèi)。排水管直埋于結(jié)構(gòu)板中對施工質(zhì)量要求很高,一且排水支管施工質(zhì)量不佳將很難維修。目前凱旋花園已施工完畢,但尚未驗收投入使用,因而無法評價這種做法在實際應(yīng)用中是否理想,提供這種做法僅供同行參考。
3.室內(nèi)消火栓系統(tǒng):
3.1室內(nèi)消火栓箱的設(shè)置:對于單元式住宅來說,由于平面位置限制,消火栓一般只能明設(shè)于樓梯休息平臺,安裝于此處的弊病顯而易見:休息平臺變小,住戶通行不便,特別是搬運大件家具時:消火栓箱棱角突出,對住戶特別是小孩的人身安全構(gòu)成極大的隱患。為解決以上問題,可考慮采取栓箱分設(shè),即消火栓栓口明設(shè),而將附屬的龍帶、水槍及箱體暗裝于休息平臺側(cè)墻處,以騰出休息平臺空間。箱體尺寸建議采用450×600×200。
3.2屋頂十分鐘火災(zāi)初期消防用水量儲存問題。住宅設(shè)計中通常的做法是將消防前期十分鐘用水與生活用水并存于屋頂生活消防共用水箱中,生活出水管上設(shè)虹吸破壞口以保證消防用水不被挪作他用。這樣可以防止消防用水因長期不用而變成死水。《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GBJ12-2000(送審稿)第3.2.8條規(guī)定生活飲用水池(箱)應(yīng)與其它用水的水池(箱)分開,專門設(shè)置。因此,應(yīng)將消防用水單獨設(shè)置消防水箱,并設(shè)專用補水泵(由于水表管理方式的改變,不應(yīng)由生活水泵向消防專用水箱中補水,這一點容易被設(shè)計人員所忽略),補水泵應(yīng)從消防水池而非生活水地中取水。為了防止消防水箱中的水長期不用水質(zhì)惡化,可在消防水箱另設(shè)出水管供住宅綠化、道路用水。
從嚴格意義上講,宜居城市應(yīng)該融合自然環(huán)境、人文環(huán)境兩種,形成一種特殊的結(jié)合體,在這樣的城市中,自然環(huán)境主要是由原始型自然與人工型自然共同組成;人文環(huán)境主要是由社會文化、政治經(jīng)濟等元素組成。在建設(shè)宜居城市的過程中,對園林規(guī)劃設(shè)計進行系統(tǒng)的研究,相關(guān)的理論建設(shè)應(yīng)該堅持“踐行規(guī)劃先行”的原則,以建設(shè)園林型城市作為城市發(fā)展與規(guī)劃的最終目標,并科學(xué)合理的布局宜居城市園林,要以美化城市生態(tài)環(huán)境,促進城市經(jīng)濟水平的發(fā)展作為根本目標,從而制定出完美規(guī)劃藍圖。
1.1站在高起點進行規(guī)劃設(shè)計
在宜居城市進行園林規(guī)劃設(shè)計,一定要是堅持“高起點”理論,站在起點較高的位置進行來整體布局,將發(fā)展宜居城市當作一項艱巨的任務(wù)放置在全國這樣的大環(huán)境中,讓宜居城市的整體發(fā)展空間能夠更為廣闊、更具思想、更有韻味。
1.2品味極高的編制與規(guī)劃
除了上述理論之外,在宜居城市進行園林規(guī)劃與設(shè)計還需要提高自身的品味,在高品味、高水準的基礎(chǔ)上進行設(shè)計。如此一來,城市可以向社會廣泛征集建議,如果有更好的條件,相關(guān)的設(shè)計決策機構(gòu)還可以向國家園林設(shè)計院或者是一些極富經(jīng)驗的設(shè)計專家請教,提高設(shè)計水平,更新設(shè)計理念。除此之外,還可以組建一支高水平的設(shè)計團隊,為城市的園林規(guī)劃設(shè)計提供方案。
1.3高標準、嚴要求的園林規(guī)劃
在園林的規(guī)劃設(shè)計中,應(yīng)當堅持“樹木為主、花草為輔、自然融合、美中取勝”的原則,將“綠色”與“美麗”貫穿到園林設(shè)計當中。同時,園林規(guī)劃設(shè)計必須要因地制宜,保證整體的規(guī)劃具有實踐性以及可操作性。另外,在層次規(guī)劃上,應(yīng)當保證錯落有致,提倡敞開化、景觀化、藝術(shù)化的園林設(shè)計理念。如果是選擇樹種,一般可以考慮采用速生樹種配合長壽樹種、常綠樹種配合落葉樹種等方式,要堅持本地樹種為主,外來引進的樹種為輔,進行樹木種植。在布局與搭配方面,必須要保證喬、灌、花、草之間的科學(xué)性與合理性,重點突出自然景色,彰顯出宜居城市中的獨特韻味與特殊風(fēng)格。
1.4復(fù)合型規(guī)劃,堅持宏微觀結(jié)合
宜居城市在建設(shè)中的重點應(yīng)當是為普通居民提供生活、休息、工作的優(yōu)質(zhì)空間,這就需要從宏觀、中觀以及微觀,三個層面進行研究與設(shè)計。宏觀的規(guī)劃設(shè)計主要表現(xiàn)出區(qū)域演變的真實規(guī)律,以及人類、城市、園林本身、自然環(huán)境之間的影響方式,宏觀的設(shè)計應(yīng)是對宜居城市建設(shè)的整體認知;中觀的規(guī)劃設(shè)計重點表現(xiàn)出的應(yīng)該是依照系統(tǒng)逐漸演變,呈現(xiàn)出來的規(guī)律性,以及不同結(jié)構(gòu)、不同層次、不同布局的特殊的規(guī)劃方式,中觀設(shè)計應(yīng)是園林規(guī)劃設(shè)計的指導(dǎo)所在;微觀的規(guī)劃設(shè)計重點表現(xiàn)出來的是園林設(shè)計的主要方式,微觀設(shè)計就是建設(shè)宜居城市的基礎(chǔ)所在。
