钢结构设计的稳定性
对钢结构设计中稳定性的分析
１１ ． 兼顾 各 个 组 成部 分 以及 整 个 体 系对 于 稳 定性 的特 定要 求
目前 ，我 国大 部分钢结构 设计都 是 以平 面体系 为出发 点，比如 ， 在框 架设计与桁架 设计 中都是如此 。为了防止这类平面 结构发生平面 失 稳 事 件 ，必 须 从 其 结 构 的 整 体 布 局 作 为 出 发 点 ， 设计 有 针 对 性 的 支
【 摘
计特点和 需遵循的原则，及钢结构稳定性的分析 方法，以供 同行参考。
要 】 稳定 问 一直是钢结梅设计 的关键 问题之一，钢结构体 系的广泛应用凸显 了 定问题研 究的重要性和 紧迫性。阐述 了 题 稳 钢结构稳定设
结构设计
必 须 具 有 整 体 观 点 ，钢 结 构 构件 细 部 的 变 形 ， 也会 影 响 到 内 力分 布 。 整 体 缺 陷 使 截 面 局 部 弱 化 ，局 部弱 化 反 过 来 又 对 整 体 承 载 能力 产 生 影
所 以一定 要把握好钢体 结构稳定设计 这一关 。
２ ３ 构 稳 定 问题 具有 相 关 性 ．结
在结 构整体布置中 ，必须对整个 体系Байду номын сангаас 其组成部分 的稳定性要求 进行 考虑 。 比如：在确 定桁架 等杆件 处平 面稳 定时 ，应 考虑结 构布
置 方 案 能 否 对 桁 架 节 点提 供 平 面 外 约 束 。
１钢 结 构 稳 定 设 计 的原 则
依据钢 结构设计中的稳定性 问题 ，在实 际设 计时，为了使钢结构
稳 定 设 计 中 构 件 不 发 生 失 稳 ， 必 须 遵 守 以下 三 项 原 则 。
２４稳 定 设计 的其 他 特 点 ．
分析 结构 的稳定 问题要对 结 构变形后 的位移和 变形对外 力效应 （ 阶 效应 ）的影响进 行考 虑 ，这 对柔 性杆 件很 重要 。结构 变形 可 二 能 促 使 其 内 部 的 较 柔 板 件 、 杆 件 失 稳 ， 即 变 形 激 发 失 稳 。变 形 对 结 构承载 力 起到 的作用 不可忽视 ，故稳 定 问题原 则上都 应该用 二阶分 析 ，应 力迭 加 原理不 适用 于稳 定计算 中。
钢结构设计中的强度与稳定性分析
钢结构设计中的强度与稳定性分析钢结构作为一种重要的建筑构造形式，在现代建筑中得到了广泛的应用。
其独特的特点使其成为了建筑设计师们的首选，然而，正确理解和分析钢结构的强度与稳定性是确保其安全性和可靠性的关键。
本文将深入探讨钢结构设计中的强度与稳定性分析，以期对读者有所启发。
一、强度分析钢结构的强度分析是确保建筑结构能够承受正常和异常荷载的重要步骤。
在设计过程中，工程师需要考虑到以下几个关键因素。
1.1 材料强度钢材作为钢结构的主要构造材料，其强度参数决定了整个结构的抗力能力。
工程师需要详细了解所选用的钢材的性能指标，包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量等，以确保设计结构的强度能够满足要求。
1.2 荷载计算在设计过程中，荷载计算是非常重要的一环。
工程师需要根据建筑的用途和具体情况，准确计算出可变荷载、恒载和地震荷载等，以保证设计的结构能够承受这些荷载。
当荷载不均匀分配时，还需要进行统一系数的计算。
1.3 结构稳定钢结构的稳定性是强度分析中不可忽视的一部分。
当结构受到垂直或水平方向的外力作用时，其稳定性要求结构能够保持稳定。
工程师需要根据实际情况，采用适当的稳定性分析方法，确保设计的结构能够满足要求。
二、稳定性分析稳定性分析是钢结构设计中非常重要的一环，它主要考虑结构在受荷时的稳定性能。
以下是一些常见的稳定性分析方法。
2.1 弯曲稳定性分析在弯曲稳定性分析中，工程师需要计算并分析结构受弯矩作用下的稳定性。
通过计算结构的屈曲系数和容许屈曲荷载，可以确定结构的弯曲稳定性是否得到满足。
2.2 屈曲稳定性分析屈曲稳定性分析主要考虑结构在压力作用下的稳定性。
