结构化教学论文范文第1篇
摘 要：本文主要研究产业结构变动中的政府行为选择。在详述政府行为选择逻辑与依据的基础上，明晰了现阶段政府行为选择中存在着的非理性。本文的论述与分析可视为从理性与否的角度，对政府在产业结构变动期间之具体行为选择做的一种机理性质的挖掘。
关键词：产业结构变动；行为选择；剩余控制权
一、引言
现有研究产业结构变动的文献一般集中于讨论正式制度安排或非正式制度安排①对投资环境的影响，继而以这种影响产生的最终结果来判断产业结构变动中涉及到的具体政策与规制之优劣与政府规制行为准则。如斯蒂格勒等人的政府俘虏理论，斯氏以1912－1937年美国电力事业价格规制的结果为基础论证了政府规制最终被目标产业“俘虏”的结论（斯蒂格勒，1971）。曾对以萨米尔森为代表的现代自然垄断理论提出过强烈质疑的Boumol、Sharkey等人以同产量下的最终成本来确定产业的自然垄断特性，并提出了著名的“成本劣加性”原则，他们认为，自然垄断产业的本质特征乃是在给定产量区间条件下，单一企业生产所有产品的成本小于若干个企业分别生产这些产品的成本之和，从而对于某些并不具有规模经济但满足成本劣加性的产业，政府依然要加以管制以保持产业的自然垄断特性。但从政策与规制的制定和实施过程之角度以投资流向②来把握产业结构变动方向的文献却不多见，而敏锐地觉察到产业结构变动中政府行为选择理性与否的文献更是凤毛麟角。笔者认为，无论是正式制度安排中的产业政策与规制，还是非正式制度安排中的交易习惯，样板产品等都涉及到作为政策与规制实际制定者的政府主管部门与维持产业内部交易习惯，样板产品等非正式制度安排之龙头企业的行为选择问题③。其实斯氏等人以最终结果为标准来判断政府行为与规制准则时或多或少都涉及到了投资流向对产业结构变动之影响的过程分析，也都或明示或暗含地表达了对政策与规制的制定和实施过程中政府行为选择理性与否的敏感。
二、对社会治理结构的一点探讨
马克斯·韦伯提出的社会科层论（Bureaucracy）使得我们能够对社会治理结构与权力分配做一个大致了解，马氏认为科层制是最适合行使法制型权威的组织形式，这种组织形式有以下一些基本特征:（1）等级制；（2）伴随职位而来的权威；（3）组织中的任务分工；（4）依法则规章行事；（5）强调对组织和上级的服从（6）公事公办的非人格化关系④。马氏的分析着重从社会与政治学角度分析组织结构对社会治理结构与权力分配的影响，其建立在对各种案例详细描述性地分析基础上得出的结论是非常启发人的，但由于马氏所采用的社会学分析方法之局限使得他对社会结构之分析只能停留在描述性的说明上而缺乏一个完善的总结性结论。如韦伯《经济与社会》第六章“市场社会化”中⑤在论述宗教形成与对社会强制约束力之基础上探讨了市场的形成过程，韦伯写到“起初，自由的交换仅仅在邻里共同体和一切人的团体之外进行......市场的典型障碍是由于宗教的禁忌或者由于等级垄断主义的社会化而造成的，它们使得货物对外交换成为不可能......这就是我们所称之为自由竞争的状态，它将一直持续到其他的，即资本注意的，在市场上通过财产的力量争取的垄断取它而代之。”韦伯对市场的形成过程和市场内部等级制度安排之描写无疑是形象且生动的，但对组织结构如何影响利润的分配却是模糊的，例如他写到“等级的垄断或者通过从根本上限制出售的可能性，或者限制允许的出售条件，排除市场机制，包括讨价还价，首先是包括在其势力范围内市场的合理计算之中。”这种形象的描述虽然有助于人们理解，但却很难解释为什么有的产业可以通过等级的垄断转移额外利润。但有些产业，如农业却不可以。
借鉴格罗斯曼和哈特提出的剩余控制权理论精髓，把任何组织视为“契约的连结”,却可以使只能对社会权力分配结构之描述性的模糊分析成为现实上的明确理论分析可能。如果将任何组织都视为“契约的连结”,那么依据契约规定而形成的权力分配与格局在现实中就反映为组织内部各级决策实体分别拥有的自主决策权。由于现实中契约的不完全性，存在着契约规定以外之决策权——剩余控制权，如果这些剩余控制权掌握在组织高层手里，那么组织的层级化程度较高，权力分配偏向于集权制；反之则说明组织的层级化程度较低，权力分配偏向于扁平化。反映在产业组织，当组织偏向于集权制时产业内部的额外利润主要由掌握了剩余控制权的高层获得；反之则由组织内部各企业共同获得。剩余控制权概念可以说是道出了社会治理与产业组织中那些“心知肚明”但却难以表述的权力与利润之分配，本文以其在组织内的分布作为社会权力分配格局与额外利润分配形式判断之标准可以说是抓住了问题本质的⑥。
三、产业结构变动中政府行为选择的理性与非理性
何大安教授在《投资运行机理分析引论》⑦一书第四节“投资流向与结构调整、结构升级的关联机理”中就产业结构变动中的结构调整与升级有过详细的论述，何教授指出，“产业结构调整与结构升级既有联系又有区别，联系在于结构调整往往伴随着结构升级，而结构升级也常常包含着结构调整；区别在于结构调整是从产业结构的现状出发，通过产业政策和宏观调控措施来抑制长线产业与产品，促进短线产业和产品的发展，而结构升级则不是依据现状，而是更多地参照发达国家的经验，选择一些能带动国民经济持续发展的行业和产品，加速经济发展。”参照何教授对产业结构调整的理解，以政府作为行为主体来考察，那么产业结构调整可以解说为是政府依据现有的制度安排，在综合考虑产业结构现状与以往政策实际运行效果和信息反馈之后通过制定相关产业政策，运用具体宏观调控手段来纠正业已出现的或可能会出现的结构失衡⑧。当政府进行产业结构调整时，由于政府对目标产业结构现状有相当的了解，一般也会有相应的政策与规制实践实施效果与信息反馈的支持，与国家法律法规和政策的衔接也会比较好，所以其所面临的环境不确定性与信息不对称程度一般较低，理性值通常为正值，政府制定产业政策与规制时会选择理性，反映在现实，就是政府在制定产业政策与规制时会依据现实情况深思熟虑，在现有制度安排下按照客观事实统筹安排，对各种可能性的行为和引致性结果综合考虑，同时借鉴相应的经验与理论。以Kahneman为代表的行为经济学家们将心理学与经济学相结合，把作为行为分析基础之功利分为“决策性功利”和“体验性功利”，Kahneman认为当人们处于行为理性阶段时，决策性功利占据主导成为行为指导原则，这时人们的价值函数是一个凹形的曲线，表现出一个“风险规避”的效用偏好。根据行为经济学的理论，当政府处于以决策性功利为主的理性区域时，效用偏好表现为“风险规避”，其制定影响产业结构变动的政策与规制时往往会趋向于采取保守的策略采用逐步微调的方式。现实果真如此吗？以中国电煤价格规制实践为例⑨，自1993年国家放开对电煤价格的完全行政指导后，煤炭主管部门对电煤价格的调控就遵循以市场型政策为主，必要时候兼以行政型政策引导为辅之原则，即在电煤供应平稳时政府一般不干预电煤价格，由企业进行自主谈判与协商，只有当电煤供应出现大幅度波动时政府才会出面要求煤炭企业与发电企业达成一个低于市场价的重点电煤合同。以2011年为例，由于受限于电煤产量的减少与用电需求量的增加，电煤上涨幅度巨大，为了社会稳定之考虑，国家发改委在1月份紧急下发《2011年全国煤炭产运需衔接工作的通知》，要求2011年重点合同价格维持上年水平不变，不得以任何形式变相涨价，同时文件要求煤炭供需企业要在通知下发后25日内，协商完成合同签订。文件措词虽然严厉，但其并未涉及煤电产业内部比较敏感的不足半成之历史平均履约率与重点合同电煤质量问题⑩，其本质只能说是对产业结构的一次微调。
