DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 材料和方法 2.1. 产前慢性轻度不可预计性应激模型建立 实验由潍坊医学院动物饲养中心提供Wistar大鼠，采用成年雌性大鼠(250 g~300 g)和成年雄性大鼠晚7:00进行合笼，次日进行阴道涂片，以精子阳性作为妊娠第0天。将妊娠母鼠随机分为应激组和对照组。应激组母鼠接受慢性轻度不可预计性应激，主要包括昼夜颠倒、关灯3 h (10:00~13:00)、隔离居住、潮湿垫料(干净木屑加水，充分混合直至潮湿后替换鼠笼内的垫料)、束缚(自制束缚桶，塑料做成，长20 cm，直径10 cm，头为直径4 cm的出气孔，中干及尾部直径8 cm，尾部可开合，4 h)、噪音、斜笼、禁水禁食12 h，每日随机抽取2种刺激，直至子鼠出生。对照组母鼠保持正常饲养。两组子代大鼠自出生后每周进行体重测量，且待产后21 d分笼，并分别进行行为学实验检测。 2.2. 行为学检测 2.2.1. 测量体重 子鼠出生后每周均称量体重，观察两组子鼠体重变化情况，并记录好实验数据。 2.2.2. Morris水迷宫 水迷宫实验主要测试动物对空间位置觉和方向觉的学习记忆能力 [ 11 ] 。实验开始时，采用直径150 cm的圆形水桶，水深22 cm左右，在水平行线下2 cm处放置一个直径为8 cm的圆台，将大鼠头朝池壁放入水中，放入位置随记抽取四个象限中央位置为四个起始位置之一。记录动物找到水下平台的时间(s)。在前几次训练中，如果时间超过90 s，则引导子鼠找到平台，让子鼠在平台上停留10 s，每只子鼠每天测量1次，连续训练3 d，记录子鼠找到平台的平均时间及寻找平台的平均路程，以此作为空间记忆的检测指标。 2.2.3. 旷场实验 实验开始前30分钟，待动物安静下来后进行旷场实验。立方形开敞白箱，长 × 宽 × 高：80 cm × 80 cm × 30 cm；用电脑软件smart 3.0在底面划分为25块面积相等的正方格，实验开始时，将老鼠放在敞箱的一角，保证每一次进入的位置相同。每次测量时间为5分钟，记录下子鼠穿越的水平格子数(三爪均入方格记为一次)、后肢站立次数(两前爪腾空离地1 cm以上或者攀爬壁可计一次)和理毛次数、正中格停留时间、粪便粒。 2.3. 统计学处理 采用统计软件SPSS进行统计学处理，所有的计量资料用算数平均数±标准差(Mean ± SD)表示；以*P < 0.05作为有统计学差异的标准，体重数据分析采用重复测量资料的方差分析，水迷宫及旷场数据各组样本间比较采用独立样本t检验，水迷宫组内比较采用配对样本t检验。
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user: 3. 结果 3.1. 一般结果分析 在实验过程中，对照组子鼠与应激组子鼠在日常行为及生活习性上有差异。应激组子鼠进食和进水量减少，各项活动减少，易急躁具有攻击行为，活动范围减少，皮毛失去光泽；对照组大鼠活动正常，皮毛舒展光亮。 3.2. 体重结果分析 子代大鼠分别于7 d、14 d、21 d、28 d、35 d、42 d、49 d、56 d进行体重的称量，取其平均数±标准差(Mean ± SD)，经重复测量资料的方差分析，发现应激组子鼠体重与对照组子鼠差异具有统计学意义(F = 13.098， *P = 0.003)，21 d前对照组和应激组的子鼠体重没有明显的变化，而21d后对照组的子鼠体重上升幅度大于应激组，到42 d (F = 1.000， #P < 0.001)与47 d (F = 0.173， #P = 0.001)对照组与应激组的体重差异都显著，具有统计学意义。此结果表明孕期处于慢性应激状态对子鼠体重增长有影响，尤其对青春期中期(42 d~49 d)子鼠影响显著(见图1)。 3.3. 水迷宫实验结果分析 两组子鼠在28 d和49 d进行水迷宫实验，每次连续3 d并记录下大鼠在迷宫中总共游行的路程和找到平台的平均时间。两组子鼠在青春期前期(28 d)至青春期后期(49 d)所走的路程与所花费的时间都呈减少趋势，但是差异不显著没有统计学意义。在青春期前期，对照组与应激组子鼠在时间上并没有显著差异(F = 0.246， P = 0.695)，但是在路程上具差异显著具有统计学意义(F = 4.016，*P = 0.002)；而在青春期后期，对照组与应激组子鼠在时间和路程上都差异不显著，没有统计学意义(见图2，图3)。 3.4. 旷场实验结果分析 对照组子鼠与应激组子鼠在一系列行为学观测指标如穿格数、直立、梳理、穿越正中格的时间等的比较，对照组和应激组的穿格数(F = 0.1543， **P < 0.001)、直立次数(F = 1.764， *P = 0.002)、梳理次数(F = 1.287， **P < 0.001)数据差异显著，具有统计学意义，两组对比应激组的水平活动能力与垂直活动能力都大于对照组的子鼠。而大便粒和正中格时间，应激组大便粒数量多于对照组，应激组穿过正中格时间小于对照组，但差异不显著，没有统计学意义(见表1)。
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user: 4. 讨论 本实验参考慢性不可预计的温和型应激模型和孤养模型 [ 12 ] ，并加以改进，模拟现实生活中孕期个体接受日常生活压力和应激，选取多种随机应激方式，使其形成一种温和的不可预知的应激，避免动物对同种刺激产生耐受性。动物实验虽然不能完全模拟出社会心理应激，但本实验尽可能多的模拟怀孕母亲在现实生活中比较常见的产前应激现象，如生活环境不良，易受到惊吓，饮食受限，生活空间变小等。 选用母鼠均为初次妊娠，应激组子鼠10只，对照组子鼠14只符合统计学要求，而且尽可能在完成实验的情况下采取最小只数，符合伦理学要求。待产后21 d分笼，Eldridge，J. C 等验证公鼠的青春期是39 d~47 d，而母鼠的青春期是34 d~38 d [ 13 ] 。所以在子鼠的21 d~56 d进行行为学实验，此时期为子鼠的幼儿期及青春期符合研究的时间段。 体重变化是实验动物的一个比较显著的变化指标，也是实验者容易忽视的一个指标。子鼠出生后的1 d~49 d每周测量体重，结果显示两组子代小鼠出生后体重均随着出生后天数的增加而增加，但是应激组子鼠出生后体重增长显著迟于对照组子代小鼠，且出生21 d后对照组体重与应激组体重差异显著，具有统计学意义。并且在前21 d应激组与对照组的子鼠体重差异不大，到青春期后期应激组体重远小于对照组体重，差异具有统计学意义。结果说明产前慢性不可预计性应激会影响子代的发育，可能会对子代青春期的体重影响更明显，导致体重减轻。内外多项研究表明在慢性应激过程中，下丘脑–垂体–肾上 图1. 对照组和应激组子鼠体重变化趋势图 图2. 对照组与应激组子鼠水迷宫距离及潜伏期比较 图3. 