2在宜居城市中進行園林規(guī)劃的具體方法
2.1依靠城市自身的條件,架構(gòu)綠色體系
建設(shè)宜居城市最重要的一點就是要堅持因地制宜的方式,充分地依靠城市本身的自然條件,通過科學(xué)的整合與規(guī)劃,架構(gòu)綠地的實際分布。主要的自然要素應(yīng)該是河流、湖泊、丘陵等,這些都要同城市的生態(tài)景觀相連,如公園、林蔭道等,從而形成一個布局合理且層次分明的綠色框架。例如:早期的巴黎城市,以羅馬古道穿過塞納河的位置最為中心,以羅馬古道、塞納河作為兩條主線,逐漸發(fā)展,形成巴黎城的主要框架。
2.2加強城郊建設(shè),提高城市內(nèi)部綠地規(guī)劃水平
宜居城市的建設(shè)不能夠僅僅圍繞某一單一領(lǐng)域,要依靠城市所有的綠地,無論是市內(nèi)還是郊區(qū),都要容納進來。在城市內(nèi)部的綠地應(yīng)當作為整體進行統(tǒng)一規(guī)劃,決不能單獨進行設(shè)計,而割裂了整體的環(huán)境建設(shè)。除此之外,在規(guī)劃的過程中,應(yīng)當整合相應(yīng)的管理職能,形成一個統(tǒng)籌全局的管理體制,讓城郊建設(shè)以市內(nèi)建設(shè)能夠真正的融為一體,保證園林規(guī)劃設(shè)計能夠在統(tǒng)一的環(huán)境下完成。
2.3保證區(qū)域聯(lián)系,建設(shè)綠色系統(tǒng)
在城市的發(fā)展過程中,面積會不斷增加,從生態(tài)環(huán)境保護的角度出發(fā),我國絕大部分的城市都要依賴與城市周圍的大面積自然區(qū)域,只有這樣才能夠從根本上提高城市生活的質(zhì)量,保證城市環(huán)境的良好。但是,值得注意的是,城市擴張已經(jīng)破壞了周圍的生態(tài)環(huán)境,這一定會給宜居城市建設(shè)帶來負面影響。因此,在進行園林規(guī)劃設(shè)計時,要保護城郊區(qū)域的自然景觀,盡可能的保證景觀的原始結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上將城郊景觀同城市內(nèi)部景觀相融合相連接。同時,城郊區(qū)域被譽為是城市周邊的原始型綠色空間,將其當作是城市綠地發(fā)展的延伸區(qū)域,這樣可以最大限度的將其引入到城市內(nèi)部,從而真正實現(xiàn)城市綠地與城市周圍環(huán)境的高度統(tǒng)一。
3結(jié)束語
1、遵循自然規(guī)律,追求人與自然的和諧發(fā)展
在建筑設(shè)計中,要求設(shè)計者將自然環(huán)境因素充分考慮到其中。只有人和自然能夠和諧相處,人類社會才能在和諧中發(fā)展。隨著自然環(huán)境的不斷惡化,可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略收到了人們的普遍重視。任何一項工作都要考慮到自然環(huán)境的重要性,要尊重自然,善待自然。生態(tài)建筑設(shè)計需要遵守的基本原則就是要和自然和諧相處,作為大自然的朋友,建筑工程不能對自然產(chǎn)生破壞。
2、充分利用自然資源,實現(xiàn)自然同建筑的完美結(jié)合
設(shè)計師在進行建筑設(shè)計的過程中,要對有限的自然資源進行充分的利用。這種充分的利用并不是說去對自然資源進行一味的索取。指的是在具體的建筑工程的設(shè)計中,要對建筑場地內(nèi)的空間資源等因素進行有效利用,可以將其作為建筑的一個部分。在建筑工程施工之前,要進行一定的規(guī)劃和設(shè)計,在此過程中就要對地上資源和地下資源都有所考慮,將自然合理地融入到建筑設(shè)計中。同時設(shè)計師要對建筑的節(jié)能減排功能做到一定的認識,以便在施工中有所注意,這樣才能有效地做到建筑和自然地完美結(jié)合。
3、認真考慮相應(yīng)生態(tài)環(huán)境地域特點
建筑工程必將對一定的土地資源進行一定的利用,同時也要充分考慮到施工現(xiàn)場以及周圍的自然景觀和人為景觀。要對當?shù)氐臍夂驐l件和資源等因素進行有效的掌握,對其能源分布和文化特點進行調(diào)查。在具體的工程施工的過程中,不能對這些因素產(chǎn)生破壞,才能在總體上實現(xiàn)建筑和環(huán)境的完美統(tǒng)一。
二、生態(tài)建筑設(shè)計理論應(yīng)用于建筑設(shè)計
1、通過科技手段解決生態(tài)問題