产业结构升级是政府参照发达国家的经验，选择一些能带动国民经济持续发展的行业和产品，加速经济发展。这就造成政府在进行决策时不能有效地立足于当前产业结构，同时也缺乏相应的政策与规制实践效果与信息反馈的经验性支持，国内的专家与学者也很难就这些国外经验提供理论解释，而根据这些经验所制定的政策与规制还有可能与现行法律法规相抵触的风险。可以说，当政府进行产业结构升级时，环境不确定性与信息不对称性程度有可能是相当高的。反映在实际中，理性值有可能会出现负值，这个时候非理性成为政府的行为选择，反映在现实中，由于主管部门在制定产业政策与规制时受部门领导班子或直接领导人之个人偏好影响较大，这就很难排除在环境不确定性与信息不对称性程度较高时会出现的诸如“代表性法则”、“易得性法则”、“从众行为”等非理性行为对决策者的影响，在这种情况下，决策者极有可能跳出决策性功利的区域，进入体验性功利区域，在这个区域内，决策者选择非理性，其价值函数是一个凸行的曲线，表现出一个风险偏好的“价值函数”，如果主管部门决策者处于这个区域时，那么其制定的产业政策与规制极有可能会采取激进的策略甚至会出现“全盘照搬”、“全盘否定”、“前后政策矛盾”。
前述的分析是以静态的角度对在进行产业结构调整与产业结构升级时政府之理性选择做的一个机理性质的说明，而为了就政府的理性选择做一个一般意义上的机理性说明，对其过程之分析是必不可少的，也即政府在产业结构变动中所表现出的非理性有可能向理性转变吗？笔者认为完全是有可能的。在初期，如果外部环境高度不确定，信息严重不对称，那么理性值有可能会取负值，部门决策者依非理性即凸型的价值函数做决策，偏向于“风险偏好”，结果是“全盘照搬”、“全盘否定”、“前后政策矛盾”等政策与规制的出现，但由于整个传导投资循环过程是个不断传递、不断更新的周而复始过程，初期这些不合理的政策与规制可能导致的产业结构失衡会在期末反应出来，如1958年开始的“大跃进”导致了1960年全国粮库的全面告急。可以说在下期开始时，部门决策者就已经累积了一定的实践经验与信息反馈，国内专家学者也能在对这些引进来的外国经验本土化后提出一些建议和警示，国家相关法规也会出台，这个时候可以说决策者面临着的不确定性与不对称性程度较前期有了大幅度地减少，后期会大于初期，但不能保证后续期为正值，只有当这些导致不确定性与不对称性减小的因素不断积累从而使不确定性与不对称性进一步减少时，理性值会重新取正值，政府重新选择理性，进入“决策性功利”区域。当然，需要明确的一点是，由于产业结构升级涉及到的无论是经济、政治还是文化等方面都极广，其不确定性与不对称性程度本身就较产业结构调整深，即使主管部门在某种不确定性与不对称性程度约束下选择行为理性，但不能说已经跳出了产业结构升级范畴，也即如前所述的行为选择非理性是产业结构升级范畴内存在着的政府行为选择理性与非理性同构中的一部分。
四、结束语
当政府处于规制俘虏理论认为的被“俘虏”状态时有可能脱困重新以社会福利最大化做为其决策准则吗？我们的回答是有可能的。在产业结构升级伊始由于受限于环境的高度不确定与信息的高度不对称，政府对产业政策与规制实践过程中出现的种种结果之认识严重缺失，陷入了非理性区域，在这种状态下对政策与规制的检验与评价工作往往由目标产业自己完成，主管部门也很难对上报上来的检验与评价做一个客观地分析；这个时候可以说政府处于被“俘虏”状态，很难以社会福利最大化作为其决策原则；但这个过程很难持续，前述中已经指出随着产业结构升级进程的延续，环境与信息会渐渐明确与对称，政府也逐步从非理性区域进入理性区域，当政府处于理性区域时，目标产业很难隐瞒大量不利信息，对政策与规制的检验与评价工作也重新由主管部门负责；这个时候可以说政府已经跳出了被“俘虏”状态，重新以社会福利最大化作为自己的决策准则。
本文就政府在产业结构变动时对其所制定的具体政策与规制力度之影响的论述和产业结构升级时存在着的非理性向理性转变之同构关系的思考，主要受以Kahneman为代表的行为经济学理论和何大安教授的有限理性实现程度模型的启发与影响，同时借鉴新制度经济学与经济心理学对理性与非理性的认识与把握，以期窥得产业结构变动中政府行为选择机理。但受限于自身知识结构与认知能力，只能就产业结构升级中非理性向理性转化做一个机理性说明，未能详细说明产业结构调整中的理性实现程度问题。本文的论述与分析可视为从理性与否的角度对政府在产业结构变动期间之具体行为选择做的一种机理性质的挖掘。
注释:
① 本文中的正式制度安排是指诸如政治规则经济规则等有意识设计或规定的规则；而非正式制度安排则特指那些不被包含在正式制度安排以内但却被交易双方默认为是约定俗成的安排，诸如价值观念、伦理道德等。
② 投资流向是指投资资金等要素的流动方向与即将流入的区域；详见何大安《投资运行机理与分析引论》P8.
③ 在现阶段的中国，具有制定与维持产业内部非正式制度安排的龙头企业一般是大型国企，这种企业本身就带有浓厚的行政色彩，对其的分析也就落入了对政府主管部门分析的范畴。
④ 此处借鉴朱国云《科层制与中国社会管理的组织模式》一书中的论述与归纳。
⑤ 详见《经济与社会》，商务印书馆， P700-705。
⑥ 剩余控制权：由格罗斯曼和哈特1986年首次提出，是指那些在契约中事先不能规定的控制权的权力；相对于合同收益权而言，其指的是企业收入在扣除所有固定的合同支付(如原材料成本、固定工资、利息等）的余额的要求权，是对纯利润的控制权，如使用、支配、处置等权力，现代产权理论把其看作产权的本质。
⑦ 《投资运行机理分析引论》，上海三联书店，当代经济学系列丛书，P139-141。
⑧ 失衡是指上期产业结构的产出不能满足当期社会总需求；这种需求失衡既包括价值总量上的失衡也包括使用价值物质规定上的失衡。
⑨ 主管部门对我国现阶段比较成熟的电煤市场的价格规制显然是煤电产业结构调整的范畴；笔者认为电煤市场的例子是政府进行产业结构调整时行为选择理性的一个经典佐证，再次使用敬请谅解。
⑩见http://www.sx.chinanews.com/news/2011/0313/34263.html。
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结构化教学论文范文第2篇
摘 要 基于2005—2014年南京市产业结构和用水结构的相关统计数据，运用灰色关联分析方法，构建产业结构与用水结构的关联度和耦合度模型，研究南京市产业结构与用水结构的互动耦合机制及其关联性，结果表明：南京市产业结构与用水结构关联度在0.5以上，属于中等关联；产业结构对用水结构的关联序为第三产业（0.566）、第一产业（0.563）、第二产业（0.557），用水结构对产业结构的关联序为生活用水（0.696）、农业用水（0.601）、工业用水（0.582）；南京市产业结构与用水结构耦合的空间差异明显，主城区属于协调型，江宁区与六合区属于磨合型，浦口区、高淳区与溧水区属于拮抗型；南京市产业结构与用水结构的耦合度在时间上显示出阶段性波动的特点，第一阶段（2005—2007年）属于磨合时期，第二阶段（2008—2010年）从磨合转向拮抗时期，第三阶段（2011～2014年）逐渐向协调方向发展.