对照组和应激组小鼠水迷宫路线图 Table 1 The results of the Crossing， Upright， Comb， Defecate and the central-lattice time in the open-field test of the offspring rats in different group Control (n = 10) Stress (n = 14) F P 穿格数 35.07 ± 22.45 85.6 ± 25.92 0.153 0.000** 直立 13.36 ± 7.36 27.1 ± 9.93 1.764 0.002* 梳理 1.29 ± 1.14 4.5 ± 1.51 1.287 0.000** 大便粒 1.8 ± 2.74 3.57 ± 3.11 0.005 0.155 正中格时间 0.14 ± 0.36 0.1 ± 0.32 0.373 0.176 表1. 不同组别子代大鼠在旷场实验中的穿格数、直立、梳理、大便粒、正中格时间的比较(Mean ± SEM) (*P < 0.05，**P < 0.001 vs对照组)。 腺皮质轴(HPA)的激活和糖皮质激素(GC)持续增高 [ 14 ] ；而肾上腺皮质激素在大鼠中主要是皮质酮(盐皮质激素)，已有研究表明注射皮质酮可以使机体对胰岛素的敏感性增加、食物的摄入减少，从而使体重减轻 [ 15 ] 。此外还有研究认为孕期受到应激，“HPA轴”被持续激活导致体内糖皮质激素水平增加，过量糖皮质激素通过胎盘传递给胎儿，通过胎儿的糖皮质激素受体进一步改变胞内基因表达，最终导致子代发育的改变 [ 16 ] 。所以应激组的体重减轻可能由于母鼠受到慢性不可预计性应激，导致体内糖皮质激素改变并且影响胎儿的糖皮质激素受体，而过量的皮质酮会导致机体食物摄入减少，体重减轻。 水迷宫实验在小鼠试验中常用于检测空间学习和记忆功能 [ 17 ] 。本实验采取3天短时间版本的水迷宫实验 [ 18 ] [ 19 ] 。诣在研究慢性轻度不可预计性应激对子鼠不同年龄阶段的空间学习记忆能力的影响。结果显示：组内对比中，同组的子鼠28 d与49 d相比差异都不显著，但是找到平台所游的路程与找到平台所花费的时间49 d相比28 d要短，说明可能经过经验学习后，空间学习记忆能力有所提高；在组间比较中，在子鼠青春期前期(28 d)，对照组与应激组在时间上并没有显著差异，但是在路程上具差异显著，而在青春期后期(49 d)，对照组与应激组在时间和路程上都差异不显著，没有统计学意义，但是应激组找到平台所花费的时间和找平台所游得距离都大于对照组。慢性轻度不可预计性应激在不同年龄段对子鼠的空间学习能力产生影响，可能会导致子鼠在青春期空间学习能力下降。以往已有慢性轻度不可预计性应激大鼠较正常大鼠显示出海马相关空间学习记忆功能明显受损 [ 20 ] [ 21 ] ，与本研究结果类似。同时另有孕期应激对子代影响的研究报导，孕期应激能导致子代成年后空间学习记忆的损害，且与海马神经再生受抑制密切相关 [ 22 ] 。研究发现，空间学习记忆障碍的儿童在焦虑、强迫及攻击性方面显著高于正常儿童，提示儿童情绪障碍和攻击行为可能与海马相关空间学习记忆缺陷相关 [ 23 ] 。所以产前慢性不可预计性应激影响子代的空间学习记忆能力，同时也会进一步影响儿童及青春期的其他行为。 旷场实验是评价实验动物在新异环境中的探索行为，是探究自发行为与焦虑行为的一种方法 [ 24 ] 。经过的格子数反应大鼠的兴奋性和活动度，后肢站立的次数代表大鼠对陌生环境的适应能力 [ 25 ] 。本次实验中对照组和应激组的旷场实验穿过格子数与直立次数，对照组的次数大于应激组的次数，与Vallee. M的产期应激组子代大鼠与对照组子代大鼠相比表现出更多探索行为即行走的总路程增多 [ 26 ] 实验结果一致。应激组的子鼠出现活动过度，兴奋和焦虑的机制，说明产前慢性不可预计性应激可能会导致子鼠出现活动量过多、焦虑易怒等异常行为。有实验表明，孕中期开始每天给予2小时的束缚刺激(慢性不可预计性应激)可使子代的自主活动增加40%~50% [ 27 ] 。还有研究表明，清洁次数(梳理)反映了大鼠对周围环境的警觉性和对自身的关注；粪便粒数是大鼠紧张程度的表现 [ 28 ] 。本实验结果应激组梳理次数大于对照组，同时应激组大便粒也多于对照组的，说明受到产前慢性轻度不可预计应激的子鼠警觉性变强、紧张程度加深，同时也说明焦虑程度较严重。
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user: 5. 总结和展望 综上所述，产前慢性轻度不可预计性应激影响子代大鼠青春期的成长发育；可能会损伤子代大鼠的记忆认知发展并导致幼儿期及青春期学习记忆能力的减退；同时也会导致子代大鼠活动量增加，出现焦虑样行为，可能导致子鼠青春期精神行为异常几率增加。产前慢性轻度不可预计性应激是妊娠妇女不可避免的，关注妇女的优生优育就不能忽视其妊娠期的应激；而青春期是人类发展的第二个转折阶段，同时也是生理和心理发展的一个重要阶段，随着社会的发展关注青少年发展变得尤为重要。本实验探究产前应激对子代青春期的行为学影响，同时也存在很多局限性。在未来研究中，基于现有研究结果我们需要进一步检测脑内应激相关分子蛋白的表达水平如海马区以及前额叶皮层，为产前应激对子代大鼠成长发育，空间学习能力以及焦虑样行为提供更充分的分子生物学证据，以及在未来研究中还需要对产后应激对子代的成年期以及老年期的神经心理行为影响再进行更深一步的纵向探索。
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user: 摘 要 大学英语教育是我国高等教育的重要组成部分，大学英语改革对于政策制定者、研究者、教师和学生而言，都是一个持续不断又永无止境的过程。本论文在《大学英语教学指南》(2015意见稿)问世并出现了诸多编写专家解读的大背景下，探索大学英语如何以学校为依托开展多样化与个性化的教学改革。研究过程采取两套问卷调查收集原始数据，一方面了解学校学生对当前的英语课程设置和课程教学的反馈及对大学英语学习的期望，一方面了解北京10余所高校大学英语课程的设置以作为借鉴。结合《指南》，对大学英语课程提出了开展分级教学、训练自主学习、开设后续英语课程、丰富课后教学活动的改革举措。 关键词 :大学英语，大学英语教学指南，多样化，个性化，后续英语课程
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user: 1. 引言 随着高等教育的发展和高校不同程度的扩招，高校生源更加广泛，也带来学生英语水平的多元化：有些学生在高中阶段就达到大学英语四级统考水平，有国外交换生的学习经历，听力、口语水平十分优秀，在课堂上明显吃不饱；有些学生，特别是扩招生、特长生以及来自边远地区的学生英语基础薄弱，听力口语能力差，高中阶段根本就没有进行过听力训练，很难跟上正常教学进度。在这种情况下，教学安排是“齐步走”“一刀切”，显然是违反教学规律的。教师的课堂教学往往主要考虑中间水平的学生，两头的学生需求只是兼顾，导致“好学生”不能更拔尖、“差学生”不能有提高，影响教学效果。 近年来，对于大学英语改革的呼声越来越高。蔡基刚的调研显示，62%的学生认为他们的英语水平在大学没有任何提高，甚至有36.2%的学生认为其英语水平跟中学时候相比，没有提升，反而下降了。蔡基刚主张将大学英语转变为分科英语来进行教学 [ 1 ] 。“大学英语通识课程”“学术英语”“专门用途英语”等概念在大学英语教学改革中层出不穷。大学英语课程到底要“教什么”“怎么教”？要怎样才能体现教育部《大学英语教学指南》(2015意见稿) (后简称《指南》)中“工具性”和“人文性”的指导思想？这是本研究想要探讨的问题。
