时间：2023-09-28 12:45:31
关键词：倒立摆；现代控制理论；综合实验
作者简介：张勇（1981-），男，山东临清人，内蒙古科技大学信息工程学院，讲师；贺美琳（1991-），女，河北保定人，内蒙古科技大学信息工程学院硕士研究生。（内蒙古 包头 014010）
基金项目：本文系国家教育部第二批“卓越工程师教育培养计划”支持项目、内蒙古教育科学规划课题（课题编号：NGJGH08115）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）22-0177-02
“现代控制理论”是“自动控制原理”的后续课程，也是硕士研究生“线性系统理论”和“最优控制理论”等课程的基础课程，[1]作为内蒙古科技大学自动化本科专业的基础课和重点课程，“现代控制理论”的教学改革多年来一直受到教师和学生的关注。内蒙古科技大学是一所普通本科院校，学生普遍理论基础偏差，而现代控制理论对数学及相关理论的依赖较重，并且课程中抽象的概念偏多，[2]致使大部分学生在学习过程中较吃力。
倒立摆系统是一个绝对不稳定系统，具有高阶次、多变量、不稳定、非线性和强耦合性的特点，它是进行控制理论研究的理想平台，也是学习和研究现代控制理论最为合适的实验装置之一。[3-5]由于倒立摆系统的控制策略和杂技运动员顶杆平衡表演的技巧有异曲同工之处，极富趣味性，它能直观地表现出许多抽象的控制概念，如系统稳定性、可控性、系统收敛速度与抗干扰能力等。[4-6]同时，作为理想的自动控制领域教研与实验设备，它又能让学生在轻松的实验中非常直观、简便的对所学课程加深理解。[4，5]目前，国内外众多高校针对教学、科研及工程实践的需要，基本上都开设了“倒立摆控制系统”课程。[4]
内蒙古科技大学地处西部偏远地区，在综合考虑区域性学科发展、人才培养、教育科研及自动化专业课程体系建设需要的前提下，[7]组建了智能控制实验室，引进了深圳元创兴公司直线二级倒立摆（5套）和平面三级倒立摆系统（1套）。
本文针对实际教学中存在的问题，就一般普通本科院校学生该如何学习现代控制理论，提出了一种面向现代控制理论教学的倒立摆综合实验教学方法。
一、倒立摆实验系统的硬件构成及原理
倒立摆是指摆杆处于倒置不稳定状态，能够人为控制使其处于动态平衡的一种机构，由一个可以再水平轨道上自由移动的小车和倒置摆铰链而成。[5]以摆杆及小车系统为对象，在尽量使倒立摆保持垂直的同时，也要使小车在水平方向上保持某一基准位置，这是一个研究向小车施加水平方向力的控制系统的设计问题。[8]元创兴直线倒立摆实验系统就是完成上述目的的一个典型实验系统，由运动控制板卡、电控箱、机械本体和微型计算机几个部分组成，其原理框图如图1所示。
图1 倒立摆系统原理框图
直线倒立摆系统工作原理：控制器为电机，被控对象为小车及相连接的摆杆（控制器和被控对象构成倒立摆的机械本体，如图1虚线框），电机通过改变电机的速度来影响小车的加速度从而改变摆杆的倾斜角度来调整倒立摆的姿态。运动控制卡（安装于计算机机箱的PCI插槽上）采集旋转编码器数据和电机尾部编码器数据，通过计算就可以得到摆杆的角位移以及小车位移/加速度，然后根据控制算法计算出相应的控制量。控制量由计算机通过运动控制卡下发给伺服驱动器，由驱动器实现对电机控制，电机尾部编码器连接到驱动器形成闭环，从而可以实现闭环控制。
“自动控制理论”是内蒙古科技大学自动化、测控仪器及仪表、电气工程及其自动化等专业的理论基础课，但受各方面的影响，大多数学生对控制的理解还仅仅局限于考试的考点，而对于一个控制系统的实现往往没有具体的概念。通过对倒立摆系统的结构及原理的认识，可以让学生具体的了解一个控制系统的实现。从理论上的控制系统概念到具体的控制实现，改变了以往的教条模式，实现了理论与实践的结合。
二、现代控制理论综合实验教学改革
内蒙古科技大学现代控制理论教学大纲要求课堂教学32学时，实验8学时。为了改善学生对抽象概念及理论知识的认识，为了提高学生解决实际问题的能力，针对内蒙古科技大学大部分学生的基础水平偏差的现状及实验室现有的设备，对现代控制理论的教学做出如下改革：
1.优化教学内容，突出知识点
考虑到学生理论基础偏差，在教学过程中，在保证教学内容的严谨性和系统性前提下，不刻意追求定理证明中数学上的严密性，突出问题的背景和提法，强调贯穿于各章论述中的知识点，理论阐述力求简练和易懂。将所涉及的重要概念、理论和方法以结论的形式穿成各章内容的“知识点”。[1]如“可控性”，重点讲述概念产生的背景及提法、判据方法，而对其判据定理的证明则一带而过。
2.以倒立摆为课程应用背景，教学实验相结合
由于内蒙古科技大学学生考取研究生的比例偏少，而大部分学生的去向是工矿企业，直接参与就业，因此教学中对学生的动手能力及解决实际问题的能力的培养需要加强。结合内蒙古科技大学学生的实际，现代控制理论的教学以倒立摆系统为综合实验平台，课堂教学中以倒立摆为应用背景，将抽象的概念具体化。如围绕倒立摆“可控性”的概念，具体的讲述其相关的控制要求及控制量。实验教学中以被控对象为依托，加深对概念、理论及方法的理解。如在“倒立摆极点配置实验”中，以“摆体不倒，小车在原点”为控制目标的控制问题，理解和掌握控制性能指标与极点位置的理论关系，然后到极点配置算法的具体实施，让学生在实验中印证相关的理论及方法。
三、倒立摆综合实验内容及方法
针对内蒙古科技大学现代控制理论的教学改革，智能控制实验室根据现有的倒立摆实验平台开设了以下实验，从不同的角度训练学生解决实际问题的能力。
1.倒立摆认识实验（运动控制基础实验）
图2 直线一级倒立摆极点配置控制仿真模型
在讲述倒立摆系统结构、研究意义及必要性之余，提出了倒立摆系统的控制问题，让学生自主思考该系统的控制实现，需要测量的参数。围绕着控制信号、被控对象反馈信号的测量和现有的实验设备，自主设计测量方法。实验的目的是获取倒立摆系统的关键参数和熟悉编码器的基本原理。目标是使学生学会分析实际控制系统，掌握控制系统关键参数的获取方法，提高学生的动手能力。
2.倒立摆实验系统的建模
由于倒立摆系统的建模涉及较多的理论推导，如力学分析、数学推理及微分方程求解等，鉴于内蒙古科技大学学生的基础，直接给出了最后的相关的状态空间方程。如直线一级倒立摆的状态空间方程：
但在给出状态空间方程之前，先留给学生的问题是：一级摆、二级摆分别为几输入、几输出系统，相关的控制量和被控量分别是什么？有利于学生加深对状态空间方程的认识，同时也能更多的理解被控对象。
3.状态空间控制器设计与仿真
众所周知，倒立摆是一个不稳定的系统，容易通过对上述状态空间方程分析得到验证（系统开环极点为0， 0， 5.42217， -5.42217）。运用课程中所学的系统可控性分析方法，可知倒立摆系统是一个状态完全可控和输出完全可控的系统。在以往的考试中，极点配置问题的考题一般都是给定期望的极点，与考试不同的是倒立摆系统的期望极点没人给定，因此应引导学生对系统特点进行分析，得出控制性能指标的需求（较短的调整时间和合适的阻尼），进而计算相应的期望极点。根据控制器设计要求，并留有一定的裕量（设调整时间为2秒），选取期望的闭环极点：。进而，通过MATLAB仿真计算可求出反馈增益矩阵：，并得到控制量：U=kx，最后通过Simulink测试仿真效果，如图2所示。针对具体的问题训练学生对极点配置方法的运用，并通过MATLAB做相关的仿真，这样的教学方法有利于学生充分掌握课程中的知识点及相关概念。
4.软件实验平台实现
针对倒立摆的实时控制，实验室提供了Simulink实时控制平台和VC实时控制平台，学生只需将仿真时算出的K值写入相关的实验平台下即可观看实时控制效果，如图3所示。将K值的四个参数写到平台左下角对应的框内，即可观察摆的实时控制效果。在具体的实验中，只是简要的介绍下平台搭建的原理，而具体搭建只在毕业设计时做相关的要求。
图3 直线一级倒立摆VC实时控制平台
