DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 前言 模态分析，其经典定义 [ 1 ] 是：将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使耦合方程组解耦成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。模态分析所用的坐标变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。模态，是指结构本身固有的振动特性，包括固有频率、阻尼比和模态振型。利用这些参数，我们就能预测结构在各种实际激励作用下的响应，因而模态分析是结构设计以及损伤识别的重要方法。 实验模态分析是指利用实验手段对研究系统进行模态分析，是一个完整而系统的分析过程，它要综合应用线性振动理论、动态实验测试技术、数字信号处理和系统参数识别等手段进行系统识别 [ 2 ] [ 3 ] 。它的主要内容和步骤有：(1)动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析。具体又包括：①激励方法 [ 4 ] 。实验模态分析是人为地对结构物施加一定动态激励，采集各点的振动响应信号及激励信号，根据激励信号及响应信号，用各种参数识别方法获取模态参数。激励方法不同，相应识别方法也不同。目前主要由单输入单输出(SISO)、单输入多输出(SIMO)、多输入多输出(MIMO)三种方法。以激励的信号特征还可分为正弦慢扫描、正弦快扫描、稳态随机(包括白噪声、宽带噪声或伪随机)、瞬态激励(包括随机脉冲激励)等。②数据采集。SISO方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号，用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振型数据。SIMO及MIMO的方法则要求大量通道数据的高速并行采集，因此要求大量的振动测量传感器或激振器，实验成本较高。③时域或频域信号处理。例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。(2)建立结构数学模型。根据已知条件，建立一种描述结构状态及特性的模型，作为计算及识别参数依据。目前一般假定系统为线性的。由于采用的识别方法不同，也分为频域建模和时域建模。根据阻尼特性及频率耦合程度分为实模态或复模态模型等。(3)参数识别。 按识别域的不同可分为频域法、时域法和混合域法，激励方式不同(SISO、SIMO、MIMO)，相应的参数识别方法也不尽相同。并非越复杂的方法识别的结果越可靠。对于目前能够进行的大多数不是十分复杂的结构，只要取得了可靠的频响数据，即使用较简单的识别方法也可能获得良好的模态参数；反之，即使用最复杂的数学模型、最高级的拟合方法，如果频响测量数据不可靠，则识别的结果一定不会理想。(4)振型动画等结果的显示。 参数识别的结果得到了结构的模态参数模型，即一组固有频率、模态阻尼以及相应各阶模态的振型。由于结构复杂，由许多自由度组成的振型也相当复杂，必须采用动画的方法，将放大了的振型叠加到原始的几何形状上。以上四个步骤是模态实验及分析的主要过程。而支持这个过程的除了激振拾振装置、双通道FFT分析仪、台式或便携式计算机等硬件外，还要有一个完善的模态分析软件包。通用的模态分析软件包必须适合各种结构物的几何物征，设置多种坐标系，划分多个子结构，具有多种拟合方法，并能将结构的模态振动在屏幕上三维实时动画显示。随着实验技术和计算机技术的发展，实验模态分析更加广泛地应用于航空航天、汽车、船舶、高层超高层等特种建筑、机械、交通运输、军工这些领域，它已经成为一门非常重要的工程技术。 本文对一五层房屋的缩尺模型进行实验模态分析，采用单输入多输出(SIMO)激振拾振模式，使用力锤作为激励源，采集力锤的激励力信号和房屋模型的振动响应加速度信号，编写MATLAB程序对信号进行处理求解其频率响应函数，运用频域识别方法获取了房屋模型的固有频率和振型等模态参数，再利用ANSYS建模计算该模型的模态参数，对比分析实验结果和数值结果。
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user: 2. 实验方法 五层房屋缩尺模型材料为普通Q235钢材，楼板尺寸40 cm × 25 cm × 0.3 cm，柱截面1.5 cm × 0.4 cm，第一层板与地面净间距为23 cm，各楼板净间距为15 cm，各柱对称布置于楼板四周，柱子与板的两边净边距分别为4.6 cm和0 cm，板柱间连接采用焊接形式，柱底端与地面固接，见图1。 实验采用的激励源为力锤，锤头安装有力传感器，用以测量激励信号。测量响应信号的传感器为压电式加速度传感器 [ 5 ] ，一共5个，分别布置于各层楼板的中间位置，沿结构弱轴方向布置，各层楼板从下往上按1到5依次对各测点进行编号，用以测量弱轴水平向的振动加速度响应信号，将激励信号和响应信号总共6路信号先接入KD5008C电荷放大器进行信号放大，通道1接入激励力信号，通道2~6分别接入测点1~5的加速度响应信号，再利用INV306U智能信号采集处理分析仪和计算机DASP软件进行信号采集及数据的保存和输出。 实验时，首先按照测量要求连接好线路，见图2。 根据传感器的标定值设置电荷放大器的有关参数和对各个信号通道进行标定，设置好工程单位和标定值，设定采样频率fs和采样时长。由于事先不知道结构模型的最高固有频率，可以先将采样频率设置得大一些，利用计算机中DASP软件自带的频谱分析功能，算出各路信号的频谱，从而确定模型的最高固有频率f 0max 的近似值，然后，根据采样定理：fs ≥ 2f 0max ，重新设置采样频率。大量实验结果表明，一般而言，取fs为f 0max 的3到4倍即可确保实测信号中高频成分的完整性和有效性。采用力锤激励时，结构模型是自由衰减响应，振动衰减的时间历程不是很长，因此，为了保证能够采集到整个过程的衰减信号，采样时间可以设置得比衰减时间稍长即可。虽然理论上已经证明，仅需频响函数的一行或一列，就可以识别出系统的所有模态参数，但为了分析结果的科学性和有效性，可以测出整个频响函数矩阵。本实验对象为五层房屋缩尺模型，而且仅仅进行弱轴水平方向的模态分析，故理论上结构的自由度数为5。实验时，单点激励，多点拾振，即每次用力锤沿着弱轴水平地敲击一层板，同时测量输入输出信号，这样即可得到频响函数矩阵的一列，依次水平敲击各层板，便可得到整个频响函数矩阵。 图1. 房屋缩尺模型 图2. 实验装置接线 每次实验后，输出所测得的激励力和加速度响应的时程信号数据，为后续的数据处理分析做好准备。
