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建筑结构杂志订阅 结构设计论文

杂志猫编辑    2019-09-25


结构设计论文:停车场结构设计论文

1工程概况

城市轨道交通停车场主要功能是承担地铁车辆的运用、停放、列检及周月检等工作。一般有以下几个建筑单体组成:综合楼、运用库、洗车库、变电所、污水处理站、人行天桥和门卫。综合楼用于日常办公和食住等功能;运用库用于地铁车辆停放和检修保养等功能;洗车库用于地铁车辆清洗;变电所负责给整个停车场供电;污水处理站主要处理停车场内污水净化排放;人行天桥用于工作人员跨轨道通行,车辆正常运营时,行人不能随意穿越轨道。场地地质概况由上至下主要有以下土层:新填土4~5m深,高压缩性;淤泥0.4~5.5m深,fak=50kPa,高压缩性;粘土0.6~7.4m深,fak=65kPa,高压缩性;淤泥质土1~8.7m深,fak=55kPa,高压缩性;粉质粘土1~7.2m深,fak=200kPa,中压缩性;强风化泥质砂岩未揭穿,fak=300kPa,低压缩性。

2停车场主要单体结构设计总结

停车场内房屋结构安全等级为二级,结构设计使用年限为50年。根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008,除变电所为重点设防类外,其余均为标准设防类建筑[7]。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,本实例工程属于抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度0.05g,地震设计分组为第一组[8],结合地方管理规定和场地地震安全性评价报告,场区特征周期0.35s,地震影响系数最大值0.0765,场地土类别为Ⅲ类。工程材料选择:主体结构混凝土等级采用C30,地下室结构采用P6抗渗等级防水混凝土,二次浇捣构件(如构造柱和圈梁等)混凝土等级采用C25,钢梁钢柱采用Q235B钢材。主要建筑单体结构布置和基础选型如下:综合楼建筑面积约7000m2,总高度为22.35m,五层钢筋混凝土框架结构,局部有地下室,柱网布置开间7.8m,进深7.2m,抗震等级四级,主要柱截面600×600,主要梁截面300×700。选用直径500预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。

运用库建筑面积2万平方米单层工业厂房,采用门式刚架结构,钢柱钢梁抗震等级四级,柱网跨度15m+28m+26.4m+26.8m,柱距离6m,主要柱截面H600×350×8×16,主要梁截面H(1000~700)×350×12×20。柱下基础选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,轨道道床基础选用直径400预应力混凝土管桩桩筏基础,持力层粉质粘土。洗车库和污水处理站为一层钢筋混凝土框架结构,局部两层,抗震等级四级,主要柱截面500×500,主要梁截面300×800。选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。变电所为两层钢筋混凝土框架结构,其中一层为半地下室电缆夹层,抗震等级三级,主要柱截面400×400,主要梁截面300×900。选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。人行天桥独柱钢筋混凝土框架结构,柱网布置跨度7m+13m+12m+8.5m,抗震等级四级,主要柱截面500×1200,主要梁截面400×1200。选用直径600钻孔灌注桩桩承台基础,持力层粉质粘土。

3结构设计难点分析

(1)根据场地地质概况的描述,本场地淤泥及淤泥质土较厚,新填土达4m深,场地地面沉降不稳定,柱下基础和库房内无砟整体现浇道床,对基础沉降极其严格,选用何种加固处理措施,是结构设计难点之一。

(2)运用库为大跨度工业厂房,采用何种结构体系,是本工程结构设计难点之二。考虑施工周期和经济指标,本工程采用钢梁钢柱门式刚架结构体系。

(3)刚架梁梁连接节点计算时,高强螺栓计算中和轴位置的确定是本工程结构设计难点之三。查阅相关资料,中和轴位置的确定有两种假定:①中和轴在受压翼缘中心,假定模型:在弯矩作用下,把梁根部截面弯矩简化为作用于梁上、下翼缘的力偶,同时把梁受拉翼缘和端板作为独立的T形连接件看待,忽略腹板的扶持作用。此假定螺栓受力与端板厚度关系很大,设计计算较为繁琐;②中和轴在端板形心,假定模型:高强螺栓外拉力总是小于预拉力,在连接受弯矩而使螺栓沿栓杆方向受力时,被连接构件的接触面一直保持紧密贴合,认为中和轴在螺栓群的形心轴上。根据《端板连接高强度螺栓群中和轴位置研究》试验论文结果,螺栓群中和轴介于其端板形心与受压翼缘内侧中心线之间,当所受弯矩越小,则中和轴越接近端板形心轴,越大则越接近受压翼缘[9]。

4配合施工遇到的问题分析

(1)围墙开裂。分析原因:新填土4m高,围墙距离护坡边仅1m,施工工期较紧,施工单位无法用大型机械分层碾压,填土密实度达不到设计要求。解决措施:①围墙基础选用刚性较大条形基础,防止不均匀沉降,此方案施工较快,造价便宜。②选用换填处理或水泥搅拌桩加固围墙基础下新填土,减小不均匀沉降量,此方案施工周期较长,造价偏贵。综上所述,本工程选用第一种解决措施。

(2)运用库库内柱式检查坑,轨道下混凝土短柱出现偏柱、歪柱等现象。分析原因:短柱设计由结构和轨道两个专业,施工也分别由两家单位施工。解决措施:①混凝土短柱设计为钢柱,直接安装。②混凝土短柱由一家施工单位施工。建议日后设计采用第一种解决措施。

(3)人行天桥柱下管桩无法施工。分析原因:人行天桥跨轨道设置,场地内轨道区域下被地路专业设计水泥搅拌桩加固。解决措施:①天桥柱下基础改为钻孔灌注桩;②检验水泥搅拌桩加固后地基承载力,如不够采用,采用CFG桩加固后采用柱下独立基础。结合现场工期需要,本工程采用钻孔灌注桩基础方案。综上所述,结构设计时,充分运用结构设计难点分析结果,指导结构设计;配合施工时,遇到以上问题,经分析原因,采取我们选用的处理措施,得到明显改善效果,保质保量,按时完成土建施工。目前,本工程已投入使用2年,没有出现任何问题,得到业主单位一致认可。

5结构设计建议

(1)运用库库房内轨道道床为无砟整体现浇道床,对基础沉降极其严格,铁路规范要求控制在20mm以内,如果道床下地质情况不好,建议采用预应力混凝土管桩桩筏基础。

(2)运用库为一层钢结构工业厂房,采用何种结构形式,需根据结构计算和经济比较。结合本工程实例,试算比较后,得出如下经验:柱跨28m,采用混凝土柱+钢梁排架结构和钢梁钢柱门式刚架结构较经济,综合考虑施工工期,选钢梁钢柱门式刚架较适用。

(3)刚架梁梁连接节点设计时,综合考虑各种因素,高强螺栓群计算中和轴宜选端板形心。

(4)场地平整有大量新填土,新填土下有较厚的淤泥和淤泥质土,计算单桩承载力时一定要考虑桩侧负摩阻力。

(5)结合配合施工中的问题,建议结构设计时改进以下措施:①场地内高填方区围墙应做刚性较大的条形基础,以避免围墙不均匀沉降开裂;②运用库库内柱式检查坑,轨道下混凝土短柱出现偏柱、歪柱等现象,影响传力和结构安全,建议混凝土短柱设计为钢柱,直接安装即可;③被其他专业加固的场地区域,柱下基础结构设计时,建议选用钻孔灌注桩。

6结束语

近几年,国家大规模发展城市轨道交通,相应的车辆基地和停车场结构设计项目越来越多。本文针对实例工程,总结了停车场建筑单体结构设计要点,分析了结构设计难点和配合施工中的问题,提出了结构设计改进建议,可供相似工程参考。


结构设计论文:高层居民建筑结构设计论文

1高层居民建筑断肢结构墙结构的概述

建筑设计在进行高层居民建筑墙建筑时,在建筑断肢结构墙之前,必须满足以下的几个条件:一方面,在对结构墙进行地震设计时,应该确保断肢结构墙所承担的最低层振底部地震的破坏力不能超过种地不的一半;另一方面,对于断肢结构墙的下限,在断肢结构墙数量较少的情况下,如果不能满足底部地震抗拒力,应该把断肢结构墙当作一般结构墙来进行设计;最后,如果在结构墙的结构中,只存在少数的小墙枝,设计时应该对小墙枝进行一半的结构墙处理。