上述实验形成了一个有机整体，不仅可以让学生学到和理解现代控制理论的相关知识、概念及原理，同时也展示了一个具体的研究过程，对学生学习科研方法，进行课题研究和解决实际问题大有裨益。
）
四、结语
“现代控制理论”是一门理论性比较强的课程，抽象的概念和理论偏多。通过对倒立摆系统的结构及原理的认识，可以让学生具体的了解现代控制理论中的相关概念、理论及方法，并在具体的研究过程中，学习科研方法，提高解决实际问题的能力。教学实践表明，面向现代控制理论的倒立摆综合实验教学方法得到了多数学生的认可，并促使“现代控制理论”成为校级精品课。
参考文献：
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关键词：连续倒塌 抗连续倒塌设计 国家标准 课题研究 整体稳固性
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：
正文：
近年来，建筑物的连续倒塌给灾区带来了惨重的灾难和重大的影响，从1968年英国Ronan Point公寓楼煤气爆炸倒塌到2001年美国纽约世贸中心的恐怖袭击倒塌，从2003年湖南衡阳大厦特大火灾后倒塌到2004年法国戴高乐机场候机厅倒塌，建筑物的连续倒塌问题受到工程界的广泛关注和重视。建筑物连续倒塌是指结构因突发事件或严重超载而造成局部结构破坏失效，继而引起与失效破坏构件相连的构件连续破坏，最终导致相对于初始局部破坏更大范围的倒塌破坏。相应地进行必要的建筑物抗（或防）连续倒塌设计，将能有效控制偶然作用对结构的破坏范围。
建筑物抗连续倒塌设计在欧美多个国家得到了广泛关注，英国、美国、加拿大、瑞典等国颁布了相关的设计规范和标准，我国相关的标准规范规程也逐步地增加了抗（或防）连续倒塌设计的内容。1.我国现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001第 3.0.6条规定“对偶然状况，建筑结构可采用下列原则之一按承载能力极限状态进行设计：1)按作用效应的偶然组合进行设计或采取保护措施，使主要承重结构不致因出现设计规定的偶然事件而丧失承载能力；2)允许主要承重结构因出现设计规定的偶然事件而局部破坏，但其剩余部分具有在一段时间内不发生连续倒塌的可靠度”。2.我国现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153-2008第 4.0.6条规定“当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事件时，结构能保持必需的整体稳固性，不出现与起因不相称的破坏后果，防止出现结构的连续倒塌”。3.我国现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第 1.0.1条规定了抗震设计建筑的三个基本抗震设防目标,其中一条是 “当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏”，规范从抗震验算,变形控制,及构造措施等来保证。4.新国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010增加了第 3．6节 “防连续倒塌设计原则”，提出了混凝土结构防连续倒塌设计要求；重要结构的防连续倒塌设计可采用的方法：局部加强法、拉结构件法、拆除构件法；结构防连续倒塌的验算时作用宜考虑结构相应部位倒塌冲击引起的动力系数。5.新行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2010增加了第 3．12节 “抗连续倒塌设计基本要求”，提出了安全等级为一级的高层建筑结构应满足抗连续倒塌概念设计要求；有特殊要求时，可采用拆除构件方法进行抗连续倒塌设计；抗连续倒塌概念设计应符合的规定；抗连续倒塌的拆除构件方法应符合的规定；结构抗连续倒塌设计时荷载组合的效应设计值的确定；当拆除某构件不能满足结构抗连续倒塌设计要求时，在该构件表面附加80kN／m2侧向偶然作用设计值，此时其承载力应满足的要求等。
许多单位和学者对抗（或防）连续倒塌设计进行了卓有成效的试验和研究。曾任北京市建筑设计研究院副总工程师、结构设计大师胡庆昌教授(已故) 负责主编了《建筑结构抗震减震与连续倒塌控制》，其中介绍了近年来国内外一些有关资料和科研成果，以及有关防止由于地震和人为事故引发结构连续倒塌的设计要求。清华大学陆新征教授进行了一些混凝土的多层或者是高层结构的防连续性倒塌课题研究，并发表了《混凝土结构防连续倒塌理论与设计方法研究》一书，系统介绍了混凝土结构防连续倒塌的理论和工程设计方法。为了组织我国建筑领域的科研人员、工程技术人员、专家及学者开展建筑结构安全和防倒塌研究，及时交流有关研究成果，组织编写房屋建筑抗倒塌技术指南，全面提高我国建筑安全和抗倒塌能力，中国建筑学会抗震防灾分会2010年6月在北京召开“建筑结构安全与防倒塌专业委员会”成立大会暨“第一届建筑结构安全与防倒塌学术交流会”，2012年11月在上海召开了“第二届建筑结构安全与防倒塌学术交流会”，并由中国建筑工业出版社出版了《建筑与工程结构抗倒塌分析与设计》，内容涉及建筑结构的抗连续倒塌、抗地震倒塌，以及抗爆炸、撞击和火灾倒塌，以促进我国房屋建筑和各类工程结构的安全与抗倒塌的研究，有效提高我国房屋建筑和各类工程结构的安全水准，减少灾害发生时人员伤亡和经济损失。
结构和材料的延性、传力途径的多重性以及超静定结构体系，均能加强结构的整体稳定性，加强结构的整体稳固性可以减少结构连续倒塌的可能性。结构防连续倒塌设计的难度和代价很大，一般结构只须进行防连续倒塌的概念设计，重要结构宜进行防连续倒塌的设计，高层建筑应具有在偶然作用发生时适宜的抗连续倒塌能力。我国现已初步形成了针对不同灾害的房屋建筑结构安全与防倒塌的研究成果，出版了多部包含房屋建筑结构安全、保证抗倒塌能力内容的设计规范和规程，但在研究工作的深度和广度，尤其在抗倒塌理论、分析方法和技术措施等方面，与国际先进水平相比还有差距，需要做进一步的研究和丰富。
参考文献 ： 1.《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)
2.《工程结构可靠性设计统一标准》(GB50153-2008)
3.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
4.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
5.《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3-2010)
6.《混凝土结构防连续倒塌理论与设计方法研究》陆新征
中国建筑工业出版社
7.《建筑结构抗震减震与连续倒塌控制》胡庆昌等编
中国建筑工业出版社
8. 《建筑与工程结构抗倒塌分析与设计》陈肇元 钱稼茹编者
关键词：优化;建筑结构;抗地震倒塌能力;设计研究
人们生活中最大的威胁就是自然环境带来的危害，其中自然危害中占首位的是地震灾害，并且地震灾害有突发性，会造成比较严重的后果，对社会发展造成了重大影响[1]。发生地震灾害时，房屋建筑会出现不同程度的破坏甚至倒塌，严重威胁着人们的生命财产安全，所以在建筑结构的设计过程中怎样提高房屋的抗地震和抗倒塌能力是需要重点关注的内容。随着近年来自然灾害频发，建筑结构的抗倒塌能力面临着巨大挑战，因此在设计中采取有效的抗地震倒塌能力方案是保证建筑结构稳定性的基础。
一、影响建筑结构安全性的原因
（一）建筑材料