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user: 3. 结果与讨论 一般而言，对于实验测得的原始信号数据是不能直接用来进行数据分析的，由于各种噪声干扰的存在，或实验仪器设备温度的变化引起的零漂，都会使数据偏离真实值，因而都要对原始数据进行预处理，或消除信号中的零漂和趋势项，或进行滤波以消除高频噪音信号，或剔除坏点与毛刺，光滑数据，总而言之，只有经过一定的预处理，才能得到最接近于真实信号的数据。 经过预处理的原始信号数据，就可以用于时域或频域的相关处理与分析。时域处理与分析一般包括振动过程的重现，绘制相关的波形图，根据我们的需要，或由实测加速度信号经过积分得到速度信号或位移信号，或由实测位移信号经过微分求出速度信号或加速度信号。频域处理与分析则包括信号的频谱分析(自谱分析或互谱分析)，求取频响函数和相干函数。相干函数是反映响应信号与激励信号之间相关程度的重要参数，其值越大，说明响应信号与激励信号之间的相关关系越好，实测频响函数的估计精度也越高。时域和频域处理分析从两个不同角度来研究信号，时域分析以时间轴为坐标表示各物理量的信号波形随时间的变化关系，形象而直观，频域分析则以频率轴为坐标表示各物理量与频率的关系，这更为简练，剖析问题更加深刻和方便。 实验时用力锤水平敲击第一层板，可得激励力和各层楼板测点的振动响应加速度时程曲线及其频谱曲线见图3。 从激励力频谱曲线看出，激励力的频率范围较宽，曲线比较光滑平顺，因此激励力具有较高的有效性，满足模态实验对于激振力的要求；从各个测点的加速度频谱图可以看出，各测点做自由衰减振动时，它们都有5个主要的频率分量，与结构自由度数吻合，而理论分析告诉我们，线性多自由度系统的自由衰减振动是各个主振动的线性叠加，主振动个数与结构自由度数相同。 用MATLAB软件 [ 6 ] 编写相关程序，对上述得到的频谱信号进行进一步相关处理和分析，求出频响函数。以测点1为例，其频响函数曲线见图4。 由相干函数曲线可知，相干值大部分等于1，说明响应信号与激励信号之间的相干关系很好，相干程度较大，信号的信噪比较高，实验数据可靠。虚频曲线各峰值对应的频率为7.8 Hz，26.0 Hz，48.5 Hz，73.8 Hz，97.3 Hz，此即结构的各阶固有频率值。同样地，可以求出2、3、4、5测点的频响函数。根据5个测点的频响函数的虚频曲线，各阶固有频率对应的峰值的比值就是该阶固有频率对应的振型 [ 7 ] 。 敲击第一层楼板得到的固有频率和振型见下表1。 图3. 激励信号和响应信号时程曲线及频谱曲线 Table 1 Natural frequency and mod 模态阶数 第一阶 第二阶 第三阶 第四阶 第五阶 频率f/Hz 7.8 26.0 48.5 73.8 97.3 测点1 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 测点2 1.486 1.079 0.035 −1.138 −2.018 测点3 2.038 0.464 −1.046 −0.247 2.390 测点4 2.230 −0.406 −0.440 1.271 −1.722 测点5 2.374 −1.035 0.792 −0.719 0.648 表1. 固有频率及振型 理论上，频响函数矩阵是对称的，因此只需要求出频响函数矩阵的一行或者一列即可得到固有频率和振型。即只需要敲击任一层楼板，测出对应的激励信号和响应信号，均可以识别出结构的固有频率和振型。为了使最终得到的模态参数更加精确，再依次用力锤敲击2、3、4、5层楼板，并测量相应的激励信号和响应信号，分别计算频响函数，获得固有频率和振型，再取平均值为作为最终的模态参数，结果见表2。 用ANSYS建模计算固有频率和振型，结果见表3。 实验结果与ANSYS数值结果对比见表4和图5。 图4. 测点1频响函数 Table 2 Averaged natural frequency and mod 模态阶数 第一阶 第二阶 第三阶 第四阶 第五阶 频率f/Hz 7.8 26.0 48.5 73.8 97.3 测点1 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 测点2 1.486 1.079 0.035 −1.138 −2.018 测点3 2.038 0.464 −1.046 −0.247 2.390 测点4 2.230 −0.406 −0.440 1.271 −1.722 测点5 2.374 −1.035 0.792 −0.719 0.648 表2. 平均后固有频率及振型 图5. 振型对比(红色：实验 黑色：ANSYS) Table 3 Natural frequency and mode of ANSY 模态阶数 第一阶 第二阶 第三阶 第四阶 第五阶 频率f/Hz 7.1 23.4 49.7 69.3 96.4 测点1 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 测点2 1.591 1.057 0.107 −1.032 −1.918 测点3 2.055 0.460 −0.960 −0.365 2.110 测点4 2.380 −0.428 −0.548 1.287 −1.531 测点5 2.564 −1.151 0.898 −0.711 0.556 表3. ANSYS固有频率及振型 Table 4 Comparison of natural frequenc 模态阶数 第一阶 第二阶 第三阶 第四阶 第五阶 Ansys值 7.1 23.4 49.7 69.3 96.4 实验值 7.8 26.0 48.5 73.8 97.3 相对误差 8.9% 10% 2.4% 6.1% 1% 表4. 固有频率对比(单位：Hz) 对比实验和数值结果可以知道，二者有一定误差。实验只进行了结构弱轴方向的模态测量与分析，未考虑强轴方向和结构空间性能的影响，因此与ANSYS结果有一定的误差，但是误差较小，实验结果良好。
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user: 4. 结论 通过实验模态分析可以有效获取所研究的五层房屋缩尺模型的固有频率和模态振型等模态参数，实验结果与ANSYS数值计算结果对比表明实验结果比较精确。
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user: 1. 引言 不明桥由于设计资料缺失，大都建造年代久远，承载能力、设计荷载等级、依据的设计规范与目前规范要求不符，因此，研究如何恢复不明桥的资料并对其承载能力进行评估是必要的。目前国内外对于资料缺失的不明桥研究得较少，国外有学者研究了使用超过一百年的铁路钢桥、铁桥的承载能力 [ 1 ] 、砖块缺失的砌体拱桥的承载能力 [ 2 ] 以及战争损坏桥梁的残余承载力 [ 3 ] ，但未明确提出资料缺失的不明桥这一概念，研究方法多为有限元模拟和概率统计法；国内有少数学者研究了资料缺失桥梁(不明桥)，均是采用动静载试验或无损检测的方法评估其承载能力 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 。基于破坏性试验的不明桥资料恢复及承载能力评估方法研究，鲜见相关文献报导。本文提出了评定不明桥承载能力的类比补差法，用类比调查法恢复不明桥的数据，用承载能力补差法预测不明桥需要提高的承载能力。取一废弃梁体，用上述方法恢复其数据并预测其承载能力，然后开展破坏性试验，对梁体进行解剖，验证上述方法的准确性。