关键词 产业结构；用水结构；灰色关联分析；耦合度；南京市
Key words industrial structure； water utilization structure； gray relational analysis； coupling-degree； Nanjing city
南京市位于江苏省的西南部，是长三角地区的重要门户城市，属于亚热带季风气候，降水量丰富，境内河湖密布，水资源总量丰富，2014年全市水资源总量达到30.76 亿m3，但人均占有量只有374.39 m3，远远低于国际公认的人均水资源1 700 m3的警戒线[1].随着南京市城市化及产业的快速发展，南京市对水资源的需求日益增长，对当地水资源的開发利用程度也越来越高，用水结构的合理与否成为影响经济发展的重要方面.与此同时，产业结构合理与否对区域经济发展具有举足轻重的地位，产业结构的优化布局能促进资源能源等要素向各个产业合理流动，由此可见，探讨产业结构与用水结构之间的互动耦合机制及其关联程度显得尤为重要.
目前国内学者已采用多种不同的方法对多个地区产业结构与用水结构之间的关系进行研究，如云逸[2]等以北京市为例建立成分数据回归模型，证明用水结构变动与产业结构变动具有一致性；蒋桂芹[3]等以安徽省为例通过比较水资源生产率指标初步分析产业结构与用水结构之间的协调发展程度；吴丽[4]等以宁夏为例利用多目标优化模型，对产业结构与用水之间的协调进行研究，从而评价产业结构调整的合理性.相比而言，近年来对南京市水资源的研究则主要集中于水资源可持续利用和承载力等方面[5-6]，较少将其与产业结构联系起来，因此本文拟采用灰色关联度分析方法，在寻求产业结构与用水结构互动影响因素的基础上，从时空尺度上定量分析南京市产业结构与用水结构的关联程度及其变化，为合理配制水资源和优化调整产业结构提供理论依据.
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源及处理
鉴于统计数据的可获取性，产业结构指标的原始数据来源于《南京市统计年鉴》（2006—2015），部分市辖区的数据来自于各市辖区的统计公报，用水结构指标的原始数据均来自于《南京市水资源公报》（2005—2014），依据数据的可得性和科学性以及南京市各市辖区空间分布范围，将南京市11个市辖区分为6个区域，分别是主城区、江宁区、浦口区、六合区、高淳区以及溧水区.
1.2 指标体系构建
研究产业结构与用水结构两大系统耦合關系的一个重要方面在于构建科学合理的指标体系，本文在遵循科学性、可操作性、可比性、独立性等原则的基础上，结合文献研究成果[7-8]，同时依据南京市的实际情况，分别构建产业结构指标与用水结构指标体系（图1）.
1.3 研究方法
由于产业结构与用水结构耦合作用的交错性与复杂性，本文采用能较为全面分析两系统多因素交互作用的灰色关联度模型[9]：
在关联度矩阵的基础上分别按行或列求其平均值[11]（式（2）、（3）），再根据所求得值的大小及其对应的值域范围选取出产业结构对水资源利用最主要的影响因素，以及用水结构对产业结构调整最重要的制约因素：
2 结果分析
2.1 产业结构与用水结构互动影响机制
水资源是影响一个区域生态环境、经济发展水平和产业结构变化的重要内在资源驱动力和制约因素，同时，产业结构的优化调整有利于提高用水效率，促进水资源持续利用.产业结构系统与用水结构系统之间存在着相互促进、相互制约的关系，两者互动耦合作用主要表现在：一方面，产业结构的调整对用水结构产生巨大影响.由于各产业部门对水资源的消耗不尽相同，不同的产业发展模式会在很大程度上改变对水的需求，不合理的产业发展模式，其在发展过程中排放大量的废水、废气等污染物不可避免地会污染水体，导致水资源质量下降，用水效益降低，既不利于产业结构的进一步调整，也不利于水资源的合理开发与利用；另一方面，用水结构的变化对调整产业结构有较大影响.随着经济规模的不断扩大，用水需求随之增大，继而引起各产业部门用水结构发生变化，进一步影响产业结构的发展（图2）.
为进一步揭示两个系统之间交互耦合作用主要驱动力，将计算的关联度结果（式2和式3）进行简单的平均并排序，分别得到产业结构对用水结构产生影响的主要因素、用水结构对产业结构产生制约作用的主要因素，以及两个系统之间的耦合关系.
2.1.1 产业结构影响用水结构的主要因素 利用南京市2005～2014年的数据，计算产业结构与用水结构的关联系数，得到两系统间的关联度矩阵（表2），从表中可以看出关联度系数都在0.5以上，表明这10年间南京市产业结构与用水结构的关联性较强，产业结构对用水结构关联度最大的两个指标分别是：二、三产业结构比例X7（0.739）和万元生产总值能耗X8（0.741）.二、三产业结构比例主要反映南京市产业结构高度化的发展程度，一般来说产业结构发展程度越高，各产业部门的用水效率就越高，从而使得南京市用水结构更趋合理.万元生产总值能耗主要体现各产业部门的资源能源利用效率，万元生产总值能耗低表明资源利用效率较高，即水资源的利用效率也较高，一定程度上能够改善该城市的用水效益.第一产业增加值、第二产业增加值、第三产业增加值对用水结构的关联序为：第三产业（0.566）、第一产业（0.563）、第二产业（0.557），第三产业与用水结构关联度最高.这是因为南京市近几年来经济发展迅速，第三产业尤其是服务业等发展迅猛，其增加值已占到56%以上，第三产业用水日益增多，水资源逐渐从高耗水行业向节水行业转移，使用水结构更加合理，用水效率不断提高.同时，第一产业与用水结构关联度也较高，第一产业（主要指农业）一直是用水大户.近些年来南京市农业用水效率逐年提高，但到2014年为止，农业万元增加值用水量是工业万元增加值用水量的37.97倍，农业用水量占南京市总用水量的38%以上，第一产业仍是水资源消耗大户，其对用水结构的影响超过第二产业.
2.1.2 用水结构对产业结构发展的约束因素 由表2可知，用水结构对产业结构的关联度都在0.5以上，用水结构对产业结构关联度最大的指标是单位人口生活用水量Y4（0.696）.在农业用水、工业用水和生活用水中，生活用水与产业结构关联度最高，生活用水相对于工业用水来说，对水资源的污染程度较小，耗水量也较少，表明南京市用水结构渐趋合理，有利于促进产业结构进一步转型升级.用水结构对产业结构关联度较大的指标是：农业万元增加值用水量Y1（0.601）和单位面积农田灌溉用水量Y2（0.622），这两个指标的关联度都在0.6以上，表现出较强的关联性，农业一直是用水大户，农业的发展离不开水资源的供给，但是相对于工业和服务业来说，农业的生产效率比较低下，用水效率不高.
2.2 南京市产业结构与用水结构耦合度的空间差异
为分析南京市产业结构与用水结构耦合度的空间分布特点，以2014年为参考年，根据耦合度大小并结合南京市各区经济及产业结构发展状况，大致将南京市6大区域划分为协调、磨合和拮抗3种类型（图3）.值得说明的是，利用灰色关联方法计算出的系统关联耦合度只是相对的，并没有绝对的分类标准，一般来说，系统关联耦合度越小，表明两系统之间的关联性与制约性越弱，两系统间越协调，实际上各区域之间的耦合关系并不稳定，可能会出现反复或是受到相邻区域发展的影响，但这恰好说明了产业结构与用水结构之间的复杂性与动态性.具体分类步骤如下：首先对各区域的经济发展状况进行大致的划分，同时依据南京市本身的特点和所选指标的情况，选取人均GDP、第二产业增加值占GDP的比重、第三产业增加值占GDP的比重三项指标来反映各区域的经济发展状况；其次利用SPSS 22.0中的Hierarchical Cluster方法对上述3项指标数据进行组间聚类，得到南京市各区域经济发展分类结果，然后与耦合度划分的结果进行叠加；最后进行合并与调整，得出最终的组合类型.
（1）协调型.主要是主城区，2014年产业结构与用水结构的耦合度为0.66，属于协调型耦合区.主城区是南京市的经济与金融中心，经济总量巨大，2014年这一地区人均GDP超过13万元，第三产业比重超过70%，合理的产业发展模式使得各产业用水也趋于协调和稳定.主城区农业用水量较低，水资源主要用于居民生活服务业以及环境保护，水资源利用效益和效率高.总体上主城区产业结构与用水结构在较高水平上趋于协调，其相互间的关系很弱，因此耦合度较小.