建筑结构抗地震倒塌能力设计中，选择安全性高的材料是保证将建筑结构破坏程度减小的重要措施，使用高品质、高质量的建筑材料可以将建筑结构的抗倒塌能力提高，最大限度的将地震对建筑结构的破坏程度降低。所以对建筑结构的抗震结构设计，选择高质量的原材料是十分重要的，对建筑结构的抗震倒塌能力有决定作用。尤其是建筑材料运用在墙体建筑中，一定要选择高性能的建筑材料，为抗倒塌能力提供保障，保证建筑的安全和年限。
（二）施工质量
建筑结构中的施工质量不仅影响着抗震抗倒塌的能力，同时也是将建筑结构强化的主要因素[2]。但是目前在建筑施工的过程中为了追求利益的最大化，把工期缩短、偷工减料，给建筑工程结构的抗震抗倒塌性带来极大安全隐患。所以建筑施工企业一定要严把施工质量关，在追求自身利益的同时兼顾社会利益。
（三）项目选址问题
建筑结构设计施工中，选择科学的建筑施工地址是非常重要的，不同的地理位置适合的房屋建筑类型也不一样。在实际建筑施工的过程中，大部分施工建筑企业没有对地理环境进行探查和了解，这会导致建筑结构因为没有选择合适的施工的地点，影响了施工质量。如果选择在河岸两边的滑坡等容易发生地震等灾害的地方，就容易将建筑结构抗地震抗倒塌能力进一步降低，增加了风险发生机率，对建筑结构的安全造成威胁[3]。
二、优化设计方案
地震是一种危害性较强的灾害，如果在设计的过程中没有及时的采取抗地震倒塌设计，发生地震灾害会给建筑带来极大危害，所以建筑结构的抗地震倒塌能力非常重要，优化设计方案主要包括以下内容：
（一）对设计抗地震倒塌能力进行完善
在设计建筑结构的过程中，不同建筑结构使用的抗震倒塌方案也是不相同的，所以对建筑结构进行抗震倒塌设计时要对建筑结构全面了解，清楚建筑结构的等级，根据建筑工程的建设高度和位置等进行抗震倒塌的设计，一切设计根据抗震倒塌设计的规范以及实际建筑物情况设计，只有这样才可以保证建筑结构抗倒塌能力设计的有效性以及规范性。
（二）对建筑的高度进行控制
目前我国对建筑高度有一定约束，主要原因是建筑物过高会对整个建筑物抗震倒塌能力造成影响。在抗震倒塌的设计中应严格的把握建筑工程的高度，在设计之前要对建筑工程周边的环境进行分析评估，将建筑结构的高度确定。科学合理的结构类型可以提高建筑的抗震性能，将建筑的稳定性提高，给居民一个安全性能高的居住环境。
（三）设计抗地震倒塌的防线
建筑结构的抗地震倒塌设计中，只设计单一的抗地震防线是不可行的，因为地震发生自然灾害时有比较大的威力，单一的抗地震防线很容易就被击破，对建筑物造成了进一步的破坏。对这一情况，设计人员应该在设计的过程中设计多条抗震防线，对地震的破坏进行预防，只有这样才可以在一定程度上将地震对建筑物的破坏减少，为建筑物的安全奠定基础[4]。
（四）加强地基的抗震能力
加强地基抗震能力就是在建筑结构中设计抗震防线。建筑结构中因为地基沉降现象而引起的建筑结构破坏是致使建筑结构遭遇地震后倒塌的重要原因。这需要设计人员在设计时注意以下内容：首先，对地基抗震能力加强，科学的选择最佳的地基，保证将建筑结构的抗地震倒塌能力提高。其次，对施工地点的土壤性质进行充分了解，通常情况下要选择土质较硬的地区进行施工，将建筑结构的抗震倒塌能力有效提高，将地基沉降速度减缓。再次，对地基埋置深度科学设计，有效减少因地震引起的地基倾覆以及滑移，将建筑结构的整体稳定性提高。最后，对地震防线进行设计降低地震对建筑结构的整体破坏，将建筑抗震能力整体提高。
（五）保证设计、施工质量
对建筑工程设计方案进行设计的过程中，要将建筑结构的抗震抗倒塌能力作为核心设计因素，设计人员要对建筑结构的抗震抗倒塌能力的重要性有充分认识[5]。设计建筑结构时不仅要满足户主的要求，在设计中还要尽量将建筑形状做到对称、规则。要求建筑材料一定要达到国家规定的要求。
结语：
总而言之，建筑结构的抗地震倒塌能力在设计的过程中要考虑多种因素，比如建筑材料、建筑高低以及建筑地点等。同时在设计的过程中还要遵守我国相关的政策规范，只要这样才可以保证房屋建筑结构抗地震倒塌设计的合理性和规范性，从而将房屋的安全性能提高，减少地震对建筑破坏力度，为人民提供安全、性能高的居住环境奠定基础。
参考文献：
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[关键词]结构；连续性；倒塌；设计方法
中图分类号： TU318文献标识码： A
一、前言
在我们的日常生活中重大的倒塌事故时有发生，一旦发生倒塌事故必然会对我们日常生活和人们的生命财产造成影响，社会影响也十分的恶劣。因此，我们在进行结构设计的过程中首先要保证结构的安全性，在发生地震、海啸等自然灾害的情况下保证结构不发生连续性倒塌，这就需要我们从设计上对结构连续性倒塌问题进行考虑。
二、主要设计分析方法总结
通过对各国规范的介绍可归纳结构的抗连续倒塌设计方法主要可以分为两大类：
1、针对偶然作用进行设计，保证结构或构件在偶然作用下仍然具备一定的承载能力；
2、针对局部被破坏进行设计，使结构具备多道传力路径，允许一定程度的破坏但不发生坍塌。针对局部破坏所采用的设计方法分为间接设计与直接设计两大类。间接设计一般是指那些概念性的措施；而直接设计主要为拆除构件法和关键构件法。
三、钢筋混凝土结构抗连续倒塌设计的原则
1、抗倒塌设计的经济性
防止建筑结构发生连续倒塌的最根本目的是为了减少由于倒塌而引起的人员和财产的损失。基于防止倒塌的目的,人们必然会想到增加建筑物对于偶然荷载的抵抗能力。然而,对于结构抗力的增加,其导致的直接后果就是造价的增加。在我国现行的设计规范中,采用的是以概率理论为基础的极限状态设计法。通常结构上的作用,除永久作用以外,都是不确定的随机变量,有时还与时间参数、甚至与空间参数有关。这种设计方法将结构上的作用效应作为随机变量,采用概率论的方法进行描述。对于爆炸这种偶然荷载的作用,从统计学上来讲,其有两个重要特征是我们在研究结构的抗倒塌性能时不容忽视的：一是具有极度的不确定性。这种荷载的作用时间,作用在结构上的位置,作用的大小以及以何种方式作用在结构上都难以确定。二是这种作用从概率上来讲属于小概率事件,在现行的设计规范中不考虑这种小概率事件。与之相矛盾的是,一旦小概率发生,就会产生极为严重的后果。针对偶然作用进行设计,增强结构的抗力,会对防止连续倒塌发生起到一定效果。如果按现有的可靠度水平针对偶然荷载进行设计,除了增加结构的抗力以外,更多的是结构造价的增加。在建筑的造价与安全风险之间是二者的平衡关系。结构危险程度的降低带来的是结构造价的显著升高；如果过分的强调降低造价,带来的是使结构风险的加大,同时由于风险的增加,将会造成结构破坏损失的加大,从而增大了结构的实际成本。因此,我们应当将选择适当的设计参数达到结构造价与风险的平衡。从防止连续倒塌的角度来说,我们要做的就是,找到经济性与安全性的平衡点,从而能够做到既满足抗倒塌的要求,又能够将造价降到人们可接受的范围以内。
2、设计与灾害源不相关的原则
因为偶然荷载的作用是很难确定的,针对偶然荷载的作用,让建筑物提供特定的抗力,从而使其能够提供抗倒塌能力,从经济上来讲也是代价高昂的,这有违于我们前面所讲的经济性原则。对于有求具有很高抗爆能力的军用设施,具有明确的设防要求,通常可以事先假定其设防目标,并针对该目标进行设计。但对于民用建筑来讲,其可能遭受的偶然荷载的作用是不明确的,我们无法设定具体的目标。因此,我们在讨论抗连续倒塌的原则时,应当忽略引起连续倒塌的灾害源,从而能够使我们针对特定的结构破坏状态,提出相应的设计方法。因为我们进行抗倒塌设计的目的是防止连续倒塌的发生,而不是要求建筑具有抵抗特定荷载的能力,所以只要我们提出在局部破坏以后结构所处的状态,然后针对这种特定状态进行设计,而不用事先知道偶然荷载的大小以及发生的概率等。
四、主要设计方法
1、拆除构件设计法
在现有抗连续倒塌设计方法中，拆除构件设计方法是最为准确可靠的设计方法。为准确的确定结构的抗连续倒塌能力，拆除构件设计方法有两个关键问题需要解决。
（一)结构倒塌过程的复杂性。
