时间：2023-03-21 17:12:49
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（1）铰制器用铰直轮材料抗磨强度低，造成打捆线表面质量及直线度差，打捆线因回抽而无法完成打捆。
（2）四台线道小车通过中心板连接在一起，通过液压缸的带动来完成打捆线的穿线工作，由于长时间的运行，1#打捆机4#线道由于重力作用小车容易发生下沉变形，线道小车底部滑道与支撑辊之间脱离，支撑辊无法起到支撑作用，从而造成液压缸活塞杆在前移的过程中由直线运动变为抛物线运动，活塞杆前端下沉疲劳折断产生故障时间。并且由于线道小车下沉，造成打捆头与线道小车穿线困难，造成打捆机顶线或送线不到位。
（3）线道内打捆线的传送运行靠深沟球轴承支撑传动，因此线道内球轴承用量较多，每台线道小车用量约400盘，摩根打捆机所用轴承型号为6301，由于轴承直径小，承载能力差，并且由于打捆线在穿线过程中的冲击作用，轴承损坏频繁，并且由于数量多并且轴承在线道内部，当轴承损坏时很难进行更换，造成打捆线回抽，影响车间的生产。
（4）各线道处常开翻板导槽用橡胶弹簧使用寿命短，当弹簧失效或弹簧座开焊的时候造成翻板关闭不严，打捆线回抽，更换橡胶弹簧或弹簧支座需要拆卸导槽用时较多。
2解决方案的确定
摩根公司经过几年的研究并且结合用户在使用过程中提出的不足，对现在生产的打捆机进行了部分的改造，如升降台的升降采用了曲柄连杆结构，由液压缸来带动升降曲柄的运行从而带动升降台的运行；弧形导卫与双线导槽设计成一体结构，并且将扭簧采用圆柱螺旋压缩弹簧代替。但若对摩根公司早期线材打捆机进行升级改造，升级费用较高，仅单台升级备件费用就高达48万，并且即使升级改造后因新旧线道的兼容性差，使用故障率较高。这就需要有针对性的优化设计来消除设计缺陷形成的隐患，确保打捆机的稳定生产。经对打捆机的认真研究以及对打捆机各类故障的分析，形成了以下优化设计思路。
2.1升降台系统
（1）将法兰轴承座体材质由铸铁改为铸钢，增加座体的抗冲击性能。
（2）将底座球面轴承改为滑动轴承。
（3）在升降台升降液压缸的两侧增加支撑导向机构。
2.2线道系统
（1）更改铰直轮的材质及公差尺寸，延长铰直轮的使用寿命。
（2）更改线道小车支撑辊结构，增加受力面积，确保线道小车的稳定运行。
（3）将轴承6301进行优化改造加工成厚壁轴承，保持轴承外径尺寸不变，去除法兰缘衬套，将轴承内径尺寸做成与法兰缘衬套内径尺寸相同。
（4）更改橡胶弹簧橡胶材质，由普通橡胶改为进口硅胶，增加弹簧的弹性及使用寿命。将弹簧支座由焊接结构改为一体结构，采用线切割加工。
3具体实施措施
3.1升降台系统
（1）针对于升降台内臂、外臂连接法兰轴承经常受冲击损坏的问题，将法兰轴承座体的材质由铸铁改为铸钢，增加轴承座体的抗冲击性。
（2）针对于升降臂与底座连接的球面轴承经常损坏的现象，将球面轴承结构改为滑动轴承结构，滑动轴承材质选用铸铜、外形尺寸为准45×准57×49；轴承座根据滑动轴承的外形尺寸以及原球面轴承的安装尺寸重新设计。
（3）支撑导向机构。支撑导向机构结构图如图1所示。支撑轴通过M64螺纹与升降台拖枕连接在一起，支撑座与升降台底座通过螺栓把合，导向套对支撑轴起到支撑导向作用，通过支撑轴的支撑导向作用来减少升降台的晃动，保证车间的稳定运行。此结构对升降台稳定运行起到关键作用的是支撑导向套，此支撑导向套采用橡胶材质，导向套中间部位打斜口以便于安装。
3.2线道系统
（1）改变铰制器铰制轮的材质，由45#钢改为42Cr-Mo，并且对铰制轮表面采用高能离子注入技术进行表面硬化，提高铰制轮的综合力学性能及耐磨性，同时将铰制轮的外形尺寸由准（69.90～70）mm改为准（70～70.05）mm，通过偏心轴来调整铰制轮与打捆线的相对位置，提高打捆线的表面质量。
（2）1#、4#线道小车在重力的作用下容易发生变形，并且线道小车导向面磨损变形以后，小车支撑辊与小车导向面接触面积变小，支撑辊失去支撑作用造成定位锥头与打捆头定位不好，无法完成打捆线穿线动作。针对此情况对支撑辊进行优化设计，将辊面加长由原来的30mm增加到60mm，内部结构改为双滚针结构，增加了支撑辊的灵活性及抗载荷能力，支撑辊与小车接触良好。
（3）将线道用6301轴承进行优化改造加工成厚壁轴承，保持轴承外径尺寸不变，去除法兰缘衬套，将轴承内径尺寸做成与法兰缘衬套内径尺寸相同，提高轴承的抗冲击性。
（4）橡胶弹簧内部弹性元件材质由普通橡胶改为进口硅橡胶，弹性元件的弹性增加。橡胶弹簧支座由原来的焊接结构改为一体结构，并且使用线切割进行加工，避免了弹簧支座开焊现象的发生。
4结束语
1引言
海绵城市理念在园林绿地建设中极具适用性，而园林优化设计又是打造海绵城市过程中不可或缺的重要内容。当前，园林的主要功用是观赏、休闲、娱乐，在人们日常生活中扮演着重要角色。基于海绵城市理念，对其进行优化设计，不仅能够提高水资源利用率，而且能够有效解决水污染问题，使城市空气及环境得到净化，经济效益与生态效益兼备。