2高层居民建筑短肢结构墙的结构设计

对高层建筑断肢结构墙进行结构墙的设计之前,首先要对建筑的整体的结构墙进行设计规划,以确保合理、足够长度的长肢结构墙与短肢结构墙共同构建高层建筑。设计师在进行设计时,应该对短肢墙进行异形柱的设计,也就是断肢结构墙的变形特征框剪结构。设计师在经过准确的计算以及测量后,仅仅只有结构墙的结构形式符合短肢架构墙的条件而且应该将结构墙的参数设定为段式结构强的标准参数。由于是在居民建筑房间的间隔墙教会胡设置成断肢结构墙,因为是依据建筑间隔墙的位置进行规划设计所以断肢结构强对建筑产生不了阻碍。在短肢墙输两天不变的情况下,应该根据建筑结构的抗压力进行确定。不要把断肢结构墙设计的过多或者过少,这样都会使建筑变得太过软或硬,要坚持适度的原则,而且短肢墙的布置要均匀,以保障建筑结构钢心与质心相统一。在某些情况下,往往会出现高层民居进驻负荷过重或者是造型不规则的情况,断肢结构强应该被设计在平面之外的边角或者是建筑结构的周边,进而使建筑架构的整体性稳固,保持结构刚度的适度。另外,应该保证墙肢的厚度薄厚适宜,使间隔墙的表面没有突出的墙肢。最后,设计师要按照高层居民建筑平面抗侧刚度的标准,设计适合的中心剪力抢在高层建筑结构构中。

3高层居民建筑短肢结构设计中的要点

3.1对短肢墙的轴压比进行合理的控制

现阶段,在进行建筑设计的过程中,如果短肢结构墙在负荷的作用下,小偏差的条件下,说明短肢结构墙的延性交差,如果是大的偏压就是在大的轴压的情况下。因此,在进行施工建筑时,要特别关注混凝土的约束力以及裂缝情况。

3.2提高短肢结构墙的抗震性能

高层居民的建筑结构中,建筑的外边缘、角点的短肢结构墙的抗震性能相对较弱,在地震来临的时候就会遭到破坏。在高层短肢结构发生变形时,结构墙原有的变形就会得到加剧,进而导致墙体的裂缝。在进行设计的时候,设计师应该着重注意短肢结构的结构性能,采取科学合理的措施进行有效的防范。比如:设计师应该减少高层建筑边角周围短肢结构墙的轴压比例,增加钢筋的配筋率,适当的对小墙肢的抗震能力进行加强,以保障建筑结构的安全与实用。

3.3正确判断短肢结构墙结构内梁的属性

在短肢结构墙的墙梁设计过程中,假如墙开洞时墙梁的跨高比小于五,应该依据梁的实行对梁进行设计。在墙梁跨高比大于五的情况下,应该依据框架梁进行设计。因为高层家主结构的整个刚度以及抗侧度都是受到短肢墙墙梁的刚度影响的,因此,有关短肢墙梁的截面选择、梁的配筋以及设计都必须科学合理,进而提高建筑结构抗震性能。在高层居建筑短肢结构墙的结构设计中,建筑设计师可以对短肢墙的刚度进行适当的减少,使短肢墙的设计符合梁截面的要求,以保障短肢结构墙结构的稳定性与安全性。

4结语

综上所述,在城市现代化进程日益加快的今天,高层居民的建筑技术越来越高端。现阶段,为了满足居民对高层建筑强度现代化作用要求,建筑设计师应该采用短肢结构墙的结构设计方案。在进行高层居民建筑墙设计的过程中,建筑设计师应该在充分利用科学信息技术的前提下,不仅仅要做好对短肢墙的轴压比进行合理的控制、提高短肢结构墙的抗震性能、正确判断短肢结构墙结构内梁的属性等工作,而且要紧跟时代发展的步伐,明确人民群众对房屋建筑的需求,顺应社会发展的潮流趋势不断的对高层居民建筑短肢结构墙的结构设计技术进行改革与创新,进而在保障建筑质量安全的前提下,满足人民群众对建筑的居住要求。


结构设计论文:剪力墙建筑结构设计论文

1.剪力墙建筑结构设计中的基本概念及其分类

1.1剪力墙结构设计的概述

通常来说,一般剪力墙结构的建设规模较大,可实际厚度较小。因此,这种特点也决定了剪力墙结构的具体形状以及承受能力的大小。其中,剪力墙结构的组织形状相似于板状,自身具备了较高的承受能力,与柱子的受力程度非常相似。然而,在其他方面上,这两者有着十分明显的差异。并且,剪力墙结构是建筑结构中不可或缺的核心部分,设计人员在对其进行设计时,不仅要充分发挥剪力墙结构固有的承载力大和平面内刚度大的优点,还应该按照不同场所要求,设计出科学合理的剪力墙结构设计方案,使其发挥最大化的使用性能。

1.2剪力墙结构的分类

(1)虽然实体墙与截面剪力墙在某些方面,有着较大的差异。可是,这两者的开通面积与不开通面积是基本相同的。并且,这种剪力墙结构形式在发生变化时,也是呈现了曲线状态,是一种固定不变的形态。

(2)即使剪力墙开口不大,但因为剪力墙开通面积已经远远超出了规定范围。所以,此时的剪力墙结构呈现的是弯曲状态,并且无任何的阻挡点,从而导致其位置和形态均发生了不同程度的变化。

2.剪力墙建筑结构的厚度和长度的选取

剪力墙墙肢截面的高度就是剪力墙墙肢的长度,这个长度一般不应超过8m。在剪力墙结构设计中应确保剪力墙结构的延性,为了避免脆性的剪切破坏,可将高宽比大于2的细高剪力墙设计成弯曲破坏的延性剪力墙。但是有的墙体长度很长,为了确保墙体的高宽比值大于2,就要采取开设洞口的方法将长墙分成均匀的、长度较小的连肢墙,而其洞口则最好采用约束弯矩比较小的弱连梁。

3.剪力墙建筑结构设计计算的原则

设计人员在对剪力墙结构进行设计时,应该遵守相应的设计原则,真正做好考察工作,坚决不可以采用盲目的设计方法。只有这样,才能确保剪力墙结构设计的规范性,这也是保证建筑结构安全可靠性的重要表现。

3.1楼层之间最小剪力系数的调整原则

一般情况下,为了防止安全隐患的发生,减轻建筑结构的自身重量,设计人员在对建筑工程进行设计的过程中,可以采用减少剪力墙布置的方法。但是,这种设计形式有一个必要的前提条件,那就是短肢剪力墙的力矩必须保持在规范的标准要求内。同时还可以应用大开间的剪力墙结构,以此来提高建筑结构的强度,充分保证楼层剪力系数的安全性,并从一定程度上,大大降低了工程造价成本。

建筑结构4.剪力墙结构优化设计的几点建议

我们知道,剪力墙结构作为建筑结构设计中至关重要的一个环节,其设计质量的好坏将会对建筑工程建设质量产生非常大的影响。而这种建筑结构形式因为具备较高的强度以及良好的延展性的优点,因此得到了十分广泛的应用,充分发挥了自身的有效价值。但是,在实际应用过程中,由于建筑工程存在很多的不确定性,当剪力墙结构发生明显的变化状态时,常常会受到一些外力因素的破坏,使得剪力墙结构的抗震性能遭到了一定的影响,同时也大大降低了建筑结构的稳定性。一般情况下,剪力墙结构最大的优点是具备了十分理想的承载能力。并且,在剪力墙结构的侧面部分,也拥有着较大的平面内刚度,这就充分保障了建筑物的安全性。另外,在建筑内部的剪力墙结构设计中,石柱与房梁都是隐蔽起来的,有效的提高了建筑室内的美感。但是,剪力墙结构也存在着较大的缺陷,无法为人们提供更多的可利用空间,经常会给人们的日常生活造成许多的不便。通过相关调查数据表明是刚韧性较强的剪力墙,在地震发生时,房屋所受到的损坏是最小的。但是,建筑设计人员一定要注意将其控制在合理的范围内,不允许其随意的扩散发展。从而确保剪力墙结构设计工作的质量和效率。其次,由于剪力墙结构成本费用较高,这无疑会对建筑工程建设成本上造成一定的压力。因此,建筑企业要采取及时有效的解决对策,尽可能减少工程成本的浪费,促剪力墙结构能够正常运行。