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user: 2. 不明桥类比补差法 先调查不明桥的建造年代，在恢复不明桥配筋的基础上，依据当时的设计规范，可获得不明桥设计承载能力 ，再根据《公路桥梁承载能力检测评定规程(JTG/TJ21-2011)》 [ 8 ] (以下简称《承载能力评定规程》)，对设计承载能力进行折减，得到该桥目前实际承载能力 ，然后根据现行设计规范，获得本桥应该达到的承载能力 。 即为加固需补足的承载能力，可根据上述分析为加固决策提供依据。以下以《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023-85)》 [ 9 ] (以下简称《85桥规》)和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)》 [ 10 ] (以下简称《04桥规》)为例，说明承载能力补差法的计算过程。 ①恢复不明桥配筋资料后，根据《85桥规》，采用容许应力法计算 。 ②根据《承载能力评定规程》，计算 。 配筋混凝土桥梁承载能力极限状态，应根据桥梁检测结果按下式进行计算评定。 (1) 式中， ——结构的重要性系数； ——荷载效应函数； ——抗力效应函数； ——材料强度设计值； ——构件混凝土几何参数值； ——构件钢筋几何参数值； ——承载能力检算系数； ——配筋砼结构截面的折减系数； ——钢筋的截面折减系数； ——承载能力恶化系数。 抗力效应值应按不明桥建筑年代施行的设计规范进行计算， ， ， ， 按《承载能力评定规程》取值。 ③根据《15桥涵设计通用规范》 [ 11 ] 计算 。 由于本课题研究的是承载能力，故采用按承载能力极限状态的基本效应组合计算结构应达到的抗力 。 ④需补足的承载能力为： (2) 根据公式(2)，对结构承载能力不足的部分进行加固。
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user: 3. 不明桥算例 3.1. 工程概况 某立交由主线桥和6座匝道桥构成。上部结构主要形式为预应力混凝土简支空心板，下部结构采用双柱式桥墩钻孔灌注桩基础，肋板式桥台。经调查，本桥修建于1992年，现因改造需拆除，目前已找不到原始设计资料。为了验证本文提出的不明桥承载能力评估方法，从中选取2片16 m跨空心板梁(1#和5#梁，见图1)，进行破坏性验证试验。首先通过本梁修建年代及桥梁使用性质，结合现场量测恢复的外观尺寸，找到同年代具有设计资料的类似结构物，通过类比法，初步恢复了不明梁的预应力配筋，并以此作为理论梁，建立有限元模型，用承载能力补差法进行承载能力评估。然后进行加载破坏试验(破坏情况见图7)，并将试验结果与恢复资料的理论计算进行对比分析。 3.2. 初步恢复不明桥结构尺寸及配筋 通过现场量测，得到不明梁的结构尺寸见图2，图3： 结合90年代16米空心板梁的结构设计，将实测截面标准化，初步确定原始设计截面应如图4。 根据桥梁建造年代，佛开高速修建于1993年~1996年，修建年代基本相似，且同为高速公路，查找佛开高速16米跨空心板梁资料后发现，其截面形状与本试验梁恢复后的截面尺寸基本相同，考虑到当时 图1. 破坏性试验梁位置 图2. 实测梁1号边梁跨中截面尺寸(单位：mm) 图3. 实测梁5号中梁跨中截面尺寸(单位：mm) 设计规范的一致性，初步判定本桥的预应力配筋应与佛开桥梁基本一致，故试验理论计算配筋按图4所示配筋数据进行。通过回弹试验推算上部结构砼等级为C40。1号边梁桥面整体化层破坏严重，其对结构刚度和强度贡献不大，5号中梁整体化层较好，对结构刚度和强度有较大提高，铰缝对结构强度刚度贡献不大。为结合理论计算模型，表中面积和抗弯矩惯性矩实际值考虑如下：(1) 1号边梁按照实际尺寸不考虑结构整体化层和铰缝的贡献得到的计算值；(2) 5号中梁为按照实际尺寸考虑结构整体化层但不考虑铰接贡献得到的计算值。 图4. 恢复后的不明桥空心板主梁截面尺寸及配筋(单位：mm) 3.3. 恢复资料梁结构验算 3.3.1. 计算资料 采用该桥建造年代的设计规范《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89 [ 12 ] 、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85 [ 9 ] ，取标准跨径L = 16 m，计算跨径L 0 = 15.70 m；温度：英国BS5400。本空心板横向系绞缝构造，故横向分布系数按铰接板法计算，采用MIDAS CIVIL2014建立有限元单梁模型，计算结果如下。 3.3.2. 承载能力计算结果 根据初步恢复的资料，采用89规范 [ 12 ] 和15规范 [ 11 ] 对对该桥承载能力进行了验算，图5，图6为采用15规范 [ 11 ] 计算的承载能力极限状态弯矩包络图。 图5，图6计算出的抗力即为未考虑材料老化的结构设计承载能力R 0 ，图中的效应为根据《15规范》 [ 11 ] 规定的荷载组合计算的内力效应，即该桥对应当前规范应达到的承载力R 2 ，再根据《承载能力评定规程》 [ 8 ] 考虑抗力折减，计算R 1 ，计算结果见下表： 由表1的计算结果可知，如不考虑整体化层，R 2 边 > R 2 中 ，表明边梁需达到的设计承载能力应大于中梁，这是符合桥梁结构的横向分布系数规律的。R 0 中 > R 0 边 ，是因为该桥1号边板的整体化层破坏严重，理论计算时不予考虑，而5号中梁的整体化层较完整，为了与实桥试验结果对比，计算时考虑了5号中梁的整体化层。综上所述，计算结果表明，5号中梁的承载能力应大于1号边梁，按承载能力补差法，边梁需加固，使其承载能力提高10%。下面用破坏性试验验证上述结果。
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user: 4. 破坏性试验 4.1. 试验过程 主梁破坏性试验包括：正常使用阶段、开裂试验、重裂试验和破坏试验4大阶段。本文仅讨论破坏承载能力的试验结果。 基于目前结构试验室既有的加载反力装置条件，同时考虑试验加载精度的要求，试验采用千斤顶、压力传感器和反力架组成的反力系统进行加载。在加载点的布置上，主要考虑其满足以下两点要求进行：①结构在试验荷载下的弯矩包络曲线与汽车活载的包络曲线相似，以跨中截面的弯矩值控制试验加载。 图5. 1号边梁承载能力最大弯矩包络图(不考虑整体化层) 图6. 5号边梁承载能力最大弯矩包络图(考虑整体化层) Table 1 Bearing capacity compensating calculation tabl 梁 号 R 0 (kN∙m) 设计弯矩 R 1 (kN∙m) 折减弯矩 R 2 (kN∙m) 实际弯矩 R 2 /R 1 边梁1号梁 1630 1467 1610 1.09 中梁5号梁 1892 1685 1478 0.88 中梁5号梁(不考虑整体化层) 1408 1254 1478 1.18 表1. 承载能力补差法计算结果一览表 ②考虑所施加的荷载更接近于桥梁结构所承受的拖挂车的车轴间距和类型，采用5点相等荷载同步施加进行试验，试验实际加载装置见图7所示。 4.2. 试验结论 试验梁破坏情况见图7。将各试验梁加载试验得到的极限荷载试验值和计算值列表汇总于表2： 由上述试验结果可知，理论破坏弯矩和实际破坏弯矩是较为接近的，实际破坏值略大于理论值。造成这种差距的主要原因有两个方面：一方面，混凝土实际抗压强度一般比设计计算取值大，另一方面，试验梁实际上包含了铰缝，这部分在极限破坏阶段也是参与结构受力的，而理论计算时未将其考虑进来。1号边梁的实际破坏弯矩R 1 与根据现行规范荷载标准要求达到的承载能力R 2 基本一致，但这时结构已经开裂，说明1号边梁不满足现行规范要求。由于5号中梁整体化层完好，试验时是连同整体化层加载的，故其实际破坏弯矩大于1号边梁。