2海绵城市理念、建设原则及规划目的
2.1海绵城市理念
海绵城市即充分发挥现代城市的弹性，使其对环境变化及自然灾害具备较好的应对能力。海绵城市极为舒适，呈现宜居性特征，具备较好的渗透性和净化功能。主要实现方法是充分发挥生态、自然排水系统功能，对雨水进行吸纳和缓释，有效缓解城市内涝问题，改善城市环境，解决水资源浪费问题。
2.2海绵城市建设原则
安全性原则。参考城市防洪排涝标准，进行海绵城市建设，使城市雨水控制系统更加安全、可靠，抵制自然灾害，保护人民群众的生命财产安全，保障城市供水，为人们提供一个安全的用水环境。生态性原则。生态问题是海绵城市规划及建设中考量的重要内容，将自然排水系统应用到公园、河流、绿地等海绵体中，使雨水能够自然排放和净化，对水资源进行充分利用，使其具备较强的自然修复能力。因地制宜原则。依据区域性地质情况和水文特征等，分析园林设计中的各影响因素，以对开发设施和系统等进行针对性选择。④统筹建设原则。将海绵城市理念应用到园林优化设计中，需各部门及专业共同参与及合作，该过程中要分工明确，对各项设计施工内容进行统筹安排，达到园林预期设计目标，并兼顾社会性、经济性和环保性[1]。
2.3海绵城市规划目标
首先，提高雨水利用率。以海绵城市理念为基础，对园林进行优化设计，能够对雨水资源进行合理应用，具体实现方法是集蓄和渗透，继而对地下水进行有效补充，以对径流系数进行有效控制，使排水压力得到有效缓解。与此同时，也可以通过池塘、湿地和自然水体等，对雨水进行科学调蓄和应用，使城市生态环境得到有效改善。其次，改善城市景观。在园林优化设计中应用海绵城市理念，能够对现有城市景观进行有效改善。公园、绿地等多处于生态敏感地带，其因自身独有的生态格局，极具休闲性。但是，要改变传统开发模式，既要实现自然资源保护，又要促进城市发展，依据城市水文地质及水环境特征，实现控制目标规划。与此同时，建设园林时，很容易污染水资源，需对降水径流污染进行严格控制。
3基于海绵城市理念的园林优化设计方法
3.1转变传统设计理念
城市园林设计中，设计人员很容易沿用传统设计理念，采用水泵、管渠等设计方式，园林道路面积相对较大。部分设计人员秉承末端集中排水原则，导致园林很容易在降雨天气出现雨水淤积。海绵城市更倾向于采用自然排水方式，选择下沉式绿地等影响相对较小的排水方法，注重源头分散控制。相较于传统园林设计理念，基于海绵城市理念的园林设计方式更具先进性及可行性，不仅有助于节约水资源，而且排水畅通。设计人员也要依据园林实际情况，改变传统设计理念，选择适用性较强的设计方法，以达到良好的园林设计效果，符合海绵城市建设要求。例如，园林优化设计中，可选用渗透技术，构建雨水花园、生物滞留带、渗井等，减少不必要的水资源浪费问题，确保雨水天气排水畅通；在绿地、广场等设置湿塘以及各类渗管渠等。
3.2科学选择海绵体
海绵园林的优越性主要表现在三个方面：对园林原有生态系统进行有效保护；对已破坏生态系统进行修复。低影响开发。然而，现阶段，城市海绵园林建设中仍然存在诸多问题，海绵体吸收能力较小或者使用过程中发生损坏等。产生该类问题的原因主要是工作人员的重视度不足，其并未依据地区实际情况，对外部环境进行全面考察、分析和论证，导致海绵体选择过于随意，以至于无法达到良好的园林优化设计效果。我国国土资源辽阔，各地区环境和气候有所不同，存在较大差异，城市降水量也有差别。为将海绵体的效用发挥到最大，设计人员要依据城市园林建设要求及区域状况，对海绵体进行合理选择，确保其适用性，并进行严格的质量检查。而施工单位也要依据工作人员的调查情况，将基础设施采购工作落实到位，达到预期园林设计效果。
3.3合理设计景观，低影响开发
依据地域特征及城市园林建设要求，既要确保基础设施建设工作，又要兼顾市政设施的稳定性。降雨之后，选择源头分散的控制方法，对雨洪进行低冲击开发利用。其中，控制参数包括排水量和径流系数，对各项技术进行合理应用和开发，设置透水铺装，将蓄水池、碎石沟、渗透渠等基础性海绵设施建设工作落实到位。小径流中，采用正确的方式，对观望承受的雨水压力进行有效控制，并合理建设排水网络，使其分布合理，既要确保各项基础设施建设的完整性，又要将其与市政设施进行完美融合。有效融合景观植物。设计施工单位要对园林土壤状况进行全面分析，对其具备清晰的认识，优选改良土壤，以实现径流量控制，并进行地下水补给。与此同时，也要依据区域状况及园林优化设计要求，对草、灌、乔等各类植物进行合理搭配，注重水生植物与陆生植物的协调性，增加园林中植物种类。对园林气候和水土特性等进行综合考量，优选植物群。该过程中，也要立体种植植物，依据植物特性，确保各品种之间搭配的合理性，并考量外部土壤、气候特征，使其与植物生长要求及规律等相符合，在园林优化设计中，实现多样化种植。在园林内部设置植物群落，以对地表径流进行有效控制，使水循环时刻处于良好的运行状况，使水资源得到充分利用，减少不必要的浪费问题。依据植物实际分布状况，考量生态效益的同时，适当种植乔木、草本植物等，达到防风固沙效果。树根经长期生长，蔓延到地下，用以保持水土。该过程中需要考量的相关内容比较多，需对公园和道路系统中的雨水节点、排水方向等进行严格考量，并划定排水分区，依据场地竖向，划定拟布局低影响开发设施汇水面，并测量其面积。选择低影响开发设施类型，并对其进行合理布局。