（2）磨合型.包括江宁区和六合区，2014年这2个地区产业结构与用水结构耦合度均为0.61，属于磨合型耦合区.2014年江宁区二、三产业增加值占GDP的比重已超过95%，对外贸易和固定资产投资额较大，经济发展效益较高，同时江宁区农业用水比重低，工业用水和生活用水比重大，水资源利用效益较高，但与主城区相比，万元GDP排污量大，水资源保护投入方面也较小，用水结构不尽合理.六合区二、三产业增加值占GDP比重超过90%，与主城区相比，人均GDP、固定资产投资额以及出口贸易额较低，在整个南京市地区，六合区水资源总量最为丰富，工业用水和单位人口生活用水量大，但六合区作为南京市规划的工业园区，万元GDP排污量最大，水环境污染严重.总体上看这两个区域的产业结构与用水结构还处于适应和磨合阶段，耦合度也较小.
（3）拮抗型.包括浦口区、高淳区和溧水区，2014年这些区域的产业结构与用水结构的耦合度分别为0.74，0.72和0.70，属于拮抗型耦合区.这3个区中，浦口区经济发展速度最快，2014年浦口区二、三产业增加值占GDP的比重超过90%，但与主城区和江宁区相比，区域内人均GDP、固定资产投资额以及出口贸易额不高，万元生产总值能耗较大，用水结构中工业用水比重大，单位人口生活用水和生态环境用水比重小，用水效益较低，区内污水处理设施较落后，水质污染严重.高淳区和溧水區是南京市重要的农业基地，第一产业占有一定比例，农业万元增加值用水量和农田灌溉用水量较大，相比其他区域来说，工业用水比重不大，生活用水和生态用水比重较小，一般而言，农业较第二产业和第三产业发展缓慢，农业生产产值低，用水效率不高.因此这三个区域用水结构急需调整，而用水结构调整在很大程度上依赖于各产业部门用水量的调整与变化，尤其取决于产业结构的调整，产业结构的优化与升级会对用水结构产生直接的影响，二者之间的关联性较高，使这些区域处于产业结构与用水结构相互作用的拮抗、限制阶段，因此耦合度最大.
2.3 南京市产业结构与用水结构耦合的阶段性分析
图4是2005—2014年南京市产业结构与用水结构耦合度变化曲线图，近10年间，除2013年耦合度值略低外，其他年份都保持在0.5以上的耦合度，个别年份如2009年和2010年耦合度都达到0.7以上，表现出明显的波动性，一方面表明产业结构与用水结构耦合作用关系密切，另一方面也说明在这10年间，随着南京市经济的不断发展，产业结构与用水结构耦合的强度、协调程度等存在较明显的差别，大致可将其划分为三个阶段：第一阶段为2005—2007年，南京市产业结构与用水结构耦合度在0.52～0.61之间，两系统耦合关系处于磨合阶段.这一时期南京市经济发展速度平稳，人均GDP增长率保持在10%左右，产业结构呈现出二、三、一的模式，万元GDP排污量较大，水环境污染严重，生活用水及生态用水比重较小，用水结构不尽合理，总体上表现为产业结构与用水结构相互适应与磨合阶段.第二阶段为2008—2010年，产业结构与用水结构耦合度在0.65～0.77之间，总体趋势表现为产业结构与用水结构耦合强度逐渐提高，产业结构与用水结构耦合由磨合转向拮抗.受到2008年金融危机的影响，这一时期南京市人均GDP增长速度有所下降，固定资产投资额以及出口贸易额明显降低，经济发展显现出较大的不稳定性，进而导致产业发展陷入低谷，工业用水与生活用水比重相对减小，用水结构处于低效用水阶段，因而此阶段产业结构与用水结构表现出较高的耦合度，两系统处于拮抗阶段.第三阶段为2011—2014年，产业结构与用水结构逐渐转向协调发展.经济危机过后，南京市迎来了新的发展契机—成为2014年夏季青年奥运会的举办地，为了顺利举办青奥会，南京市积极调整产业结构，改善用水结构，取得了明显的成效：万元生产总值能耗逐渐降低，产业结构呈现出三、二、一的模式，产业结构趋于合理；2014年工业用水重复利用率达到80%以上，工业万元增加值用水、农业万元增加值用水以及万元GDP排污量逐年减少，水资源利用效率大大提高，这些变化反应出南京市产业结构与用水结构的关系逐渐从磨合向协调方向发展，由图4的耦合度曲线也可看出其耦合度值逐渐变小.根据图中曲线的走向，今后几年耦合度值也有逐渐上升的可能，其耦合关系也有可能从协调再次转向拮抗，因此今后也需要继续关注两者之间的耦合关系.
3 讨论
为促进南京市产业结构与用水结构协调发展，需要在已有“三、二、一”产业结构布局的基础上进一步调整用水结构：农业上采用喷灌、滴灌的方式，发展节水型农业；工业上不断引进新技术与新方法，提高电力、化工等高耗水产业的用水效率；同时，进一步扩大第三产业用水比重，减少第一产业用水量，提高水资源的利用效益，最终实现产业结构与用水结构协调发展.
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结构化教学论文范文第3篇
【摘要】随着人们生活水平的提高，建筑技术日新月异的发展，人们对建筑的需求日渐呈现出多样化。在新的形势下，智能土木结构的出现，在一定程度上满足了人们的建筑需求。在现代建筑结构中，智能土木结构促进了土木工程的应用，提升了建筑性能。在本文中，笔者介绍了智能土木结构概念、类型及其在现代建筑结构中的应用。
【关键词】现代建筑结构；智能土木结构；应用；类型
当前，人们对建筑功能的要求越来越多，对居住舒适度的要求也越来越高。由于传统建筑结构多为物理力学性能结构，人们对结构控制的难度比较大，结构一旦失效，可能出现多种多样的问题。而智能土木结构的出现，很大程度上改变了这一现状，在结构中应用信息采集、传输功能材料与元器件等，提升了建筑结构的整体性能。
一、智能土木结构的内涵及其分类
（一）智能土木结构的内涵
在基本材料中融入具备仿生命功能的材料，使结构具备人们所期望的智能结构，就是智能材料结构。在土木工程结构中，应用智能结构，称之为智能土木结构。从整体来看，智能土木结构是一种仿生结构体系，综合应用了传感器、控制器、主结构与驱动器，实现了结构自控、损伤自修复，并具有较强的环境适应能力，同时可在发生危险时，有效进行自我保护。
智能土木结构出现后，结构耐久性、安全性与强度评估更加完整和准确，不仅提高了土木结构预测能力，而且在很大程度上减少了维护费用。在现代建筑结构中，智能土木结构以其优越性，具备宽广的应用潜江，在桥梁、大坝与高层建筑等现代建筑结构中均有着良好的应用。
（二）智能土木结构分类
（1）嵌入式结构。在基体材料中嵌入集动作、传染与控制功能的仪器与材料，并利用计算机技术实现对内部结构信息的采集与检测、加工处理，并将处理结果传输给控制处理器，这种结构称为嵌入式智能土木结构。
（2）基体与智能材料耦合结构。一些材料本身具备智能功能，可随自身力学与物理状态的改变而改变自身某些性能，比如碳纤维混凝土材料，导电性能可随自身受力情况的变化而改变，因此为获取结构内部信息提供了便利性。
二、智能土木结构在现代建筑结构中的实际应用
（一）智能传感元件的应用
在现代建筑结构中，迈入或粘贴一些智能传感软件，实现对建筑物的健康监测，是智能传感元件在现代建筑结构中应用的一个典范。将智能土木结构中的智能传感元件应用到建筑健康监测中，可检测与综合评价建筑的安全性、稳固性，同时也能保证检测结果的准确性，获取准确的数据，进而判断建筑的健康状况，预测建筑的寿命，为建筑维修或直接报废提供数据资料。