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user: 5. 结论与建议 本文研究了恢复不明桥资料及评估其承载能力的方法，提出了适用于不明桥承载能力评定的类比-补差法。采用类比调查法对一座拆除的空心板简支梁桥进行了资料恢复，并用承载能力补差法对该桥的承载能力及需补足的承载能力进行了评估。该桥拆除后，课题组对拆除梁进行了破坏性试验，证明了本研 图7. 边梁1号梁破坏时试验梁变形情况 Table 2 Bearing capacity analysis tabl 梁号 实际极限荷载(kN) 实际破坏弯矩( ) kN·m 理论破坏弯矩(R 1 ) kN·m 实际/理论 边梁1号梁 130 1664 1467 1.13 中梁5号梁 163 2086 1685 1.23 表2. 极限荷载分析一览表 究采用的类比调查法能准确恢复不明桥的截面配筋数据；同时将破坏荷载与理论计算承载力进行了对比分析，结果较为吻合。试验验证了不明桥类比-补差法的准确性。上述研究表明本文提出的类比-补差法可在合理恢复不明桥数据的基础上，评估不明桥的承载能力，为不明桥的维修加固提供理论依据。
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user: 摘 要 蝉花为名贵传统中药材，具有保护眼睛、保护肾功能等多样生理功效，野生蝉花采集不易，人工大量发酵生产是个可行的替代方式。本篇研究以采集自台湾地区的野生大蝉花作为菌种来源，并以液态发酵方式培养蝉花菌丝体，进行ICR小鼠及SD大鼠之单一极限剂量安全性评估试验。ICR小鼠的实验中分别给予RO水、12 g/kg bw蝉花发酵液冻干粉末、12 g/kg bw水萃物及3 g/kg bw酒萃物；SD大鼠则给予RO水及2000 mg/kg bw三批独立发酵生产之蝉花发酵液冻干粉末，各组别5只试验动物。试验结果显示，试验期间所有受试动物生长情况良好无死亡情形，无明显临床症状发生，生化学检查、总解剖及组织病理学检查结果与对照组相比，亦均无明显差异，此结果可作为日后人体食用功能性蝉花发酵菌丝体之安全性参考依据，并推测蝉花发酵液冻干粉末及其水萃、酒萃物喂食ICR雄、雌鼠之口服急性毒性剂量，其LD 50 分别大于12 g/kg bw、12 g/kgbw及3 g/kg bw。 关键词 :蝉花，急毒性测试，ICR小鼠，组织病理学，LD 50 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 蝉花(Cordyceps cicadae，C. cicadae)又名虫花、蝉草、胡蝉、蝉菌、蝉蛹草、金蝉花、蝉茸或蚕茸等，是由虫草属(Cordyceps)真菌C. cicadae、感染蝉科山蝉(Cicada flammate)、蝼蛄(Platypleurakaempferi)、黑蚱(Crytotympanapustulata)及竹蝉(Platylomiapieli)等幼虫，后于虫体头部形成花蕾状子座。蝉花多分布于气温18℃~24℃，相对湿度大于80%的热带与亚热带地区，在中国多产于长江以南地区，亦可见于日本、韩国、东南亚、及北美等地，在台湾亦有发现野生蝉花子实体踪迹。 蝉花为名贵传统中药材，药用部位为其子座及寄主昆虫的尸体(菌核)。最早见于，南北朝刘宋时代雷斅所著之《雷公炮炙论》首次提到蝉花之加工干燥过程，根据中国传统医书【宋朝苏颂—图经本草】、【北宋唐慎微—证类本草】、【明朝李时珍—本草纲目】大致记载蝉花具有有散风热、镇惊、明目、退翳障、透疹之功效，主治小儿天吊、惊痫、心悸、夜啼、止疟疾等。在【中华药物大全】和【中华药海】两部中药典籍中均有记载传统常用方剂如『万应蝉花散』、『蝉花明目方』及『蝉花清热方』等。蝉花有多种药理作用。包含治疗或缓解眼疾 [ 1 ] [ 2 ] 、调节免疫功能 [ 3 ] 、保护肾功能 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 、抗肿瘤 [ 7 ] [ 8 ] 、降血糖 [ 9 ] 、镇痛解热 [ 10 ] 、抗辐射 [ 11 ] 以及抗疲劳 [ 12 ] 等多项生物活性。 野外采集蝉花除了产量低不稳定且不易区分菌种类别外，也容易误采或采集到腐败品，无法符合日益成长的市场需求。目前许多研究显示人工培养之蝉花子实体或液态发酵蝉花菌丝体的生物活性及主要活性物质均和野生蝉花相似，甚至超出野生蝉花 [ 13 ] - [ 18 ] 。以液态发酵培养蝉花菌丝体是一种较卫生、安全且节省人工的方式。然而，以液态发酵培养菌丝体可能因培养方法不同而产生不同产物或代谢物，代谢物又可依其极性不同概分为水萃可溶或醇萃可溶等物质，因此以液态发酵之大蝉花菌丝体之冻干粉末及其水萃物跟酒萃物为样品，对不同品系之ICR小鼠进行单一极限剂量之口服急毒性测试，试图推测试验物之LD50；并以不同批次之发酵液冻干粉末为样品再次对SD大鼠进行口服急毒性测试验证其安全性及再现性并比较大小鼠之异同，以做为日后产品开发供人体食用安全剂量之参考依据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 供试菌种 大蝉花(Cordyceps cicadae，C. cicadae)采集于新北市三峡满月圆山区之野生大蝉花，后接种培养于马铃薯葡萄糖洋菜培养基(potato dextrose agar，PDA)，于25℃恒温培养，每月于无菌操作台进行继代培养，并密封保存，经DNA定序并与NCBI Gen-Bank基因数据库比对，鉴定结果为Isaria cicadae (有性世代为Cordyceps cicadae)。并寄存于台湾新竹食品工业发展研究所之生物资源研究中心(BCRC)。 2.2. 蝉花菌丝体液体发酵条件及冷冻干燥粉末酒萃、水萃条件 取PDA平板培养基上菌丝体接种于内含1 L培养基(2%葡萄糖、1%酵母萃出物、1%黄豆粉、pH 6.0)的2 L烧瓶中，以转速120 rpm于25℃培养三天，至发酵液呈亮紫色，再将此培养出之菌丝体发酵液接种至500 L发酵槽中，相同培养基、通气0.5 vvm、搅拌速度60 rpm下继续培养三天后，再放大到50吨发酵槽中，除转速降低到20 rpm外其余条件相同下继续培养三天后对菌丝体发酵液进行减压浓缩及冷冻干燥后磨粉，即为蝉花发酵液冻干粉末；酒精萃取方式：将部份冻干粉末加入20倍重量之95%酒精后超音波震荡1小时，经离心后收集上清液并进行浓缩至膏状物后热风干燥磨粉；水萃取方式：将部份冻干粉末加入20倍重量之RO过滤水后于100℃加热30分钟，经离心后收集上清液随后进行冷冻干燥及磨粉，而后将上述三种样品(发酵液冻干粉末、发酵液冻干粉末酒萃物、发酵液冻干粉末水萃物)保存于4℃备用。 2.3. 动物饲养及实验伦理管理声明 本篇试验之ICR小鼠(5~6周龄)与SD大鼠(7~8周龄) 均由乐斯科生物科技股份有限公司提供(宜兰、台湾)，在实验期间饮水与饲料均无限制供应，饲养环境与方式通过【国际动物管理评估及认证协会】认证。