5.结束语

综上所述,可以得知,剪力墙结构在建筑结构设计中占据着重要的地位,对于建筑物整体结构的安全稳定性起到了重要的作用。因此,建筑企业要高对重视剪力墙结构问题,不断优化剪力墙结构设计方案,逐步提高剪力墙结构设计水平,相关设计人员要充分做好现场施工的勘察分析工作,根据实际的施工情况来制定最终科学合理的剪力墙结构设计方案,加强对剪力墙施工质量的监管力度,建立完善的施工管理体系,注重对施工人员安全意识的培养,使其能够严格按照规范的操作流程进行施工作业,确保建筑物整体的使用质量,从而促进我国建筑行业的蓬勃发展。


结构设计论文:土地针对性措施结构设计论文

1土地针对性措施结构设计存在的问题

1.1材料设计方面

设计人员在材料规划方面通常忽略很多规范中的要求,导致材料使用不规范的现象频频出现。例如针对混凝土的设计,截面如果没达到一定标准,那么就要以相应的系数乘上它的强度,否则混凝土的构件会受到很大的强度损失。

1.2荷载设计取值方面

土建结构设计人员在实际操作过程中,为提高工作效率,对不同建筑的结构设计会采取同样的荷载取值,导致结构失去稳定性。例如在对建筑的屋架和拱面结构设计过程中,必须考虑他们之间的内在感应,取值一定要严谨,充分考虑外部因素如积雪等对其荷载的影响。

1.3间距设计方面

尽管政府部门及建设单位一直在强调伸缩缝之间的间距设计,但是从当前建筑看,依然出现很多温度裂缝的情况,主要原因在于不合理的间距设计,以及材料因温差发生的变化。

1.4保护层的厚度设计方面

很多设计人员在保护层厚度设计方面一直存在一个误区,即随着保护层厚度的增加,强度也会增强。但实际上如果保护层厚度增加过多,会使混凝土长时间浸泡在水中,强度下降速度加快,使土建工程的安全性受到很大的影响[1]。

2土地针对性措施结构设计的原则

2.1计算简图的选择应该既符合实际受力状况又必须符合施工要求

计算简图是施工过程能够指导其安全运行的关键,图纸的设计必须满足建筑物的实际使用要求同时又能够保证与施工时的顺序及安全一致。计算简图一般经过对工程的整体分析而设计的,用来指导施工的每个环节。所以在选择计算简图时,要保证符合建筑工程的实际情况,从而更好的引导施工的进行。

2.2建设方案的选择必须适用土建施工

建设方案中需体现施工地质条件、工程类型、承载能力等许多内容,尤其在地质勘测的信息方面在施工过程中有重要的指导作用。因此进行土建工程时,一定要选择合理的建设方案。

2.3结构方案的选择

结构方案的选择关系到整个结构设计命脉,所以对结构方案的选择要严谨慎重。结构体系中要明确受力传递路径,使传力做到简捷。结构体系设计时,如果结构单元相同,就要保证整个结构体系一致。另外整体设计需要综合考虑多方面的因素,如施工环境、施工地质条件、工程设计、施工材料与设备的供应情况。这样,结构方案才能适用于建筑的整体施工中。

2.4计算结果的正确分析

现阶段,工程计算基本是通过计算机完成的,尽管在数据计算方面有很大的优势,但是很多的数据输入、统计、计算仍需人工完成的,如果工作人员技术能力水平不高,对计算认识不足,在输入的过程中就会出现很多偏差,使整个工程的质量受到威胁。因此结构设计人员一定要保证计算结果的准确性,使工程顺利进行[2]。

3土建结构设计需要注意的问题

3.1地基与基础设计问题

土建工程在施工之前需要对地质进行勘察,形成勘测报告,结构设计中更多的依赖于勘测报告。设计单位对建筑物基础进行设计时,应综合考虑施工地基实际情况,结合勘测报告确定基础设计方案,防止出现地基无法承受压力的情况,最终造成巨大的经济损失。

3.2楼板设计的问题

楼板的功能在于把楼面的承载力转移到墙体或者梁之上。楼板设计过程中,应避免使用双向板代替单向板的计算方法,因为一旦误差出现,设计人员与施工人员将无法对楼板受力情况作出分析,从而出现楼板的配筋方向不均匀,甚至出现裂缝等一系列问题。

3.3梁、板计算跨度方面的问题

梁和板的比例特殊情况下会发生一定的改变,如针对扁梁结构,梁的高度与板的厚度其实相差很小,所以计算长度要选择梁的中心,通过梁中心处的两边弯矩与板的厚度配筋,进行取值。由此可见,结构设计中,应以设计原则为基础,同时做到具体问题具体分析。

4土建结构的优化设计

土建结构的优化设计必须遵照土建结构设计的原则,同时设计过程中需注意地基与基础设计、楼板设计、梁板计算跨度等方面的问题。针对土建结构设计中存在的问题,对土建结构进行优化设计,主要体现在材料选择、结构设计、结构构造、保护层厚度以及结构荷载取值等方面的优化。其中土建结构在材料选择方面,主要争议表现在混凝土的选择上,设计人员与施工人员需根据实际情况选择不同标准强度的混凝土;而结构设计的优化主要考虑地下防尘与防潮设计,使结构保持持久使用;在结构构造方面,应考虑到结构间的伸缩缝,根据实际情况设置伸缩缝宽度,减少墙体裂缝;另外对于保护层厚度的优化,设计人员需要将混凝土的耐久度与保护层的厚度联系起来,保证混凝土不会因为长期浸水而发生报废;最后在结构的截取值方面需要进行优化,保证屋面结构的安全性。

5结语

土建工程结构设计要严格遵守设计原则,避免施工中出现的各种问题,同时设计人员在设计过程中一定要坚持具体问题具体分析,从而保障土建结构的设计质量。


结构设计论文:高层住宅结构设计论文

1高层住宅建筑结构概况

本次选取比较典型的三栋近120m超高层住宅,即板式、规则点式、不规则点式(以下简称板式、规则、不规则)。

2结构选型,高宽比、水平荷载分析

2.1结构选型

从结构造价、施工便捷性角度出发,选用现浇钢筋砼结构;因为项目均为住宅,从建筑使用空间角度考虑,不希望出现突出室内的柱、跨房间梁等,因此结构体系选择剪力墙结构体系。砼强度等级竖向构件C50~C30,水平构件C35~C30。

2.2结构优劣性分析

规则点式因其平面规则、高宽比最小,为结构最优;板式因进深小,且屋顶构架高(如图6)为结构最差;不规则点式则介于二者之间。

2.3建筑结构的高宽比

规则点式平面的宽度容易得到,但板式和不规则点式的平面较为复杂,在此参照广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)补充规定3.2.2条:“…当建筑平面非矩形时,可取平面的等效宽度B=3.5r,r为建筑平面(不计外挑部分)最小回转半径。”[1]。的宏观控制,如果高宽比过大,就会对结构体系、结构构件断面的设计和结构经济性的控制带来不小的挑战。

2.4水平荷载作用下结构基底剪力分析

3个项目地震基底剪力有无安评相差6%~34%(不规则点式超高层对地震力敏感),因此结构计算均采用安评值;Y向风工况基底剪力比地震工况基底剪力部分大22%~85%,由此可见,该场地水平荷载尤其是风荷载较大。

3结构体系的变形分析及布置原则

3.1通过结构试算,变形控制工况,结构弱轴方向的荷载控制工况全部为风荷载工况;风荷载与建筑体型密切相关而与结构主体关联性较小(仅风振相关),而地震荷载与结构刚度、周期、自重等息息相关,因此应把握水平荷载的类型在结构体系布置时采取不同的措施。

3.2剪切变形与弯曲变形抗侧力刚度较弱的结构体系(比如框架结构),其水平力作用下的变形以剪切变形为主,抗侧力刚度较强的结构体系(比如剪力墙结构),其水平力作用下的变形以弯曲变形为主,框-剪体系则介于二者之间,整体弯曲变形主要体现在竖向构件在倾覆弯矩作用下的拉压变形,因此对于剪力墙结构,要加强关键位置(离刚心较远且整体性较好的位置)的竖向构件轴向刚度,就可提高整体抗弯刚度,减小弯曲变形,控制楼层最大层间位移角。