结构的倒塌破坏是一个非常复杂的非线性动力过程，而结构的非线性动力计算代价高昂且对设计人员也有很高要求。故目前较为先进的规范都根据建筑物的复杂程度和重要性等级建议了不同的倒塌过程模拟方法。对于特别复杂或特别重要的建筑物，需要采取非线性动力计算。而对于其他建筑物，可以采用线弹性静力、线弹性动力、非线性静力等近似计算方法。并通过引入动力放大系数、强度折减系数等经验系数来近似考虑结构倒塌的动力过程和弹塑性影响。就我国目前工程实践情况而言，宜可参考此类做法。故本文重点研究了拆除构件分析的非线性动力计算，并以此分析结果为依据，给出线弹性静力计算模型和设计方法。
（二)初始破坏构件的不确定性。
实际结构的构件众多，如果再考虑多个构件组合，则构件失效的工况数将非常庞大，对所有工况逐个进行分析实际上难以承受。目前各国规范通行方法是，每次分析只考虑一个构件退出工作，且只考虑易遭受破坏的竖向受力构件。同时允许设计人员根据工程具体情况判断易遭受破坏构件的风险，增加分析工况。在没有更充分依据的情况下，本文也参照此做法，按照国外规范通行的拆除构件顺序，从顶层到底层，依次拆除每层的长边短边中柱和角柱以及底层的中间柱。
2、拉结强度法
在结构中通过现有构件和连接进行拉结，可提供结构的整体牢固性以及荷载的多传递路径。有人将该方法归为一种量化的概念设计。我国规范GB50010在对第3.1.6条的说明中对拉结的概念和作用有一些简单的描述，但没有具体规定。按照拉结的位置和作用可分为内部拉结、周边拉结、对墙/柱的拉结以及竖向拉结四种类型，对于各种拉结，要求传力路径连续、直接，并对拉结强度进行验算。一般来说，结构材料不同，拉结强度的要求也不一样。以内部拉结为例，英国规范中混凝土结构和钢结构的内部拉结强度计算公式中荷载组合系数有差异，此外混凝土结构的内部拉结强度与结构层数和拉结跨度有关，而在钢结构中则与拉结的跨度和间距有关。根据最近AbruzzoJohn等人的研究，即使满足现行美国混凝土规范ACI318-02中的整体性要求以及DoD2005中的拉结强度规定，结构在抵御连续倒塌方面仍然具有明显的弱点。同时，如果涉及到复杂、不规则结构的设计，设计者将很难有效的理解并采用这一方法。尽管如此，该方法能一定程度上保证结构在连续性和整体性上的基本要求，而且比较简单，不显著改变结构构型而且不过多增加建造费用。
3、多重荷载路径法
多重荷载路径法也叫拆除构件法，拆除构件法通过有选择性的拆除结构的一个或几个承重构件（柱、承重墙），并对剩余结构进行分析，确定初始破坏发生蔓延的程度，以此评价结构抵御连续倒塌的能力。GSA2003中规定，对于典型结构，建筑每层的长边中柱（墙）、短边中柱（墙）及角柱（墙）均须一一拆除进行分析，并考虑建筑底层和地下停车场不易采取安全防护措施，该层还需拆除一根内部柱（墙）。对于不规则结构，设计者须根据工程经验判断拆除位置。
拆除构件法能较真实的模拟结构的倒塌过程，较好的评价结构抗连续倒塌的能力，而且设计过程不依赖于意外荷载，适用于任何意外事件下的结构破坏分析。但另一方面，拆除构件法设计繁琐，往往需要花费较多的时间和人力物力资源，这无论是对于业主还是设计者而言都是很难接受的。因此，对于重要性较低的建筑，应尽量采用简单易行的方法，而对于重要性较高的建筑则应采用复杂的方法进行精确分析。
4、关键构件法
对于无法满足拆除构件法要求（即拆除后可能引发结构大范围坍塌）的结构构件，应设计成为关键构件，使其具有足够的强度能一定程度上抵御意外荷载作用。在英国及欧洲规范中，关键构件在原有荷载组合的基础上各个方向应能承受额外的234KN/m的均布荷载，该值是通过参考RonanPoint公寓承重墙的失效荷载得到的，而并不是针对爆炸计算得到的压力值。当然，该荷载值总是有可能被超越的。但通过该方法加固对结构整体稳定性有重要影响的构件，能一定程度上减轻局部破坏发生的程度从而降低连续倒塌发生的可能。设计中应将这种方法和拆除构件法结合起来，既能有效改善结构抵御连续倒塌的能力，同时也能减少建造费用，取得良好的经济效益。
五、防止结构发生连续倒塌的方法
结构工程师对结构的抗连续倒塌设计是防止结构连续倒塌的第三条防线，也是最为有效的方法。合理的结构设计对于结构的抗连续倒塌能力起着决定性的影响。
1、采用超静定结构体系。使结构具备抗连续倒塌的能力的一个最基本的要求就是采用超静定结构。结构因偶然作用发生局部破坏时，超静定体系可以提供多条传力路径，保证剩余结构的整体稳定性。另外，构件可以在多个位置上产生塑性铰，这同时也提高了备用荷载传递路径形成的可能性。
2、采用具有良好延性的建筑材料。当结构遭受偶然作用时，构件会因受力过大而进入塑性状态。所以，在结构主体与节点处使用延性较好的建筑材料可以明显提高结构塑性变形能力与内力重分布能力。而且，还可以避免结构发生脆性破坏，为人员逃生与营救争取宝贵时间。
3、采用耗能支撑。偶然作用常常伴随着冲击作用，因此，在条件允许下，可选用耗能支撑铰可以有效的减小冲击荷载对结构的影响。
4、考虑荷载的反向作用。对于诸如燃气爆炸等偶然事件，在其作用下的构构件很有可能会陷入冲击波漩涡，进而导致这些结构构件承受了和正常设计方
向相反的荷载。所以，对于受力构件，都应该考虑偶然事件作用下荷载反向的可能。
5、设置防撞柱，对于底层经常会有车辆来往或者存在停车场的建筑，可以在建筑设置防撞柱来减小车辆对柱的撞击影响。
6、节点设计。节点的强度与延性直接影响了结构的承载能力，因此通过构造措施来改善构件之间的连接节点是更为有效的一种方法。对于钢结构或者组合结构来说，节点的设计要比其他结构体系重要的多，因此在节点设计环节应该给予足够的重视。
六、结束语
在结构设计的过程中，我们要根据现场的实际情况采用不用的设计方法，并采取相关的措施来保证结构的安全性，降低连续性倒塌对人们群众生命和财产造成的损失。
参考文献
[1]胡晓斌.结构连续倒塌分析与设计方法综述[J].建筑结构,2011
1 对象与方法
1.1 研究对象
(1)纳入标准：采用便利抽样法选择2015 年10 月1 日2016 年6 月30 日西安市4所三级甲等医院(西京医院、唐都医院、陕西省肿瘤医院、陕西省人民医院)使用神经毒性药物(铂类、紫杉醇类、植物生物碱类)化疗的癌症患者，且至少出现1 项周围神经病变的症状，年龄18 周岁，能阅读文字或可以正确回答问题，自愿参加本研究。(2)排除标准：排除痴呆精神障碍及认知障碍，不愿参加调查的患者。(3)本研究共有效调查179 例患者，西京医院94 例(52.6%)，唐都医院36 例(20.1%)，陕西省肿瘤医院45 例(25.1%)，陕西省人民医院4 例(2.2%)。其中男性115 例，女性64 例， 年龄(54.6611.76)岁。以已婚(92.2%)、初高中及中专(50.8%)、无工作(50.8%)、胃癌(33.0%)、肠癌(35.7%)、手术(63.7%)、晚期(III 34.6%、IV 31.8%)、有转移(70.9%)、使用铂类(65.9%)药物化疗者居多。使用神经毒性药物化疗的周期为1~18(5.513.30)次，神经毒性化疗药物累积剂量为(519.17335.32)mg/m2。
1.2 方法
1.2.1 研究工具
1.2.1.1 一般资料调查表由研究者自行设计，共包括3 个方面内容，一是人口学资料：年龄、性别、婚姻状况、文化程度、职业、家庭情况、收入水平等;二是疾病相关资料：诊断、分期、化疗放疗情况。三是跌倒相关情况， 询问患者自从出现周围神经病变症状后有无跌倒和近乎跌倒以及跌倒和近乎跌倒次数。