本试验所执行之试验程序均经委托机构之动物试验管理委员会审阅。描述于试验报告中之操作程序均以避免并降低试验动物之不适、紧迫、疼痛之方式进行。本试验之实验动物管理委员会核可编号为[CTPS-15-004]及[动管字第104-03]。 2.4. ICR小鼠喂养试验方法 将实验动物分成是当重量群后，再随机分成4组，各组雌雄鼠均5只，分别为对照组(A)、蝉花发酵液冻干粉末组(粉末组B)、发酵液冻干粉末水萃组(水萃组C)及发酵液冻干粉末酒萃组(酒萃组D)，喂食前禁食16小时，于喂食时将测试品持续搅拌以维持其均质状态，并依小鼠体重分别进行3~4次喂食，以达12 g/kg bw (B、C组)及3 g/kg bw (D组)，对照组小鼠(A)以RO过滤水管喂10 ml/kg bw。开始喂饲之后，每天观察动物的一般临床状态、中毒症状和死亡情况，并于试验开始前一日(0W)及喂食后第1、2周(1 W、2 W)对试验动物进行秤重与记绿，并于试验结束前禁食16小时，将所有试验动物进行安乐死并采血，进行Alanine aminotransferase (ALT)、Aspartate aminotransferase (AST)及Blood urea nitrogen (BUN)等血清生化分析，随后对采血动物进行尸体解剖、肉眼检查及组织病理镜检等并拍照记录。 2.5. SD大鼠喂养及试验方法 将实验动物分成是当重量群后，再随机分成4组，各组雄鼠均5只，分别为对照组(A)、三次不同批次之蝉花发酵液冻干粉末组(B)、(C)及(D)，喂食前禁食16小时，于喂食时将测试品配制成悬浮液后持续搅拌以维持其均质状态，并以2000 mg/kg bw之剂量给予大鼠，对照组之大鼠(A)以RO过滤水管喂15 ml/kg bw。开始喂饲之后，每天观察动物的一般临床状态、中毒症状和死亡情况，并于试验开始前(D1)及试验结束(D8)对试验动物进行秤重与记绿，并于试验结束前一天禁食16小时，以随机方式选取试验动物进行安乐死并由心脏采血1.5~2 ml将血液收集在不含任何抗凝剂的集血管中，离心并分离血清后，以Hitachi Model 7060自动生化分析仪进行ALT、AST及BUN等血清生化分析，随后对采血动物进行尸体解剖、肉眼检查及组织病理镜检等并拍照记录。 2.6. 统计分析 试验数据以平均值(Mean) ± 平均数标准误差(SEM)来表示，以Dunnett-test与对照组比较，当p < 0.05表示具有显着性差异。
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user: 3. 结果 3.1. 动物死亡率及临床观察 试验期间大、小鼠之试验动物死亡率及临床症状总结于表1及表2。试验观察期间，喂食所有试验物质及对照溶液之各组动物均存活、活动状况均正常，且无发现任何临床异常症状。 Table 1 Mortality and clinical symptoms of ICR mice after 14 days of C. cicadae mycelium administratio 试验编组 口服剂量 (g/kg bw) 动物数目 死亡率(N/N) 临床症状 雄性 雌性 雄性 雌性 对照组(A) 0 5 5 0/5 0/5 所有小鼠皆正常 粉末组(B) 12 5 5 0/5 0/5 所有小鼠皆正常 水萃组(C) 12 5 5 0/5 0/5 所有小鼠皆正常 酒萃组(D) 3 5 5 0/5 0/5 所有小鼠皆正常 表 1. 小鼠喂食试验物质之死亡率及临床症状 1.N/N = 死亡动物数目/所有动物数目。2.试验组(A)：RO过滤水、对照组(B)：蝉花发酵液冻干粉末、对照组(C)：蝉花发酵液冻干粉末水萃物对照组(D)蝉花发酵液冻干粉末酒萃物。 Table 2 Mortality and clinical symptoms of SD rats after 7 days of C. cicadae mycelium administratio 试验编组 口服剂量 动物数目 死亡率(N/N) 临床症状 对照组(A) 0 mg/kg 5 0/5 所有大鼠皆正常 试验组(B) 2000 mg/kg 5 0/5 所有大鼠皆正常 试验组(C) 2000 mg/kg 5 0/5 所有大鼠皆正常 试验组(D) 2000 mg/kg 5 0/5 所有大鼠皆正常 表2. 大鼠喂食试验物质之死亡率及临床症状 1. N/N = 死亡动物数目/所有动物数目。2.对照组(A)：注射用水、试验组(B、C、D)：不同批次之蝉花发酵液冻干粉末。 3.2. 体重变化 试验期间大、小鼠之试验动物之平均体重及变化如表3、表4。数值比较之下，除喂食『大蝉花菌丝体发酵液冻干粉末』之雄性小鼠体重增长百分率(%)，在第一周与对照组间有显着性差异(p < 0.05)外，其余各处理组与对照组间均不具显着性差异(p > 0.05)。 3.3. 血清生化分析式 试验期间喂食各项试验物质及对照溶液之大、小鼠血清生化分析结果如表5及表6所示。各试验物质处理组与对照组动物于所有血清生化分析项目结果皆无显着差异。 3.4. 尸体解剖、肉眼检查、肝脏及肾脏组织病理 试验动物之尸体肉眼检查及病理镜检结果总结于表7、表8解剖图片如、图1和图2；小鼠之肝脏、肾脏组织病理图如图3，结果显示所有试验动物皆未发现与试验物质处理相关之病变。大鼠之肝脏肾脏组织病理检查结果显示所有试验动物皆未发现与试验物质处理相关之病变，但检查结果中观察到此SD大鼠物种中常见的特异性病变如图4，但对照组与试验组之间的病变发生之机率亦无显着性差异。
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user: 5. 结论 蝉花为中国传统中药材，自古以来即有食用的纪录，亦出现于传统常用中药方剂中，可见天然蝉花子实体毒性低。现今以生物科技所生产的蝉花菌丝体发酵液及其水萃与酒萃物的安全性评估结果，对小鼠LD50分别大于12 g/kg bw、12 g/kg bw及3 g/kg bw显示无论菌丝体发酵液本身或其水萃物、酒萃代谢物皆有一定安全性。禅花发酵液冻干粉末在SD大鼠上亦有同样的安全性，且不同三批次发酵培养所生产的发酵液冻干品对SD大鼠也不会造成毒性，与先前研究结果90天大鼠喂食的毒性测试(陈等 [ 19 ] )，基因毒性测试(徐等 [ 20 ] )，28天喂食LY品系白猪之亚急性毒性测试(周等 [ 21 ] )及生殖与发育毒性测试(李等 [ 22 ] )等之结果相符，均不对测试目标造成影响，证实蝉花液态培养菌丝体不具有急毒性的疑虑，此结果可作为日后人体食用蝉花液态发酵菌丝体之安全性参考依据。