建筑结构3.3剪力滞后效应“剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象,小至一个构件,大至一栋超高层建筑,都会有剪力滞后现象,具体表现是:在某一局部范围内,剪力所能起的作用有限,所以正应力分布不均匀”[3]。剪力滞后效应会降低整体抗弯刚度;如果要减少剪力滞后效应,应加强结构体系整体性特别是加强关键竖向构件(或筒体)之间的连接。

3.4结构抗侧力体系布置原则经过4.1~4.3的分析,结构布置原则如下:①找出关键位置的竖向构件并予以加强(提高整体抗弯刚度,原理类似于加强工字钢的翼板)。②尽量对齐纵、横向墙体位置,加强整体性,减小剪力滞后效应(原理类似于设计工字钢的腹板)③对抗侧力刚度帮助不大的构件以承受竖向荷载为主来设计,以合理低限设计结构断面,减轻结构自重。通过加强关键位置的竖向构件和减小剪力滞后效应形成高效抗侧力体系,从而实现以较小代价达到结构需求的抗侧刚度的设计目的。另外,从建筑使用功能的角度出发,剪力墙布置做如下建议:①优先考虑楼、电梯井,分户墙位置,可减少被转换的概率。②布置在楼、电梯井尽量形成筒体,筒体内墙从底部开始就采用最小断面至顶,降低建筑公摊。

4结构体系的布置要点与结构计算模型、参数的处理

4.1布置要点

4.1.1板式住宅

X向:利用周圈凸窗设计高连梁、提高整体刚度。Y向:南北向离刚心较远位置设置厚墙、大断面柱(如图7中涂黑部分的竖向构件),利用楼电梯井形成筒体;加强南北向连接;尽量对齐剪力墙。

4.1.2规则点式住宅

建筑外周圈剪力墙体通过凸窗位置高连梁围成筒体,内部楼电梯间围成筒体;加强内外筒体连接。

4.1.3不规则点式住宅

建筑外周圈剪力墙体尽量满布,周圈凸窗位置均设计为高连梁;离刚心较远位置设置筒体并适当加厚墙体(如图9中涂黑部分的竖向构件)。

4.2结构计算模型中部分构件、参数的处理。

4.2.1连梁:计算模型处理方式分两种,墙上开洞方式和按普通梁方式,按墙上开洞方式输入计算则软件一般按壳单元处理,按普通梁方式输入则软件一般按杆单元处理,前者的力学模型更贴切实际情况,整体性比后者大甚至大很多,因此在结构计算模型中连梁尽量按墙上开洞方式输入。

4.2.2连梁刚度折减系数:风荷载工况下取1.0,地震工况取0.5~0.7。

4.2.3带边框柱剪力墙:传统软件将剪力墙作壳单元处理(不考虑面外刚度),边框柱作杆单元处理,在承受垂直于剪力墙方向弯矩时未考虑剪力墙的有利作用而全部由边框柱承担,会造成边框柱设计不合理,解决办法是读出内力手算复核或采用能考虑剪力墙的有利作用的软件。

4.2.4位移比对层间位移角的影响:当楼层层间位移角不满足规范要求时,不要盲目去做加法,应该分析是由于整体刚度不足造成还是扭转造成,如果是扭转造成则调整刚心位置去解决,如果是整体刚度不足(位移比已很小)则应再加强整体刚度。

5竖向构件的设计与优化

在主体结构的砼用量中,板式超高层住宅剪力墙所占的砼体积比例一般在2/3左右,点式超高层一般也占到50%以上,同时剪力墙中边缘构件的用钢量又占到整个剪力墙用钢量的2/3左右,因此整个结构体系设计是否经济重点在于剪力墙以及其边缘构件的设计是否合理;剪力墙在设计中注意问题如下:

(1)多布长墙少布短肢墙,在优化墙体时先考虑优化墙厚,后考虑优化墙长;设置的厚墙、端柱在通过了层间位移角最大楼层后应及时收断面。

(2)在结构电算模型初步定案后,应在图中画出边缘构件范围并推敲其合理性,修改完成后再反馈到电算模型中。

(6)端柱的含钢率较剪力墙高,如结构经济指标要求较高,则要把端柱断面设计至合理低限。

(4)组合墙、边框柱、端柱应按照合并的组合墙截面进行配筋。

(5)在约束边缘构件区域,计算体积配箍率时考虑墙身水平筋伸入边缘构件作箍筋,优化配筋同时提高墙体的整体性;在构造边缘构件区域,暗柱箍筋除外围采用封闭箍外,内部采用拉钩隔一拉一,在优化配筋的同时使其与约束边缘构件区域承载力有所差别,形成多道防线。

6结构经济指标、结构的建筑适用性评估

在结构初步设计阶段,结构体系定案后应及时评估结构的经济性和适用性,避免后面返工:

6.1结构经济性评估在地震烈度7.5度,风荷载较大地区,建筑物高宽比以及结构的规则性对结构经济指标的影响较大,以上三栋建筑的砼单方指标比值为1:0.72:0.89;钢筋单方指标比值为1:0.78:0.92;三个项目的经济指标均在可以接受的范围内。

6.2结构对建筑空间的适用性评估

(1)板式住宅:除少数北面外墙较厚外(500~600mm),其余墙体厚度在第3层以上均不大于200mm,除凸窗外,梁高不大于450,梁宽不大于200,在高宽比超规范很多、水平荷载很大的地区达到了结构与建筑在使用空间上的基本和谐统一。

(2)规则点式住宅:除底层墙厚300~400外,标准层以250,200厚度为主,除凸窗位置外,其余主梁高不大于570;满足建筑要求。

(3)不规则点式住宅:除底层及三个控制弯曲变形的角部墙厚为300~400外,标准层以250,200厚度为主,除凸窗位置外,其余主梁高不大于570;满足建筑要求。

7结论

本文以三栋具体的超高层住宅建筑为例,总结出厦门杏林湾这一水平荷载较大地区超高层住宅结构设计的流程:

(1)在水平荷载大、高宽比大情况下,通过加强关键位置竖向构件和减小剪力滞后效应形成高效抗侧力体系,实现以较小代价达到结构需求抗侧刚度的目的。

(2)通过第(1)点布置出合理的结构体系后,还应在结构计算模型、电算参数的处理方面抓住重点,使其符合实际情况;最后落实到具体的每个结构构件的设计上来。

(3)板式超高层住宅因其大开间、小进深的原因在采光通风方面有着天然的建筑优势,但其结构造价是最高的,适用于高附加值的项目;规则点式结构造价是最低,但在沿海地区与板式比较具一定建筑劣势,适用于高容积率项目;不规则点式则介于上述两者之间。

(4)结构设计是一个系统工程,在初步设计阶段应及时评估结构的经济性和适用性,避免后面返工,使整个工程设计和谐统一。


结构设计论文:折叠封堵技术结构设计论文

1折叠封堵技术的优势

折叠封堵的优点是:①无需在管道上开等径孔(封堵管径DN720,封堵孔直径只需¢500mm);②开孔数少,单侧除了开旁通孔外,只需开一个封堵孔;③封堵设计压力达到1.0MPa。由于挡板—囊式封堵的特点:封堵压力不超过0.2MPa,单侧除了开旁通孔外,需要开送囊孔和挡板孔,对开孔质量要求高,若开孔边缘有毛刺将极易划破橡胶囊等[7,8]。所以在低压封堵领域,折叠封堵取代挡板—囊式封堵具有广阔的市场应用前景。