工程师需要计算结构的临界荷载和理论强度，以保证结构在受压力作用时不发生屈曲。
2.3 应力稳定性分析应力稳定性分析是为了保证结构在受荷时不发生破坏。
工程师需要计算结构的应力集中系数和容许应力，以确保结构在实际使用条件下能够稳定且不发生破坏。
三、结构设计的实践在实际结构设计中，强度与稳定性分析是紧密相连的。
钢结构柱稳定性分析
钢结构柱稳定性分析钢结构柱作为支撑结构的重要组成部分，在工程设计中扮演着至关重要的角色。
稳定性是评估钢结构柱性能的一个关键指标，本文将从理论分析和实例应用两个方面，对钢结构柱的稳定性进行深入探讨。
一、理论分析1.1 稳定性定义和影响因素钢结构柱的稳定性指其抵抗压力的能力，并且在承受荷载时不会产生无法可靠预测的变形和破坏。
稳定性分析时，需要考虑以下因素：- 材料特性：如钢的弹性模量、屈服强度等，这些参数直接影响柱的稳定性。
- 断面形状：柱截面的几何形状和尺寸也会对稳定性产生影响。
- 受力条件：荷载类型、受力方式和作用点位置等都会对柱的稳定性产生影响。
1.2 稳定性分析方法稳定性分析方法包括理论分析和数值分析两种。
理论分析是基于材料力学原理和结构力学原理，通过推导公式和方程，对稳定性进行计算和分析。
而数值分析则是通过使用计算机软件，根据给定的模型和方程，模拟柱的应力和变形情况。
常用的数值分析方法有有限元法、弹塑性分析法等。
1.3 稳定性失效模式钢结构柱在受力过程中可能发生不同的失效模式。
常见的失效模式有以下几种：- 屈曲失效：柱产生弹性屈曲，继而变形，无法承受更大的荷载。
- 局部失稳：柱截面的一部分，在受到较大荷载作用时出现局部弯曲或局部压扁现象。
- 全局失稳：柱整体失去稳定性，发生侧扭、屈曲或倒塌等现象。
二、实例应用为了进一步说明钢结构柱稳定性分析的实际应用，以下将以某工程项目中的一根钢结构柱为例，进行稳定性分析。
2.1 工程项目背景描述某高层建筑项目中，需要设计一根用于支撑楼层的钢结构柱，该柱高15米，使用普通碳素结构钢材料。
2.2 稳定性分析过程根据柱的高度、材料特性和受力条件，可以采用理论分析和数值分析相结合的方法进行稳定性分析，具体步骤如下：- 步骤一：确定柱的截面形状和尺寸。
根据楼层布置和受力要求，确定柱截面选择为矩形截面，尺寸为300mm * 500mm。
- 步骤二：理论分析计算。
利用材料力学和结构力学理论，计算柱的截面惯性矩、截面模量和截面的屈服强度。
钢结构设计中稳定性研究
钢结构设计中稳定性研究稳定性是钢结构设计中一个重要的研究领域，它是指在荷载作用下，钢结构能够保持稳定的能力。
稳定性研究包括对结构整体稳定性和构件稳定性的研究，通过对结构的稳定性分析，可以确保钢结构在使用过程中能够承受荷载并保持安全。
钢结构的稳定性研究主要包括以下几个方面：1. 钢结构的整体稳定性分析：这是钢结构设计中的一项重要内容，通过对结构整体稳定性的分析，可以确定结构在荷载作用下是否会发生失稳。
主要的方法包括静力分析、动力分析和非线性分析等。
静力分析是最常用的分析方法，通过计算结构的抗弯刚度和撑压刚度，确定其稳定性。
动力分析主要用于计算结构在地震荷载作用下的响应，非线性分析主要用于考虑结构在超过弹性阶段时的非线性行为。
2. 钢结构构件的稳定性分析：钢结构中的构件在压力作用下容易发生屈曲失稳，因此对构件的稳定性进行研究是十分重要的。
主要包括对轴心受压构件、曲板构件等的稳定性分析。
常用的方法包括欧拉公式、约束于斜率法等。
3. 钢结构的稳定系统研究：钢结构的稳定性不仅与单个构件有关，还与整个结构的支撑系统有关。
对于跨度较大的钢结构，稳定性的研究需要考虑横向稳定和纵向稳定两个方面。
横向稳定主要包括钢结构在侧向荷载作用下的稳定性，纵向稳定主要包括钢梁在挠度约束系统中的稳定性。
为了研究钢结构的稳定性，需要进行一系列的试验和计算。
试验可以通过悬垂试验、压缩试验、弯曲试验等手段来获取结构和构件的稳定性参数。
通过试验结果和理论分析相结合，可以得出钢结构稳定的安全边界。