在建筑的施工過程中要通過一定的手段,找出影響生態(tài)平衡發(fā)展的主要因素,并且采取一定的措施加以解決。在通常情況下,一些先進的技術(shù)會被廣泛的應(yīng)用。一般來說,對于建筑材料技術(shù)和物理技術(shù)方面來說,可以將自然界的風(fēng)能和太陽能等無污染的能源資源進行有效地轉(zhuǎn)化,成為人們常用的資源。同時還要將新能源和施工技術(shù)和施工手段等方面進行有機的結(jié)合。這樣才能有效地提高資源的利用率,達到生態(tài)建筑理論的要求目標。
2、進行因地制宜的建筑設(shè)計
上文已經(jīng)介紹了建筑與自然環(huán)境的統(tǒng)一是生態(tài)建筑理論的要求。在傳統(tǒng)的建筑標準中,如果建筑作品與自然能夠融為一體,那么,這樣的設(shè)計應(yīng)該是設(shè)計中的巔峰之作。優(yōu)秀的建筑在保持自己獨立的基礎(chǔ)上還要可以和自然協(xié)調(diào)一致。在生態(tài)建筑理念的作用下,所有的建筑設(shè)計都要與自然相融,具體說來就是建筑風(fēng)格和設(shè)計都要與當?shù)氐淖匀画h(huán)境相符合,就地取材、因地制宜。建筑的本身就可以對當?shù)氐淖匀画h(huán)境和人文特點的體現(xiàn),因地制宜的建筑設(shè)計方法可以將地方的獨特韻味展現(xiàn)在人們的面前。
證券設(shè)計理論,是在資本結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,也是近年來金融經(jīng)濟學(xué)最重要的理論前沿問題,Winton(1995)對證券設(shè)計理論的研究內(nèi)容進行了探討。認為委托理論、信息經(jīng)濟學(xué)和契約經(jīng)濟學(xué)是其三大理論來源,其研究的核心問題,在于如何設(shè)計或?qū)ふ易顑?yōu)現(xiàn)金流配置和控制權(quán)配置的金融契約。目前,該理論的發(fā)展已形成了幾個主要的模型,包括成本模型(incentive-basedmodels)、信號傳遞模型(signalingmod-els)和控制權(quán)模型(corporatecontrol-basedmodels)。對此,本文將展開評述。基于成本的證券設(shè)計理論研究JensenandMeckling(1976)建立了成本起決定作用的金融契約模型,并開創(chuàng)了在金融契約理論中考慮委托關(guān)系的研究。此后,很多經(jīng)濟學(xué)家也將此作為研究的起點。這些模型強調(diào)的是融資結(jié)構(gòu)與經(jīng)營者行為之間的關(guān)系。1.JensenandMeckling模型及相關(guān)研究在委托理論的情況下,JensenandMeckling(1976)具體考慮了兩類融資沖突,即由于經(jīng)理沒有擁有100%的剩余索取權(quán),而造成的股東與經(jīng)理之間的沖突,以及由于股權(quán)人與債權(quán)人風(fēng)險收益分攤的非對稱性而導(dǎo)致的二者之間的利益沖突。該模型研究認為,發(fā)行者需要在股權(quán)成本和債權(quán)成本之間進行權(quán)衡,隨著債務(wù)融資比例的增大,股權(quán)成本將降低,債務(wù)的成本將增大。因此,最優(yōu)的融資契約應(yīng)是通過總成本最小化而得到。2.Townsend和Diamond模型及相關(guān)研究最早從金融契約設(shè)計角度分析問題的是Townsend(1979)。他認為只有外部投資者支付驗證成本c時,外部投資者的收入才與企業(yè)的收入流有關(guān)。在Townsend模型中,融資契約規(guī)定一個企業(yè)每期應(yīng)向投資者支付固定金額F,在實行過程當中,企業(yè)根據(jù)實際現(xiàn)金流y的大小來決定是否履行契約。Diamond(1984)采用對企業(yè)違約的懲罰p來Townsend(1979)模型中的c,并推導(dǎo)出最優(yōu)契約為,是面值為h,非金錢懲罰為實際償還額低于面值額部分的一個債務(wù)契約。h為保證債權(quán)人預(yù)期收益R的最小面值。該模型的重要意義在于,通過模型研究證實了金融中介機構(gòu)存在的意義。3.其他相關(guān)模型研究GaleandHellwig(1985)通過一個簡單的借貸契約模型,分析了競爭大額資本市場條件下最優(yōu)金融契約的形式和特征。他們認為,最優(yōu)的借貸關(guān)系是一個標準的、含有破產(chǎn)機制的債務(wù)型契約。在他們的模型中,破產(chǎn)起到了對企業(yè)投資收益的事后狀態(tài)進行驗證的功能。BoltonandScharfstein(1990)建立了基于問題的金融契約掠奪理論,而HartandMoore(1989)建立了一個債務(wù)動態(tài)模型。他們都假設(shè)經(jīng)理可能占用投資者的收入而不支出,經(jīng)理對投資者的收益支付,是為了避免企業(yè)的清算(代替了上面模型中的核實成本或懲罰)。外部投資者有權(quán)在企業(yè)違約時對企業(yè)進行清算,并且獲得清算收益。但是破產(chǎn)清算是一種次優(yōu)選擇,那么,企業(yè)不能償還時有可能與投資者進行重新談判。因此,可能導(dǎo)致的結(jié)果是清算或者債務(wù)的重新安排。