2折叠封堵头的结构设计

2.1折叠封堵头的结构组成

折叠封堵头是油气管道折叠封堵技术的关键设备。它通过管道上所开的不等径孔插入管道中而临时堵塞一条管道的介质流动,充当一个切断阀的作用。折叠封堵头主要由后左(右)侧折压板、斜拉杆部件、导向轮部件、后中间固定压板、封堵头座身、封堵头水平调整块、摇臂、前中间固定压板、前左(右)侧折压板、销轴、封堵皮碗等组成[9]。压板分为前、后两组,每组由三块组成。中间固定板成上下两端为圆弧的板块形。左右两侧的折压板成月牙形,与中间固定压板组成转动副,在斜拉杆部件的作用下可以收折起来。前压板可形成一个相对管道内径略小的圆盘平面。压板的作用是装夹封堵皮碗。由于左右两侧折压板可以收折和展开,夹在中间的橡胶皮碗自然就跟着收折和展开。两组斜拉杆部件的前端通过拉钉将前左(右)侧折压板和后左(右)侧折压板夹皮碗连接,后端通过销轴与封堵头座身转动副连接。斜拉杆部件的作用是收折或展开两侧的折压板。上下两根摇臂的前端通过销轴与后中间固定压板转动副连接,后端通过销轴与封堵头座身转动副连接。摇臂的作用是支撑整个封堵头前部的压板与封堵皮碗。导向轮部件安装在前中间固定压板的中轴线上下方。导向轮部件的作用是其上的滚轮与管道内壁接触,引导整个封堵头在管道内移动,减小摩擦。封堵头水平调整块安装在封堵头座身的底部,位置可调以适应不同的管道壁厚。它的作用是保证封堵头下落到极限位置时,整个压板平面与管道轴线是垂直的,即压板平面既不前倾也不后仰。当封堵头在管道内下落直到水平调整块触到管道内下壁时,压板与皮碗完全展开成一个平面,在管道内形成严密的封堵。封堵皮碗被装夹在前后压板之间。皮碗边缘与管道内壁的摩擦、挤压、贴合,来完全阻断介质的流动。

2.2折叠封堵头的工作原理

装夹皮碗的压板设计为由三块组成,左右两侧的折压板可以收折,便解决开小孔下入管道的关键问题。在管道封堵作业时,折叠封堵头安装在液压封堵缸的活塞杆上。封堵联箱、液压封堵缸、折叠封堵头安装成一体,在封堵现场被称为封堵设备。吊装此封堵设备到封堵处夹板阀时,由于重力作用,折叠封堵头前部的压板及皮碗下落,在斜拉杆作用下使左右两侧压板收折,封堵头收紧形成一个较小直径的收折体,如图4(a)所示。开动液压动力源,液压封堵缸的活塞杆慢慢伸出,使折叠封堵头从封堵孔中慢慢下入管道。因为封堵头的上下2个摇臂、后中间固定压板、封堵头座身形成一个平行四边形机构,而平行四边形机构的特点是连杆作平移运动,所以整个封堵头压板可上下平动,且能保证前后固定压板平面与管道轴线始终垂直。折叠封堵头在慢慢放入管道的过程中,下部导向轮首先接触到管道内壁。液压封堵缸活塞杆的不断伸出,封堵头座身继续下落,同时封堵头在导向轮引导下慢慢沿管道内壁推向前方,且左右折压板同时也在慢慢张开,如图4(b)所示。当封堵头座身端部的封堵头水平调整块最终抵到管道下部内壁内,此时左右两侧折压板完全张开,皮碗与管道内壁贴合,封堵头就将管道严密的封堵,如图4(c)所示。

2.3封堵皮碗的结构设计

封堵皮碗被装夹在封堵头前后两组压板之间。皮碗成圆锥体外形,有小端面和大端面。其中,小端面直径与管道内径相同,大端面直径大于管道内径,如图5(a)所示。当封堵头进入管道时,由于管道内壁尺寸限制,皮碗受摩擦挤压作用,发生弹性变形。在回弹力和管道压力的双重作用下,皮碗边缘紧贴在管道内壁上,实现管道的封堵,如图5(b)所示。由于皮碗需要收折,所以皮碗材料硬度必须适中,而且皮碗材料必须完全是橡胶,中间不能含有抗拉体(线)。这就是折叠封堵只能适用于低压封堵的根本原因。

3现场封堵试验

设计参数:设计封堵压力1.0MPa,试验压力1.5MPa。试验一:封堵管径DN720mm,管道壁厚9~12mm,开孔直径¢500mm;试验二、封堵管径DN529mm,管道壁厚9~12mm,开孔直径¢376mm。折叠封堵头进入进行封堵的现场动作过程,如图6所示。

4结论

我们研制的折叠封堵头是折叠封堵技术的关键设备。它在重力作用下能收紧而形成一个较小直径的收折体,这样就能从小于管道内径的开孔中下入管道。在放入管道的过程中,封堵头慢慢沿管道内壁推向前方,同时慢慢张开,当封堵头水平调整块接触到管道下部内壁时,封堵头完全张开,封堵皮碗发生弹性变形。在回弹力和管道压力的双重作用下,皮碗边缘紧贴在管道内壁上,就将管道严密封堵。折叠封堵的优势在于开孔直径小,封堵设计压力达到1.0MPa。在低压封堵领域,折叠封堵取代挡板—囊式封堵有广阔的市场应用前景。


建筑结构结构设计论文:童鞋结构设计论文

1帮面结构设计

1.1贴楦及要求

中国的童鞋分为小童(3~6岁)、中童(7~12岁)和大童(12岁以上),大童的尺码已接近成年人,一般按成年人的尺码进行设计,但在童鞋设计时,要区分小童和中童。在设计小童鞋时,一般选用26码作为基本码;如果设计中童鞋时,一般选用32码(法码)作为基本码。而本次设计是以小童鞋为例,所以选用26码楦作为标准楦,数据也选用标准数据,即它的楦底样长为166mm、跖围为165mm。目前,贴楦绝大多数是采用美纹纸贴楦法,而在进行沙滩凉鞋的帮样结构设计时,基本都采用贴全楦法,即在贴楦时,有三条美纹纸竖向贴(先贴一条背中线,再在两侧各贴一条),接着其他采用横向贴法,且每条美纹纸都有1/2的重合(见图2)。

1.2标划“三点一线”和口门、后帮控制线

用铅笔在已贴美纹纸的楦头上,将背中线、后弧线、楦底中心线画出,并找到外腰边沿凸度点O,过点O作背中线的垂线OH,即为口门控制线。取OH的中点E和后跟高度点C(26码的后跟高度为45mm),用软尺直线连接CE,即为后帮高度控制线(见图3)。

1.3设定各部位点

各部位点的设定,见图4。(1)鞋帮总脸长的设定鞋帮总脸长没有固定的数据,主要视鞋的风格类型和分割比例而定,同时兼顾美观和穿着的舒适性。本款式凉鞋总脸长点设在脚弯点与跗骨点之间,一般是楦底样长的65%,即166mm×65%≈108mm;以楦底前端点I沿背中线向后量取长为108mm处,定为J点,线段JI即为鞋帮总脸长。(2)内怀最前点的设定全空式凉鞋的内怀最前点主要根据款式类型而定,一般设计在大脚趾后端点的前方。根据本款式特点,内怀最前点一般设计在楦底样长的85.5%处,即以楦底后端点K为起点,直线量取142mm(166mm×85.5%≈142mm)与楦底边沿交叉点P,即为内怀最前点。(3)外怀最前点的设定全空式凉鞋的外怀最前点,也是根据款式类型而定,一般设计在小脚趾后端点的前方。根据本款式特点,外怀最前点一般设计在楦底样长的83.1%处,即以楦底后端点K为起点,直线量取138mm(166mm×83.1%≈138mm)与楦底边沿交叉点S,即为外怀最前点。(4)后帮高度的设定后帮高度主要根据款式、后跟造型和穿着的舒适性而定。本款式是带有后带的凉鞋,且后带中包有海绵,因此,这样的后帮高度要略高于正常的后跟高度点。通常是占楦底样长的28.9%,即166mm×28.9%≈48mm。以楦底后端点K沿后弧线向上量取长为48mm处,定为M点,线段KM的长度即为后帮高度。