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user: 2. 多样化与个性化大学英语教学改革的理论依据 2.1. 从国家教育部对高校大学英语的指导思想来看 在过去30年大学英语历经了三次重大改革，教与学的重点依次转向语法、阅读和后来的听说能力。2007年教育部印发的《大学英语课程教学要求》明确指出“大学英语教学应贯彻分类指导、因材施教的原则，以适应个性化教学的实际需要” [ 2 ] 。各高等学校大学英语教学的课程设置要“确保不同层次的学生在英语应用能力方面得到充分的训练和提高”，要“充分体现个性化，考虑不同起点的学生，既要照顾起点较低的学生，又要为基础较好的学生创造发展的空间；既要保证学生在整个大学期间的英语语言水平稳步提高，又要有利于学生个性化的学习，以满足他们各自不同专业的发展需要”。《指南》明确将大学英语教学目标分为基础、提高、发展三个等级 [ 3 ] 。基础目标是针对大多数非英语专业学生的英语学习基本需求确定的，提高目标是针对入学时英语基础较好、英语需求较高的学生确定的，发展目标是稂据学校人才培养计划的特殊需要以及部分学有余力学生的多元需求确定的。分级目标的安排为课程设置的灵活性和开放性提供了空间，有利于实施满足学校、院系和学生个性化需求的大学英语教学。 2.2. 从语言习得的科学规律来看 Krashen (1982)认为，人类只有获得可理解性的语言输入(comprehensible input)时，才能习得语言。所谓可理解性的语言输入，就是i + 1，其中i表示语言学习者目前的水平，1表示略高于语言学习者现有水平的语言知识 [ 4 ] 。如果语言输入远远超出学习者的现有水平即i + 2，或者接近甚至低于学习者的现有水平即i + 0，学习者都不能获得可理解性输入，不是太难理解不了，就是太容易没有输入的动力，这样都难以收到较好的学习效果。个性化的英语教学能够充分考虑到学生原有的i水平，确保教师的课堂输入是i + 1的有效输入。 2.3. 从学生发展进程和教学的关系来看 前苏联心理学家Vygotsky (1986)提出了“最近发展区”理论：学习个体存在着两种发展水平，一是现有的发展水平，二是潜在的发展水平 [ 5 ] 。两者之间的区域被称为“最近发展区”，教学最重要的特征便是创造最近发展区，把“最近发展区”转化为现有发展水平。个性化的英语教学就是根据学生学习的可能性将学生分为若干层次，针对不同层次学生的特点开展教学活动，使教学目标、教学内容、教学进度、教学方法更符合学生的知识水平和认知能力，符合学生学习的可能性，从而确保教学与各层学生的“最近发展区”相适应，并不断地把“最近发展区”变为现有发展水平，使学生的认知水平通过教学活动不断发展。 2.4. 从“人本主义”的教育理念来看 人本主义主张在学习的过程中必须尊重学习者，必须把学习者视为学习活动的主体，学生要充分发挥自己的潜在能力，能够愉快、创造地学习。多样化、个性化的英语教学充分考虑学习者的需求，因材施教，分层教案设计、分层指导、分层评价、分层答疑反馈，给学生提供了最大化的学习支持服务，更符合“以学生为中心的教学理念”。
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user: 4. 结论 大学英语面临着全新的机遇和挑战。《指南》再次重申了英语的重要性：“英语是国际交往和科技、文化交流的重要工具；学习和使用英语，可以直接了解国外前沿的科技进展、管理经验和思想理念，学习和了解世界优秀的文化和文明，同时也有助于增强国家语言实力，有效传播中华文化，促进与各国人民的广泛交往，提升国家软实力” [ 3 ] 。同时，大学英语教学处在一个充满现代科技和信息的时代，一个学生和教师都要求创新、发展和个性的时代，一个多元、开放、互赢的时代。所以，要制订合理、科学的大学英语课程设置任重而道远。“道有道，非常道”。《指南》鼓励在其指导思想下，可以有“一校一纲”“一校多纲”。而大学英语课程设置，必须以学生为本，提供多样化的课程选择，以符合其个性化的课程需求。
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user: 摘 要 填充墙对框架结构的承载力、刚度及其变形性能都有着很大的影响。在工程实践中，框架结构砌体填充墙开裂问题相当严重，其中温度应力是主要原因之一。本文对简单框架填充墙进行ANSYS有限元分析，改变填充墙的跨度、开窗面积以及设置构造措施(构造柱或窗台梁)，观察最大位移、最大第一主应力、墙体平均应力的变化规律，从而寻找出减小温度应力的措施，为工程提供实用的技术支持。 关键词 :数值模拟，温度应力，填充墙，框架结构，温度位移
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user: 1. 引言 填充墙框架结构是房屋建筑结构中常见的一种结构体系。该结构常采用砖墙、砌块砌体或其他材料进行房间分隔或外部围护，已有的研究表明，填充墙对框架结构的承载力、刚度及其变形性能都有着很大的影响 [ 1 ] 。在推广运用中，框架结构中砌体填充墙开裂问题相当严重。而框架填充墙与梁柱边界裂缝一旦形成就会降低填充墙的整体性、耐久性和抗震性能，影响着建筑物的使用功能(如外墙和卫生间墙体有较强的抗渗要求)，特别是随着我国墙材改革、住房商品化的进展，人们对居住环境和建筑质量的要求不断提高，对建筑物墙体裂缝控制的要求更为严格。墙体裂缝的出现给居住者造成很大的心理压力，给业主和开发商带来纠纷，严重影响了新型墙材的发展，建筑物的裂缝已成为住户评判建筑物安全的一个非常直观、敏感和首要的质量标准 [ 2 ] 。因此加强砌体填充墙的抗裂研究，已成为工程界、行政主管部门以及房屋开发商共同关注的课题。温度应力是造成墙体开裂的主要原因之一 [ 7 ] ，找到切实有效的方法控制住温度应力，便可一定程度上控制裂缝的形成。 本文针对武汉地区的温差变化，利用ANSYS对填充墙施加采集得到的武汉温度荷载，模拟分析框架填充墙的温度应力，并通过改变墙体相关参数，得到温度应力随墙体参数的变化规律，从而找出减小温度应力的措施，为工程提供实用的技术支持。
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user: 2.温度荷载采集 对于建筑物来说，由于自然环境条件的变化而产生的温度作用一般可分为以下3种：骤然温差、日照温差、季节温差，其中季节温差变化最大，对结构的后期使用影响最大，应着重考虑此项温差。 结构构件使用期间的季节温差可以定义为： (1) 式中： ， 分别为结构使用期间多年(一般取30年 [ 3 ] )最高和最低月平均气温； 为结构室内温度。 表1为武汉市1983年~2012年气象统计资料。资料表明，30年一遇月平均最高气温 = 32.6℃，月平均最低气温 = 0.3℃。为了控制温差，一般室内温度 = 10℃~20℃，则结构的最大负温差为：0.3℃ − 20℃ = −19.7℃，最大正温差：32.6℃ – 10℃ = 22.6℃。本文统一采用升温温差22.6℃。