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user: 摘 要 网壳结构因其杆件众多，其动力学参数频率和振型比较密集，采用力锤激振方法因其能量过小不易获取其模态参数。环境激励法不需要特别的激振设备，仅仅依赖于地脉动，信号覆盖的频带较宽，因而能够有效地识别出了复杂结构模态参数。本文基于环境激励法进行单层柱面网壳结构模型的模态分析并与有限元模态分析结构比较，验证了基于环境激励模态分析的有效性。 关键词 :环境激励，单层柱面网壳，模态分析 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 对结构模态分析方法有很多如激振法、力锤法以及环境激励方法。当模型较小时，采用力锤或激振器方法可以获取其模态分参数。对于结构模型较大或实际复杂工程，由于难以用机械设备进行激振，一般直接利用地脉动或风脉动作为结构系统输入激励。采用脉冲激励试验测试迅速、灵活，然而所观测的地面加速度因受到噪声的干扰存在而存在虚假模态。针对环境激励法存在虚假模态的问题，采用稳定性较好的随机子空间方法进行模态参数识别 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。单层网壳结构因其刚度大、自重轻的优良特点，被广泛用于体育场馆、展览馆、火车站等标志性建筑中，因为考虑地震、风或动荷载作用，对此类空间结构的模态参数的测试非常必要。从理论分析来看，单层柱面网壳结构具有频率密集且与结构约束条件和跨度有很大关系 [ 4 ] 。在役网架结构或大型网架结构模型的模态参数，由于采用力锤激振法等实验室常规方法的能量小，其模态参数不能够激发出来。而环境激励法不需要特别的激振设备，仅仅依赖于地脉动，信号覆盖的频带较宽，能够有效地识别出了复杂结构模态参数 [ 5 ] 。 本文加工制作网壳结构的缩尺模型，基于ANSYS进行单层柱面网壳有限元模态分析，同时进行单层柱面网壳基于环境激励法模态分析，分别获取单层柱面网壳的动态特性频率和振型。对比分析网壳结构有限元模态分析与试验模态分析结果，验证基于环境激励下模态分析可行性，作为结构今后进行健康检测、损伤识别依据。
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user: 2. 基于ANSYS单层柱面网壳的有限元模型模态分析 2.1. 有限元理论模型 利用ANSYS对单层柱面网壳有限元理论模型进行模态分析，识别网壳结构动态特性的过程如下：(1)根据单层柱面网壳需要计算的数据，选择合适的单元类型和材料，设置实常数和单位制，建立梁截面，定义梁截面的材料属性，进行网格划分等，建立准确的单层柱面网壳有限元模型。(2)有限元模型建立完毕，施加动力荷载，选择适当的结构边界条件，确定结构模态分析的计算方法。梁单元可以模拟结构的拉压、弯曲以及扭转，本文采用Beam188-三维线性有限应变梁单元，定义梁的截面尺寸、密度、弹性模量、泊松比、惯性矩等。 因网壳结构试验模型选取杆件截面均为Ф10 × 2，试验模型跨度为1500 mm，矢高为375 mm，纵向长度为2000 mm，矢跨比为1/4。节点处采用100 mm × 100 mm × 8 mm钢板处理，为固定试验设备提供平台。单层柱面网壳各个杆件简化为刚性连接，网壳与大型反力架之间的连接简化为限制网壳结构三向位移的铰支座，建立单层柱面网壳的有限元理论模型；物理参数为：杆件密度7850 kg/m 3 ，弹性模量为207 GPa，泊松比为0.3，材料的屈服应力为207 Mpa，网壳结构的有限元理论模型如图1。 2.2. 单层柱面网壳有限元模态分析 单层柱面网壳有限元理论模型进行模态分析时，质量矩阵采用一致质量矩阵，通过对单层柱面网壳有限元理论模型进行模态分析，获取结构的模态参数如频率和振型，并基于模态参数对结构的整体刚度和自振特性进行评价。利用ANSYS建立单层柱面网壳结构的理论模型时，支座限制网壳两端截面三个方向的位移，单层柱面网壳结构无侧移，各个杆件之间的连接简化为刚接，有限元分析软件分析单层柱面网壳的频率如下表1和振型如图2所示。 利用ANSYS对单层柱面网壳结构进行模态分析，对网壳的动力特性进行分析，可以看出：依据ANSYS分析得到网壳结构的振型图，可以看出网壳结构边缘的位移较大，而结构顶部节点位移较小。单层柱面网壳结构的自振频率比较密集，相邻各阶频率相差不大，没有明显大幅度跳跃。模型的自振频率较大，表明网壳结构的刚度大、安全性能较高，常用于大跨度结构的屋盖。网壳结构的振型较复杂，主要表现在结构的低阶振型以水平扭转振动为主，整体表现为水平扭转振动和竖向振动藕合振型，结构水平方向的刚度较弱。网壳边缘的变形较大，为提高结构的安全性能，进行网壳结构设计时，需增加网壳结构边缘构件的截面面积；或者采取构造措施增加网壳结构的水平刚度，如增加支座对网壳结构水平方向的约束能力，增加一些水平支撑，减小网壳结构的水平位移，达到经济安全的双重效果。
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user: 3. 单层柱面网壳模型试验 3.1. 试验模型 单层柱面网壳选缩尺试验模型，尺寸为2000 mm × 1500 mm、矢高为375 mm、矢跨比为1/4，杆 图1. 单层柱面网壳有限元理论模型 Table 1 The first sixth natural frequencies of single cylindrical reticulated shell (HZ 阶数 1 2 3 4 5 6 频率 28.65 40.72 61.16 96.18 105.85 113.95 表1. 单层柱面网壳前6阶固有频率(HZ) 图2. 单层柱面网壳前六阶振型。(a) f = 28.65 Hz时振型; (b) f = 40.72 Hz时振型; (c) f = 61.16 Hz时振型; (d) f = 96.18 Hz时振型; (e) f = 105.85 Hz时振型; (f) f = 113.95 Hz时振型 件截面均为Ф10 × 2。单层柱面网壳结构杆件的外径为10 mm，壁厚为2mm的钢管，材料选用钢材弹性模量E = 2.06 × 10 5 N/mm 2 ，泊松比为0.3，密度为7850 kg/m 3 ，与有限元模态分析模型参数相同。单层柱面网壳振动试验模型的基本参数见表2，实际网壳模型见图3，单层柱面网壳结构试验模型采用固定铰支座，三个方向不存在线位移。 3.2. 试验仪器、传感器 基于环境振动试验的动态测试系统包括四部分：激励设备、传感系统、动态信号测试分析系统DH3817F以及模态分析系统，采集频率高达1K(HZ)，加速度计为DH610型，测点布置见图4。 3.3. 模态分析 单层柱面网壳结构，使用动态采集仪获取环境振动加速度时程数据。模态分析时采用模态分析软件DHMA识别网壳结构动力参数，得到网壳结构的固有频率.单层柱面网壳加速度信号时程曲线见图5，网壳幅值数据见图6，网壳结构频率分析结果见表3. 单层柱面网壳结构的四次振动试验识别的频率与平均 图3. 单层柱面网壳试验模型 Table 2 Single cylindrical reticulated shell test model parameter 物理参数 跨度 宽度 矢跨比 矢高 横向网格数 纵向网格数 参数值 2 m 1.5 m 0.25 0.375 m 5 6 表2. 单层柱面网壳试验模型参数 Table 3 Test modal frequencies of single cylindrical reticulated shell structur 振动试验 一阶频率 二阶频率 三阶频率 四阶频率 五阶频率 六阶频率 一次 28.54 40.48 61.77 96.55 105.71 113.42 二次 28.77 40.29 60.99 96.41 105.18 113.36 三次 28.44 40.98 61.34 96.62 105.67 113.34 四次 28.65 40.50 61.43 96.24 105.33 113.28 试验值 28. 