1.4设定部位线条与造型

各部位线条与造型的设定,决定了本款式的美观度和一定的舒适度(舒适度还与楦型有关),因此在帮样结构设计中此步骤非常关键。各部位线条和形状见图4或图5。(1)A—前帮内侧面的形状设定本款式的前帮内侧面,是一条带形状,可设计成直条形,但这样设计会过于简单,不是很美观,所以将它设计成下大上小的造型,这样做会有线条的美感,以及与B部件结合的非常流畅,不会那么呆板。大小要考虑B部件的数据,因为B部件的材质是织带,它的宽度数据是固定的几种,有15、18、20、25mm等规格。在本款中选择18mm或20mm(本文选择20mm)规格比较合适,因为太小,不够大方,美观度不好;太大,感觉过于臃肿。因为上端连接B部件,所以选择22mm的宽度;下端要比上端大一些,选择28mm。(2)B—前帮外侧面的数据设计上面已经介绍过,B部件的宽度选择,这里不作过多表述。而它的长度与E部件有关,因为B部件没有内里,它通过对折后固定在A部件上,形成环套,E部件从中穿过。所以与穿过B部件处的E部件宽度有关。(3)C、D—装饰片的造型设计鞋用的装饰件品种繁多,有装饰花、金属扣件、图案装饰等。而本款式的装饰件采用的是金属扣件与皮料装饰搭配使用,使装饰不会过于单调。此装饰件由3个部件组成,分别是C、D部件和“D”字形的金属扣。而C、D部件首先起到固定金属扣的作用,附带装饰的效果。因此,C、D部件连接金属扣处的宽度以D字扣的内径为准,而另一端设计成半边D字形的造型,使整个装饰看起来更协调、美观。本款式的D字扣的内径选用16mm,根据装扣件原则,皮料要比扣件内径略小一点,所以C、D部件与金属扣连接处的宽度设为14mm。C部件的另一端设计的要大一些,因为C部件的位置刚好在脚背上,视觉效果很明显,所以选用3颗铆钉去固定,这样饰看起来会更大气,它的宽度设为20mm,长度设为30mm。而D部件的另一端设计的稍大一些即可,因为D部件的位置在后方,装饰效果不很明显,所以用一颗铆钉固定便可,它的宽度设为16mm,长度设为22mm。(4)E—中帮面的线条设定在中帮面的设计中,主要配合整个鞋帮的造型和美观度,但对于凉鞋来讲,还要考虑有尽可能多的裸露部位,同时不影响穿着的舒适度。本款式的中帮面造型中有一部分属于前帮面,它直接顺延到中帮面上,最终形成一个“Y”的造型。在前帮这个部分,它的宽度要与前帮内腰面相协调,因为与B部件有一个镶套的连接,它的尺寸要比A部件设计的小一些,所以在镶接处的宽度设为20mm,帮脚处设为24mm。在中帮面部分的宽度要比前帮面的略宽一些,设为26mm。鞋口处的线条用截面的方法去设计,即固定内外怀鞋底处定位点,再用软尺绕楦型一周,直接画直线便可。前帮部分与中帮部分直接将线条顺延起来,形成“Y”字形的整体。在中帮面的外腰部分,没有设计成直接到帮脚处,为了使穿着更方便,将此处设计成开口装置,用魔术贴(俗称毛刺)作为活动开口。开口的下方连接着F—后腰面部件,中帮面与F部件有一部分重叠。重叠部分的长度设为38mm,因为太长,没必要,太短,魔术贴粘不住。中帮面的分割处离帮脚处约5mm,这样设计可以使后腰面隐藏起来,感觉像是没有分割,是一个整体,会有比较好的视觉效果。(5)F—后腰面的形状设定在本款设计中,后腰面属于隐藏部位,且在中帮面的下方,所以它的尺寸与线条主要顺延中帮的线条设计,只是在上端做成倒角,保证穿着的舒适性就可以了。因此,后腰面的上端宽度设为26mm,帮脚处设为30mm。(6)G—后跟条带带的造型设计对于凉鞋后跟条带的设计,主要考虑保证穿着时的跟脚,及保护中后帮面的造型不易变形。最常用的尺寸为20mm(宽)×25mm(长)。因为这样的长度和宽度就可以满足需求,尺寸太小,会不好入脚;太大,无法起到让穿着更跟脚的作用,也是一种浪费。

2帮面样版的制作

2.1展平样版

在帮样结构设计中,样版的制作方法有很多种,有美纹纸贴楦法、牛皮纸贴楦法和比楦法等。而本文将介绍的是最常用的美纹纸贴楦法。鞋楦是一个三维立体的造型,而帮面样版是一个二维平面图形。因此在制作帮面样版之前必须有一个立体向平面转化的过程,即展平处理。经过展平处理而得到的样板,称之为展平样板。另外,每一块帮面样版都可以根据展平而制得,所以展平样版也称之为母版。具体步骤如下:(1)将已进行结构设计的美纹纸割去多余部分,在后跟条带上沿后弧线方向割开,再将美纹纸撕下,并展平在准备好的纸板上。从背中线部分向两侧逐渐展开、贴平,尽可能不产生褶皱(见图6)。(2)在帮脚处加7mm,后弧线断开处的两侧加2.5mm,然后再将各线条修顺畅,并割下。(3)在帮脚处用分规画一条距边5mm的线,然后在这条线上,取一些点(间距为5mm)并冲孔,作为线缝工艺操作时的缝线定位点。(4)在帮面装饰片的固定位置处,刻出槽线,用于制作装饰片的样版和定位。这样就完成了展平样板的制作(见图7)。

2.2净样版

(1)A—前帮内侧面先在纸板上画出前帮内侧面的轮廓线和帮脚的缝线定位点以及缝线的槽位线,并将此轮廓线割下,再在样板中间处刻一道槽线,作为缝假线的定位线,并做上内怀标志的牙剪。这样就可以得到前帮内侧面的净样板(见图8)。(2)B—前帮外侧面因为前帮外侧面使用的材料是织带,它有固定的宽度,之前的结构设计时已选择宽度为20mm,所以先割取一条宽度为20mm的条带,然后在这条带上做一对折线,将展平样板B部件的外轮廓一端,对准条带的对折线,然后画下与A的分割线和缝合线,最后放出8mm的压茬量,再沿着对折线对折,并剪去多余的条带,即可得到前帮外侧面的净样板(见图9)。(3)C—前装饰片在纸板上先画出前装饰片的轮廓线,然后在离前装饰片与金属扣件连接处3mm(因为金属扣是有厚度的,放出这3mm可抵消扣件厚度对样板的影响)远的地方做一条中心线,作为前装饰片的对折线,做出一个等腰三角形(底边长为8mm,边长为12mm),以此三角形的顶点作为铆钉定位点,用内径为2.0mm的冲子冲孔,将纸板沿对折线对折,并割出其轮廓线,展开后将两侧按线条走向顺延减小,长度为超过第一个铆钉定位孔8mm,剪去多余样板,在对折线上打两个定位孔,这样即可得到前装饰片的净样板(见图10)。(4)D—后装饰片方法同前装饰片的制作,只是在设定铆钉定位点时,将3个点改成1个点即可,这个点距离底边8mm左右,以便可得到后装饰片的净样板(见图11)。(5)E—中帮面先在板纸上画出中帮面的轮廓线和装饰片的定位点,以及帮脚处的线缝定位孔,然后将线条修顺,将外怀后侧的两个圆形倒角画好,后侧鞋口处放3mm翻缝工艺量,在内怀处冲出后跟条带的定位点,在帮脚处冲出的线缝定位点,然后再用内径为2.0mm的冲子冲出装饰片的定位点,最后割出轮廓线,做上内怀标志的牙剪,即可得到中帮面的净样版(见图12)。(6)F—后腰面先在板纸上画出后腰面的轮廓线和帮脚处的线缝定位孔,然后将线条修顺,将上端的两个圆形倒角画好,再冲出后跟条带的定位点,并在帮脚处冲出的线缝定位点,再做出毛刺定位线,最后割出轮廓线,即可得到后腰面的净样版(见图13)。(7)G—后跟条带先在板纸上画出一条中心线,将展平样版的内侧后跟条带的后端线对准此中心线,画出后跟条带的轮廓线,再将展平样版的外侧后跟条带的后端线对准此中心线,画出后跟条带的轮廓线,在上端鞋口处放3mm的翻缝工艺量,在两端各放8mm的压茬工艺量,并刻出槽线,最后割出外层轮廓线,在内怀做上内怀标志的牙剪,在中心线的上端剪出一个牙剪,下端打一个标志点,这样即可得到后跟条带的净样版(见图14)。