对于部分大规模建筑结构而言，建筑结构修建周期长，且应用设备比较陈旧，传统传感器无法适应内部环境，这时采用高性能传感器检测建筑结构健康，具有重要的作用，而光纤、智能材料等在土木结构中的应用，开创了土木工程发展的新时代，具有划时代的意义，使得建筑结构的发展出现了新契机。
（二）工程健康检测的实施
在建筑结构损伤与检测检测中，智能土木结构发挥着不可替代的作用，智能土木结构的出现具有重要的意义。在建筑结构健康检测中，一般会使用目测方法，同时还能够利用超声波、X射线与声发射等无损检测方法，从而提高建筑物健康检测的准确性，了解建筑内部结构的破损情况，可为建筑结构的维修提供准确依据，提高检测效率与准确性。比如建筑结构内部发生损伤后，外部就会出现裂缝或裂纹，而在外部力量的作用下，裂缝或裂纹会加剧内部结构的损伤，并以声速扩散，而这些均可以被特殊材料制作而成的传感元件所感知，通过分析相关检测数据，管理人员便可掌握内部结构的损害情况，进而及时规划建筑结构，避免发生安全事故。
（三）现代建筑节能支持
在现代建筑结构中，智能土木结构非但具备安全检测功能，同时还可为智能建筑提供节能技术。在目前建筑结构中，节能技术已经得到了广泛应用，而在建筑耗能规模较大的当今今天，建筑师们提出了节能建筑概念。因此，在智能建筑设计与建设过程中，尽可能应用节能器具与材料，利用智能土木结构的监测控制能力，在外部环境出现变化时，及时与合理调整建筑耗能，对于降低建筑能耗具有重要的意义。绿色建筑实现的前提，即在现代建筑中利用节能技术，促进建筑节能与绿色环保。
三、智能土木结构在现代建筑中提升的策略
（一）提升智能传感技术
为了更好在现代建筑结构中应用智能土木结构，应提高智能传感技术，以实现传感元件的性能优化。这是势在必行的事情。从仿生学角度看，对于现代建筑物来说，传感器如同其本身的感受器官，提升建筑感受能力，则应注重智能传感技术的提高，从技术的系统性入手，增强智能传感器的感知、识别与处理能力，并在此基础上，增强智能传感器系统的可靠性与灵敏度。
在现代建筑工程中，应用智能传感元件，应保证不对建筑外形结构产生影响，同时也要保证建筑结构的相容性，将对建筑物的影响降到最低，增强建筑抗干扰能力。
（二）智能控制集成系统的发展
如果将建筑比作人体，则智能控制系统相当于人体的大脑神经中枢，属于最高级的部分，智能控制系统不仅决定着感觉系统与运动系统程序，而且还担负着整个脑神经的高级运转协调功能。在现代建筑智能土木结构中安装智能集成系统，可使得建筑对一些比如强降雨、风暴等迅速作出反应，减少损失与人员伤亡。所以，相关研究部门应重视智能控制集成系统的开发、研究与应用，以更好实现对整个环境的控制，保证建筑结构的安全性。
（三）加大对结构应用的研究
智能土木结构属于一种新的结构类型，在现代建筑结构中，智能土木结构虽然有着良好的应用效果，但是整体来看，该结构的应用仍处于初级阶段，结构应用中还存在着不少的问题和不足，比如结构选择不当、技术应用水平低等问题，阻碍了智能土木结构在现代建筑结构中应用的发展。为了提高智能土木结构的应用水平，应加大对结构应用的研究，准确把握智能土木结构内涵、类型及其适用条件，根据建筑功能、性质与规模的不同，合理选择智能土木结构的类型，提升结构应用的水平。
另外，由于智能土木结构可为建筑提供节能技术，实现建筑的生态环保。所以为了降低建筑能耗，还应加大对节能技术应用的研究，提高太阳能、地热能与风能的利用率，降低化石燃料的使用率，降低建筑对周围环境的影响。
结 语
总之，随着智能技术与建筑的发展，在现代建筑结构中，各种智能技术得到了良好应用。而其中，智能土木结构综合应用了多种技术与材料，其在建筑结构中的应用，提高了建筑健康检测能力与安全性，满足了人们对建筑智能化的要求。在本文中，笔者首先分析了智能土木结构的内涵、分类，然后介绍了现代建筑结构中智能土木結构的应用，最后笔者结合自身工作经验，提出了智能土木结构应用水平提升的策略，包括提高智能传感技术水平、发展控制集成系统等。
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结构化教学论文范文第4篇
【摘 要】在舞蹈作品创作和演绎过程中，创编人员需要综合考虑影响舞蹈表现力的各种因素，比如表演服装和舞台灯光等，这些都是“舞蹈语言”功能的集中体现，也是舞蹈语言逻辑思维的综合表现。论文对舞蹈结构的“舞蹈语言”功能和其功能中的逻辑思维做了综合分析。
【
【关键词】舞蹈结构；舞蹈语言；功能
【
【中圖分类号】J70 【文献标志码】A
1 引言
舞蹈语言的具体内涵包括舞蹈段落和舞蹈语句两方面，它是以经过创编人员创造的舞蹈具体动作为表现基础，以塑造舞蹈形象、提高舞蹈艺术和情感表现力为目的的舞蹈要素。在实践中，舞蹈结构不仅包含了创作者的精巧构思，还对于舞蹈内容的张力、形式的构架和观众情绪的起伏有重要影响。如何利用好舞蹈结构中的“舞蹈语言”功能来保证观众的感官享受是舞蹈艺术研究人员的重要课题。
2舞蹈结构的“舞蹈语言”功能
一般而言，舞蹈作品的创造者首先需要选定内容题材，然后根据舞蹈表演的目的和题材进行结构上的构思，优化的舞蹈结构不仅是表现题材深刻内涵的必要手段，也是表现创造者和表演者艺术水平的关键步骤。舞蹈结构的“舞蹈语言”功能从创作内容来讲包涵舞蹈音乐、表演时间、舞段安排和服装道具等方面，从舞台效果来看包括舞台布置、舞台灯光等方面。舞蹈结构可以说是整个舞蹈作品的设计蓝图，起着对舞蹈作品的统筹规划功能。如果语言一样，舞蹈作品不仅需要有着一定的逻辑性，以切实贴合观众和表演者的生活实际和思维，还需要具有统一的格调和规划性以保证舞蹈作品的完整性、立体性和独立性。
无论从宏观角度还是微观角度来看，舞蹈作品结构中的语言意义都有一定的逻辑性。从创作开始，舞蹈作品就被赋予了灵魂，在艺术从业者的思考、创造、表演和设备操作等环节中，舞蹈作品的逻辑起着贯穿和联合作用[1]。就实际情况而言，作为舞蹈语言，舞蹈结构从创造到呈现离不开编创者的独立思考和精心安排。在实践中，舞蹈结构的“舞蹈语言”功能是提高舞蹈作品发展脉络清晰度的关键因素。创造构思是编创者进行作品创作过程的前提性工作，在构思中，编创者需要针对舞蹈结构中的素材进行寻找、整合和创新，然后使之形成一定的语言规模。舞蹈结构的选取、侧重点分配与内涵延伸都是舞蹈结构“舞蹈语言”功能的内在体现，是舞蹈作品的纲领性存在。同时，编创者需要挖掘舞蹈作品主体的深刻内涵和延伸性意义，这样才能从全局上把握舞蹈结构的方向，赋予舞蹈作品更深刻的表现意义和时代价值。总之，舞蹈结构的语言性功能是舞蹈作品的基础，创编人员在创作中需要注重发挥舞蹈结构的“舞蹈语言”功能来作为自己的内在逻辑[2]。
3 创作中舞蹈结构“舞蹈语言”功能的运用
舞蹈创作过程中，舞蹈结构的存在不仅是为了服务于舞蹈形式，更是为了服务舞蹈主题。优化的舞蹈结构应该是形式与内容的完美结合，技巧与情感表达的高度交融。在实践中，从业人员不仅需要从技法上提高自己对于舞蹈结构的掌控力，还要细致分析舞蹈结构与作品主题的联系，合理分配作品不同动作、节奏和效果等方面对于主题表达的影响。如果只有单纯的技巧，那么编创人员很难保证作品的完整性，使得作品如同哑剧一般失去其该有的“舞蹈语言”功能。这就要求从业人员具有一定的人生经历、逻辑思维能力和自我感悟能力。