1.2.1.2 化疗导致的周围神经病变评估工具(Chemotherapy -induced Peripheral Neuropathy AssessmentTool，CIPNAT) 由美国南弗罗里达大学Tofthagen 教授于2008 年构建，属于患者自我报告型问卷，共2 个部分：第1 部分为化疗导致的周围神经病变症状体验，主要包括症状的严重程度、症状困扰和发生频率，共9 项症状，36 个条目;第2 部分是化疗导致的周围神经病变对患者日常生活活动的影响，包括14 个条目。均采用0~10 分评分制，总分越高，说明患者症状越严重、困扰越多、持续时间越长、对日常生活的影响越大。Cronbachs 系数为0.95，重测信度0.95，信效度较好，应用广泛。本课题组前期已经对此问卷进行了汉化， 汉化后分量表及总量表的Cronbachs 系数为0.89~0.94， 信效度较好，适合全面多维度地评估中国癌症患者化疗导致的周围神经病变。
1.2.1.3 医院焦虑抑郁量表(Hospital Anxiety andDepression Scale，HADS) 采用Zigmond 与Snaith[ 9]编制焦虑抑郁量表，经国内研究检验，该中文版量表具有较好的信效度，内部一致性信度为0.862，各维度的Cronbachs 信度系数为0.797～0.800。
1.2.2 调查方法调查表由研究者本人在征得被调查者同意后发放并当场回收。若患者受身体及精神状态影响无法自己填写，则由家属协助完成，或由调查者在无引导倾向下为其阅读并协助填写。对错填或漏填的问卷，调查者及时指导其改正和完善，以确保调查质量。
1.3 统计学分析
采用Epidata 3.0 建立数据库，双人核查录入，SPSS 20.0 进行统计分析。统计方法包括描述性分析，单因素方差分析，二分类Logistic 回归分析。采用频数、百分率、均数、标准差、中位数统计描述患者的一般资料， 采用二分类Logistic 回归分析方法分析化疗导致的周围神经病变患者跌倒、近乎跌倒的现状及危险因素，以P0.05 为差异有统计学意义。
2.1 化疗导致的周围神经病变患者跌倒和近乎跌倒组与未跌倒和未近乎跌倒组的单因素分析在本次研究中，16.7%(n=30)的患者表示至少有过1 次跌倒和近乎跌倒， 其中跌倒者10 例， 近乎跌倒者20例。将化疗导致的周围神经病变患者跌倒及近乎跌倒相关的28 个变量纳入研究， 进行单因素二分类Logistic 回归分析，得出有统计学意义的变量为视力下降、有神经性疼痛、抑郁、神经病变症状数目、感觉、运动维度受损得分、周围神经病变严重程度、症状体验、对日常生活活动的影响、周围神经病变评估总分、四肢无力严重程度、平衡困难严重程度、对走路的影响(均P0.05)。
2.2 化疗导致的周围神经病变患者跌倒和近乎跌倒组与未跌倒和未近乎跌倒组的多因素分析将单因素分析有统计学意义的13 个变量及单因素分析没有意义， 但是临床上判断可能与跌倒相关的3 个因素：癌症是否转移(是=1，否=2)、神经毒性药物累积剂量的分级(低=1，中=2，高=3)、疾病分期(早期=1，晚期=2，不可分期=3)纳入，进行二分类Logistic回归分析，用后退法逐步筛选变量，以P0.05 为保留条件拟合回归方程，最终进入拟合模型的因素有：神经毒性症状个数(OR=1.318，P=0.031)、很难保持身体平衡(OR=1.298，P=0.028)和CIPN 对走路的影响程度(OR=1.239，P=0.021)与跌倒和近乎跌倒独立相关，决定系数R2=0.316。
3 讨论
3.1 癌症患者中跌倒及近乎跌倒发生率高跌倒及近乎跌倒在癌症患者中是一个很常见的问题，对患者顺利化疗影响较大，Stone 等对晚期癌症患者进行了6 个月的前瞻性随访发现，50.3%的患者在此期间都跌倒过，1/3 的跌倒导致软组织损伤，3.2%导致骨折。国外1 项小样本(109 例)的研究显示：20%的化疗导致的周围神经病变患者都有过跌倒。之后，有研究对421 例癌症患者进行调查，发现有化疗导致的周围神经病变患者， 大约12%至少曾跌倒1 次，26.6%的患者有过功能性损害， 近60%的患者曾出现与化疗导致的周围神经病变相关的某些躯体问题。本研究发现，16.7%的周围神经病变患者出现过跌倒和近乎跌倒，跌倒和近乎跌倒的发生率比国外低，可能是由于我国医院对于患者预防跌倒的健康教育相对完善，医院在走廊、洗手间都有防止跌倒的提示，也可能是由于本次调查的患者中使用铂类和铂类与紫杉醇类药物居多。化疗导致的周围神经病变与跌倒互相影响，1 项前瞻性的纵向研究显示，化疗前6 个月有跌倒史的患者，更易发生3~5 级周围神经病变。本研究中也发现跌倒和近乎跌倒者其心理抑郁的得分明显高于未跌倒和未近乎跌倒者，所以医护人员应及时评估患者周围神经病变的症状，筛查出高危患者予以心理及日常生活活动的指导。
3.2 化疗导致的周围神经病变患者跌倒及近乎跌倒的相关因素分析
3.2.1 神经病变症状数目本研究结果显示，跌倒、近乎跌倒患者的周围神经病变的数目明显多于未跌倒、未近乎跌倒患者，差异具有统计学意义。这与Tofthagen 等的研究结果相近。患者自述的周围神经病变数目越多，表明神经毒性化疗药物对于感觉、运动神经的损伤越严重，多种症状同时存在，对患者日常活动的影响越大，跌倒的风险也逐渐增高。所以在临床上采用一个信效度较高的患者自我报告型工具来对患者化疗导致的周围神经病变进行评估，对于明确高跌倒风险的患者有着重要意义。
3.2.2 平衡困难的严重程度本研究结果显示，跌倒、近乎跌倒者较未跌倒、未近乎跌倒者四肢无力更严重，更难保持身体平衡，且患者平衡困难的严重程度为跌倒、近乎跌倒的独立危险因素，与Tofthagen等的研究结果一致。这可能是由于患者使用神经毒性化疗药物之后，感觉神经及运动神经受损，下肢的神经病变(脚麻木、刺痛以及双腿无力)使得从臀部到踝关节的姿势协调性减弱，出现平衡困难，进而跌倒。但是在对患者进行评估时，四肢无力和平衡困难是经常容易忽略的一个问题，所以经常询问是否出现四肢无力和平衡困难，可能是评估跌倒风险的有用方法。同时医务人员也应该结合客观的指标来观察患者的步态和平衡能力，例如Rhomberg 测试、TUG试验等。本研究使用的是患者自我报告型问卷，在后期的研究中应该考虑纳入患者功能状态的客观评估指标。
3.2.3 神经病变对走路的影响本研究显示，跌倒、近乎跌倒者在感觉、运动维度得分明显高于未跌倒、未近乎跌倒者，有患者表示双脚踩在地面像踩棉花一样， 同时患者自述周围神经病变的症状影响走路是跌倒、近乎跌倒的独立危险因素。与国外研究结果相近，化疗导致的周围神经病变虽然可以通过神经传导速率来测量，但更重要的是患者的主观体验，例如患者表示天气渐冷时，双踩在地面出现刺痛，有时有踩棉花的感觉，这些都间接影响了患者的肢体平衡，所以当患者自述走路受影响时，护理人员应意识到其跌倒的风险升高。
3.3 对护理工作的建议跌倒和近乎跌倒在癌症
关键词：输电线路；覆冰；优化设计
中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）29-0010-02
1 广西输电线路典覆冰存在问题
2008年初广西遭受了历史罕见的低温雨雪冰冻灾害，桂林、柳州、贺州、百色、河池等5个网区的电力设施遭到严重破坏。为了避免广西电网再次遭受低温冰冻灾害的破坏，广西区气候中心开展广西架空输电线路覆冰气象条件区划研究，以摸清广西输电线路覆冰的强度和分布范围，保证广西输电线路安全可靠运行，为广西电网的建设保驾护航。该研究项目分析了广西架空输电线路覆冰的特点、形成冰冻的气候特征、线路覆冰与气象条件的关系，建立了线路覆冰与气象要素的理论模型，绘制了输电线路覆冰气象条件区划图，提出了输电线路抵御冰冻灾害的措施。
2013年1月3日起广西出现了连续降温和降雨天气，日平均气温下降1～3 ℃。1月4日，在广西北部地区，如桂林、贺州、柳州、河池、来宾等市出现了年最低气温，降温幅度也达到年度最大；其中桂林市的最低气温仅为1.2 ℃，而位于桂林地区的融水、三江、资源、全州等县已经出现了道路结冰情况，部分县市道路已经实施道路交通管制，而三江、灵川、金秀、灌阳、全州、兴安、资源等地区已经道路结冰黄色预警信号。伴随着连续降温，1月5日广西北部和西部地区出现冰冻情况，并出现线路覆冰情况。运行中的广西电网输电线路覆冰装置监测系统，已经监测到桂林、百色共有4条110 kV线路出现覆冰情况，线路覆冰厚度1～8 mm之间，同日广西电网公司启动冰冻灾害应急预案Ⅳ级应急响应，并召开冰冻灾害应急会议，部署相应的除冰工作计划。广西电网公司所属各供电局及供电公司上下紧密配合，灾害预警部署措施得力，没有发生覆冰情况导致的电网故障及事故。随着气温逐渐回升和稳定，广西电网公司于1月10日解除预警。