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user: 3. 砌块填充墙的温度应力有限元模型 3.1. 模型参数 混凝土构件和砌体构件均采用SOLID65单元，混凝土构件的混凝土和钢筋采用整体式建模，即通过 定义SOLID65实常数来考虑钢筋的作用，混凝土强度等级C25，钢筋级别为HRB335 (纵筋、箍筋)，砌体采用MU10混凝土砌块，砂浆级别为Mb5。框架梁、框架柱和底梁的相关参数如下表2。 简单框架填充墙模型(模型1)的示意图如图1所示，其中墙厚为200 mm。模型统一采用材料线弹性假设，需考虑的参数包括材料的弹性模量、泊松比、密度以及线膨胀系数，如表3所示 [ 5 ] [ 6 ] 。采用建立接触对的方法来模拟混凝土框架和填充墙的粘结关系，TARGE170用于混凝土框架刚性面，CONTA174用于填充墙柔性面，摩擦系数取0.7，法向的渗透因子取0.1 [ 8 ] 。初始边界条件包括约束底梁下底面的所有自由度，以及约束柱子上顶面的Z方向自由度(考虑纵向框架的约束作用)。加载采用静力加载，根据前面的温度荷载采集，采取升温工况，即先设定整体的参考温度为0℃，然后在正面施加22.6℃的温度荷载，研究温度作用下的结构效应。 3.2. 模型结果分析 升温情况下，简单框架填充墙模型1的合位移云图和第一主应力云图如图2、图3所示。 从图2可以看出，位移主要集中在填充墙中部，最大为0.486 mm，并且分布情况为四角小、中部大，呈椭圆散射分布。由于混凝土和砌体都是单轴抗压强度远大于单轴抗拉强度的脆性材料，它在达到非常接近于弹性极限的应力值时开裂，伴随着极小的塑性变形，所以可认为单元的主拉应力大于单轴抗拉强度时即开裂，用第一强度准则(主拉应力)来分析是合理的，故第一主应力云图是很重要的一项分析指标，从图3中可以看出，最大主拉应力发生在柱顶外侧和柱底内侧，说明拉应力集中于墙体与四周的接触面，这与约束条件有关，而当应力条件复杂时，墙角的墙体处于多向受力状态，产生斜向剪应力，形成水平裂缝和斜向裂缝。 Table 1 Meteorological statistics of Wuhan city from 1983 to 2012 [4 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均气温/℃ 3.7 5.8 10.1 16.8 21.9 25.6 28.7 28.2 23.4 17.7 11.4 6.0 平均最高气温/℃ 8.0 10.1 14.3 21.4 26.4 29.6 32.6 32.5 27.9 22.7 16.5 10.8 平均最低气温/℃ 0.3 2.4 6.5 12.8 18.2 22.2 25.4 25.0 19.9 13.9 7.5 2.3 平均相对湿度/% 77 76 78 78 77 80 79 79 78 78 76 74 表1. 武汉市1983~2012年气象统计 [ 4 ] Table 2 Section dimension and reinforcement information of beam and colum 模型构件 截面尺寸 纵筋 箍筋 框架梁 400 × 200 4B14 B8@200 框架柱 400 × 400 4B25 B8@200 底梁 500 × 500 无 无 表2. 梁、柱截面尺寸和配筋情况 Table 3 Material parameter table of finite element mode 材料编号 材料种类 弹性模量(Pa) 泊松比 密度(kg/m 3 ) 线膨胀系数(/℃) 1 C25混凝土 0.2 2500 2 砌块砌体 0.15 1350 3 HRB335钢筋 0.25 7850 表3. 有限元模型材料参数表 图1. 模型1示意图 图2. 模型1合位移云图
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user: 4. 填充墙参数对温度应力的影响 4.1. 高跨比 在模型1 (墙体高度H = 2.5 m，宽度L = 3.2 m)的基础上，保持高度H不变，改变宽度L，分析最大合位移和最大等效主应力的变化，并重点分析填充墙的位移和应力变化。取L = 2.5 m，2.8 m，3 m，3.2 m，3.4 m，3.6 m，3.8 m，4.0 m共八种情况。不同跨度下的最大合位移(mm)、最大第一主应力(MPa)和墙体平均应力(MPa)如表4所示。 最大合位移、最大第一主应力和墙体平均应力均随填充墙跨度的增加而增加，跨度过大会增加温度应力和温度位移，因此实际工程中应控制填充墙的跨度。 4.2. 开窗洞口大小 采用模型1 (墙体高度H = 2.5 m，宽度L = 3.2 m)作为基本模型，分别开洞为(1.2 m × 1.2 m)、(1.2 m × 1.4 m)、(1.2 m × 1.6 m)、(1.2 m × 1.8 m)、(1.2 m × 2.0 m)、(1.2 m × 2.2 m)、(1.2 m × 2.4 m)、(1.2 m × 2.6 m)、(1.2 m × 2.8 m)、(1.2 m × 3.0 m)共十种情况，不同开窗洞口下的最大合位移(mm)、最大第一主应力和墙体平均应力(MPa)如表5。 从表5可以看出，开洞在一定程度上能减小整体模型的温度应力，不开洞时的三项指标与开洞相比，均相对较低。因此，适当的开洞对减小温度裂缝有利，同时也能满足开窗的需求。同时，最大合位移、最大第一主应力和填充墙平均应力随填充墙开洞宽度增加近似呈递减变化。因此，墙体开洞对温度应力的降低是有利的，能有效减少温度裂缝，但是墙体开洞处是位移集中区域，会形成较大变形，对使用要求不利，同时开洞过大也会减小填充墙的整体性和刚度，降低其抗侧能力，因此建议开洞后采用额外的 图3. 第一主应力示意图 Table 4 Indicators under different span s of filled wall 指标 跨度L/m 2.5 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 最大合位移 0.415 0.449 0.466 0.486 0.502 0.516 0.530 0.542 最大第一主应力 3.58 3.61 3.64 3.66 3.68 3.70 3.72 3.74 墙体平均应力 0.661 0.688 0.706 0.720 0.736 0.750 0.766 0.781 表4. 