在实践中，有些舞蹈作品是以音乐编曲为基础的，这时就需要从业人员提高对音乐编曲创作意图和内涵的理解力。这种类型舞蹈作品的立意大多是围绕曲意来展开的，歌曲的风格和节奏快慢对于舞蹈动作和舞台效果变换等方面都有着绝对的影响力。这时，最直接的语言要素就是音乐中的歌曲内容，通过把握歌词内容的起承转折和情感变化，从业人员可以比较顺畅地完成对舞蹈结构的理解，这对于后期的工作实践具有一定的指导意义。另一方面，音乐的节奏对于提高舞蹈作品的表现张力具有推动作用，它可以提高作品对观众的带动感，把控作品情感表达的张力。就实际情况而言，歌曲编制的舞蹈作品是大家喜闻乐见的，也是表现舞蹈结构中的“舞蹈语言”功能的一种重要载体。
在舞蹈作品音乐的选择过程中，从业人员需要根据舞蹈结构的具体安排来选择具有合适歌词和节奏的音乐，来提高作品的语言逻辑性。比如，他们可以通过截取一段音乐伴奏来改变舞蹈的表演风格。根据作品需要，选取一段音乐穿插进舞蹈作品中，起到连接和承上启下的作用。在实践中，观众也可以通过感受音乐的“舞蹈语言”功能增强对舞蹈作品内在逻辑的感受力，进而提升其观感体验，并提高舞蹈作品的艺术传承性。总之，在确立了舞蹈结构的基本构成后，一个舞蹈作品的雏形就可以呈现在人们眼前，在舞蹈结构的“舞蹈语言”功能运用过程中，从业人员不仅要从作品创作、作品表演来考虑，还要从作品本身的表现力和传承性等方面做细致考量。
4 舞蹈的语言结构逻辑
4.1 舞段结构的语言逻辑
舞段是舞蹈作品结构基本的构成要素，舞段不仅要具有相对的独立性，以结构化舞蹈作品的表现形式，还应该具有足够的联系性，使舞蹈作品从开始到结尾融会贯通，以保证舞蹈作品的完整性，最大化体现出舞段结构的“舞蹈语言”功能。
4.2 动作结构的语言逻辑
舞蹈动作是舞段的基本组成要素，相对而言，从业人员在对动作的理解上需要进行更多的细致化考量。在实践中，无论是丰富多变的舞蹈动作设计还是相对单一的动作设计，都需要创编人员结合舞蹈作品的具体内涵，在结构逻辑方面精心构思、反复推敲。创编人员应该致力于做到使舞蹈的動作设计自然流畅并具有寓意深长的意味，以鲜明地体现出舞蹈作品的深刻内涵和艺术价值。
4.3 空间结构的语言逻辑
从空间结构来说，舞蹈作品的构成要素包括“时、空、力”三个基本要素，这三种要素与节奏、动作和表情一一对应，缺一不可。在实践中，舞蹈的空间结构既包括舞蹈作品情节上的心理空间，也包括舞蹈的构图、队形等物理空间。[4]舞蹈的空间结构使得舞蹈作品在表演过程中形成了独特的意象空间，不仅体现了舞蹈结构的表层含义还体现出舞蹈结构的深层次内涵。在实践中，舞蹈语言的表达正是借助舞蹈结构这一基本的形态来体现和表达的。总之，舞蹈作品的结构设计既要具有丰富的表显层次，又要留给观众一定的想象力，以最大化发挥其表现张力。
4.4 舞台布景和道具结构的语言逻辑
在舞蹈空间结构的构成中，布景和道具是其最基本直接的构成要素。创编人员在构思过程中，需要把布景和道具等硬件设施也考虑在内，以加强对舞蹈作品的整体把控力。同时为了增强作品的逻辑性，更鲜明地表现舞蹈作品人物形象和主题，他们需要根据实际情况，改善对舞蹈作品的情感抒发与主题表达，从而提高舞蹈作品的艺术水平与表演说服力。
5 结语
综上所述，舞蹈结构的“舞蹈语言”功能对于舞蹈作品的完整呈现具有不可忽视的作用，不仅有利于提升舞蹈作品真正的情感价值，将舞蹈作品的灵魂呈现给观众，也可以提升舞蹈作品的艺术观赏性和舞台感染力。在实践中，从业人员要想完美呈现舞蹈作品的“舞蹈语言”功能，就要从加强对舞蹈结构的认识做起，增强自身的逻辑敏感性和语言领悟能力。
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结构化教学论文范文第5篇
摘 要：以一种新型高分子材料所构成的组合结构案例为研究对象，提出一种将模型从整体最终拆分到特定面并用图论的方法来对数据间的关联进行整理与表达的新型结构分析方向。该方向可减少参数变更时有限元的计算次数，在一定程度上提高了各专业协同作业的效率;并且针对未来有可能参与到建筑中的各种新型材料提出了一种快捷高效的体系分析方法。
关键词：结构分析方向;高分子材料;图论;有限元
随着科学技术的发展，人们需要更高效地建造出更大规模、造型更为复杂的建筑物。在建筑设计中，结构设计是其核心内容之一。其中的结构分析更是结构设计的重要内容，它要求计算结构在不同作用下的效应（如内力和位移）。现有的结构分析方法主要分为两种：一是对方程和边界条件等引入简化假设以得到简化状态的解;二是采用数值模拟技术求解。目前使用较为广泛的是有限元法。有限元法的基本思想是将求解区域划分为一系列仅由节点相连的单元，通过建立节点之间的平衡关系或能量关系方程式，再引入边界条件求解的方法[1]。
1 现有结构分析方法
随着研究领域的不断深入，现有的分析对象不仅仅局限于杆件，有限元法已逐渐由平面问题扩展到空间问题、板壳问题，由一开始的静力问题已延伸到电磁学、振动学等问题。于是，计算机带着各类有限元软件开始参与到模型建立及大型代数的计算之中，目前应用较为广泛的软件有ABAQUS、ADINA、MSC和ANSYS等[2]。但是，所有软件在进行有限元计算时的原则均是一致的：即先划定求解区域，再划分单元，抓取节点，引入边界条件，最后建立矩阵分析，用有限量逐步逼近去求解无限量。这种方式针对单一不变的结构而言，只需进行一次有限元计算，即可达到分析目的。但实际工程情况中，各专业间需协同作业，往往导致模型参数不停变更。按照现有的分析方法，每次发生重大变更时，系统需重新划分单元格再进行有限元计算，导致设计效率低下。同时，有限元法所得出结构调整的数据表达格式一般与其他专业难以直接兼容。所以，现有的结构分析方法暂时无法扩张到各专业的协同设计并完成较为高效的结构分析。
近年来，为了保证结构的安全性，工程上对结构分析提出了更高的要求。首先，传统的分析软件为了在精度上也要达到要求，往往需要进行成百上千次运算，所以结构的优化设计需要向着更快速的方向发展。其次，结构的性能不仅取决于其构件的性质，还取决于构件间的相对位置和连接。若单个构件发生的相对位移超限，整个结构体系的力学性质将会发生变化。因此，构件间的拓扑关系与其力学性质同等重要。图论是将矩阵代数和计算机科学紧密结合而发展起来的理论。它可将有限元的拓扑性贯通到图中，以一种连贯的数据表达形式来实现几何和力学上的数据贯通[3]。现已有一些研究团队利用图论对结构分析方法进行优化。例如，有学者结合图论方法，基于混合整数规划模型自动寻求峰/谷折痕的最优化分布形态，得到多折痕折纸结构创新构型[4]。
现有的结构分析手段主要是针对传统的结构建材，但针对一些新式的建材（如一些高分子材料[5]）并没有可直接使用的结构分析方式。
本文基于图论的表达方法，针对符合要求的各类新型建材提出一种新型结构分析方法，即将模型从整体最终拆分到特定面并用图论的方法来对数据间的关联进行整理与表达。
2 简化图的分析方法