基于非對稱信息的證券設(shè)計理論研究
成本雖然也是起因于非對稱信息,但是它的著眼點,是金融契約事后信息不對稱和利益沖突問題。而非對稱信息模型,著重考慮金融契約事前非對稱信息對企業(yè)價值的傳遞和影響問題。與成本模型不同,信息不對稱并不導(dǎo)致激勵問題,而只是導(dǎo)致企業(yè)市場價值的扭曲和無效率的投資。此處的分類參考了HarrisandRaviv(1992)的觀點。1.Ross模型及相關(guān)研究Ross(1977)認為,信息不對稱使投資者不能確認質(zhì)量高(H)、低(L)兩類企業(yè)(收益分別為a,b,a>b),并且,市場套利的結(jié)果使得兩類企業(yè)價值相等。打破套利均衡的方法,是在企業(yè)價值和企業(yè)經(jīng)營者之間建立激勵和約束機制。假設(shè)投資者將企業(yè)債券面值F作為企業(yè)類型的信號,同時,對所有企業(yè)債券面值平均水平評估為F*,如果F>F*,則該企業(yè)為H企業(yè),若F≤F*,則為L企業(yè)。Ross認為,通過有效設(shè)計經(jīng)理報酬補償機制,可使信號真實傳遞,其關(guān)鍵在于要使得L企業(yè)模仿H企業(yè)時,其傳遞虛假信息成本大于傳遞虛假信息收益。其他關(guān)于債券信號比例發(fā)送,Heinke(l1982)的假設(shè)是,較高質(zhì)量也有較高總價值而不是較低質(zhì)量的債券;而Poitevin(1989)的模型,則包括了現(xiàn)有企業(yè)與新進入企業(yè)之間的潛在競爭。2.LelandandPyle模型及相關(guān)研究LelandandPlye(1977)從企業(yè)經(jīng)營管理者和投資者之間,關(guān)于企業(yè)投資事前預(yù)期收益的信息不對稱和經(jīng)營管理者風(fēng)險厭惡的角度,探討了資本結(jié)構(gòu)的信息傳遞機能問題。在該模型中,經(jīng)理掌握好消息時就會持有企業(yè)更多的股票,而掌握負面信息時,就不愿意持有股票。如果內(nèi)部信息是正面的,企業(yè)還會提高財務(wù)杠桿來增加內(nèi)部股票的比例,把預(yù)期高額利潤中更大一部分轉(zhuǎn)移給內(nèi)部股票持有人。Ross認為,擁有上乘投資項目的經(jīng)理可以通過發(fā)行更多的債券來傳送這一信號,而擁有劣質(zhì)項目的經(jīng)理不會這樣做。因為,這樣可能會導(dǎo)致企業(yè)違約,從而不留任何財產(chǎn)給經(jīng)理。3.MyersandMajluf模型及相關(guān)研究受到Masulis(1980,1983)關(guān)于企業(yè)股權(quán)和債權(quán)轉(zhuǎn)移能夠向市場傳遞有關(guān)企業(yè)價值及其風(fēng)險狀況信息等分析的啟發(fā),MyersandMajluf(1984)提出了一個優(yōu)序融資的模型。在該模型中,證券契約設(shè)計是為了緩和由于信息不對稱而導(dǎo)致的企業(yè)投資決策的無效率性。該模型認為,融資證券設(shè)計是企業(yè)為新項目籌資的愿望驅(qū)使下形成的,融資首先通過內(nèi)部資金進行,然后,再通過低風(fēng)險的債券,最后,才不得不采用股票。Myers(1984)稱之為優(yōu)序融資理論(PeckingOrder)。之后,許多學(xué)者進一步拓展了該模型。其中Krasher(1986)在企業(yè)選擇新投資項目及相應(yīng)的股票發(fā)行規(guī)模的情況下,證實了該模型,并且還得到了“股票發(fā)行越多,傳遞的信號越差,企業(yè)股價下降越厲害”的結(jié)論。HeinikelandZenchne(r1990)證明,當信息不對稱僅涉及新項目時,可能出現(xiàn)投資過度。當然,也有學(xué)者對此類模型提出了質(zhì)疑,比如BrennanandKraus(1987)、Noe(1988)、ConstantinidesandGrundy(1989)等。他們總體認為,企業(yè)并不總是更偏好發(fā)行直接債券而不喜歡股票。投資不足的問題可以通過更多的融資選擇的信號傳遞而得到解決。他們的研究,雖然對MyersandMajluf(1984)的結(jié)論提出了質(zhì)疑,但是,卻進一步豐富了非對稱信息博弈模型的研究。
基于控制權(quán)的證券設(shè)計理論研究