60 40.56 61.38 96.45 105.47 113.35 有限元 28.65 40.72 61.16 96.18 105.85 113.95 MAC 0.9984 0.9976 0.9954 0.9890 0.9940 0.9958 表3. 单层柱面网壳结构的频率 图4. 单层柱面网壳加速度测点布置及实物图 图5. 单层柱面网壳加速度信号时程曲线 图6. 单层柱面网壳幅值数据 值差距较小，模态置信准则(MAC)矩阵中主对角线的数值接近1，说明可以利用该方法进行网架结构的理论模态分析和试验模态分析。 3.4. 试验分析与有限元分析结果相比 综合有限元分析、环境激励试验的结果可以得出网架模型的自振频率见表3。可见，单层柱面网壳结构的四次振动试验识别的频率与平均值差距较小。计算得到单层柱面网壳模态保证准则，发现振型相关矩阵除主对角线元素接近1外，其它元素的都比较小，因此单层柱面网壳结构试验模态分析的结构较为可靠。将环境激励下的频率数值以及有限元分析结果相比较，可见数值非常接近。有限元模态分析和环境激励模态分析，相近频率时，两者阵型具有相近振型。同时，低阶时，有限元频率分析结果较大，而高阶时，试验模态频率分析结果较大，验证了基于环境激励网壳结构振动试验识别模态参数的准确性。
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user: 4. 结论 本文进行了单层网壳结构缩尺模型试验模态分析并和有限元理论模态分析结果进行了比较，得到以下试验结论： (1) 基于环境激励单层柱面网壳结构四次加速度时程曲线，进行试验模态分析，获取网壳结构的前六阶频率和相应振型，通过比较分析四次振动试验的模态置信准则，可知网壳结构振动试验的误差较小，试验数据准确有效且模态分析过程可靠。 (2) 将环境激励下的频率数值以及有限元分析结果相比较，低阶时，有限元分析结果较大，而高阶时，试验模态分析结果较大，验证了基于环境激励识别单层柱面网壳结构模态参数的可靠性。
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user: 摘 要 BIM技术是建筑行业发展的热点方向。本文概要介绍了BIM技术特点，分析了BIM技术在地下车库工程设计过程中碰撞检查、车位优化、通风模拟等的应用，提出了基于三维的BIM建模方法，与传统二维工作方式进行了对比。结果表明：BIM技术应用于地下车库工程，可大幅提高工程项目的施工管理水平，并使其转化为实际的经济效益。 关键词 :BIM技术，地下车库，设计，碰撞检查，车位优化，通风模拟 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 截止到2014年底，我国的机动车保有量已经达到2.64亿辆。在城市建设中发展和利用地下空间、设置地下车库，可充分利用土地资源。在很多高层建筑及公共建筑中，地下车库也属于人防工程。由于地下车库的功能多样，造成了设计、施工条件复杂，建筑、结构、电气、消防等多专业交叉使得施工作业效率难以提高。在过去40年时间里，我国建筑业生产效率下滑10%的主要原因是信息量大、信息沟通困难等因素 [ 1 ] ，地下空间工程项目信息进行数字化为基于三维空间BIM (Building Information Modeling—建筑信息模型)技术提供了应用平台 [ 2 ] [ 3 ] 。在地下车库的设计施工过程中，应用BIM技术，将二维平面工作方式向三维模型工作方式转变，将显著提高工程作业水平。目前国内外关于BIM技术应用于地下空间的文献已较丰富，但针对地下车库的探讨却很鲜见。因此，本文结合某小区地下车库BIM技术应用案例，开展了相关应用研究。
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user: 2. 基于BIM的地下车库建模流程 2.1. BIM技术概要及应用难点 BIM-Building Information Modeling的简写，意为建筑信息模型，是指一种贯穿于建筑全生命周期的三维空间建筑信息模型。如图1所示，BIM是从工程项目的规划开始，涉及设计、施工、运营、维护到拆除的全部过程，利用该模型可以对项目进行设计、建造和运营管理 [ 4 ] 。 BIM技术的运作方式，改变了传统的建筑行业设计中各专业人员独立进行本专业二维平面设计的流程，建筑设计由多专业协同完成，结构构件及配套设施的各种空间关系在设计阶段就能够解决，具有可视化、可协调、可模拟、可优化等特点。因此，BIM技术在地下车库工程设计过程中应用，可在碰撞检测，管线综合，工程算量，通风模拟，停车位优化，灾害应急模拟等方面获得预期效益。 但是，目前我国BIM技术应用尚存在一些瓶颈难题： (1) 相关标准不统一。目前国内很多地区、企业内部都制定了属于自己的BIM标准 [ 5 ] ，尚未取得统一。广东省制定计划目标到2020年底，全省建筑面积2万m 2 及以上的工程普遍应用BIM技术 [ 6 ] 。上海市发布意见，用于推进BIM技术的统一发展 [ 7 ] 。由于缺乏统一的规范，使得BIM技术的应用变得分化 [ 8 ] [ 9 ] 。 (2) BIM技术实际应用被过分夸大。目前我国已跻身于全球五大BIM应用增长最快的地区之一 [ 10 ] 。但实际情况却并不理想，很多施工单位、企业都只是在做应付型的“后BIM技术”，对外宣称自己的项目应用了BIM技术，但实际上只是用软件建了一个简单的三维模型。 图1. 建筑全生命周期中的BIM (3) 忽略后期运营维护。现阶段，无论是业主还是施工方，对BIM的认识都还局限于设计、施工阶段的便利，而忽略了BIM技术在建筑工程的后期运营维护方面所展现出来的巨大潜能，对应用BIM技术创建成长型模型、根据建筑工程的实际状态不断更新数据库、实现贯穿整个建筑生命周期的应用缺乏认识。 2.2. 地下车库BIM建模流程 2.2.1. 建模准备工作 (1) 充分理解设计意图。理解业主的要求与设计师的设计意图，是实现BIM精确建模的前提。在传统的二维设计图纸中，往往会存在某些构件需要几张图纸的拼接才能确切表达出来。构件信息的复杂交叉，使得建立精确的模型变得困难。 (2) 统一项目样板。一个好的项目样板能够为建立模型提供很多便利，例如线型、材质、族库等都会随项目样板传递下去，从而省去了后期设计人员的宝贵时间。但好的项目样板需要时间经验积累，也需要按照客户的要求定制。 (3) 各专业协同、共享。各专业的协同工作是BIM技术的一个特点，各专业的协同共享使得各种碰撞在设计阶段就被解决。以上海中心的地下室项目为例，应用BIM技术协同工作，17万m 2 的建筑面积，在施工过程中没有发现一处碰撞问题。 (4) 建立相关族库。族文件是指BIM模型中的某些能够重复使用的定制构件，如门、窗、栏杆等，建立完整的族库，能够使得建模效率大大提高，节省了时间精力。 2.2.2. BIM建模流程 如图2所示，完整的BIM建模流程应包含以下几个步骤：建立统一的项目样板，链接二维CAD图 图2. BIM建模流程 纸，建立标高和轴网，绘制图元，导出各专业文件，进行碰撞检查(优化)，提交碰撞报告及优化建议等。