在钢结构设计中，稳定性的研究是非常重要的，它直接关系到结构的安全性和使用寿命。
对于大跨度、高层、曲板、薄壁等特殊结构，其稳定性研究更为复杂，需要采用更加细致的分析方法和试验手段。
随着计算机技术的发展，有限元分析、计算流体力学等方法的应用也为稳定性研究提供了更多的手段和工具。
钢结构柱稳定性分析与设计
钢结构柱稳定性分析与设计钢结构的应用已经广泛应用于工业、民用、桥梁等各个领域。
其中，钢结构柱作为承载重要纵向荷载的主要构件之一，在结构设计中起着至关重要的作用。
本文将对钢结构柱的稳定性进行分析与设计，以确保其在使用过程中的安全可靠性。
1. 稳定性分析在进行钢结构柱的稳定性分析之前，首先需要了解柱的受力情况和设计参数。
柱的受力主要包括压力、弯矩和轴向力三个方面。
同时，还需要确定柱的几何参数，如截面形状、截面尺寸、材料等。
基于这些基本参数，可以进行稳定性分析。
1.1 基本理论：稳定系数与屈曲强度稳定性分析的核心理论是稳定系数和屈曲强度。
稳定系数是指柱在受力情况下的稳定性能，通常以稳定性安全系数来衡量，数值一般大于1。
屈曲强度是指柱在受力超过一定临界值时，发生屈曲破坏的承载能力。
1.2 欧拉公式欧拉公式是钢结构柱稳定性分析中最常用的公式之一，公式表达如下：Pcr = (π² × E × I) / L²其中，Pcr为柱的临界压力，E为钢材的弹性模量，I为截面二阶矩，L为柱的长度。
1.3 弯扭和细长柱对于弯扭和细长钢结构柱，需要引入额外的参数进行分析。
弯扭柱的主要特点是在受力过程中不仅产生弯曲，还会发生扭转变形。
细长柱则是指其长径比较大，易产生扭转屈曲失稳。
针对这两种特殊情况，需要进行详细的计算和分析。
2. 柱的设计在进行钢结构柱的设计时，需要根据结构的实际需求和使用条件，综合考虑稳定性、经济性和施工性等因素。
2.1 确定截面形状和尺寸根据实际情况和设计要求，选择合适的截面形状和尺寸。
常见的截面形状包括矩形、圆形、H型等，不同形状有其各自的优缺点。
同时，根据受力情况和设计参数，确定截面的尺寸。
2.2 材料选择钢结构柱的材料选择与整个结构的设计息息相关。
常见的钢材种类包括普通碳素钢、低合金高强度钢等，根据实际的使用情况和设计要求，选用合适的材料。
2.3 考虑稳定性安全系数在设计过程中，需要合理考虑稳定性安全系数的取值。
第四章 钢结构的稳定
②型钢热轧后的不均匀冷却；
③板边缘经火焰切割后的热塑性收缩； ④构件经冷校正产生的塑性变形。其中，以热轧残余应力的影响 最大。
4.2 轴心受压构件的整体稳定性
残余应力对轴心受压构件稳定性的影响与它的分布有关。下面以 热轧制H型钢为例说明残余应力对轴心受压的影响(如下图所示)。
H型钢轧制时，翼缘端出现纵向残余压应力(图中阴影区称为I区)，其余部分存在 纵向拉应力(称为Ⅱ区)，并假定纵向残余应力最大值为0．3fy，由于轴心压应力 与残余应力相叠加，使得I区先进入塑料性状态而Ⅱ区仍工作于弹性状态，图(b)， (c)，(d)，(e)反应了弹性区域的变化过程。 I区进入塑性状态后其截面应力不可 能再增加，能够抵抗外力矩(屈曲弯矩)的只有截面的弹性区，此时构件的欧拉临 界力和临界应力为：
根据上式可绘出N—V变化曲线， 如图所示。由此图可以看出：
（1）当轴心压力较小时，总挠
度增加较慢，到达 A或A’后，总
挠度增加加快。 （2）杆件开始时就处于弯曲平
衡状态，这与理想轴心压杆的直线平衡状态不同。
（3）对无限弹性材料，当轴压力达到欧拉临界力时，总挠度无限增大。 而实际材料是，当轴压力达到图中B或B'时，杆件中点截面边缘纤维屈 服而进入塑性状态，杆件挠度增加，而轴力减小，构件开始弹性卸载。
临界状态 （微弯平衡）
【又称】分岔失稳或第一类稳定问题 (bifurcation instability) 【定义】由原来的平衡状态变为一种新的微弯（或微 扭）平衡状态。 相应的荷载NE——屈曲荷载、临界荷载、 平衡分岔荷载
此类稳定又可分为两类：