2 输电线路覆冰形式及工作要求
自从2008年广西电网公司以及贵州电网公司辖区内发生严重覆冰导致的电网事故后，中国南方电网公司发出紧急通知，要求各有关单位做区域电网以及跨区域电网输电线路的防覆冰、防强风倒塔工程方案优化设计工作，避免发生类似的电网停运事故，保障人民群众的生活需要和财产安全。对此，广西电网公司针对区域内的气候及水文情况，进一步明确了设计原则，落实设计以及施工方案，为线路覆冰以及融冰进行专项设计及技术改造，防止区域范围内的输电线路发生覆冰倒塔事故。
中国南方电网公司组织召开了输电线路防覆冰倒塔的专题设计联络会议，组织有关的设计院及研究院，专门针对冰灾现象和覆冰倒塔事故进行原因分析，并对事故原因进行设计标准的研究和重新定义。原先中国南方电网公司主要实行的是国家标准，并没有专门针对南方冻雨天气的专项防治输电线路覆冰倒塔事故的设计标准。在此次会议上，中国南方电网公司在电网受损原因调研分析的基础上，进行了提高规划设计标准的专题研究，并取得了一致意见。
会议要求在中国南方电网有限责任公司下属范围内的五个省网公司，在进行标准设计和典型造价推广的同时，要充分考虑省网公司区域范围内的气候条件，特别是针对冻雨和覆冰情况，必须进行优化设计，采用监控和除冰相结合的方式，对线路覆冰情况进行及时的跟进和处理，尽量规避线路覆冰对电网运行造成的负面影响。具体工作措施布置如下：①中标承担中国南方电网有限责任公司下属范围内的五个省网公司输电线路标准设计的各设计院和设计公司，除按原定的设计模块要求进行标准化设计外，还要按照原承担线路设计区域和设计阶段开展输电线路防覆冰、防强风倒塔工程模块设计方案的设计优化工作。按照谁设计谁优化的原则进行防覆冰的针对性专项措施方案，明确监控设置以及设防标准，列入标准化设计的模块要求。相应的专项费用按专项计划列具。如果在气象报告显示有线路覆冰区域的模块设计中如果未能体现专项针对性措施，或者是已经完成设计及施工的模块，则按照针对防覆冰情况的专项可行性进行区域专题研究，呈送省网公司并报中国南方电网有限责任公司。②超高压公司以及承担跨网区电网输电线路运行维护的省公司，要根据历年冰灾影响情况，组织设计、可研及施工单位，按照电网覆冰灾害技术研究的要求，对目前跨区域的输变电线路建设工程进行校核及优化。校核及优化原则原则按照标准化设计确认的原则、措施及建议的要求来进行。500 kV及以上的超高压输电线路则可以进行专项的线路防覆冰、防强风倒塔工程优化设计优化方案研究，并由超高压公司组织专家组进行专项评审报中国南方电网有限责任公司批复实施。③对于目前已经处于初步设计阶段的输变电工程项目，无论初步设计审查是否已经进行或者完成，只要未获得初步设计方案批复，则一律增加防覆冰设计方案要求。原则上按照标准化设计中的防覆冰设计要求的原则、措施及建议和参考新颁发的国家设计标准的有关要求，进行设计优化和差异化设计。特别是广西桂林地区和贵州黔东南地区的电网，参与设计的相关设计院要明确提出线路防覆冰、防强风倒塔的工程设计专项优化方案。未提交相应专项方案的初步设计，省网公司不予审批批复。④对于已经取得初步设计批复，目前正在进行施工图设计和施工建设的输变电工程项目，则由承担该输变电工程项目的省网公司根据历年冰灾的影响情况，另外组织设计以及咨询单位，对该输电线路工程进行覆冰情况优化校核，并提出线路防覆冰、防强风倒塔等工程施工优化方案。优化原则参照标准化设计要求，或者按照电网覆冰灾害技术研究会议提出的原则、措施及建设和新颁发的设计标准的相关要求进行实施。
3 输变电线路覆冰危害及优化设计处置方案
2008年初，广西北部受北方强冷空气和西南暖湿气流共同作用的影响出现大面积持续低温、降雪和冻雨等灾害性天气。广西电网公司下属桂林网区出现严重覆冰、倒塔线路，架空输电线路一度陷入停运状态，电网安全运行遭受严重威胁。输电线路覆冰是一种由于连续低温降雪和冻雨引起的气候灾害现象，可以直接引起输电架空线路的导线舞动、输电杆塔倾斜、倒塌、断线及绝缘子闪络等电网线路故障问题。长期以来，如何避免由于线路覆冰导致的电网运行事故已经成为电网安全运行的重点。而要减少或者减轻输变电线路覆冰带来的危害，必须采取相应的优化设计及处置措施如下：
①新建变电站及新建架空线路路径选择必须充分考虑当地的气候情况。在最新的标准化设计要求中，线路路径选择及设计之前，必须进行相应的水文气象资料的搜集并形成相应的水文气象报告，水文气象报告的内容除了五十年一遇洪水位等涉及线路塔基的内容外，更要包含线路路径选择范围内的年降雨、降雪、气温、风速、冰雪情况等特殊气候情况。在进行输电线路路径及走廊选择时，除考虑耕地及林地占用情况外，要更好地基于水文气象报告的要求，充分理解和掌握该地区的恶劣气候情况，仔细研究输电线路的微气候和微地形，尽量避开地形的重冰区，比如风口、顺坡等特殊地形。
②如果输电线路路径选择遇到实在无法避开重冰区域的情况时，应当采用标准化设计中的抗冰设计。按照电网覆冰灾害技术研究会议提出的原则、措施及建设和新颁发的设计标准的相关要求，抗冰设计主要针对无法规避的区域覆冰情况，采用增加爬电距离、改善绝缘子伞裙结构，在绝缘子表面涂憎水涂料等方式，用以加强输电线路的抗冰害能力，防止其发生覆冰及倒塔情况。而在施工以及线路维护建议设计时，应视具体情况区别对待，建议对杆塔横担和绝缘子进行清扫，并且采用线路融冰装置设置，这些都是在运行中可以缓解覆冰情况的有效管理方法。这些运行维护方法必须在设计阶段就进行优化要求和运用配置，这样才能达到最优的电网运行管理效果。
③针对覆冰严重以及线路覆冰灾害严重区域，采用在线监控的方式，加强巡线管理和融冰除冰技术应用。比如广西北部地区由于地理位置的关系，属于覆冰严重以及线路覆冰灾害严重区域，容易受降温降雪凝冻恶劣天气影响。根据历年冰灾影响平况报告，区域内多次出现因冰灾跨区电网出现线路受损故障停运，倒塔、损坏等情况。而线路倒塔后恢复重建困难，恢复时间长，常常引起大面积停电事故。经过广西电网公司组织专家对该区域进行专项方案研究及设计，建议需要对区域内的线路进行覆冰监测，采用远程遥感技术，通过对导线、绝缘子、杆塔覆冰状况进行在线监测，及时掌握输变电线路的覆冰发生发展情况。进而才能采取有效的应对技术措施，比如融冰、除冰等，以防止输电线路出现断线、倒杆塔等事故发生。广西电网公司引入了输电线路灾害预警系统，在线监测装置能明确指出线路覆冰的发生发展的过程和严重情况，能在严重的冰雪气象环境中可靠运行，为输变电设施冰灾预防、处理和恢复提供了有力保障。
④除对输电网进行全程监控预警并及时进行除冰外，还可以在进行输电线路杆塔设计时进行相应防止覆冰的结构优化设计。比如在进行杆塔设计时，应充分考虑由于覆冰形成的外加荷载。对于广西北部桂林地区经常发生严重覆冰的情况，应架设耐覆冰式的线路，这种线路的杆塔比一般的杆塔机械强度大，档距较短，导线的张力较小。为了避免碰线，这种塔型的导线应采用水平布线的排列布置方法，并适当的加大导线和避雷线之间的距离。在选择线路路径时，要特别注意避开峡谷、山巅等冷热空气交汇的区域。
4 结 语
总而言之，输变电网的安全运行是经济发展的重要支撑。电力设计工作者除了采取各种技术措施和管理措施外，还需要根据地区气候条件对输电线路设计进行防覆冰的优化考虑，只有采用有效的防覆冰技术措施，提高输电线路供电可靠性，才能改善供电质量，在经济建设中发挥重大意义。
参考文献：
[1] 王习武.浅谈输电线路抗冰加固改造设计[J].企业科技与发展，2008，（10）.