不同填充墙跨度下的各项指标 Table 5 Indicators under different areas of open window 指标 洞口宽B/m 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 最大合位移 0.361 0.353 0.349 0.343 0.339 0.340 0.339 0.340 0.329 0.357 最大第一主应力 3.62 3.62 3.61 3.58 3.58 3.58 3.57 3.57 3.55 3.56 墙体平均应力 0.693 0.689 0.683 0.667 0.662 0.661 0.659 0.657 0.645 0.650 表5. 不同开窗洞口下的各项指标 Table 6 Comparison of displacement and force index under three structural measure 构造措施 指标 最大合位移(mm) 最大等效应力(MPa) 墙体平均应力(MPa) 设构造柱 0.275 3.61 0.595 设窗台梁 0.220 4.02 0.978 设构造柱和窗台梁 0.268 4.12 0.908 最小指标的构造 设窗台梁 设构造柱 设构造柱 表6. 三种构造措施的结构变形以及受力指标的比较 构造措施来加强洞口区域。 4.3. 设构造柱或窗台梁 在开洞模型1 (墙跨度L = 3.2 m，开洞尺寸1.2 m × 1.8 m)的基础上，在洞口两侧各设一根200 × 200的构造柱，纵筋为4B12，箍筋为B 8@200；在洞口下方设一根200 × 200的窗台梁，纵筋为4B12，箍筋为B 8@200。分别考虑只设构造柱、只设窗台梁、同时设构造柱和窗台梁三种情况，结构变形和受力指标如表6所示。 虽然同设构造柱和窗台梁的效果并不比单设构造柱或者窗台梁效果好，但是相比单设而言，构造柱和窗台梁与框架梁柱相当于形成了一个简易框架，将填充墙进行了划分，使应力分布更加均匀，减少了应力集中。但如果只能设置一种构造措施，建议采用构造柱。
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user: 5. 结论 本文通过一系列的有限元模拟和分析，比较了各种条件下的墙体温度应力变化，掌握了温度应力随填充墙相关参数变化的基本规律。在对简单框架填充墙的模拟分析中，发现墙体四角温度应力最大、中部温度位移最大，而墙体与周边框架的约束和接触条件是影响温度应力最主要的一个因素；在对不同长度、开窗以及不同构造措施的填充墙的模拟分析中，总结出采用较小的跨度、适当开洞以及设置构造柱是减小填充墙温度应力较好的方式，为工程中减小填充墙温度应力提供了一定的技术支持。
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user: 摘 要 通过在PIN结构非晶硅(a-Si)电池的透明导电电极(TCO)和P-型非晶Si层间插入一层Nb掺杂的TiO 2 层，用于改善界面性质并提高电池转化效率。系统研究了不同厚度的Nb掺杂TiO 2 层薄膜的透光性以及在有光照和无光照时的I-V特性。此外，也比较了具有相同厚度的Nb-TiO 2 ，Zn-TiO 2 以及纯的TiO 2 薄膜的光电响应。研究结果表明，厚度为6 nm的Nb-TiO 2 纳米薄膜具有最佳的光电响应。具有不同厚度Nb-TiO 2 插入层的非晶硅薄膜电池的性能测试表明，插入6 nm厚Nb-TiO 2 纳米薄膜的电池有效减小了寄生串联电阻，改善了填充因子，相比无插入层电池光电转化效率提高了8%。 关键词 :Nb-TiO 2 ，非晶硅太阳能电池，界面效应
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user: 1. 引言 非晶硅太阳能电池作为一种较为成熟的且应用广泛的太阳能电池，有着省材，无污染、工艺简单、便于大面积批量生产等诸多优点。然而，相对于其他电池如晶硅电池、化合物电池和目前发展的钙钛矿电池，非晶硅薄膜电池 [ 1 ] 的组件效率依然较低，存在的光致衰退等问题制约了其大规模的应用。因此，如何进一步提高电池的转化效率，抑制光致衰退是非晶硅太阳能电池发展的首要任务。抑制光生载流子在界面的复合，降低界面传输损耗是提高太阳能电池效率的一个重要方向。PIN型a-Si太阳电池 [ 2 ] 中，影响到光生载流子复合速率的主要有如下两个方面：一是组成PIN型器件的各层(P层、i层、n层)是否为低缺陷材料；二是这些材料之间形成的界面是否能实现光生载流子向外电路的有效输运 [ 3 ] 。在过去发表的很多相关研究工作主要集中在采用宽带隙P型层改善p/i界面的能带适配问题 [ 4 ] ，从而提高非晶硅太阳电池的开路电压、光电转化效率和稳定性。宽禁带氧化物如TiO 2 、ZnO [ 5 ] 通常用于电极与N型层间的空穴阻挡层，而在非晶硅太阳能电池中用作TCO和p-Si层界面插入层的研究极少。本文通在的TCO和P-Si层之间插入不同元素掺杂的二氧化钛阻挡层，用于改善TCO/P-Si界面空穴的传输 [ 6 ] ，并研究其光电响应对电池性能的影响。
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user: 2. 实验部分 本实验采用沈阳真空公司制造的磁控射频溅射设备进行不同掺杂TiO 2 薄膜的制备。实验中非晶硅电池的PIN三层非晶硅薄膜采用沈阳真空公司制造的PECVD沉积系统在FTO衬底上进行沉积。工作频率为13.56 MHz。铝电极的制备采用泰科诺公司的热蒸发系统。最终制备的太阳能电池结构为glass/SnO 2 :F/ TiO 2 /p(a-Si:H)/i(a-Si:H)/n(a-Si:H)/Al。对于FTO与P层非晶硅之间的二氧化钛层，可以分为掺杂的与未掺杂的两种。所用的靶材分别为纯二氧化钛靶(纯度：99.999%)、铌掺杂的二氧化钛靶(纯度：99.999%，铌含量：6%)和氧化锌(纯度：99.999%)靶材。其中溅射气压为0.1 Pa，溅射功率为120 W。非晶硅薄膜制备中使用的气源有SiH 4 ，H 2 ，B 2 H 6 ，和PH 3 ，具体的沉积参数见表1。 Table 1 Deposition parameters of amorphous silicon layer by PECV 沉积参数 衬底温度(℃) 250 射频功率(W) 80 R (H 2 /SiH 4 流量比) 4/40 沉积气压(Pa) 80 本底真空(Pa) 1 × 10 −4 沉积时间(min) 2~20 表1. 通过PECVD沉积非晶硅薄膜的参数 采用扫描探针显微镜(SPM SOLVER NANO)测量二氧化钛薄膜的厚度。采用日本岛津的紫外-可见光分光光度仪(UV3600)分析样品的透射光谱。采用CHI600E电化学工作站，三电极测试系统研究二氧化钛薄膜样品的光电响应性能。最终电池特性通过光太阳能模拟器在100 mW/cm 2 (AM 1.5G)模拟太阳光照下测试，测试系统采用吉时利4200半导体系统。