4结语
综上所述，将海绵城市理念应用到园林优化设计中极具适用性。市政及相关设计部门要结合园林设计及建设理念，对海绵城市概念具备清晰的认识，依据园林优化设计要求，改变设计人员的传统观念，合理选择海绵体，实现海绵园林建设目标，减少不必要的水资源浪费问题，实现环境保护，为人们提供良好的休闲、娱乐场所，提高我国城市园林建设整体水平。
作者:李跃雯 单位:中国城市建设研究院有限公司
为了表示每级荷载作用下的单桩净沉降量Δs随荷载的发展情况，根据规范规定把Q除以极限荷载后绘制出试桩的Q/Qu～Δs曲线，如图6所示。由图6可知，变径桩承受约80%的极限荷载时曲线迅速跷起，在该位置之前曲线变化趋势比较平缓，斜率较小，这说明在上部荷载作用下，试桩上盘承载力在逐渐发挥作用，沉降变形较缓和;当荷载超过80%的极限荷载之后，曲线斜率增大，沉降也迅速增大。这种情况是因为上盘的承载能力已经达到极限，继续增加的荷载由盘间的侧阻力和下盘承担并向下传递到桩端，桩端土体被压实，此时变径桩达到了自身的极限承载力［5］。如果继续增加桩顶荷载，则该试桩就会由于桩顶沉降量超过规范规定而被认为达到了破坏状态。
2变径桩设计优化
2．1设计变量与目标函数
以变径桩承力盘直径及主桩身直径作为设计变量X={d，D1，D2}，在满足承载力规定和沉降量约束等条件下，以整个变径桩桩身体积最小建立目标函数，达到节省材料的目的［7］，如图1所示。
2．2约束条件
2．2．1承载力约束变径桩单桩承载力由桩侧摩阻力和承力盘及桩底端承力组成，其值应满足单桩承载力设计值［7］。2．2．2单桩总沉降量约束［9］竖向荷载下单桩的沉降由以下三部分组成:1)桩侧荷载传送到桩端平面以下引起的土体压缩，桩端随土体压缩而产生的沉降S1;2)桩端荷载引起土体压缩而产生的桩端沉降S2;3)桩身弹性压缩而产生的桩顶沉降S3。按分层总和法分别计算各部分沉降便可计算出单桩的总沉降，对于变径桩还应考虑承力盘荷载引起的桩端以下土体压缩S4。2．2．3承力盘间距约束一般情况下，承力盘的最小间距，粘性土、粉土≥1.5D;砂土≥2.0D(D为承力盘直径)。由于承力盘的竖向间距适当增加，能充分发挥承力盘的承载作用，本次优化设计根据所采用的工程地质条件，取承力盘的间距为2.0D。2．2．4承载力下限约束值为了保证竖向荷载能沿直桩身向下传递，承力盘发挥其承受荷载的能力，对变径桩的直桩身进行桩身抗压强度约束。2．2．5承力盘抗冲切验算变径桩在承受上部荷载时，如果承力盘高度不满足要求，则会发生承力盘挑出部分的冲切破坏，因此，需进行抗冲切验算［9］。对于冲切问题，因其是沿承力盘底部45°角方向产生冲切面，盘体的任何一条冲切线都经过桩本身而不断开就可保证承力盘不被冲切破坏，因此当承力盘的一侧扩出长度/承力盘高度≤1即可保证不产生冲切破坏。为了满足抗冲切的条件，本文中承力盘的高度分别取值为:(D1－d)/2、(D2－d)/2。由表2可知，在满足承载力、沉降等约束条件下，经优化后的工程实例节约混凝土量至少在15%以上。桩基设计规范规定承力盘直径与桩身直径的比值D/d≤3，该规定只给出了D/d的上限值，并没有给出优化结果。由于没有充分的理论根据，设计人员通常按一定的能量储备设计，往往取值在2左右，很少突破2.5。根据优化结果可知，D/d取值在2.5～3.0之间。由于承力盘直径的增加，承力盘部分承担的荷载必然要增加，桩身承担的荷载必然要减小，在混凝土用量不变的情况下，就实现了小桩径(与原设计相比)或短桩(与原设计相比)可以承担大荷载的结构。
3结论
本文所采用的PTM模型有5个重要的约束。在算法进化过程中，对每个新生长的杂草个体都依次对各个约束条件进行判定，当个体不满足某个条件时，则采用罚函数fp(x)=C•f(x)对其适应度值进行惩罚，其中C是一个较大的常数。个体不满足的约束条件越多，则惩罚越严重，这就使得满足约束的个体在群体中具有较优的适应度，在经历多次繁衍后，不满足约束的个体最终被淘汰，而满足约束的个体则逐步占据整个种群，从而得到符合各个约束条件的解。
2实例分析
文献［8］经在文献［12］的研究基础上，验证了遗传算法在进行行星传动机构优化设计的优越性，因此，本文选取与其相同的实例进行优化，并将本文算法与遗传算法的求解结果进行比较，以验证算法的求解性能。