受契約經(jīng)濟學(xué)的影響,特別是并購活動的增強,理論界開始重視公司控制權(quán)與金融證券設(shè)計的研究。其研究可分為早期的傳統(tǒng)控制權(quán)模型和不完全契約分析框架下的控制權(quán)模型。1.早期基于控制權(quán)的證券設(shè)計模型早期的關(guān)于控制權(quán)的模型,主要關(guān)注的是公司控制權(quán)的轉(zhuǎn)移和爭奪,開始初步考慮到了控制權(quán)的收益問題。其代表性的研究包括:HarrisandRaviv(1988)、Stulz(1988)和Israel(1989)等。HarrisandRaviv(1988)把股票和債券的投票權(quán)結(jié)構(gòu)視為外生,并強調(diào)了資本結(jié)構(gòu)對公司控制權(quán)競爭的重要性。因為,較高的財務(wù)杠桿使得競爭對手能以較低的成本獲得公司的控制權(quán)。該模型強調(diào),權(quán)競爭會迫使爭奪雙方考慮其他股東的利益,并強調(diào):接管爭奪的結(jié)果如何通過管理者改變自身的股權(quán)結(jié)構(gòu)而得到改變。Stulz(1988)的研究,則探討了經(jīng)營者收購股票導(dǎo)致股價溢價,經(jīng)營者必須選擇合理股權(quán)比例。而Israel(1989)則分析了企業(yè)并購三個比較靜態(tài)結(jié)果。總體而言,傳統(tǒng)的基于控制權(quán)模型的研究重點,在于企業(yè)原管理者與競爭者能力給定的情況下,考察何種資本結(jié)構(gòu)對企業(yè)實現(xiàn)收入最大化最優(yōu)。2.基于不完全契約的證券設(shè)計模型上述證券設(shè)計理論的研究,主要關(guān)注于委托人如何選擇或設(shè)計最優(yōu)的金融契約(證券)來克服問題。由于這些最優(yōu)金融契約已經(jīng)包含了幾乎所有情況及其行動對策,所以,在本質(zhì)上屬于不需要事后再談判的完全契約。其研究基本不考慮控制權(quán)的配置問題,因此,也存在明顯的缺陷。Hart就曾指出,這些模型不能回答:為什么一個標準的委托問題不能用激勵機制解決,而要用金融契約的方式解決。GrossmanandHar(t1986)和HartandMoore(1990)通過對不完全金融契約的分析,而建立了GHM分析框架,突破了完全契約理論的分析框架,同時,研究了最優(yōu)的現(xiàn)金流和控制權(quán)的動態(tài)配置,從不完全契約和控制權(quán)動態(tài)配置的角度來研究證券設(shè)計。之后,很多學(xué)者對此也做出了重要的貢獻,其中最具代表性的是AgihonandBolton模型和Hart模型。(1)AghionandBolton(1992)最早把GHM分析框架引入證券設(shè)計理論研究中,并從股權(quán)封閉公司中金融契約不同參與方之間控制權(quán)分配的角度,探討了公司證券的最優(yōu)設(shè)計問題。他通過在GrassmanandHar(t1986)分析企業(yè)縱向一體化問題的不完全契約模型中,導(dǎo)入企業(yè)家財富約束要素,構(gòu)建了不完全金融契約理論的基本分析框架,并分析了不同收益狀態(tài)和投資行為下,不同的企業(yè)控制權(quán)配置,對企業(yè)融資和投資的可能產(chǎn)生的影響。他認為,一個狀態(tài)依賴的控制權(quán)轉(zhuǎn)移的債務(wù)金融契約模型是最優(yōu)的。他的研究表明,為了實現(xiàn)總收益的最大化,最優(yōu)的控制權(quán)結(jié)構(gòu)應(yīng)該是在貨幣收益(或企業(yè)家的私人收益)與總收益之間單調(diào)遞增的時候,投資者(或企業(yè)家)單邊控制可以實現(xiàn)最優(yōu);如果貨幣收益(或企業(yè)家的私人收益)與總收益之間不是單調(diào)遞增,那么,控制權(quán)的相機轉(zhuǎn)移是最優(yōu)的,即企業(yè)家在企業(yè)經(jīng)營狀態(tài)好的時候控制,否則投資者控制。他還認為,如果最優(yōu)的控制權(quán),是依據(jù)某個信號而狀態(tài)依存的,那么,采用的融資方式可以是債券融資、可轉(zhuǎn)債融資、或者可轉(zhuǎn)換優(yōu)先股融資。值得指出的是,卡普蘭和斯特龍伯格(KaplanandStromberg,2001)的實證研究成果,對AgihonandBolton的模型結(jié)論給出了有力的支持。(2)Hart接受AgihonandBolton(1992)的觀點,并應(yīng)用于最佳債務(wù)契約研究中(HartandMoore,1994;Hart,1995)。哈特(Hart,1995)對阿洪和博爾頓模型做出了進一步的發(fā)展,它明確指出了不同情況下,公司最優(yōu)債務(wù)融資規(guī)模的大小。哈特的文章在金融契約不完全的前提下,將經(jīng)理人與外部投資者之間的利益沖突集中表現(xiàn)在:“公司到底是應(yīng)該繼續(xù)經(jīng)營,還是被清算”的問題上。經(jīng)理人為了維護自己的既得利益--控制權(quán)收益,就有可能在公司需要清算的時候,還繼續(xù)維持公司的經(jīng)營;或者外部投資者有可能在公司還可以繼續(xù)經(jīng)營的時候卻將其清算掉,以便從清算中獲得更大的經(jīng)濟利益。在契約不完全的條件下,哈特認為,債務(wù)融資可以起到比激勵契約更好的約束作用,以避免上述情況的發(fā)生。哈特分析金融契約的思路很具啟發(fā)性,他不再將研究的視角局限于稅收和信息不對稱這些觀點上,而是在契約不完全的條件下,引入公司繼續(xù)經(jīng)營與公司被清算的矛盾,具體探討公司資本結(jié)構(gòu)的最優(yōu)債務(wù)規(guī)模的確定。