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user: 3. 实验结果与讨论 3.1. 铌掺杂二氧化钛与未掺杂二氧化钛的光学性质 图1是磁控溅射制备的二氧化钛薄膜的厚度随溅射时间的曲线图，可以看出薄膜溅射厚度随时间成线性关系，薄膜的沉积速率为3.3 nm/min。图2为铌掺杂二氧化钛薄膜不同沉积时间的透射光谱图。通过图2我们可以看到，薄膜的透射率随二氧化钛层厚度的增加而降低。FTO衬底在400~1000 nm波长范围内的平均透射率为80.6%，Nb掺杂氧化钛薄膜沉积2，3，5，10分钟相应于FTO衬底平均透射率降低分别为1%，2%，4%和15%。可以看出，沉积时间在5分钟以内引起的透射率的降低可以近似忽略不计。因此，二氧化钛中间层的加入，对于电池本征层对光的吸收损失可近似忽略。图3为掺杂及未掺杂TiO 2 薄膜的光吸收图谱。由于磁控溅射得到的TiO 2 薄膜为锐钛矿结构，属于间接带隙半导体材料。因此，通过Touch公式，可以通过拟合得到材料的带隙宽度。可以看出，Nb掺杂TiO 2 薄膜的带隙宽度为3.05 eV，相对纯TiO 2 薄膜的带隙宽度3.13 eV仅发生少量蓝移。 3.2. 铌掺杂与未掺杂二氧化钛薄膜的光电性质 图3为采用电化学工作站测量得到的铌掺杂二氧化钛薄膜在周期性光照与黑暗条件下的光电流随时间的变化曲线。以沉积于FTO衬底上的二氧化钛层为工作电极，金属铂作为对电极，饱和干汞电极为参比电极，电解液为1 mol/L的氢氧化钾溶液。将样品置于氙灯光照下，并以固定周期的时间打开关闭光源，来测试样品的光电响应。由图4可以看出，当薄膜沉积时间为2 min时，具有最大的光电流。随着沉积时间的增加，其光电流大小逐渐降低。纯FTO薄膜测量的光电流几乎为零。如光吸收图3中显示，Nb掺杂TiO 2 薄膜相对纯TiO 2 薄膜的带隙宽度蓝移了0.08 eV。可以认为，在相同光照条件下Nb掺杂TiO 2 薄膜由于带隙蓝移并不会产生更多的光生载流子。因此，光电流大幅提高的主要原因在于在FTO衬底表面沉积Nb:TiO 2 层可以有效的实现光生载流子在表面的分离，提高光电流的大小。减少Nb掺杂TiO 2 薄膜沉积时间可以相应降低薄膜厚度，从而降低垂直薄膜传输方向的电阻，这将进一步降低载流子在传输中的损耗，提高光电流值 [ 7 ] 。 图5为具有相同厚度的Nb，Zn掺杂TiO 2 和纯TiO 2 薄膜的光电流图。可以看出，纯TiO 2 薄膜的光电流最小，Nb和Zn掺杂的光电流响应较大。这说明相比于纯TiO 2 薄膜，Nb和Zn掺杂均能有效提高现光生载流子的分离和传输。相同厚度条件下Nb掺杂薄膜的光电响应最高 [ 8 ] 。 图1. 薄膜的沉积厚度随时间的变化关系 图2. 不同时间的铌掺杂二氧化钛层透射光谱图 图3. 二氧化钛与铌掺杂二氧化钛薄膜的光吸收图谱 图4. 不同溅射时间的铌掺杂二氧化钛薄膜的光电流随时间的变化曲线 图5. 掺杂二氧化钛与未掺杂二氧化钛薄膜样品的光电流随时间的变化曲线 3.3. 不同厚度二氧化钛插入层对非晶硅电池性能的影响 采用不同厚度的铌掺杂二氧化钛层作为PIN非晶硅结构的P-Si层与FTO界面的插入层，测试非晶硅电池的性能与铌掺杂二氧化钛层厚度的关系。图6为不同Nb:TiO 2 薄膜厚度相应的电池参数。随着薄膜沉积时间由0到5分钟增加，电池的短路电流密度逐渐降低。而相应开路电压先增加后减少，但都高于未插入TiO 2 层的开路电压值。电池填充因子得到明显提升。当沉积时间为2和3分钟时，薄膜电池的光电转化效率为5.16% [ 9 ] [ 10 ] ，相应于无插入层的转化效率4.76%提升了8%。这主要归功于插入层提高了界面载流子分离的效率，提高了填充因子，从而提升了光电转化效率。
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user: 4. 结论 本文通过在非晶硅电池的TCO/P-Si界面处插入一层铌掺杂TiO 2 层，研究了插入层的光电性质。研究结果表明，合适插入层的厚度对入射光谱平均透射率降低小于4%，避免入射光谱的损耗。相比纯TiO 2 层，铌掺杂TiO 2 作为中间插入层，可以有效实现光生载流子在界面的分离，提高光电导。有助于电池填 图6. 不同铌掺杂二氧化钛层厚度对于非晶硅电池性能的影响 充因子和开路电压的提升，有Nb掺杂TiO 2 插入层最高电池光电转化效率相比无插入层的电池提升了8%，可用于改善非晶硅薄膜电池的性能。
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user: 摘 要 本文介绍了承插型盘扣式钢管支架的基本组件和节点连接方式，以常州紫荆公园景观塔为具体的工程实例，阐述了盘扣架在工程中的应用。指出盘扣架具有很多优点，在经济性、安全性以及适应性等方面都明显优于传统的支架体系，虽然在推广过程中可能也会遇到一些困难，但是仍然具有广阔的应用前景，是未来支架体系发展的必然趋势。 关键词 :承插型盘扣式，钢管支架，工程应用
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user: 1. 引言 随着建筑业的快速发展，各种复杂特殊结构应运而生，对支架体系在搭设高度、承载能力、稳定性以及适应性等方面也提出了更高的要求。传统的支架体系虽然应用广泛，但是各有缺点，例如，扣件式钢管支架安全性差、可靠性低、安装不稳定，并且极限高度一般不能超过33 m；门式钢管支架形式比较固定单一，无法适应多变的工程状况；碗扣式钢管支架的规格比较固定，且制作成本较高 [ 1 ] 。这些缺点导致施工过程中支架事故频发，工人安全无法保障。而承插型盘扣式钢管支架作为一种新型支架，可以很好地解决以上支架的问题。 本文介绍了承插型盘扣式钢管支架的基本组件和节点连接方式，以常州紫荆公园景观塔为具体的工程实例，阐述了盘扣架在工程中的应用。指出盘扣架在未来的推广过程中机遇和挑战共存，一方面，在经济性、安全性以及适应性等方面都明显优于传统的支架体系，另一方面，在推广过程中可能也会遇到一些困难。
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user: 2. 承插型盘扣式钢管支架的基本组件 盘扣架的基本组件按体系可以分为三个部分，如图1所示。 杆件体系：(1) 立杆；盘扣架的竖向支撑构件，由Q345热镀锌钢管制作而成，采用套管或连接棒承插连接。(2) 横杆；盘扣架的水平杆件，由Q235热镀锌钢管制作而成，两端焊接有扣接头，与立杆上的八角盘扣接。(3) 斜杆；盘扣架的斜向杆件，由Q195热镀锌钢管制作而成，两端焊接有扣接头，与立杆上的八角盘扣接。斜杆用于提高支架结构的稳定性，分为水平斜杆和竖向斜杆，其长度由横杆和立杆长度决定。 连接体系：(1) 八角盘；焊接于立杆上，可扣接8个方向扣接头的八边形或圆环形孔板，用于连接横杆和斜杆。(2) 扣接头插销；固定扣接头与八角盘的专用楔形零件。 调节体系：(1) 可调底座；安装在立杆底部，立杆套在底座的螺母上，通过调节螺母来调节立杆的高度。(2) 可调顶托；安装在立杆顶部，用于调节立杆的高度。顶托上可安放龙骨或直接支撑模板。