3算法寻优结果分析
在遗传算法的进化过程中，种群中的个体数目始终保持不变，杂草算法中的个体数目却在动态地变化，而在算法的对比实验中，不仅要尽可能使算法各自的优化结果最好，还要考虑到算法复杂度的可比性。据此，本文通过大量实验后，选定以下参数进行实验:对IWO和BCIWO算法，初始种群规模为5，最大种群规模为10，非线性调节指数为3，最大、最小可生成种子分别为5、1，正态分布标准差的初始、终止值分别为20、1;对GA算法，种群规模为30，交叉概率为0．9，变异概率为0．01;三种算法的最大迭代次数统一设为100。每个实验重复进行10次，记录其中的最优结果，具体数据如表2所示。由表2可知，基于IWO与BCIWO而对该行星传动机构的优化设计所得的体积均要小于GA。这说明，IWO和BCIWO取得了更好的优化效果。
4算法优化性能分析
为了更清晰地说明BCIWO较之IWO和GA在求解PTM问题时的优越性，本文将三种算法分别重复运行50次，计算出每次迭代所得的体积，绘制了三者的平均收敛曲线(如图1)，并记录每次实验求得的最小体积，绘制了各算法多次求得的解的波动曲线(如图2)，以观察算法求解的收敛性及稳定性。由图1可得，BCIWO较之IWO和GA总能以更快的速度收敛于更优秀的解。由图2可得，在50次实验中，BCIWO所得的体积的最差值、最优值均小于IWO和GA的优化结果。并且，BCIWO的求解波动不大，基本稳定，IWO的解虽然总体上相对稳定，但还是存在一定波动，而GA的解的波动相对较大。综合以上分析，BCIWO在本文数据较为简单、数据范围较小的实例应用中，已经表现出了比GA和IWO更强的收敛性与寻优能力，从而推知，在更为复杂的多变量优化设计的实际问题中，BCIWO必然比其它两种算法具有更大的拓展空间和应用前景。
5结语
黏胶短纤维生产工序共分为六大部分，包括原液、纺练、酸站、动力、污水及废气处理，各工序的综合能耗见表1。由表1可见，在黏胶短纤维生产中酸站的能耗占比最大，以单位产品耗标煤计，其能耗占比达到了50.2%。酸站的作用是进行酸浴的循环调配、加热、脱气、蒸发及硫酸钠结晶，以保持酸浴温度和浓度的稳定，供给纺练合格的酸浴进行纺丝。不同于原液和纺练已经固化的流程和专用设备，酸站系统的流程和设备可以灵活调整，开发先进的循环调配流程和蒸发结晶装置，有利于实现黏胶短纤维生产的节能改进。
2酸浴调配模式探讨
为保证黏胶纺丝质量，酸浴进出纺丝机的硫酸浓度差应小于8g/L，为此每吨黏胶短纤维需要约200m3的酸浴循环量，一条年产6万吨的生产线每小时的酸浴循环量约1440m3，酸浴调配流程的设计会直接影响纤维生产的能耗。毛雷尔模式和兰精模式，是当前黏胶短纤维生产中酸浴调配模式的两种代表，分别对其能耗作了研究探讨。
2.1毛雷尔模式
毛雷尔模式以国内引进的瑞士毛雷尔公司生产线为代表，工艺流程如图1。在毛雷尔模式中，纺丝后的酸浴在真空抽吸作用下进入脱气装置，靠重力落入混合槽，在此进行浓度调配。然后用泵送入过滤系统，过滤后的酸浴一部分去闪蒸蒸发水分，蒸发母液去结晶析出芒硝；另一部分经加热器调整到合格的温度后进入高位槽，靠重力自流到纺丝机。毛雷尔酸浴调配模式的优点主要表现为：酸浴在循环调配过程中只需用泵提升一次，处于高位的脱气装置靠真空吸入，闪蒸装置利用过滤后的余压进酸。该装置巧妙利用了重力位差，整个调配流程简洁，动力消耗低，吨纤维耗电178kWh。该模式存在的主要缺点有以下几方面。（1）酸浴先调配后闪蒸，由于酸浴浓度增加，沸点升比调配前升高1℃，蒸发能耗增大5%。（2）流程中酸浴过滤后并行供给纺丝机和闪蒸装置，造成闪蒸装置所供酸浴被重复过滤提升，过滤系统设备配台增加了40%。（3）为维持酸浴温度，需要设置单独的酸浴加热器，由于酸浴本身具有强腐蚀性，酸浴加热器故障率高。
2.2兰精模式
兰精模式以国内引进的奥地利兰精公司生产线为代表，工艺流程如图2。在兰精模式中，纺丝后的酸浴重力流入酸浴底槽，在泵和真空的双重作用下进入脱气装置，重力流入脱气回流槽。再用泵送去过滤，过滤后酸浴重力流回过滤回流槽，部分用泵送入闪蒸、结晶系统。最后酸浴在混合槽中调配合格后用泵送到纺丝机。兰精模式酸浴调配工艺的优点主要表现为：它的二级真空脱气装置可维持酸浴进出口0.5℃的温升，不需要设置单独的加热器；酸浴先蒸发后调配，闪蒸能耗低；闪蒸装置所供酸浴没有被重复过滤。该模式的缺点是在整个循环调配过程中，酸浴被泵反复提升了3次，与毛雷尔模式相比，泵的配置台数多1.6倍，每吨纤维耗电为243kWh，比毛雷尔模式增加了36.5%。
3酸浴调配系统的节能改进
3.1新型多级闪蒸装置的开发