2.1 案例描述
本文使用的案例为一栋二层小型别墅（见图1），其中一层为左右对称两房间，中间为楼梯间;二层同样为对称结构，于单侧各设置3间房，投影与一层的单侧房间重合。方案的结构件设定为各向同性的高强高分子材质，纯榫卯结构连接。所用到的承重结构单元包括6类（柱、柱头、梁、楼板、墙板、楼梯），均由标准高分子构件组合而成。本文所涉及分析案例为梁柱连接节点。梁杆和柱杆的连接是通过3构件完成：梁两端为插接标准梁头，柱顶端为插接标准柱头，梁头和柱头通过榫卯嵌插连接，并通过梁销来固定（如图2所示）。
2.2 方法描述
该结构分析方法立足于对建筑对象和其互相关联的处理和研究。将建筑模型中的各房间化为一节点，各相邻房间在空间上有直接关系则以直线相连，所得关联轴测图见图3。
房间在实质上是根据其功能要求由围护结构分隔出来的不同空间，这些围护结构就是各种类型的构件（墙、梁、板、柱）。假定整体建筑材料基本为均质且各向同性材料，现将每个构件简化为位于其几何中心的节点。节点之间的关联不僅代表构件之间几何及空间上的联系特征，也表征了应力的传递特点。例如，楼梯间顶板在几何上所承受荷载分别向周围7根梁传递，具体如图4所示。
具体到构件层级，各类大型构件（墙梁板柱）及小型构件（连接节点）之间由于也有着相对标准的嵌插形式;具体如图5所示（一个标准的连接构件）。本方法中，将每个构件按一定原则拆解成由几何面包络而成的凸多面体组合，该过程命名为“对构件的一次拆分”。这些凸多面体体-面、面-面、面-边之间不仅在空间中具有严格的几何函数关系，在力学分析中的位移量也具备一定关联;这些关联可由节点的连接来表达;具体如图6、图7所示。
2.3 拆分规则描述
建筑模型实现从整体到房间，房间到构件，构件到凸多面体，最后由凸多面体到面的转化，都是基于“一次拆分”的方法。该方法的基本目标是将模型从整体造型拆分为各类将空间分隔开来的独立受力单元，其中凸多面体的面仅由三角面和四角面构成。整个拆分过程建立在单体均为凸几何体的假定上，拆分出的几何面囊括了所有在受力过程中由于几何突变而发生破坏的应力面及各种在可能受力状态下发生破坏的最大主应力面，这些面假定为该构件的概率破坏面。拆分基于两个原则：一是结构工程师基于经验判断出大概率发生破坏的应力面并完成一次划分，得到构件的凸多面体组合表达;二是通过直接进行有限元迭代来得到概率破坏曲面，以此构建凸多面体组合。在力学分析中，相邻“多面体节点”之间的关联可以用简化为二者的共用三角面或四角面的位移来表达，该种“面”位移可以直接由有限元计算出的“体”位移以几何函数关系划分到“面”;然后，再以图论的方法把该凸面体的几何数据和有限元计算的应力及位移数据进行整合并赋予表达。不论基于哪种原则进行“面”的划分，只要一次划分曲面能够“基本包含”概率破坏曲面（例如在设计荷载范围内，概率破坏曲面距离其最近的一次划分截面的距离小于一定值），则称该一次划分正确，即可得出：基于该材料或材料组合及其工艺所制作的构件在既定荷载设计范围内可以使用本结构分析方法进行分析。
2.4 新型结构分析法的特点
该方法将对建筑模型的研究转化成对一系列三角面和四角面几何关系及受力状态等问题的研究。建筑模型在需要改变某项参数时，现有方式一般为就新参数下的模型重新进行连续体的离散化，再重新建立刚度矩阵来进行有限元分析。而本文所述方法将符合要求的材料所制成的以标准结构嵌插形式组合而成的各类复杂建筑模型在整体上视为典型受力单元的组合。在拆分完成后完成从原始的建筑功能空间组合方案到既有的结构设计体系的数据贯通，即把构件之间的关联信息、几何体之间有限元计算得出的应力和位移信息、几何体与其几何面的函数关系进行整合及转化，基于图论的表达方法，得到幾何面参数及其应力位移的直接关联信息并计入数据库。在各专业按需变更参数时，直接调用数据库中的一次拆分图信息即可，以使协同作业更加高效便捷。从保证数据库的完整性出发，各专业的条件、假设和算法均可写入基于一次拆分图的数据结构中，并且后续，在一定范围内允许结构尺寸和框架组合调整的前提下，需高效地测试各类综合方案的各类工况模拟以更新数据信息。在后续的设计深化、设计变更和方案比选中，在一定的变更范围内，当需要进行结构安全复核时，不再需要模型进行重复的有限元验算操作，仅需在一次划分图上完成验算即可。
3 结语
在结构分析中引入一次划分概念和简化图方法，对结构体系进行从整体最终到标准面的拆解并对“面”之间的关系进行研究，将结构的数据以图论的方法与几何数据贯通;对部分在设计允许值（内力、变形）范围内的力学问题使用几何方法处理，减少参数变更时重复性的大规模计算次数，提高各专业间协同作业的效率。该方法也针对未来有可能参与到建筑中的各种新型材料提出了一种快捷高效的体系分析方法，基于该方法的多专业协同设计模块原型也已在测试中。
当然，上述方向的真正落地，依然需要建立在包括完备的有限元分析和力学试验体系下，逐步积累提高基于图结构的赋权函数的可靠性。同时也呼唤建筑领域对于潜在的各类新型结构承重建材的尝试。
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结构化教学论文范文第6篇
摘要：机械结构是机器产品的物化，也是机器功能实现的载体。本文从经验设计、理论设计和模型设计讨论了机械结构设计的方法。结合理论力学原理、材料力学原理、弹性力学原理、疲劳力学原理、流体力学原理、热力学原理、摩擦学原理、声学原理、智能原理和目前的新物理原理，分析了机械结构设计的原理。
关键词：机械结构；设计方法；设计原理；智能化
一、引言
从18世纪以来，机器逐步代替人力劳动，用于做功或转换能量。做功的机器不仅大大提高了劳动生产率，而且很好地保证和提高了产品的质量。由于机器实现的能量转换，人们发明了多种多样的工作机械，提高了人类的生产水平，改善了自己的生活条件。机器的设计是由具体的机构物化为实体的产品，以提供用户所要求的使用功能。因此，机械的结构设计是产品设计的重要一环，在机械设计课程中，机械结构设计也是非常重要的教学内容。在机械结构的设计中，应“勤于学习、善于思考、勇于探索、敏于创新”，以伟大的接纳之胸怀学习前人成果，并以开拓的精神实现伟大的创造。机械结构的设计不是具体案例的机械堆砌，而是有其内在的知识基础、设计的方法和物理原理。本文拟从机械结构的设计方法和设计原理两个方面，讨论机械结构设计的内在知识和结构创新的基本途径，但本文不讨论机械制造工艺性对机械结构的要求。
二、机械结构设计的方法
1.经验设计。从现代科学诞生以来，机械科学与技术已有300年的历史。机械的连接结构、传动结构和支撑结构等已经积淀有汗牛充栋的实践案例，但如何掌握这些案例的基本原理和设计方法，而不是记忆这些案例的具体结构设计，这是经验设计中的关键。具体的产品设计，例如车床，其结构设计可以参考前人的设计图纸，这对于提高设计效率，汲取前人经验、避免犯前人的错误具有实际意义。通过借鉴前人的经验，可以吸收他人的结构创新方法，同时也拓宽了自己的设计思路。随着机械结构数据库的出现和搜索方式的更新，对他人的相关结构设计的学习将更加方便。经验知识是结构设计的宝贵财富，也是公司的知识资产。通过对国内外同类型专利知识的学习，也是一条提升自己结构设计能力的途径。另一方面，要注意避免侵犯他人的知识产权。“古人传下来的学问，就是装在船里的货物。现在的新潮流、新趋势，就是行船的风。”在学习他人的结构设计创新点的基础上，设计者应有自己的革新与发明、自己的创造。