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user: 3. 承插型盘扣式钢管支架的节点连接方式 与传统支架体系的节点连接方式不同，盘扣架是用八角盘来连接横杆、立杆和斜杆。横杆和斜杆采用杆端扣接头卡入焊接在立杆上的八角盘，并用楔形插销固定扣接头与八角盘。八角盘及扣接头采用碳素钢铸造，经单侧弯剪极限承载力试验验证，八角盘单侧可承受45 KN到50 KN集中力。楔形插销具有自锁功能，端头设计成弧状弯钩可确保插销不会自行滑脱，并且试验表明，楔形插销的抗拔力可达2.5 KN，能够满足施工过程中防滑脱的要求 [ 2 ] 。盘扣架的节点连接方式如图2所示。 这种独特的节点连接方式保证了立杆、横杆、斜杆以铰接的方式汇交于一点，使得各杆件均为二力杆，最大限度地与计算模型符合，减小了杆件实际受力与理论计算结果的误差，提高了支架的安全性。 图1. 盘扣架的基本组件 图2. 盘扣架的节点连接方式 而传统的钢管支架由于节点连接方式的原因，杆件实际受力与计算模型具有明显的差异，使得支架体系偏于不安全。例如现阶段大量使用的扣件式脚手架由于采用扣件连接，钢管承受偏心荷载，从而导致实际情况与设计计算有很大差异，即使是经计算满足要求的脚手架也存在一定的安全隐患 [ 3 ] 。
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user: 4. 工程案例 (1) 工程概况 常州紫荆公园景观塔为世界上最大的无幅式摩天轮，如图3所示，最大跨度为89 m，高度为80 m，厚度为7 m。主体结构采用组合钢箱结构，钢管桁架位于圆环内侧，圆环外侧为用幕墙封闭的游艺舱体，两层地下室采用型钢混凝土框架结构，主要用于设备层及上下观光功能。图4所示为该工程的盘扣架施工现场。 (2) 工程特点及难点分析 1) 搭设高度高。采用落地式工作架搭设，最大搭设高度达74 m。 2) 工作面非常多。幕墙施工工作架须同时满足景观塔观光环内外圈及两侧幕墙安装，施工工作面非常多，而且圆环内侧钢管桁架处工作面呈三角形，搭设难度大。 3) 落地架垂直度控制难。落地架内侧与观光环外侧幕墙施工完成面间距控制在45 cm，若垂直度控制不到位，将会严重影响施工工作面，甚至会进行二次搭设。 图3. 景观塔效果图 图4. 盘扣架施工现场 4) 材料垂直运输工作量大。74 m高的落地架架体材料全部采用人工传递。 5) 钢管组合桁架垂直运输难度非常大。观光环两侧74 m落地架体采用履带吊吊运钢管组合桁架进行连接，然后人工就位安装。 6)施工风险大。观光环中心两侧21 m (共42 m)范围内的顶部幕墙工作架安装高度高，高空风力非常大。 (3) 采取的解决措施 1) 观光环两侧3 m宽度架体之间部分采用钢管组合桁架(8 cm × 120 cm)进行连接。在架体开口部位水平联系桁架增设5层钢丝绳剪刀撑，其中2层须与斜拉缆和水平联系钢管组合桁架在同一层。钢管组合桁架与两侧架体连接时，一侧上下弦杆与两侧架体立杆扣件连接，另一侧上下弦杆与普通钢管竖向立杆扣件连接，同时采用双扣件进行防滑设置。 2) 钢轮内环钢管桁架以下部分平台，采用普通钢管搭设，其工作面呈“V”形，其底部两支主要受力钢管穿过桁架，与钢管桁架采用扣件夹箍形成可靠连接，同时与落地架进行有效连接，并搭设竖向斜撑进行卸载；另与原结构或两侧架体立杆主节点处采用钢丝绳进行拉结和卸载。 3) 加强承插型盘扣式钢管支架整体抗倾覆能力。采用方案为：在25 m、45 m及65 m设置对拉的抗倾覆钢丝绳，并设置高强度地锚。 4) 观光环中心两侧21 m (共42 m)范围内的顶部幕墙工作架采用电动提升工作架，先采用[6.3槽钢和I16工字钢制作电动提升框架，再在提升框架上采用承插型盘扣式钢管支架搭设一步工作架架框，安装电动提升机、安全锁、配电箱、平台板等。顶部提升悬臂工字钢采用I36 a，悬臂长度2.75 m。 5) 落地式工作架连墙件设置：30 m高度以下可不设置连墙件，30 m高度以上设置连墙件，连墙件采用Φ 48 × 2.7普通钢管，与钢结构按照高度2步2跨进行焊接连接设置；无法按照2步2跨设置时，以单个连墙件受力面积不大于10 m 2 的原则进行设置。
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user: 5. 承插型盘扣式钢管支架的推广前景 5.1. 盘扣架的优势 (1) 经济性好 盘扣架采用具有更高屈服强度的低合金材料制作而成，在相同承载力的要求下，与普通碳素钢材制作的支架相比，钢管壁可以做得更薄，材料节省率可以达到27%，价格可低10%左右。此外，钢管壁更薄，重量较轻，运输费用更低。盘扣架独特的节点连接方式不仅可以减轻工人的劳动强度，而且提高了装拆的施工工效，与传统脚手架相比具有明显优势。 (2) 安全性高 盘扣架生产过程科学规范，且采用力学性能好，耐久性强的低合金材料制作，质量更好，承载力更高。盘扣架的连接借助焊接于立杆上的八角盘，确保立杆、横杆、斜杆以铰接的方式汇交于一点，杆件均为二力杆，最大限度的与计算模型符合，减小了杆件实际受力与理论计算结果的误差，提高了支架的安全性。盘扣架的各种杆件均做了镀锌防锈处理，有效提高了耐久性能，避免发生传统脚手架因为锈蚀而导致钢管有效厚度降低的现象。 (3) 适应性强 盘扣架经过工程实践，在很多复杂特殊工程中均取得了良好效果。例如上一节介绍的常州紫荆公园景观塔，除此之外，还有南京青奥村高支模工程、无锡地铁2号线、南京禄口机场航站楼等工程项目。从已有的工程运用中不难发现，盘扣架能够很好地适应规模大、难度大的特殊复杂工程，将来也必然得到更广泛的运用 [ 4 ] 。 5.2. 推广盘扣架面临的困难 推广盘扣架的过程中，可能会出现很多困难 [ 5 ] ：(1) 由于缺乏有效的监管机制，市场会出现大量的仿制品，低价恶性竞争，而且仿制品的质量往往得不到保证，容易导致盘扣架的信誉丧失，最后不得不退出市场。(2) 生产效率过低，导致盘扣架的单价过高，降低施工单位的使用热情。(3) 政策法规不够健全，缺乏有效的政策支持。
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user: 6. 结论 盘扣架作为一种新型支架体系，具有搭设高度高，承受荷载大和稳定性好等特点，在工程实践中已经得到了大量运用，并取得了良好的效果。盘扣架具有很多优点，在经济性、安全性以及适应性等方面都明显优于传统的支架体系，虽然在推广过程中可能也会遇到一些困难，但是仍然具有广阔的应用前景，是未来支架体系发展的必然趋势。
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user: 摘 要 本文采用磁控溅射的方法，以金属Ti和ZnO陶瓷为靶材，Ar和O 2 混合气为工作气体，进行双靶共溅，对沉积的薄膜进行600℃快速退火处理以得到Zn-TiO 2 薄膜。结果表明，Zn掺杂TiO 2 引起带隙少量红移。随Zn掺杂元素的含量的增加，Zn-TiO 2 薄膜的载流子浓度先减小后增加。Zn掺杂引起薄膜的平带电压和光照下薄膜氧化还原反应起始电位值均向负方向移动。Zn掺杂浓度为3.5%时，薄膜光饱和电流密度是不掺杂样品的2.1倍，光分解水性能最佳。 关键词 :Zn-TiO 2 薄膜，光分解水，快速退火，磁控溅射