黏胶短纤维的闪蒸装置经历了多效蒸发向多级闪蒸的更新换代，国内多级闪蒸近20年来经历了6级向11级的升级，其中11级闪蒸有每小时12t和20t蒸发量两种[14-17]。表3是当前几种新型多级闪蒸装置的指标对比表，由表3可见，随闪蒸级数增加其能耗降低，但所需预热器面积变大，设备投资大幅度增加。尽管如此，结合当今世界能源价格的不断上涨，开发更高级数的多级闪蒸具有一定现实意义。合作开发的25t14级和35t16级闪蒸，经生产检验，运行良好。16级闪蒸比11级闪蒸节能36%，节能效果显著。
3.2酸浴温度平衡方式的改进
酸浴在循环过程中会散失热量导致温度降低，而纺丝机需要恒定的酸浴供应温度，因此在酸浴调配流程中必须设置加热。毛雷尔模式采用以蒸汽为热源的间壁式换热器进行加热，而兰精模式则是采用蒸汽喷射制造真空将酸浴脱气进而加热的方式。兰精模式的酸浴加热流程如图3所示。酸浴依次通过一级脱气罐和二级脱气罐进行两次脱气，二级脱气的真空由新鲜的引射蒸汽产生，脱除的不凝气体、二次蒸汽与引射蒸汽一起进入一级脱气罐的底部，在这里新蒸汽被落酸冷凝后与之混合，落酸被新蒸汽加热，同时有微量不凝气体向上穿过酸浴逸出，与第一级的二次蒸汽一起进入混合冷凝器。二级脱气罐的落酸温度比一级脱气罐的进酸温度提高了0.5℃，保证酸液温度略有提高，弥补了酸浴循环过程中的部分热损失。这种方式虽然省去了酸浴加热器，但脱气厂房高度增加，并且新鲜蒸汽直接冷凝在酸浴中，这部分冷凝水在后续流程中需要通过多级闪蒸去除，导致能耗增加。为克服上述模式带来的弊端，研究设计了更加简便节能的闪蒸调温模式来平衡酸浴温度，即通过提高多级闪蒸落酸温度调节循环酸浴的温度。改进后不需要设置单独的加热器，也不需要增加厂房，节能效果明显。以一条年产6万吨的生产线为例，如酸浴需要升温2℃，以闪蒸调节温度，则闪蒸出酸温度比进酸温度提高7.4℃即可达到温度平衡。3种模式的耗能对比见表4。由表4可见，闪蒸调温模式的能耗明显降低，比毛雷尔模式节汽58%，比兰精模式节汽68%。需注意的是此模式会使闪蒸能力降低10%，要求闪蒸配合得有余量。
3.3新型提硝装置的开发
在酸浴的循环调配过程中，除了维持酸浴温度平衡外，还需要维持浓度平衡。通过蒸发去除多余的水分，利用结晶和焙烧去除多余的硫酸钠，然后在混合槽补加硫酸和硫酸锌。传统的提硝流程是将闪蒸的落酸送去低温真空结晶，析出Na2SO410H2O（俗称芒硝），然后再焙烧去掉结晶水得到无水硫酸钠（俗称元明粉）[18-21]。传统提硝常用的方法为水冷结晶和酸冷结晶两种，不仅流程复杂，而且能耗高。针对传统提硝的缺点，合作开发了多级闪蒸一步提硝装置，利用硫酸钠溶液大于32.4℃时可直接结晶析出元明粉的性质，将多级闪蒸、结晶、焙烧装置合为一体。一步提硝与传统提硝耗能对比见表5。由表5可见，多级闪蒸一步提硝能耗大幅降低，较之传统水冷结晶节汽77%，较之传统酸冷结晶节汽45%，达到了节省投资、节约能源的目的。
3.4酸浴调配系统的优化设计
针对毛雷尔模式和兰精模式的优缺点，为进一步降低能耗，完善当前黏胶短纤维的生产工艺，综上所述，对酸浴调配系统进行了节能改进，工艺流程如图4。改进后酸浴调配系统采取酸浴过滤后脱气，用以避免胶块堵塞筛板。提硝流程采用多级闪蒸一步提硝装置替代传统结晶焙烧提硝，利用多级闪蒸调节循环酸浴温度，闪蒸供酸采用真空吸入调配前稀酸浴方式。优化设计后的模式比毛雷尔模式节省了酸浴高位槽、酸浴加热器、40%的过滤设备、结晶和焙烧系统，较之兰精模式节省了62.5%的泵、结晶和焙烧系统。3种模式的耗能对比见表6。由表6可见，相对于毛雷尔模式和兰精模式，优化模式在节能方面显示出极大的优势，能耗最高可降低23%。
4结论
1高层住宅剪力墙结构设计的总论
1．1高层住宅结构设定意义
经济快速发展使得城市的现代化程度越来越高，城市人口的不断增加导致城市的高层住宅建筑也越来越多，居民对高层住宅的安全性要求也越来越高。高层住宅的设计需要考虑的因素包括建筑的高度、安全性、舒适性和经济性等等，并且在施工结束后的工程验收过程中的检测标准也是非常严格，高层住宅必须经过严密的检查才能投入居住。因此，建筑的结构对高层住宅的建设非常重要，而近年来，由于剪力墙能够增加高层住宅建筑的可靠性的特点，使得剪力墙结构的应用范围变得越来越广泛。
1．2剪力墙的概念和结构
所谓剪力墙结构就是将现代产品钢筋混凝土应用到高层住宅的墙体中，其基本作用就是代替传统的梁柱加强高层住宅的结构安全性。剪力墙结构的使用使得墙体在承受横竖力时更能体现支撑的良好效果。同时，剪力墙结构能够具备传统支撑结构不具备的优点，即剪力墙结构的整体性能大大的优于传统支撑结构的整体性能，并且剪力墙结构的运用增加了房间的装修空间，从而更大的提高高层住宅的房间使用率。但是剪力墙自身存在也一些不可避免的缺点，那就是在房屋的平面使用方面可能会受限制。而且由于剪力墙的整体性比较好，所以进行部分拆除或者破坏的工作难度较大。目前，大部分的剪力墙结构的施工成本较高和施工比较困难，所以需要对原有的剪力墙结构进行优化工作，降低施工成本和提高建筑整体的安全性能。