1.1園林對宜居城市自然環(huán)境的作用
城市自然環(huán)境保包括生態(tài)環(huán)境與人工環(huán)境2方面。在建設(shè)城市自然環(huán)境的過程中,園林的營建能夠?qū)崿F(xiàn)生態(tài)環(huán)境與人工環(huán)境之間的協(xié)調(diào),實現(xiàn)園林環(huán)境的舒適宜人。在宜居城市營建的過程中,園林系統(tǒng)包含有經(jīng)濟、社會與環(huán)境等多個方面的效益,同時還能夠?qū)Τ鞘械拿婷策M行塑造。
1.2園林對宜居城市文化的作用
城市文化中包括歷史文化、現(xiàn)代文化等,在園林進行營建的過程中,要在園林結(jié)構(gòu)中融入城市的自然景觀風(fēng)貌與歷史文脈特征,一方面要體現(xiàn)城市的精神內(nèi)涵與文化內(nèi)涵,另一方面要體現(xiàn)城市的文脈。此外,園林還能夠?qū)崿F(xiàn)對城市歷史遺跡的保護,使其能夠在城市文化精神中進行延續(xù)。
1.3園林對宜居城市安全的作用
在宜居城市進行營建的過程中園林能夠發(fā)揮防災(zāi)減災(zāi)的作用:一方面城市中的綠地能夠作為應(yīng)急避難場所,能夠在出現(xiàn)緊急情況之后為市民的居住、醫(yī)療、生活、防疫、傳播等提供便利條件;另一方面通過園林能夠?qū)崿F(xiàn)居民建筑及街道、廣場等環(huán)境安全性的提高。
1.4園林對宜居城市生活的作用
在宜居城市營建的過程中,園林在居住環(huán)境與社會氛圍營造的過程中發(fā)揮著重要作用。園林能夠充分發(fā)揮自身自然條件方面的優(yōu)勢,為宜居城市居住環(huán)境與社會氛圍的營造提供物質(zhì)支持,充分發(fā)揮自身蘊含的文化與歷史,為宜居城市居住環(huán)境與社會氛圍的營造提供精神支持。
1.5園林對宜居城市經(jīng)濟的作用
城市的經(jīng)濟發(fā)展水平?jīng)Q定著城市綠化的水平,園林作品質(zhì)量的提高需要有非常雄厚的經(jīng)濟基礎(chǔ)。而城市園林同樣具有經(jīng)濟效益,能夠多方位地對城市經(jīng)濟發(fā)展進行協(xié)助:首先,園林能夠改善城市景觀,創(chuàng)造良好的投資環(huán)境;其次,園林能夠促進城市旅游業(yè)的發(fā)展;最后,綠化植被帶動了園藝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2宜居城市園林規(guī)劃設(shè)計理論
2.1在城市自然條件的基礎(chǔ)上實現(xiàn)城市綠地的架構(gòu)
在宜居城市營建的過程中,在城市綠地分布的架構(gòu)過程中,要將城市的自然條件作為依據(jù),實現(xiàn)綠地分布規(guī)劃與架構(gòu)的合理性。城市的自然環(huán)境要素包括山川、河流、湖泊等,依據(jù)這些城市中已有的自然環(huán)境實現(xiàn)對城市中公園、道路、廣場等綠色空間的設(shè)置,實現(xiàn)城市綠色空間與城市郊區(qū)自然環(huán)境實現(xiàn)連通與融合,從而形成城市綠地的層次分明與合理布局。
2.2對城市內(nèi)部與城市郊區(qū)的綠地進行總體規(guī)劃
在營建宜居城市的過程中,不能夠僅僅依靠城市范圍之內(nèi)的綠地,還需要對城市郊區(qū)的綠地進行充分利用。園林營建的過程中要將城市內(nèi)部與城市郊區(qū)的綠地從整體上進行整體規(guī)劃,從整體上實現(xiàn)城市園林建設(shè),充分發(fā)揮園林在宜居城市建設(shè)過程中的重要作用。
2.3實現(xiàn)區(qū)域綠地系統(tǒng)框架之間的相互聯(lián)系
隨著城市的快速發(fā)展,城市建筑面積不斷擴大。在這種情況之下,很多城市在生態(tài)環(huán)境保護的過程中都過多依賴城市周邊的自然區(qū)域,通過這些區(qū)域來實現(xiàn)對城市生活環(huán)境質(zhì)量的提高。在城市快速擴張的過程中,已經(jīng)對城市周邊的自然環(huán)境造成了一定破壞,而對郊區(qū)環(huán)境過多的依賴則會進一步加重城市周邊自然環(huán)境的破壞。第一,要對城市郊區(qū)的自然景觀進行設(shè)法保護,使其能夠維持其原有的景觀結(jié)構(gòu),真正實現(xiàn)城市內(nèi)部景觀與郊區(qū)自然景觀之間的相互融合與連接。第二,城市周邊的綠地空間被視為是城市綠地的延伸,要實現(xiàn)周邊綠地空間最大限度的引入到城市中,實現(xiàn)城市綠地系統(tǒng)與周邊生態(tài)環(huán)境之間的高度統(tǒng)一。
2.4實現(xiàn)城市園林規(guī)劃設(shè)計理論的系統(tǒng)化