稳定分岔失稳
不稳定分岔失稳
稳定分岔失稳
不稳定分岔失稳
例：求解图示刚性杆体系的临界力
钢结构稳定性设计
浅析钢结构稳定性设计摘要：本文阐述了钢结构设计的原则及钢结构稳定设计的主要特点，对钢结构主要构件设计方法进行了介绍。
关键词：钢结构；稳定性设计钢结构稳定问题区别于强度问题。
本文提出了刚结构主要构件的设计，随着新型结构的出现，设计人员对其性能认识的不足，从而导致构件的失稳，只有深入了解，与时俱进，才会使得钢结构稳定理论设计不断地完善。
1 钢结构设计的原则根据稳定问题在实际设计中的特点提出了以下三项原则并具体阐明了这些原则，以更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定。
1.1 结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。
保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。
这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。
1.2 结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致目前设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分折而是代之以框架柱的稳定计算。
在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。
然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。
在实际工程中，框架计算简图和实用方法所依据的简图不一致的情况还可举出以下两种，即附有摇摆拄的框架和横梁受有较大压力的框架。
这种情况若按规范的系数计算，都会导致不安全的后果。
所以所用的计算方法与前提假设和具体计算对象应该相一致。
1.3 设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使二者有一致性。
结构计算和构造设计相符合，一直是结构设计中大家都注意的问题。
对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋与它足够的刚度和柔度，对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。
但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。
例如，简支梁就抗弯强度来说，对不动铰支座的要求仅仅是阻止位移，同时允许在平面内转动。
钢结构稳定系数的意义与计算方法
钢结构稳定系数的意义与计算方法最全的范本-风格一一：引言钢结构稳定系数是钢结构设计中的重要参数，它反映了结构抗倒塌能力的大小。
本文将介绍钢结构稳定系数的意义和计算方法。
二：稳定系数的意义稳定系数是评价结构的稳定性能的重要指标。
它反映了结构在受力情况下的抗侧向位移和抗倾覆能力。
稳定系数越大，说明结构的稳定性越好。
三：计算方法1. 钢结构稳定系数的计算方法包括整体稳定性和局部稳定性两个方面。
2. 整体稳定性计算方法：a. 采用极限平衡法，考虑结构的整体稳定性。
b. 计算过程包括分析荷载作用下的结构侧向位移和结构在侧向位移下的倾覆抗力。
3. 局部稳定性计算方法：a. 采用局部稳定性分析方法，考虑结构构件的局部稳定性。
b. 计算过程包括分析单个构件的稳定性和给定构件的稳定系数。
四：附件：本文档涉及的附件包括稳定系数计算表格、结构示意图等。
五：法律名词及注释：1. 钢结构：指由钢材构成的结构。
2. 稳定系数：反映结构稳定性能的指标。
3. 极限平衡法：一种计算结构稳定性的方法，通过平衡结构的荷载和抗倾覆力。
最全的范本-风格二一：引言钢结构稳定系数是钢结构设计中的重要参数之一。