[2] 蒋兴良.输电线路冰害事故及原因分析[J].中国电力，2005，（11）.
关键词：颠倒课堂；深度融合；知识传授；知识内化
1.颠倒课堂的意义
现代化信息流通的快速发展，学生们对于微信、QQ、网上购物、电子地图等信息技术手段并不陌生。但是，通过对我校学生的观察发现，学生在入学前的计算机水平有很大的差异，导致基础较差的学生对计算机基础课程的学习兴趣不大，这就让课堂教学面临着重要的调整。“颠倒课堂”教学模式的出现，打破了传统课堂学的模式，鼓励学生在课前利用教学视频、课件等学习资源进行学习，培养学生的自学能力，同时为学习者创造了自由的学习空间。而在课堂上，师生通过协作探究、互动交流等方式完成知识的内化。
2.颠倒流程设计
颠倒课堂教学模式鼓励学生自主学习，将学习搬到课堂外，而教师在课堂中的作用是帮助学生对知识进行内化。本文结合相关的理论，以及参考相应的颠倒课堂模型对流程进行设计。
2.1教学准备
教学初期，教师需要等整个颠倒课堂流程进行设计，在设计中应该包含教学目标、活动设计、教学环境搭建和教学资源的准备。教学资源是指对教学内容进行PPT设计、录制教学视频、利用不同的渠道对教学资料进行整理等，同时还要准备相应的单元练习和学习任务。当然，面对丰富的网络学习资源，其本身存在一定的优势，即可以根据学生能力的不同准备各种需求的学习资料，让学生在自主学习的过程中可以有更多的选择。其次利用QQ或者微信等流行的社交软件，教师通过建立教学群和教学公众号，将相关的资料进行共享。这种软件最大的优势，就是学习者对其普遍熟悉，也都会操作，可以有效的为学生提供学习的资源。比如，在excel2010的count和counta函数教学中，笔者将两个函数的区别、使用方法以及操作视频制作成学习资源，在教学资源的后面设置学习反馈调查问卷，通过教学公众号。成功后，笔者通过微信群通知学习进行学习，并要求学生填写调查问卷，从而得到学生学习后的反馈。
2.2释疑解惑
解疑解惑，故名思议就是教师可以根据以上阶段的反馈信息进行分析，并对相关问题进行分类，同时对其总结。对学生的疑点难点进行更深入的解答。对于相同的问题，教师可以选择在课堂上进行统一的解答，而对于一些个别的问题，教师可以对其个别指导，这种方法不仅可以让学生对学习过程中产生的问题进行解答，还可以让学生更加积极主动的参与到学习的过程中。此外，教师还可以留出几个问题，让学生通过交流讨论的方式对问题进行解答，帮助学生更好的对知识进行理解。首选这些问题的难度并不大，而且这类问题多说明学生对这些内容更感兴趣，所以学生自讨论的过程中会更积极。但是，需要明确的是，对于问题的留存，应该适当且不适宜过多，这是因为学生对问题的理解是有限的，将过多的问题让学生自己解答，可能会适得其反，甚至影响学生对基础知识的正确理解；其次，大量的问题讨论会占据更多的课堂时间，影响了正常的课堂教学。例如，在excel 2010的count和counta函数教学中，笔者通过学生的调查问卷，分析总结出学生的疑惑主要集中在两个函数的使用对象上。因此，笔者在课堂上针对该问题进行解答，并且通过习题实操强化学生对该问题的理解。
3.颠倒课堂应用效果
教学实践证明颠倒课堂模式在《计算机应用基础》课程的教学中是取得了一定的教学成效的，它在很大程度上提高了学生的学习积极性，促使他们主动参与学习活动，同时还有利于学生信息素养、学习能力与协作能力的培养。在知识掌握情况上，对于这一课程的教学内容可以更深入的掌握；在课堂教学中可以让教师有更多的时间进行更深层次的教学，或者让学生掌握更多的衍生知识。但同时也发现，要将颠倒课堂模式广泛用于中职教学中，还需要考虑学习内容的适用性以及学生自制能力等问题，这些方面还有待进一步研究。除此之外，由于学生在面对新教学模式时，其接受能力不同，教师要在颠倒课堂教学中对颠倒的程度进行掌握，注意其可能带来学生学习差距加大的问题。
4.结语
每个课堂教学模式都存在一定的两面性，颠倒课堂模式也是如此。颠倒课堂在提高学生自主学习能力等方面有一定优势。通过上述分析，认为在颠倒课程教学过程中，需要对颠倒的度进行掌握，以防止造成不良影响，同时要注意观察学生的学习反馈，适时调整教学方式。颠倒课堂模式还需要经过不断的实践，并对实践中出现的问题进行总结，才能真正的对教学改革进行促进作用。
参考文献：
[1]刘艳丽.翻转课堂在“计算机应用基础”课程教学中的应用研究[J].中国信息技术教育，2015，07：110-112.
[2]侯红梅.翻转课堂在职业学校《计算机应用基础》课程中的应用研究[D].四川师范大学，2016.