2剪力墙优化设计
2．1剪力墙抗震优化设计
现代社会，人们对建筑的抗震性能意识不断提高。对于高层住宅建筑，地震所带来的危害将会更大。因此，在对高层住宅进行结构设计时，一定要考虑建筑的抗震指数。对于高层住宅剪力墙结构，可能由于本身刚度比较差，所以在发生地震时变形就会非常严重，对于地震的防御力就很低。因此，对于高层住宅剪力墙的刚度问题要进行优化设计，符合抗震的要求，保证结构合理和经济性。
2．2剪力墙结构设计优化
高层住宅建筑的设计不仅仅要求是能够达到最基本的建筑使用标准，更要注意的注重结构合理性问题。高层建筑的设计过程中需要考虑建筑层数比较多，并且在施工时要保证地基足够坚固，支撑之后将要建造的上面的楼层的重量。在设计时，既要保证剪力墙能够保证较好的抗震性，又要保证足够的刚度。对于现有的剪力墙结构中的一些缺点，比如建筑成本比较高，而且在施工时难度比较大，对于钢材的使用量也非常大，也需要被考虑在优化设计中。可能这些缺点就是因现有剪力墙的结构不合理性造成，所以在进行优化设计的过程中就要考虑到这些问题。优化设计者要充分考虑到各方面可能影响到剪力墙结构的因素，在优化设计时能够改进这些问题，争取使得优化后的剪力墙在使用过程中尽量避免出现原有的不足。优化过后的剪力墙结构需要表现出抗震性好、建造成本低、施工时比较简单、对钢材的使用量降低等优点，因此对高层住宅的剪力墙优化设计的探索具有重要意义。
2．3剪力墙位置优化
剪力墙在其设计的过程中通常为双向布置，一般沿着主轴方向或者其他的方向，此种做法可有效的提高空间工作性能，且极易实现两个方面手里的抗侧刚度接近。剪力墙的位置、数量均要得当适宜，若是剪力墙的数量太少，那么结构抗侧刚度则无法满足设计要求，但是数量过多，那么墙体的利用率则会大大降低，从而导致结构抗侧刚度过大，加大地震力和自重，无法充分满足设计要求。在设计剪力墙肢截面的时候，尽量达到规则、简单、竖直刚度均匀等要求。在对建筑进行抗震设计时，剪力墙底部则需加强部位不应采用错洞墙和叠合错洞墙，有效的避免设计过程中墙肢刚度相差悬殊的洞口。同时剪力墙必须应用从上到下的连续布置方式，避免强敌刚度突变，且对剪力墙平面外地弯矩进行控制，保证剪力墙平面外地稳定性。
2．4剪力墙厚度优化
在对剪力墙进行厚度优化设计时可完全依靠ansys软件进行设计，图1剪力墙结构模型利用梁单元BEAM4和壳单元SHELL63建立剪力墙结构模型，如图1，并充分的发挥ansys软件强大模态分析功能采用30阶莫泰，得到模型的30阶自振频率，从而对剪力墙的固有频率与振型进行了优化设计，优化后的各阶频率均小于优化前，这就使得整个结构变的“更柔”而且降低了工程的成本。在墙体厚度的优化设计中，设计变量为剪力墙厚度，约束条件为最大层间位移角，目标函数为混凝土用量。优化后的墙体厚度从0.25m减小到0.214m，混凝土的用量也从2544m3降到了2181m3。
3结束语
当井下发生瓦斯爆炸等突况时，无法及时安全升井的井下人员，可以在救生舱内坚持若干小时，等待外部救援。救生舱壳体由过渡舱、生存舱和隔离舱门组成。为了便于下井安装，救生舱壳体带多个法兰，并通过螺栓连接而成，其中过渡舱作为人员进出的通道；生存舱作为避灾人员躲灾休息的场所，可抵御外部瓦斯爆炸带来的冲击波；隔离舱门将过渡舱与生存舱隔开以免进人时有害气体进入生存舱。
2矿用救生舱壳体建模及有限元分析
2．1救生舱壳体的几何模型
目前救生舱壳体结构有2种：①顶面为圆弧形，底面为矩形；②顶面和底面均为矩形。其中顶面和底面均为矩形的救生舱壳体结构具有较强抗爆能力，所以本文针对此进行研究。根据壳体各部分结构对有限元分析结果的影响程度差异，本文对救生舱壳体结构的三维几何模型进行了一定简化，救生舱整体结构依据壳体实际尺寸进行建模，细小部件合理简化，保留主体结构特征。建立的救生舱壳体几何模型。
2．2救生舱壳体的有限元模型
救生舱壳体和其他主要零部件材料分别为Q345和Q235，进行数值模拟时采用弹塑性材料模型。
3方形救生舱壳体模型优化
当方形救生舱壳体前、后侧都受到瓦斯爆炸冲击波作用时，舱门和观察窗都会受到不同程度的变形和破坏，此时逃生人员要想从舱内逃出就很困难，因此当舱门和观察窗都失效时，设置逃生窗是必须的。位于舱壁上的逃生窗为防爆密闭窗，它要求能够承受高温、高压和耐冲击，同时要求具有很高的阻燃性能，因此其钢板要厚，要有岩棉隔热，且要求在舱里和舱外均可开启和关闭。
4结语
色彩的功能与效应
（1）调节情绪。美国工效学家ick的实验证明，室内色彩会影响人的情绪，人们在喜爱的环境里积极的情绪反应如友好的言词、微笑能增加53%，消极的情绪反应如烦躁、敌意等下降了12%。可见良好的色彩环境对船员的心理健康具有促进作用。具体色彩与情绪效应情况如表2所示。