本文将详细介绍钢结构稳定系数的意义和计算方法，并提供相关附件和法律名词注释。
二：稳定系数的意义稳定系数是评价钢结构抗倾覆能力和抗侧向位移能力的重要指标。
通过计算结构的稳定系数，可以评估结构的稳定性，并作为设计参数进行合理设计。
三：计算方法1. 整体稳定性计算方法：a. 采用静力平衡法，考虑结构在荷载作用下的整体稳定性。
b. 计算过程包括分析结构各部分的受力情况、结构的整体位移以及结构在位移下的倾覆抗力。
2. 局部稳定性计算方法：a. 采用局部稳定性分析方法，考虑结构构件的局部稳定性。
b. 计算过程包括分析单个构件的稳定性和给定构件的稳定系数。
四：附件：本文涉及的附件包括稳定系数计算表格、结构示意图等。
五：法律名词及注释：1. 钢结构：指由钢材构成的结构体系。
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浅析钢结构设计的稳定性
【摘要】在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。
对于这个问题处理不好，将会造成不应有的损失。
针对钢结构稳定设计问题进行了探讨。
【关键词】钢结构；稳定性；设计
稳定性是钢结构的一个突出问题。
在各种类型的钢结构中，都会遇到稳定问题。
对于这个问题处理不好，将会造成不应有的损失。
钢结构中的稳定问题是钢结构设计中以待解决的主要问题，一旦出现了钢结构的失稳事故，不但对经济造成严重的损失，而且会造成人员的伤亡，所以我们在钢结构设计中，一定要把握好这一关。
一、钢结构稳定设计的基本概念
1、钢结构失稳的分类
1.1第一类稳定问题或者具有平衡分岔的稳定问题（也叫分支点失稳）。
完善直杆轴心受压时的屈曲和完善平板中面受压时的屈曲都属于这一类。
1.2第二类稳定问题或无平衡分岔的稳定问题（也叫极值点失稳）。
由建筑钢材做成的偏心受压构件，在塑性发展到一定程度时丧失稳定的能力，属于这一类。
1.3跃越失稳是一种不同于以上两种类型，它既无平衡分岔点，又无极值点，它是在丧失稳定平衡之后跳跃到另一个稳定平衡状态。
区分结构失稳类型的性质十分重要，这样才有可能正确估量结构的稳定承载力。
随着稳定问题研究的逐步深入，上述分类看起来
已经不够了。
设计为轴心受压的构件，实际上总不免有一点初弯曲，荷载的作用点也难免有偏心。
因此，我们要真正掌握这种构件的性能，就必须了解缺陷对它的影响，其他构件也都有个缺陷影响问题。
另一方面就是深入对构件屈曲后性能的研究。
2、钢结构设计的原则
根据稳定问题在实际设计中的特点提出了以下三项原则并具体阐明了这些原则，以更好地保证钢结构稳定设计中构件不会丧失稳定。
2.1结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要
求目前结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。
保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。
这就是说，平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。
由平面桁架组成的塔架，基于同样原因，需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系。
2.2结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算十分重要。
目前任设计单层和多层框架结构时，经常不作框架稳定分折而是代之以框架柱的稳定计算。
在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，自应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。