在城市空間中包含多種要素及要素之間的復(fù)雜聯(lián)系,在宜居城市營建的過程中不僅要對各種要素進行考慮,同時還要考慮要素之間關(guān)系的處理。在城市園林規(guī)劃設(shè)計理論的過程中,要在城市環(huán)境實際情況的基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)規(guī)劃,對城市環(huán)境的發(fā)展進行引導(dǎo)與限制;要將城市自然特征保護與恢復(fù)作為宜居城市營建的出發(fā)點,實現(xiàn)各個要素的相互融合。
3總結(jié)
論文關(guān)鍵詞:深基坑支護類型土壓力支護結(jié)構(gòu)地下水動態(tài)設(shè)計施工
深基坑工程是隨著城市建設(shè)事業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種較類型的巖土工程,基坑支護設(shè)計是一個綜合性的巖土工程問題既涉及土力學(xué)中典型強度與穩(wěn)定問題,又包含了變形問題,同時還涉及到土與支護結(jié)構(gòu)的共同作用以及結(jié)構(gòu)力學(xué)等問題。隨著對這些問題的認識及其對策研究的深入,越來越多的新技術(shù)在深基坑工程中也得到應(yīng)用。
1深基坑支護類型
1)土釘墻支護。2)攪拌樁支護。3)柱列式灌注樁、排樁支護。4)內(nèi)支撐和錨桿支護。5)鋼板樁支護。6)地下連續(xù)墻。
2深基坑支護的土壓力
2.1土強度指標的選擇
土的抗剪強度指標C,與土的固結(jié)度有密切的關(guān)系,土的固結(jié)過程就是土中孔隙水壓力的消散過程,對于同一種土,在不同排水條件下進行試驗,可以得出不同的抗剪指標C和,故試驗條件的選取應(yīng)盡可能反映地基土的實際工作狀態(tài)。在基坑支護設(shè)計中應(yīng)采用三軸試驗的指標,才能保證選取參數(shù)值的客觀性和準確性。對于黏性土,計算圍護結(jié)構(gòu)背后由自重應(yīng)力而產(chǎn)生的主動土壓力采用三軸試驗的固結(jié)不排水剪的指標與實際工作狀態(tài)較致,但由地面臨時荷載而產(chǎn)生的土壓力,通常采用三軸不排水剪指標較合理。特別對于軟黏性土,最好采用現(xiàn)場十字板的原位測試方法確定c和妒,因為室內(nèi)試驗的擾動影響太明顯,強度指標偏低,使設(shè)計過于保守。計算基坑內(nèi)被動土壓力時,一般宜采用三軸固結(jié)不排水剪。對于砂土,由于排水固結(jié)迅速,對于任何情況,均可采用排水剪指標,或采用固結(jié)不排水剪經(jīng)孔隙水壓力修正后的c,值來計算土壓力。
2.2土壓力計算理論及方法
1)試驗結(jié)果證實了太沙基理論的定性結(jié)論,土壓力大小取決于位移的大小和位移方向;2)實測結(jié)果表明,當變形小于5%H(H為開挖深度)時,被動土壓力仍然能得到充分發(fā)揮,所以說,對于深基坑工程的實際變形情況而言,套用一些經(jīng)驗的位移指標來判斷墻前土體是否達到被動極限狀態(tài),是有局限性的;3)在黏性土上的許多基坑支護工程,護坡樁鋼筋強度未完全發(fā)揮,實際鋼筋應(yīng)力還低于鋼筋的設(shè)計強度,造成很大浪費,而造成鋼筋應(yīng)力低的原因主要是計算土壓力大于實際土壓力。實驗還表明,把基坑支護結(jié)構(gòu)視為平面不合理,因為基坑工程的“角效應(yīng)”即土壓力的空間效應(yīng),對墻移有明顯的抑制作用。利用這種空間效應(yīng)可以在兩邊折減樁數(shù)或減少配筋量。
2.3水土壓力的合算與分算
按照有效應(yīng)力原理,可知“土、水壓力分算”比“土、水壓力合算”概念要清楚。但由于要測得有效應(yīng)力強度指標,一般試驗難以做好,而且水、土壓力合算法在一些軟黏土地區(qū)的臨時性開挖工程中土壓力計算值與實測值較為符合。
土在有水作用時,墻后土壓力主要是水、土壓力共同作用的結(jié)果,在未搞清水、土耦合效應(yīng)的前提下,水、土壓力合算是一個包含一定的實踐經(jīng)驗的綜合方法,對工程實踐來說是有利的。
為搞清墻后土體在水、同作用下的破壞機理,進行水、土壓力分算,是符合系統(tǒng)科學(xué)原理的方法。
3支護結(jié)構(gòu)計算方法
3.1靜力平衡法
靜力平衡法亦稱自由端支承法,該法假定圍護結(jié)構(gòu)是剛性的,并可繞支撐點轉(zhuǎn)動。圍護結(jié)構(gòu)的前側(cè)產(chǎn)生被動土壓力,后側(cè)產(chǎn)生主動土壓力。靜力平衡法適用于圍護結(jié)構(gòu)的入土深度不太深即底端非嵌固的情況,此時圍護結(jié)構(gòu)由于土壓力的作用而達到極限平衡狀態(tài)。利用墻前后土壓力的極限平衡條件來求插入深度、結(jié)構(gòu)內(nèi)力等。
3.2等值梁法
單支撐(錨拉)埋深板樁計算,將其視為上端簡支、下端固定支承,變形曲線有一反彎點,一般認為該點彎矩值為零,于是可把擋土結(jié)構(gòu)劃分為兩段假想梁,上部為簡支,下部為一次超靜定結(jié)構(gòu),其彎矩圖不變,該法稱為等值梁法。實踐表明,等值梁法計算板樁是偏于安全的,實際設(shè)計計算常將最大彎矩予以折減,折減經(jīng)驗系數(shù)為0.6~0.8,一般取0.74。等值梁法基于極限平衡狀態(tài)理論,假定支擋結(jié)構(gòu)前后受極限狀態(tài)的主被動土壓力作用,不能反映支擋結(jié)構(gòu)的變形情況,亦即無法預(yù)先估計開挖對周圍建筑物的影響,故一般僅作支護體系內(nèi)力計算的校核方法之一。