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user: 3. 应用实例 3.1. 工程概况 本工程为某市某小区地下车库项目，地下一层，底板标高 5.800 m，建筑面积为51730.82 m 2 ，其中人防面积26530.40 m 2 ，建筑层高为4.20 m，设计使用年限50年，采用框架剪力墙结构，抗震设防烈度为7度。设计阶段充分考虑了人车分流情况，分别设置了3个机动车入口，2个非机动车坡道，5个楼梯，预计建成后能提供920个机动车位，1050个非机动车位。 3.2. 难点分析 由于本工程为地下车库兼人防工程，功能多样及多专业共同工作，使得传统的设计流程进度缓慢，交流沟通困难。并且传统CAD平面设计手段无法全面展示各系统、各专业之间的复杂空间关系，需借助BIM技术的立体建模、专业协同等功能 [ 11 ] ，建立三维模型，优化设计和施工方案，在设计阶段就解决各类碰撞问题，从而加快了工程进度，提高了工作效率。 3.3. 应用过程 本工程选用Revit2016软件(2016版)进行建模，naviswoks2016 (2016版)软件进行碰撞检查。 3.3.1. 定制项目样板 建立统一的项目样板是进行建模工作的前提，也是后期优化工作的关键，机电项目样板和建筑结构项目样板必须统一坐标。 根据项目要求，按原有项目样板，分别新建了建筑结构、机电的项目文件，删除原有标高和轴网，按工程实际情况添加族、材质等属性，如图3所示。 3.3.2. 链接二维图纸 本项目初期已经绘制好了二维的CAD图纸，通过链接的方式将其链接到BIM模型中，大大减少了重新绘制定位轴网的时间。采用Revit2016软件进行建模，在链接CAD图纸时，选用从原点到原点的定位方式，单位选择国内通用的毫米。 3.3.3. 建立标高和建轴网 链接好CAD图纸之后，需要在BIM模型中建立相应标高平面，然后可通过拾取线的方式，拾取CAD图纸中的轴网。另外，针对前期未进行二维图纸设计的情况，也可选择用BIM软件直接进行模型建立，但注意要先建立标高再建立轴网，这样才能保证后建立的轴网能够覆盖到所有标高。 3.3.4. 绘制图元 绘制墙柱梁等图元。在绘制构件时，首先要对构件的类型、材质等进行定义，方便后期的渲染、优化等处理工作。如图4~图6所示，本工程按照墙、柱、梁、板的顺序绘制图元。 3.3.5. 导出各专业文件 在完成模型的建立后，需要将各专业的模型文件导出。目的是为了方便深化出图，将模型细分，也为接下来的碰撞检查工作提供了便利。把各专业的模型文件独立导出为nwc格式，独立导出是为了减小模型，使其在碰撞检查时能够尽量少占用计算机资源。 3.3.6. 进行碰撞检查、优化、模拟 碰撞检查是检验模型合理性的工具。将各专业模型文件导入到BIM碰撞检查软件navisworks2016中， 图3. 机电项目样板设置 图4. 墙柱梁图元 图5. 板图元 图6. 构件整合 进行构件间碰撞检查、漫游模拟，并处理模型与原设计意图不符合的部位，最后形成如图7所示的碰撞检查报告。 车库中的有害气体成份主要有CO、CO 2 、NO 2 、HCHO，Pb，SO 2 等，因此预先进行通风模拟是非常必要的。通过BIM技术的优势，对车库的通风情况进行了模拟，改善了原有通风系统的不足，使之更加有效。 3.3.7. 经济效益 停车位紧张是当下的公众热点。如表1所示，在本工程中，利用BIM技术的实景模拟功能对停车位 图7. 碰撞报告及优化建议 Table 1 BIM technology compared with the traditional desig 原有设计 BIM技术 碰撞检测 无 53处 工程算量 预估混凝土量21000 m 3 实测混凝土量12882.47 m 3 通风模拟 无 有 灾害应急模拟 无 有 停车位优化 920个机动车位 931个机动车位 1050个非机动车位 1063个非机动车位 经济效益 适当删减某些不合理车位，增加11个机动车位，13个非机动车位，带来经济效益一百三十多万。 表1. BIM技术与原有设计对比 进行了优化，适当删减了某些不合理车位，增加11个机动车位和13个非机动车位。优化后，机动车位达到了931个，非机动车位达到了1063个。与原来相比，均提升了1.2%，也即是说，每一百个车位中大约能优化出1.2个车位。由此可见，在现在停车难，商业停车位供应不足的现状下，对比传统设计，在地下车库项目中合理运用BIM技术能够取得良好的经济效益。 3.3.8. 提交碰撞报告及优化建议 根据navisworks2016软件提供的碰撞检查报告，对碰撞的类型进行归类处理，并向业主提交相应的处理建议，最终形成一份完整的碰撞检查报告。碰撞报告中除优化建议以外，还应包含如图8所示的漫游动画、表2所示的工程算量等文件。 图8. 车库漫游 Table 2 The schedule of structural bea 族与类型 体积(立方米) 混凝土-矩形梁：车库室内梁200 × 540 mm 359.52 混凝土-矩形梁：车库室内梁400 × 500 mm 2.08 混凝土-矩形梁：车库室内梁250 × 400 mm 1.67 混凝土-矩形梁：车库室内梁250 × 500 mm 108.47 混凝土-矩形梁：车库室内梁250 × 1200 mm 2.79 混凝土-矩形梁：车库室内梁300 × 500mm 0.39 混凝土-矩形梁：车库室内梁300 × 600 mm 127.90 混凝土-矩形梁：车库室内梁350 × 600 mm 12.31 混凝土-矩形梁：车库室内梁350 × 700 mm 383.40 混凝土-矩形梁：车库室内梁350 × 800 mm 20.81 混凝土-矩形梁：车库室内梁350 × 1200 mm 15.21 混凝土-矩形梁：车库室内梁400 × 1500mm 37.34 混凝土-矩形梁：车库室内梁500 × 600 mm 123.23 混凝土-矩形梁：车库室内梁500 × 700 mm 6.08 混凝土-矩形梁：车库室内梁500 × 850 mm 768.34 混凝土-矩形梁：车库室内梁500 × 900 mm 1221.71 混凝土-矩形梁：车库室内梁500 × 1000 mm 47.40 混凝土-矩形梁：车库室内梁500 × 1200 mm 332.17 混凝土-矩形梁：车库室内梁500 × 1650 mm 95.19 混凝土-矩形梁：车库室内梁500 × 2000 mm 27.90 混凝土-矩形梁：车库室内梁550 × 900 mm 13.27 混凝土-矩形梁：车库室内梁550 × 1000 mm 80.82 总计：3696 3788.11 表2. 结构梁明细表
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user: 4. 结论 本文将BIM技术应用于地下车库项目，利用BIM模型可视化、可协调、可模拟、可优化等特点，对工程项目进行管理，着力于解决了传统设计中不能有效处理的碰撞检测，工程算量，管线综合，停车位优化，灾害应急模拟，通风、日照模拟等技术问题，提高了工作效率，节约了时间成本，具有良好的经济效益。从技术成果方面，是一个成功在地下车库项目中应用BIM技术的成功范例。 从BIM技术在国内外工程建设中的应用情况看，其技术优势是显而易见的，但BIM技术在我国的推进，仍需要国家政策扶持。