（2）调节温度。色彩心理学家曾做过一个实验来测定色彩的温度变化。结果发现，在蓝绿色调房间工作的人，当温度下降到15oC时就会感到寒冷，而在红橙色房间工作的人，当温度降低到10-12oC时，才有寒冷的感觉，蓝绿和红橙两种色彩感觉造成的温差竟达到3-5oC。可见，在特殊航海环境里，利用色彩可调节温度特性可以调节船员对海上环境的不适。
（3）调节时间认知。美国色彩学家弗•比林指出：在长波系的色彩装饰房间，即暖色调房间里时间感知长，短波系的色彩装饰房间里，时间感知短。这是因为高纯度、暖色对视觉刺激较强，连带着疲劳感，所以易产生时间意识。因此，在娱乐餐饮等主张短时间停留的区域多使用高纯度涂装，而在工作、学习区域采用乳白色系低纯度涂装可以淡薄时间意识，便于集中精力工作和学习。
人性化舱室色彩设计的实现
“人性化”是人本主义思想在室内设计中的体现，它强调设计为满足人的生理、心理需求而存在，关心空间使用者的生理、心理及至情感的需要。从室内设计创作思想的演变史来看，人性环境设计已成为主流，设计以人为中心，开始注重人的因素和空间使用者的生理、心理及情感需求。色彩是室内环境设计的灵魂，它一经与具体的空间形体结合，便具有强大的精神影响，能唤起人的各种情绪和表达不同的情感，所以色彩是人性化设计表达情感、意境最重要的因素。
人性化的色彩设计从色彩的功能出发，运用色彩生理学、色彩心理学等理论，合理配置色彩与照明，避免色彩视觉引起的疲劳、紧张与错视等不良影响，从而缓解人们因工作和环境带来的精神压抑和紧张感，提高工作效率和生活质量。船舶舱室色彩设计的“人性化”肯定了船员在空间色彩创造中的主导地位，强调色彩设计因空间使用者而存在，这是现代船舶舱室设计的方向，也是设计的最终归宿。在水上运动的特殊建筑空间里，探讨色彩与船员的生理、心理关系的问题，是个重要而且值得研究的课题。
1工作环境中的人性化色彩设计
驾驶舱在环境、采光、通风方面均好于其他区域，由于水手目光需室内外高频率交换，单调的室内外色环境容易导致船员色辨力降低，造成误读、误判、误操作。因此，在操纵区域的色彩配置上，应注意缓解疲劳，仪表局部采用橙色、黄色或者红色等明亮醒目色，起到警示功效。机舱内温度高、噪音大、采光差，应避免选用刺激性的暖亮色，宜选用以清、静、冷色为宜，以起到降温的心理作用。具体配色建议如表3所示。
2生活环境中的人性化色彩设计
（1）居住舱室的色彩装饰配色建议。居住舱室是调节船员心理的主要场所，宜用调和的同类色、邻近色等亲切静谧之色，有助于睡眠、休息。应避免选用易产生性幻想和暧昧感色彩，如粉红色等，或易使人兴奋和加快血液循环的红色和橙色等。配色调和时明度的构成是最重要的，一般对于接近肤色的明度6-8的亮度会产生亲近感。地面、舱壁及天花板的色相不要做明显变化，地面、墙面和顶棚的明度差依次相差1，使其逐渐亮起来，给人以安定感。例如，地面明度为6，舱壁7，天花板8，沙发的颜色比地面暗的时候，可以使用明度居于地面色和家具色之间的地垫，减少明度差，使空间稳定。具体配色建议如表4所示。
（2）公共舱室的色彩装饰配色建议。公共舱室要营造轻松愉快的氛围，以缓解船员因工作压力带来的紧张感，增进船员之间感情的健康交流。娱乐舱室按功能分为动、静两区，俱乐部要求热闹活跃，适用于浅暖色；阅览室要求安静、雅致，可选用浅蓝、浅绿、浅黄等浅调，使船员精神集中、情绪稳定，阅览桌椅切忌涂成白色，以免伤害其视力，以绿色及浅灰色为宜。具体配色建议如表5和表6所示。船员的心理不适会导致其缺乏食欲，进而会影响他们的体质。为此，餐厅应选择有助于提高食欲的色相，如红系、黄红系、黄系，忌灰色、芥末黄、青绿色。此外，因绿色在光照下，人的脸面有变菜色之嫌，而紫色系会让人产生戒备心理，都不是增进食欲的色相。厨房和配餐间应以白或冷色为主，可以缓和炊事的热感。餐厅的具体配色建议如表7所示。
1.1对地下排水工程的重视欠缺,设计缺乏宏观整体规划
长期以来城市建设注重地面工程而忽视了地下排水工程的系统设计与规划。在城市规划初期应将市政排水系统设计作为一个独立的系统去规划与设计,并配备足够的资源才能保证在特殊情况下城市的应急排水能够高效和有序的进行。而目前诸多城市的做法往往只是在道路系统设计中考虑地下排水和地表排水,且片区的排水设计无相关性,当放到城市一个整体中时,排水缺陷问题就会暴露。
1.2行业相关标准不健全
目前,城市道路排水系统上下游管道直径参数取值不当,在城市化进程加快的今天,如今的城市排水能效受到诸多因素的影响,有气候的因素,有经济发展不平衡因素和道路工程自身因素等,如今的市政排水设计标准没有能够适应现在的城市路面系统,排水管网直径参数或大或小,排水专用管道与市政其他管道的管线让线冲突与高程出现误差,造成排水性能的降低都是规范要具体规定和严格实施的具体内容。
1.3排水设计无分层设计,混合排流现象造成排水负担