3.3彈性地基梁的m法
基坑工程彈性地基梁法取單位寬度的擋墻作為豎直放置的彈性地基梁,支撐簡化為與截面面積、彈性模量和計算長度等有關(guān)的二力桿彈簧。彈性地基梁法中土對支擋結(jié)構(gòu)的抗力(地基反力)用土彈簧模擬,地基反力的大小與擋墻的變形有關(guān),即地基反力由水平地基反力系數(shù)同該深度擋墻變形的乘積確定。即f=mzy,其中,.f為土對支擋結(jié)構(gòu)的水平地基反力,kN/m2;為比例系數(shù),kN/m4;為計算深度,m;為計算點處擋墻的水平位移m。彈性地基梁的m法優(yōu)點是考慮了支護結(jié)構(gòu)與土體的變形協(xié)調(diào)。工程實踐表明,在軟土中的懸臂樁支護計算采用m法,計算位移與實測位移有很大差異,實測位移是計算值的好幾倍。這說明樁后土體變形已不再屬于彈性范圍。另外,m法無法直接確定支護結(jié)構(gòu)的插入深度,通常假定試算有很大的隨意性,有時樁底落在軟弱土層中,還需經(jīng)驗來修正。
3.4彈塑有限元法
有限單元法作為今后基坑支護設(shè)計計算的發(fā)展方向,它的優(yōu)點是考慮了土體與結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào),而且可以得出塑性區(qū)的分布,從而判斷支護結(jié)構(gòu)的總體穩(wěn)定性。但選取合理的本構(gòu)模型與計算參數(shù),以及塑性區(qū)范圍與穩(wěn)定性之間的定量關(guān)系均缺乏經(jīng)驗。目前,隨著計算機技術(shù)及系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展,為有限單元法的完善提供了更有利的工具。在結(jié)構(gòu)計算方面,建立了能考慮基坑圍護結(jié)構(gòu)和土壓力的空間非線性共同作用理論及其計算方法,并編成程序,方便高效地完成基坑圍護工程的計算。
4地下水治理
4.1明排水治理法
在填土、淺層黏性土中開挖基坑,經(jīng)計算和現(xiàn)場試驗判斷不可能發(fā)生坑底突涌或側(cè)壁滲漏、流土,可采用明溝盲溝排水方法。
4.2井點降水治理法
降水治理方法適用以下條件:1)地下水位較淺的砂石類或粉土類土層;2)周圍環(huán)境容許地面有一定的沉降;3)止水帷幕密閉,坑內(nèi)降水時坑外水位下降不大;4)基坑開挖深度與抽水量均不大,或基坑施工期較短;5)有有效措施足以使鄰近地面沉降控制在容許值以內(nèi);6)具有地區(qū)性成熟經(jīng)驗,驗證降水對周圍環(huán)境不產(chǎn)生大的不良影響。填土、粉土及含薄層粉砂的粉質(zhì)黏土含水層涌水量不大時,適用輕型井點降水。黏性土、淤泥質(zhì)土和粉土,適用電滲井點降水。砂土、粉土地層適用噴射井點降水。砂土、碎石土和巖石地層適用管井井點降水。管井降水可根據(jù)水文地質(zhì)條件,水位降幅要求和環(huán)境保護要求采用完整井或非完整井。
4.3隔滲治理法
采取隔滲措施治理方法適用以下條件:1)開挖深度以上或坑底以下接近坑底部位分布有粉土、粉砂,有可能產(chǎn)生流土?xí)r;2)鄰近基坑有地表水體(湖塘、渠道、河流),與基坑之間沒有可靠隔水層時;3)有承壓水突涌可能,且無降水措施時。
4.4減小降水不良影響的措施
1)充分估計降水可能引起的不良影響;2)設(shè)置有效的止水帷幕,盡量不在坑外降水;3)采用地下連續(xù)墻;4)坑底以下設(shè)置水平向止水帷幕;5)設(shè)置回灌系統(tǒng),形成人為常水頭邊界。回灌系統(tǒng)適用于粉土粉砂土層。
5動態(tài)設(shè)計和施工
深基坑工程是土體與圍護結(jié)構(gòu)體系相互作用的一個動態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng),僅依靠理論分析和經(jīng)驗估計是難以把握在復(fù)雜等條件下基坑支護結(jié)構(gòu)和土體的變形破壞,也難以完成可靠而經(jīng)濟的基坑設(shè)計。通過施工時對整個基坑工程系統(tǒng)的監(jiān)測,可以了解其變化的態(tài)勢,利用監(jiān)測信息的反饋分析,就能較好地預(yù)測系統(tǒng)的變化趨勢。當出現(xiàn)險情預(yù)兆時,可做出預(yù)警,及時采取措施,保證施工和環(huán)境的安全;當安全儲備過大時,可及時修改設(shè)計,削減圍護措施,通過分析,可修改設(shè)計模型,調(diào)整計算參數(shù),總結(jié)經(jīng)驗,提高設(shè)計與施工水平。
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