2.3划料样版

划料样板是在帮面的净样版基础上放出折边量和压茬量,再除去槽线和定位点的样版。因此,将帮面样版外轮廓线画在纸板上,如果遇到是折边工艺的,这个边放4.5~5mm;如果是压茬工艺的,这个边放8mm;其它工艺的保持不变,割去外轮廓线,即可得到划料样版。

3内里样版的制作

一般情况下,内里样版是根据帮面的展平样版来制作的,但分节式内里除外。而分节式内里一般都根据各组合的帮面来制作。本款式沙滩凉鞋采用的是分节式内里,所以选用帮面样版来制作内里样版。

3.1前帮里

先在纸板上画出前帮内侧面的轮廓线和槽线,在帮脚处向里缩条线3mm,在两侧各放出3mm,又在上端以槽线为基准放5mm,作为冲里量,然后割出轮廓线,作出内怀标志的牙剪,即可得到前帮里的样版(见图15)。

3.2中帮里

在纸板上先画出中帮面的轮廓线,在两边的帮脚处各向里缩条线3mm,在前端和外侧面放出3mm的冲里量,后端不变,然后割出轮廓线,作出内怀标志的牙剪、翻缝标志点和(魔术贴)毛面的定位点,即可得到中帮里的样版(见图16)。

3.3后帮里

在纸板上画出后腰面的轮廓线,在帮脚处向里缩条线3mm,其余部分放出3mm作为冲里量,然后割出轮廓线,即可得到后帮里的样版(见图17)。

3.4后跟条带里

将后跟条带样版放在纸板上画出轮廓线,在两端处各缩回3mm,在下端放出3mm的冲里量,即可得到后跟条带里样版(见图18)。

3.5(魔术贴)毛面和刺面

将中帮里与(魔术贴)毛面镶接的部位轮廓线画在纸板上,然后在后端缩回5mm,割出轮廓线即可得到毛面的样版。制作(魔术贴)刺面的样版时,先将后腰面的轮廓线和刺面的定位线画在纸板上,在前后两端各缩回2mm,割下轮廓线后,修顺四个圆角,便可得到刺面的样版(见图19)。

4定位版的制作

在制作定位版之前,要进行贴楦操作,只是贴楦主要是贴楦底板。贴楦完成后,在结构设计时,在楦底边沿做上各个帮脚处的定位标志,再将楦底样版揭下来,展平在纸板上,修顺轮廓线并刻下。用分规向内缩回5mm,画一圈线,然后将楦底边沿上所做的各个帮脚处的定位标志线顺延至此线,再剪去各定位处凹槽里的量,便可得到定位版(见图20)。

5问题分析

(1)鞋帮不伏楦鞋帮不伏楦分两种情况,原因有所不同,处理方法也有所变化。第一,如果鞋帮出现歪扭现象,从而导致不伏楦,很有可能是在制作展平样版时,没有顺延美纹纸的方向展平,强行拉动美纹纸,偏离自然跷度太多。或者在做定位版的时候发生了偏差,从而导致定位不准。第二,如果是因为鞋帮太大而导致鞋帮不伏楦,可能是因为材料太薄或延伸性太大所致。也可能是制作样版时放余量太大,或美纹纸被拉伸了太多。如果是材料问题,只需改变复合材料或增加复合材料便可。如果是样版问题,则必须修改样版。(2)鞋帮太紧,无法线缝这个问题比较简单,最有可能是因为制作样版时,没有加放余量或加放余量太小。又或者材料太厚或几种材料复合后太厚。如果厚度没问题,材料延伸性也正常,那就要调整样版了。(3)(魔术贴)毛、刺外露,盖不住毛、刺外露,可能是在设计时刺的大小已经超出了毛覆盖的范围。如果设计没有问题,那就是中帮面的样版制作得太小了。

6结束语

在本沙滩童鞋的帮样结构设计过程中,最重要的是各定位点和标志点的设定,以及固定数据的选取。另外,展平样版的制作非常关键,如果展平样版制作正确,那么帮面样版一般就没有问题。最后要注意的是帮脚处的线缝排孔,注意它们的间距和边距。


结构设计论文:灯泡贯流式结构设计论文

1埋入部分设计

埋入部分是设计的第二阶段,其主要结构由转轮室和管型座构成。转轮室的设计中,关键在于工艺流程的编排。即焊接方式的确定以及喉部尺寸的保证。故设计中转轮室的内侧型线尺寸设计主要靠实验获取,而外部形状则根据下料和焊接工艺的编排来获得。管型座是机组的主要支撑,承受机组大部分重量,水的压力、浮力、正反向水推力、发电机扭矩等,并将这些负荷传递到基础混凝土上,因而应具有足够的强度、刚度。管型座是整个机组的安装基础,水轮机的导水机构,发电机定子,组合轴承支撑等都固定在其法兰上,并以此为基础顺序安装。受运输条件限制,管型座装配分为内锥、外锥两部分。管型座采用钢板焊接结构,内锥不分半,外锥分为两半,在垂直方向有两个进人筒,部分进人筒工地由安装单位与内锥焊接,进人筒既为座环的主要受力构件,也作为安装油、水、气管路和电气线路,更换水轮机导轴承、密封、组合轴承的通道。

2导水机构装配

由于汉阳电站机组为大型灯泡贯流式机组,导叶内外配水环之间的开档尺寸很大,为克服内培水环与外配水环上的导叶轴孔同轴度和不同心问题,在导叶上轴颈处设有可自动调心的自润滑向心关节轴承,在导叶下轴颈处设有自润滑复合材料轴套,从而使活动导叶转动灵活。导水机构的连杆机构中还设有弹簧安全连杆机构,弹簧连杆和普通连杆间隔布置,与导叶臂、控制环、导叶组成为一空间运动系统,当导叶间有杂物卡住不能关闭时,弹簧连杆弯曲,并由信号器自动发出信号,操作人员快速打开导叶,冲掉杂物,保证机组正常关机,以保证保机组安全。因灯泡贯流式机组的导叶导叶连杆具有空间运动特殊性,故在导叶连杆机构中也设有可自动调心的自润滑向心关节轴承。导水机构还设有重锤装置,当接力器的操作油压过低时,靠重锤本身自重和导叶自关闭水力矩联合作用,形成关闭力矩操作导叶关闭。该重锤重量能在各种工况下关闭导叶,飞逸工况由双作用接力器和重锤联合作用关闭导叶,来确保机组正常关机,确保机组运行安全。另外,导水机构中还设有锁锭装置,当机组停机检修时可自动投入锁定,以确保安全。导水机构模型及其组件如图2所示。

3转轮装配

转轮型号为GZD390,转轮直径6.6m,转轮轮毂比0.38。转轮装配由转轮体、叶片、传动机构及泄水锥等组成。叶片采用0Cr13Ni5Mo不锈钢整铸,叶片外圆背面侧设有抗空蚀裙边叶片转角为-15°~+22°,转轮体采用20SiMn整铸而成,枢轴与转臂为一体结构。其特点:(1)叶片探伤采用CCH70-3标准,以保证叶片铸造质量。(2)传动机构为缸动式结构,接力器缸布置在转轮中心线下游侧,接力器额定操作油压为6.3Mpa。转轮体腔内充有0.2Mpa压力油,来自轮毂润滑油箱,这样既可为转轮体腔内的操作机构起润滑作用,又可阻止转轮体外部水流进入转轮体内。(3)叶片密封采用X形、V形组合密封,并可在不拆卸叶片的情况下很方便地更换密封件。(4)装轮在厂内进行叶片动作试验和叶片密封试验,然后整体运送至工地,工地安装时直接将转轮吊入机坑与主轴进行连接。综上所述,分别构建该电站的主体以及部分零部件模型之后,利用装配功能将各模型组装成整体,即完成整个机组的设计流程,如图3所示。目前,首台机组已于2014年6月20日调试完毕,具备并网发电运行条件。

4结语

四川岷江汉阳航电枢纽工程3×24MW灯泡贯流式水轮发电机组是本文自行开发设计的大型灯泡贯流式机组。该电站在清远电站、东江电站及大伏潭电站的设计基础上进行进一步的优化和改进。通过该电站贯流机组的设计开发,表明当前在大容量贯流机组上的设计水平已较为成熟,且处于国内水电制造业的前列。


结构设计论文:高层建筑工程结构设计论文

1风载作用

风载对高层建筑有着十分重要的影响,随着建筑高度的增高,结构对风载作用的敏感程度骤增.根据建筑物表面局部的体型系数和风压峰值,可以求的建筑物顶端的最大加速度,在此基础上,进一步计算风荷载对地基点的倾覆弯矩,从而评判风载对高层建筑的稳定性影响,此外,还应评判在风振作用下人的舒适度.风载作用下结构的风振总响应为:式中W0为调整后的基本风压值;βz为Z高度处风振系数;μs为风载体型系数;μz为风压高度变化系数.