城市排水来源有天然雨水和城市生活污水,而目前城市排水系统一般都是污水与雨水混合排水,这会给排水管道造成过重的排水负担。在发生特大降水时,这种负担将会转变为排水压力,使得降水无法排离城市路面,造成道路大面积或者片区大面积积水,行车在比较低的地段时候由于积水较厚将会淹没行车和行人,同样的现象在北京洪灾中出现过。
1.4排水系统设计思维固化,排水渠道单一
城市排水思路固化的表现是将积水排到地面下或者排出去,而如果能合理循环利用降水可以缓解城市排水管网的排水压力,并且给需要水的地方供水,不需要水的地方排水,这就是雨水排水循环系统的工作原理。目前排水循环系统不仅体现在城市排水设计中,也存在于市政建筑排水设计中,如现在建筑中水回用技术将生活污水和自然用水循环,一方面可以节约用水,一方面可以缓解市政排水负担。
1.5排水应急措施不当,信息预测不准确
现在是互联网时代,对一些市政应急措施的预测应及时、有效、快捷、方便。如在一些降水多发城市和社区应分区进行降水的实现预测,在城市建设和规划初期就可以确定该片区的排水能力和应采取的排水措施,这将得益于如今高速发展的互联网技术和计算机技术,从目前情况来看,由于多数城市对市政排水系统设计的不够重视,很难在计算机技术和信息技术方面采取有效的控制和预测方案,在排水管网的设计与规划、运行、调度、后期维护管理环节存在诸多弊端。
2世界著名城市排水系统优化设计案例
日本是台风多发国家,东京地下排水系统设计就是为了避免城市遭受台风和雨水的寝室而设计和修建的。东京地下排水系统92年开工,06年竣工,历时14年工程堪称世界最先进的地下排水系统。其排水标准5～10年一遇,地下开挖一系列的混凝土立坑,极大提高了雨水的蓄存能力,东京地下排水系统的河道深度高达60m。东京设有降雨信息系统,通过对雨水的数据的收集与统计,合理进行排水调度。古罗马下水道建设2500年至今仍在使用,渠道系统岩石砌筑,将暴雨造成的河流从罗马城排除,渠道系统最大达3×4m的截面尺寸,从古罗马城广场直通台伯河。巴黎的下水道设置了地面上的标路牌,因此可以看出巴黎对地下排水工程的重视程度。巴黎降水频繁,但据报道并没有出现城市因降水而导致的交通堵塞和积水现象。巴黎下水道处于地面以下50m,水道纵横交织,总厂2347km,规模远超巴黎地铁,因此足以可见排水的速度与能效。
3市政排水系统优化设计对策
3.1平面管网优化设计
已定平面管径与埋深的确定优化方法分为直接与间接优化。直接优化是指对各种参数的调节与对比来求得最优化的解决方案。间接优化是指建立数学模型,选择最优化的管径与埋深组合方案。如常用的遗传算法、线性与非线性规划法、动态规划法。管线的优化设计要遵循满足排水功能和效能的前提下,使排水的工程量小。管线的布置和管网优化设计的重要部分。布线原则如下。(1)排水的干管和支管尽量直线型布局不要有弯曲现象。(2)布线利用地形与地势的因素,结合污水厂的设置和重力系统将污水排出。(3)合理的管线埋深(4)管线的长度最优化与挖方的最优化可采用动态优化的方法进行最优方案的选择。例如排水线的引入。(5)管线平面布置方案也可以采取不同管段坡度、管道长度、挖方量三种权重计算,最后根据平面布置方案选择合理的管径和埋深,造价成本的控制也是此过程中需要注意的。
3.2管道设计的优化
排水管道的设计可以采用德国对青岛地下排水管道的造型,蛋形型管材截面形似鸭蛋,设计上宽下窄,排水管道顺畅,污水无法积存与管内,管道的上部分是水泥,下半部分是水泥上贴了层瓷瓦,可以起到防腐蚀的效果。排水管道设置反水阀,被水冲刷了的赃物只能进入水斗,而不会进入排水管道,不会造成管道堵塞,赃物也便于清理,反水阀同时也可以避免管道臭气散发到空气中。
3.3排水系统设计与计算机信息系统的结合
在市政排水设计中,为了发挥排水的效能,应结合计算机信息技术来改善排水的各个环节。如设置降雨信息系统,收集城市雨水和降雨频次数据,以便于各片区排水调度。利用信息系统的预测与统计的结果,在一些容易发生积水和浸水的路面和片区设置雨水调整池。
3.4城市排水与市政基础建设
提高行业标准以便于采取比较恰当的事前和事中处理。在城市市政建设中,地下工程的排水可以设置雨水蓄存措施,如在地下开挖混凝土立坑,同时在下水道内设置高马力水泵,提高疏通地下水的能力。城市路面工程的铺装设计中,采用透水性能强的路面铺装层,可以加强雨水的地下渗透能力,分担排水管道的排水压力,减少地表径流,还可以大大补充表层地下水资源。排水基础设计应考虑修建地下暗渠和地上明渠。并定期和不定期对城市大小河道进行梳理和整治。
3.5排水系统的后期修养与维护
法国巴黎下水道设计中,排水道两旁设置宽约1m的供检修人员通行的便道。维修人员可以定期对下水道的排水泵房、排水管道和其他排水设施的修理和围护,保证排水工作能顺利进行。对市政排水系统的维护人员应该进行定期和不定期的技术培训,使他们能够及时掌握世界排水优秀工程中的新经验、新做法、新的维护手段。这对保证城市道路和地下排水工程的顺畅进行提供了更好的保障。
4结语