2.理论设计。机械结构设计的理论方法，讨论的是机械结构设计的理性方法，具体的有：模块化和组合化设计、复合化设计、分级结构设计、载荷均布性设计和变结构设计。随着结构优化、结构可靠性和概率设计等方面的发展和具体应用，机械结构的理性设计方法也在不断的推陈出新。
模块化和组合化设计。一台机器总体是由提供不同功能的结构单元有机的组合而成，因此模块化的以及模块之间的组合化就是早期的方法之一。在复杂的机电系统和设备中，模块化和组合化的设计理念是有效的结构设计方法，同时也是机械制造的方法之一。例如，组合航空母舰的设计概念；我国的组合化机床的设计在上世纪70年代就已经取得了很大的成功。模块化和组合化，一般是按功能单元、结构单元来划分模块，然后组合起来成为一台机器。
复合化设计。复合化的基本特点就是将两个或两个以上的功能零件组合成一个部件或构件来设计，其功能可以是运动功能、承载功能等。例如，组合凸轮结构的设计就是将两个凸轮设计成一个零件；一根连杆在组合结构中同时作为两个或两个以上机构的结构件。复合化方法可以降低机械的制造成本、减轻机器的重量、缩小机器的尺寸和降低产品的成本。
分级结构设计（层次化设计）。复杂的制造设备是由分级的机械结构组成，大功能层次的结构是由若干个分功能结构组成。层次化不仅是功能树结构的要求，而且也是制造工艺对结构设计的要求。例如，床头箱由多个轮系组成，而每个轮系又由次一层次的系统组成。复杂机电产品的设计，例如组合挖掘机的设计，集推土机和挖掘机的功能在一起，而共用一个动力系统，在执行系统处分开。层次化结构设计方法在构想分级结构阶段，能够帮助设计者厘清思路，从而找出结构设计的关键点，集中解决结构设计中的难点问题。
载荷均布性设计。由于机械结构设计的特点，希望载荷分布均匀，充分发挥材料的机械力学性能或者取得降低最大载荷的目的。例如，修形齿轮的设计、对数滚子的设计，为了取得接触应力的均布，从而修形零件，实现结构的优化设计。行星齿轮减速器的设计也体现了载荷均布性的设计理念，从机构运动学来看只需一只行星齿轮；然而从受力平衡、承载能力和提高齿面的抗磨损来说，三只行星齿轮的结构设计更好。
变结构设计。机械结构的创新常常采用变结构的方法，变结构可以改变机械结构的功能，例如，非圆连接形式的成形连接、曲柄滑块结构设计变为转动导杆结构设计。变结构可以改变实现功能的形式，例如径向柱塞泵和轴向柱塞泵的设计。变结构也可以降低机器的设计成本，例如利用死点的桌面支承设计。
3.模型试验设计。相似模型试验设计。基于机器物理模型的相似，运用相似科学理论，对于大型的机器设备进行模型试验设计。通过模型结构设计和试验分析，获取机械结构的可靠性、并预测机器的工作性能。模型相似的设计方法已在工程领域有广泛的运用，例如大型水轮机组的结构设计。通过制造大型水轮机组的模型，测试试验模型的工作性能以及其可靠性等指标，优化水轮机组的结构设计和工作能力。机械结构的设计方法不是一成不变的，而是随着人们的发明和新的科学原理的发现，在日新月异地发展，不断出现新的机械结构设计方法，同时对前人的机械结构设计进行革新。
三、机械结构设计的原理
机械结构的设计必然要依据技术科学的原理，例如：理论力学原理、材料力学原理、弹性力学原理、疲劳力学原理、流体力学原理、热力学原理、摩擦学原理、声学原理、智能原理和一切可能的新物理原理。这里讨论以上各种原理在机械结构设计中的应用，以期总结机械结构设计的常用原理，讨论机械结构设计的原理在今后结构创新设计中的可能性。
理论力学原理。理论力学是机构设计的基础理论，对于机器的运动学和动力学分析，得到的结构必然反映到机械结构的设计中来。例如，轴承转子系统动力学的设计，其动力学及其稳定性的设计，要求修改轴承的设计和轴的刚度设计。
材料力学原理。机械零件的强度和刚度设计是基于材料力学理论的，强度或刚度不足时，就需要修改零件的结构设计。例如，齿轮轮齿接触强度和齿根弯曲疲劳强度的设计，当齿面接触强度不足时就要求增大小齿轮的分度圆直径；当齿根弯曲强度不够时就要求增大齿轮的模数。
弹性力学原理。弹性力学分析是零件应力应变计算的基础，例如滚动轴承中滚子修形的设计，基于弹性力学的接触分析，确定滚子的修形曲线和修形量。在机械零件的结构优化设计中，常常用到弹性力学理论。
疲劳力学原理。机械零件上的机械载荷在工作过程中常常是变动的，例如汽车中的轴、轴承和齿轮上的载荷都是变化的，这种变化的载荷具有一定的统计特征。变载荷下轴和滚动轴承的疲劳寿命设计等工程内容，已经发展成机械零件的概率设计。为了更精确地设计机械零部件，疲劳力学在机械结构设计中会得到越来越多的应用。
流体力学原理。流体传动和动静压轴承等的设计是依据流体力学原理的，流体力学也是机械结构创新的基本原理之一。例如静压导轨的设计、动压润滑滑动轴承的设计，要依据流体的质量守恒定律、平衡原理等，优化设计的结果要求修改导轨或轴承的结构型式和尺寸参数。
热学原理。热力学和传热学在机械零部件的设计中有很广泛的应用，导轨的热精度设计、齿轮和滚动轴承的胶合分析、隔热结构设计等等。
摩擦学原理。耐磨或加快磨损是摩擦学设计的核心，例如圆锥销的设计、组合螺母的设计，就是为了补偿零件的磨损，使得零件在磨损后仍能实现其设计的功能。磨削和抛光制造工艺是利用零件磨损的加工方法。
声学原理。在机械系统的噪声分析和研究中，依据物理声学的原理及其分析方法，得到噪声的频谱和功率谱等分析结果，以指导机械结构的设计，例如低噪声滚动轴承的设计。今后，可以考虑利用机械噪声来进行产品设计，例如声爆弹的设计、信号中噪声信息干扰的设计等。
智能原理。机械结构设计的原理将向智能化、生物化的方向发展。随着智能技术的应用，机械结构具有灵敏的智能功能。测试技术、控制理论和信息论是机械结构智能设计的基础。例如模糊智能控制的洗衣机和电冰箱的设计，控制单元具有模糊逻辑控制功能，实现对工作过程的智能控制，达到省电节能的目的。
新的物理原理应用。超导原理用于超导轴承和导轨的设计，可以提高电磁轴承和电磁导轨的性能。含有纳米颗粒的润滑剂的设计可以提高摩擦副的抗胶合能力。石墨稀等新的材料的制备也会为机械零部件的结构设计提供更多的选择，其高刚度的特性也会在机械结构设计中得到应用。今后，生物化的结构与环境和人体具有更好的相容性，例如人工关节的磷酸盐涂层结构设计，使得人工关节与人体肌肉组织具有相容性，使用寿命更长，也减轻了病人的痛苦。我们可以相信，在生物革命的浪潮中，机械结构设计的原理会极大的丰富，为智能化的机械结构设计提供新的原理。
本文从机械结构的设计方法和设计原理出发，分析了机械结构设计的基本知识和设计准则。毋庸置疑，机械结构的制造工艺性对机械结构设计有重要的决定性。笔者认为，今后的机械结构创新中仿生设计和智能化是发展的重要方向。
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作者简介：汪久根，浙江大学机械工程学系教授、工学博士、博士生导师。