然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。
2.3设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合，使二
者有一致性。
结构计算和构造设计相符合，一直是结构设计中大家都注意的问题。
对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接，应分别赋与它足够的刚度和柔度，对桁架节点应尽量减少杆件偏心这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。
但是，当涉及稳定性能时，构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。
3、钢结构稳定设计特点
3.1失稳和整体刚度：现行规范通用的轴心压杆的稳定计算法是临界压力求解法和折减系数法。
3.2稳定性整体分析：杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体。
稳定分析必须从整体着眼。
3.3稳定计算的其它特点：在弹性稳定计算中，除了需要考虑结构的整体性外，还有一些其他特点需要引起重视，首先要做的就是二阶分析，这种分析对柔性构件尤为重要，这是因为柔性构件的大变形量对结构内力产生了不能忽视的影响，其次，普遍用于应力问题的迭加原理，在弹性稳定计算中不能应用。
二、钢结构稳定性研究中存在的问题
钢结构体系稳定性研究虽然取得了一定的进展，但也存在一些不容忽视的问题：
1、目前在网壳结构稳定性的研究中，梁-柱单元理论已成为主要的研究工具。
但梁-柱单元是否能真实反映网壳结构的受力状态还很难说，虽然有学者对梁-柱单元进行过修正。
主要问题在于如何反映轴力和弯矩的耦合效应。
2、在大跨度结构设计中整体稳定与局部稳定的相互关系也是一个值得探讨的问题，目前大跨度结构设计中取一个统一的稳定安全系数，未反映整体稳定与局部稳定的关联性。
3、预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善，目前还没有一个完整合理的理论体系来分析预张拉结构体系的稳定性。
4、钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响，目前结构随机影响分析所处理的问题大部分局限于确定的结构参数、随机荷载输入这样一个格局范围，而在实际工程中，由于结构参数的不确定性，会引起结构响应的显著差异。
所以应着眼于考虑随机参数的结构极值失稳、干扰型屈曲、跳跃型失稳问题的研究。
一般情况下把影响钢结构稳定性随机因素分为三类：a.物理、几何不确定性：如材料（弹性模量，屈服应力，泊松比等）、杆件尺寸、截面积、残余应力、初始变形等。
b.统计的不确定性：在统计与稳定性有关的物理量和几何量时，总是根据有限样本来选择概率密度分布函数，因此带来一定的经验性。
这种不确定性称为统计的不确定性，是由于缺乏信息造成的。
c.模型的不确定性：为了对结构进行分析，所提的假设、数学模型、边界条件以及目前技术水平难以在计算中反映的种种因素，所导致的理论值与实际承载力的差异，都归结为模型的不确定性。
三、结论
钢结构稳定问题区别于强度问题。
在实际设计中，设计人员应该明确知道结构构件的稳定性能，以免在设计过程中发生不必要的
失稳损失。
针对上述问题，本文提出了在设计过程中设计人员应该明确的一些基本概念；其次，随着新型结构的出现，设计人员对其性能认识的不足，从而导致构件的失稳，本文就这个问题阐述了新型结构现存的一些问题，并且针对一些问题论述了产生的原因。
总之，只有深入了解这些问题，才会使得钢结构稳定理论设计不断地完善。
参考文献：
[1]张伟山.浅谈如何做好钢结构的稳定设计[j].黑龙江科技信息.2007（22）
[8]刘志海，米涛.钢结构设计中稳定性的探讨[j].黑龙江科技信息.2009（14）。