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user: 1. 引言 光电化学光分解水是一种将太阳能转化为可储存的清洁能源——氢能的方法 [ 1 ] - [ 3 ] 。TiO 2 由于其具备合适的带隙条件、优越的化学稳定性、良好的抗光腐蚀性以及低廉的价格等优点，被广泛用作光电化学分解水领域的光阳极材料 [ 4 ] [ 5 ] 。历史上最早利用半导体电极实现光电化学分解水产生氢气和氧气的日本学者Fujishima和Honda，采用的即为TiO 2 单晶电极 [ 6 ] 。然而，由于TiO 2 的带隙太宽(Anatase: 3.2 eV， Rutile: 3.0 eV)，使得其对太阳光的吸收仅局限在紫外光区，对太阳光能的利用率小于5% [ 7 ] 。为提升TiO 2 在紫外和可见光区的吸收，主要有两条途径：1) 引入光吸收材料如敏化剂、量子点、染料等；2) 通过掺杂以调节能带结构，使带隙变窄 [ 4 ] [ 5 ] 。 关于TiO 2 的掺杂研究分金属掺杂和非金属掺杂，其中非金属掺杂(如C、N、S等)通常只是通过提升TiO 2 的价带边或者与价带中的O 2p 轨道混合(如N 2p )来使得TiO 2 带隙变窄，而不会在TiO 2 的带隙中引入新的能级。而金属掺杂又分贵金属掺杂(如Pt)和过渡元素掺杂，其中过渡元素(如Fe，Cr，Co，V等)的掺杂由于能有效增强TiO 2 的光活性而得到广泛研究。目前过渡元素Zn掺杂的TiO 2 主要研究集中在太阳能电池光阳极材料和光催化降解有机物(如甲基橙)等方面的应用，在光分解水方面的研究较少。邵 [ 8 ] 等人通过理论计算表明，Zn掺入TiO 2 后会成为浅受主杂质，为p型掺杂。Rachel A. Caruso [ 9 ] 等人采用液相模板法制备了多孔的Zn-TiO 2 纳米材料，且表明一定范围内的Zn的引入可使光电流密度和载流子浓度增大，这会使光分解水产氢的能力增强 [ 4 ] [ 9 ] 。 本研究采用工业上常用的磁控溅射的方法制备薄膜，对刚沉积的薄膜进行600℃快速退火处理以得到Zn-TiO 2 薄膜。重点探究不同Zn掺杂含量的材料的微结构变化和光吸收性质，以及对光解水性能的影响，以得到具备优异的光电化学分解水性能的Zn-TiO 2 薄膜。
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user: 2. 实验 采用中科院沈阳科学仪器制造厂的高真空磁控溅射系统，以金属Ti靶(直流电源激发)和ZnO陶瓷(射频电源激发，13.56 MHz)为靶材进行双靶共溅制备Zn掺杂氧化钛薄膜。衬底采用石英玻璃和FTO，经丙酮、无水乙醇、去离子水依次超声清洗20 min后放入沉积腔内。沉积过程中Ar和O 2 流量分别为20 sccm和3 sccm，本底真空度为4 × 10 −4 Pa，沉积气压为0.5 Pa，沉积时间2 h。通过分别调节两个靶的直流和射频激发功率以及ZnO靶材上包裹金属Ti片的面积比使Zn/Ti原子比例控制在0%~8%之间。沉积过程中样品保持自转以得到均匀薄膜。将沉积的薄膜采用BEIJING EASTATAR LABS公司的RTP-500 RAPID THERMAL PROCESSOR型快速退火炉进行600℃快速退火处理，最终得到Zn-TiO 2 薄膜。 对样品进行微结构分析，采用英国雷尼绍公司的Renishaw invia型共聚焦显微拉曼光谱仪研究薄膜物相，其中激发光源为空气制冷氩离子激光器(Spectra-Physics Model 163-C4260)，激发波长532 nm，扫描范围100~800 cm −1 。采用日本电子(JEOL)的JSM 7100F型场发射扫描电镜测定薄膜中Zn的元素含量以及表面微观形貌。采用CHI600E电化学工作站，三电极测试系统，并辅以上海蓝晟电子有限公司的XQ350W可调型氙灯作为光源，测试样品的光电化学性能。采用日本岛津UV3600紫外可见分光光度计测试薄膜的光吸收性能。
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user: 4. 结论 本研究采用双靶磁控共溅并经快速退火处理的方法制备Zn掺杂的TiO 2 薄膜，重点探究了不同Zn掺杂含量对光分解水性能的影响，研究结果表明，600℃快速退火得到的Zn-TiO 2 薄膜均为anatase型。Zn掺杂TiO 2 引起吸收带边的少量红移。电化学测试表明，Zn掺杂TiO 2 薄膜均为n型导电。随着Zn掺杂浓度的增加，薄膜中载流子浓度先减少后增加。在Zn/Ti = 0~8 at.%范围内，光饱和电流密度随Zn含量增加呈现先增加后减小的趋势，且在掺杂浓度为3.5%处达到最大值0.536 mA/cm 2 ，是不掺杂样品的2.1倍，相应光电化学分解水性能最好。另外，Zn掺杂引起平带电压和光照下氧化还原反应起始电位值均向负值方向移动，可能原因是氧化薄膜中固定正电荷积累引起。
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user: 摘 要 在桥梁墩柱附近设置限位装置是桥梁顶升施工中的重要安全措施之一。然而受桥梁结构和墩柱布置的影响，实际限位装置的设置受到限制。本文结合实际工程顶升施工中的限位防护体系的设计，开展了相应的设计优化，并进行了安全性承载力分析，保证了背景工程的顶升施工安全。 关键词 :桥梁顶升，限位装置，承载力分析，桥墩
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user: 1. 引言 在桥梁顶升施工中，由于千斤顶安装的垂直误差及顶升过程中其它不利因素的影响，在顶升过程中可能会出现微小的水平位移或倾斜，势必导致结构受力的不利出现。为在早期发现不利变位出现，同时避免出现因不利变位导致施工安全性问题，在桥梁墩柱附近设置限位装置是常见施工方法 [ 1 ] - [ 3 ] 。 通常，因变位梁体整体倾覆可能性较低，要克服真正发生倾覆时，通过限位柱来抵抗这一作用力是不现实也是不可能的 [ 4 ] 。因此，具体计算时，只能假设其发生一小角度的倾斜，通过这一小角度来判断结构的变位趋势，做出预警并及时调整施工状态。由于限位装置是被动受力，只有在梁体发生一定的水平位移或扭转而迫使限位装置产生相应的强迫位移之后，通过自身受力，限位装置才能对梁体产生作用力 [ 5 ] 。只有在限位装置产生的水平力与梁体倾斜时的水平分力平衡的情况下梁体才能够稳定而不发生倾覆。在梁体发生水平位移或扭转过程中，受限位置的刚度存在一定限制，限位装置的水平力与支座反力的水平分力增长并不同步，如果限位装置的水平力的增长速度较支座反力的水平分力增长速度快的话梁体很容易达到平衡，否则限位装置的水平力一直都不会与支座反力的水平分力平衡，位移就会发散而发生倾覆 [ 6 ] 。 基于上述因素，桥梁顶升施工过程中，限位防护结构体系依然是不可缺少的安全措施之一。考虑到实际限位柱的构造，以及受梁体倾斜后可能出现的对限位的作用力，通常会在桥梁墩柱附近设置有平面限位装置，限制纵横向可能发生的位移 [ 7 ] - [ 10 ] 。本文对原设计方案进行了优化分析和设计，分析了其实际可能抵抗的受力大小。