一、研究背景
迁移者的个体特征会对迁移的决策行为产生重大影响。然而,由于迁移涉及迁移者在至少两个时点和两个地点上的变动,使得迁移研究变得更为复杂。因为研究对象的部分特征(年龄、婚姻状态等)会随着时间的变化而发生改变,忽略这种时变性因素容易在方法论上出现谬误,从而影响研究结果的可靠性。国内学者对此已有关注,一些文献也指出应当注意时变性变量对研究结果的影响。例如,段成荣(2000)指出,在国内研究迁移决定因素的文献中,在方法论上有一个共同的特点,就是用调查时点上的个人特征来研究人口迁移行为。他认为,这种处理忽略了时变性变量带来的“同时性偏差”,有时会导致变量之间的虚假关系。而正确处理同时性偏差,将有助于消除这种虚假关系,同时还能够增强统计模型的解释力度。
从国内研究来说,忽略时变性因素的主要原因是中国研究资料多为截面数据,较少有调查对迁移者进行连续的长期追踪,从而忽略时变性因素是一种不得已的选择。尽管如此,笔者认为,在数据资料具备消除时变性特征影响的结构时,应当进行有关的数据处理,以充分反映迁移发生时被调查对象的真实特性。目前来看,1987年全国人口调查、1988年全国生育节育抽样调查和2000年全国人口普查(简称“五普”数据)中的迁移数据就具有这样的结构,能够反映出被调查者发生迁移的时点和时变性特征。
本文利用“五普”数据,通过数据处理与模型分析结果的比较,希望明确迁移选择性与时变性因素之间的关系,以及挖掘更深层次的信息。
二、资料来源
本文利用“五普”0.95‰的微观数据来进行分析,其中蕴涵了本研究所需要的必要信息。由于“五普”0.95‰的样本量非常大,为此笔者对其进行了10%的随机抽样,得到初步的样本量为118 324个。为了讨论的方便,在本研究中将主要对1998~2000年间15岁及以上人口发生的省际迁移行为进行分析,对在1998年前发生的跨省迁移行为将不视为迁移。同时,本文将只关注影响跨省迁移决策的4种个人因素,即年龄、性别、婚姻和教育水平,其中只有性别是非时变性变量,并在样本中进一步剔除了年龄在15岁以下的人口,最终用于分析的样本量为90 686个。
三、迁移数据中时变性因素的处理方法
根据笔者所了解的情况,处理截面迁移数据的方法有多种,下面主要就3种方法进行探讨。第一种方法可以称为调查时点法。这是国内迁移研究文献中使用较多的办法,即按被调查者在调查时点的信息来确定变量的值。第二种方法可以称为局部倒推法,仅仅将发生迁移行为的人还原到迁移发生时的状态,利用调查数据中的有关信息来倒推迁移者在迁移发生时的属性。这样能够准确地把握迁移者在做出迁移决策时的人口经济特征。段成荣(2000)采用了这种方法。第三种方法可以称为全面倒推法。这是由Ma等(1997)提出来的人年分解方法①。这种方法与段成荣所用方法的主要区别是:(1)全面倒推法不仅将迁移者随时间而改变的人口经济特征恢复到迁移时点,还将未迁移者随时间而改变的人口经济特征倒推到迁移发生年之初。(2)人年分解方法以年为分割界面,将每个人的信息分年倒推到每年初的状态,从而使每个观测值在每个研究年份形成一套新的截面数据资料,样本量以研究年数为基数增加,形成一套合成的人口数据。郭志刚(1999)在分析省际迁移的离散时间风险模型实例中也提到了类似的人年数据组处理方法,但他的方法对数据结构的要求与“五普”资料不完全相同。
下面以两个具体的观察值为例,更直观地展示3种数据处理方法。
例1:调查对象A,在调查时点上的信息是:年龄为30岁,男性,1999年结婚,1998年时发生了省际迁移,教育水平为研究生毕业,数据处理结果如表1所示。
例2:调查对象B,调查时点上的信息是:年龄为18岁,男性,未婚,1999年时发生了省际迁移,教育水平为高中毕业,处理结果如表2所示。
从上述例子可以看出,调查时点法的不当之处在于忽略了变量属性随时间的改变,局部倒推法对这一缺点进行了局部的修正,同时作出一个隐含的假定,即研究的时间范围不是以单独一年界定的。该方法考察的是多年内的迁移行为,但设定的参照群体却是调查时点上未迁移的人群。全面倒推法进一步将迁移考察的时间限定在单独一年内,考察的是一年内具有迁移风险的人群。当把连续多年的数据放到一起时,则是一个多年加权平均的迁移风险研究。因此,前两种方法中样本量不变,全面倒推法下样本量会随着研究年份的增加而倍增。
四、变量的描述性分析
(一)对分析变量的说明
因变量是省际迁移:在研究范围内发生省际迁移为1,未发生为0。年龄:分为15~19岁、20~24岁、25~29岁、30~34岁、35~39岁、40~44岁、45岁及以上。45岁及以上为参照组。性别:女性为1,男性为0。受教育年限:按连续变量处理,设定文盲为0年,半文盲为1年,小学毕业为6年,初中毕业为9年,高中毕业为12年,中专毕业为13年,大专毕业为15年,大学毕业为16年,研究生毕业为19年。当然,各种受教育程度还存在着毕业与在校、辍学等状态的区分,为了简化,本文不再细分。婚姻状态:未婚为1,曾婚为0。曾婚指有过婚姻经历的人,与未婚者对应。
(二)描述性分析与方法比较
在前面设定的方法下,得到了所要研究对象在年龄、性别、受教育年限、婚姻状态方面的描述性结果(见表3)。可以看到,样本量方面调查时点法和局部倒推法相同,全面倒推法是前两种方法的3倍,但3种方法下迁移者的数量没有变化。
1.年龄②。年龄是影响迁移决策的重要时变性变量。调查时点法下,对包括迁移者和非迁移者的样本全体而言,人口的平均年龄为39.67岁。而局部倒推法由于将迁移者的年龄倒推回到迁移发生年年初时的年龄,其平均年龄下降到39.65岁。对迁移者的平均年龄来说,这两种方法得到的迁移者平均年龄也不一致,局部倒推法下平均年龄为26.77岁,略低于调查时点法的27.51岁,更是远低于整个分析样本的平均年龄39.67岁,差值为12.9岁。这印证了迁移的年龄选择性,而且局部倒推法处理后迁移人口的年龄进一步下降了。在全面倒推法下,得到样本的平均年龄为38.67岁。这与局部倒推法的结果一致,说明我们的数据处理是正确的。比较分析表明说明两点:(1)迁移人口具有明显的年龄选择性,年轻人更容易迁移,(2)但全面倒推法能更准确地把握年龄与迁移行为之间的关系。
2.性别。性别是唯一不随时间改变的变量,3种处理方法下结果一致。数据表明,样本中男女比例基本一致,但迁移者中女性的比例要低近4个百分点。可见,女性的迁移风险总体上要略低于男性,即迁移的性别选择偏向于男性。
3.受教育年限。3种方法下,样本全体的平均受教育年限分别为7.829年、7.827年和7.794年,迁移者的平均受教育年限则分别为9.216年、9.146年和9.146年,数值依次降低或不变。局部倒推法使全体样本、迁移者的受教育年限降低了,与迁移实际发生时的真实受教育水平更加贴近。全面倒推法样本的平均受教育年限被“摊薄”,全体样本的均值下降,迁移者的均值下降(这与局部倒推法相同)。
4.婚姻状态。在3种方法下,样本全体的未婚比例略有不同,分别为20.38%、20.43%、21.65%,迁移者的未婚比例也呈大幅上升的趋势,分别为46.78%、48.46%、48.46%。在局部倒推法下,未婚者的比例提高了,因为已婚者被倒推还原成了未婚。全面倒推法下,样本中未迁移者的婚姻状态也进行了逐年的修正,因此,未婚比例要高出前两种方法很多。数据同时也表明,未婚者更容易发生迁移行为。
比较分析表明,我们的处理方法识别了时变性的影响,年龄、教育、婚姻等时变性因素的均值和方差发生了明显变化,忽略这些因素将带来分析上的风险。
五、时变性影响的Logistic模型分析与比较
上述分析表明,时变性变量的均值及均方差随着时间而变化。进一步还需要确定不同处理方法下变量间关系是否稳定,是否具有统计上的显着意义。下面利用Logistic模型的结果来审视这些问题。Logistic模型是处理二分变量的标准方法,也是迁移研究中的常用工具,表4列出了3种处理方法下Logistic回归分析的结果。通过模型设定选择了参照组,年龄的参照组为45岁及以上组,性别的参照组为男性,婚姻的参照组为曾婚。
(一)模型拟合优度
首先看一下模型的总体拟合效果。王济川、郭志刚(2001)指出,Hosmer和Lemeshow的拟合优度检验是估价Logistic回归模型的拟合优度最为广泛应用的指标,可以据此探讨模型对数据的拟合情况。根据该检验,在自由度为8的情况下,调查时点法下的卡方值为13.10,P值为0.108,局部倒推法下的卡方值为6.93,P值为0.544,全面倒推法下的卡方值为10.90,P值为0.143,卡方统计结果均不显着。因此,不能拒绝3个模型对数据都拟合得很好的假设。
如果利用类确定系数伪R进行比较,3个模型中得到的伪R分别为0.0905、0.0944、0.0674。由此看来,前两种方法具有更高的解释力度,局部倒推法较之调查时点法提升了模型的解释能力,而全面倒推法的解释力度最低③。段成荣(2000)认为,考虑了时变性因素后的模型对迁移风险的类解释系数会上升。本研究证实了他的推断。
笔者认为,模型拟合优度考察的是模型对数据的拟合能力,并不能对数据处理方法的优劣进行有效的判别。就本研究而言亦是如此,因为3个模型各自的样本量不同;其数据结构发生了变化。在此情况下,从回归系数大小的变化及变量影响的统计显着性角度来考察分析方法差异对迁移选择性的影响是可行的选择。
(二)回归系数的差异
总体来看,3种处理方法下各变量对迁移选择性的影响基本一致,尽管变量的回归系数beta值差异明显,而且部分变量的作用在统计显着性上发生了变化,但自变量作用的方向改变。为了分析时变性的影响,下面分别就回归系数的变化和标准误差的变化进行说明(见表4)。