2工程概况

某大厦位于浙江省乐清市清远路与双雁路的交叉路口处.大厦总建筑面积16733m2.大厦平面呈L形,长边45m,短边20m,宽17m.大厦分主楼和附楼两部分.地面以下主楼两层,附楼一层.地面以上主楼18层,附楼5层,1-5层为移动电话公司用房,1-5层高4.5m,6-18层为住宅,层高均为3m,其中19层机房、20层屋顶水箱部分缩进,形成露台.主楼设两台电梯和一座楼梯,楼梯可通至主楼屋顶.楼梯顶部设容积为50m3的水箱,电梯井筒顶部设机房.主楼高度58.5m.附楼1-5层为商场,主楼2-4层为办公用房,附楼屋顶设屋顶花园和公共娱乐休闲场所.附楼设楼梯两座,可通至附楼屋顶.地下1层设停车场,层高3.5m.地下2层设水池、发电机房、空调机房等,层高3.5m.总平面布置图如图3所示.

建筑结构3结构设计

3.1基本设计资料

建筑物抗震设防重要性类别为丙类,建筑结构安全等级为二级,结构重要性系数γ0=1.0.根据《工程地质勘察报告》,地面以下15m为淤泥,属软弱土,地面至坚硬土顶面的距离约35m,即场地覆盖层厚度为35m,建筑场地类别为Ⅲ类,属不利地段.该地区地震基本烈度为7度,因此建筑物抗震设防烈度为7度.大厦框架结构抗震等级为三级,剪力墙抗震等级为二级.

3.2结构选型与布置

考虑到场地土为软弱土,为增加结构刚度,减少延性,大厦主体采用框架-剪力墙结构,剪力墙设在主楼中心,楼梯及电梯井四周,以提高大楼重要部位强度及安全性.主、附楼之间,考虑到地下水位高,留缝较难处理,基础采用厚板桩筏,主、附楼之间不设缝,先留出后浇带(宽1000mm,包括地下室底板及边墙),待主楼施工完毕、沉降基本稳定,两者再连为整体.预留后浇带时,钢筋不断,后浇带的混凝土强度等级C35.后浇带预留在主楼与附楼之间,靠附楼侧2m处.大楼高宽比为3.69,小于5;大楼主体埋深7米,大于1/15H=4米;柱的截面尺寸,主要由轴压比进行控制;梁的截面尺寸,主要由计算结果进行控制;地面以下淤泥较厚,承载能力低,因此采用桩筏基础,施作钢筋砼预制方桩.

3.3荷载标准值

恒载分为楼面均布恒载一级梁上线性分布恒载.楼板结构自重作为外部荷载手工输入程序计算.梁、柱及砼墙体自重,可设定参数由程序计算.限于篇幅,恒载值未列出,可依据规范查询.地震荷载本建筑抗震设防重要性类别为丙类,按7度抗震设防,Ⅲ类场地上的高层建筑,按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)[6]第3.3条规定,必须计算地震作用.考虑两个方向的地震作用,且结构质量和刚度分布明显不对称,因而需计入双向水平地震作用下的扭转影响.风荷载根据《建筑结构荷载设计规范》(GB50009-2012)[7]的规定,基本风压值W0=0.55kN/m2,基本风压值得调整系数为1.1,调整后的基本风压值W0=0.61kN/m2.建筑物所在地的地面粗糙度为B类,即中小城镇.风载体型系数μs取1.4,风压高度变化系数及风振系数由程序自动计算.结构整体座标与风力作用方向的夹角为49.97°,考虑两个方向的风力作用.

3.4结构设计计算

结构计算,采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的系列软件.用PMCAD建立结构模型,运用多层及高层建筑结构三维分析与设计软件TAT进行上部结构计算,运用基础CAD软件JCCAD进行基础底板计算及桩基验算,并运用该系列软件绘制施工图.考虑到地基土为软弱土,对结构的嵌固作用不大,因此,取地下一层地面为结构嵌固端,其四周的混凝土墙,作为一种安全储备,不参加结构计算;屋顶的机房、水箱层,计算求得的水平地震作用应增大,但不下传;地震作用采用振型分解反应谱法计算,振型个数12个.程序自动模拟施工过程,恒载逐层加载,活载一次加载.用TAT计算时,活载满布且一次计算的结果,常比活载可能不利布置的实际情况小很多.因此,按恒、活载分开计算,考虑活载不利布置.活载的折减对基础设计有利.如果活载不折减,可能导致因桩数过多,而造成基础施工十分困难.梁面活载折减系数按规范要求,由计算机程序自动执行.柱、墙活载折减系数取法按荷载规范要求执行,可进行人机交互控制,修改各层活载折减系数.只对以柱、墙为支座的主梁调幅,调幅系数0.85,梁跨中正弯矩放大系数取1.2.高层建筑中,柱的截面尺寸往往较大,而梁的计算长度是从中到中的轴线距离,这样在柱端的弯矩已算到了柱中心,而往往偏大.可以考虑适当折减梁端弯矩,修正后的梁端弯矩不小于原弯矩的2/3.由于连梁两端刚度、剪力大,很可能会出现超筋情况.剪力墙的承载能力往往较高,连梁进入塑性状态后,允许其卸载给剪力墙,连梁刚度折减系数取0.7,梁扭转刚度折减系数取0.4.

4计算结果分析

4.1结构自振周期分析

结构前3个自振周期计算结果如表2所示,计算结果显示,结构的前3个自振周期(T1-T3)在正常范围内,没有异常.计算结果显示,结构x、y方向的前三个振型曲线连续、光滑,没有出现突然的转折点或不规则凹凸,表明结构竖向刚度变化较为均匀,设计指标符合要求.

4.2位移计算结果

通过对结构在水平载荷(地震荷载、风荷载)控制作用下的位移进行计算,得到各楼层x方向的节点最大水平位移结果如表3、表4所示,表中:Floor为层号;Node为x向累积位移最大节点号;DX为x向累积最大位移(mm);node为x向层间位移最大节点号;dx为x向层间最大位移(mm);dx/h为x向最大位移角;h为层间高(m).表3、表4的结构位移计算结果表明,在地震作用或风荷载的作用下,楼层的位移基本上是连续变化的,无明显的突变和折点,位移曲线为反S形曲线,表明结构布置较为合理可行.此外,在风荷载作用下,楼层层间位移与层高之比d/h<1/900,结构顶点位移与总高度之比D/H<1/950,均满足规范要求.

5结论

体型复杂的高层建筑在地质条件差的情况下,会产生许多结构设计问题,如结构选型与布置、荷载取值、主附楼之间的连接构造、基础的埋深、持力层的选择以及整体结构的计算等等.随着建筑高度的增加,包括地震作用、风载作用的水平荷载是控制结构设计的主要因素.因此在高层建筑设计工作应重点处理水平荷载对结构设计产生的影响,并对结构计算结果进行准确的分析与判断,使计算结果最大程度地反映建筑实际受力情况.


结构设计论文:裙子纸样设计与结构设计论文

1裙子纸样设计的依据

裙子是覆盖人体下身的服装,合理的裙子结构应该与其覆盖的腰臀间曲面有良好的对应关系,分析人体腰围线以下的体型特征是裙子纸样设计的基础。女性人体腰围线以下的体型特征主要有以下几个方面:臀围线以上:腰围细,臀围粗,前有腹凸,后有臀凸,腹凸的位置高于臀凸的位置,总体近似呈圆台体。臀围线以下:围度逐渐减小,应更多考虑人体运动状态。裙子纸样设计要符合这一人体体型特征。因为腰臀围度的差异性,比较合体的裙子纸样必须设计省。腰臀之间体型近似圆台体,而且腹凸和臀凸不是一个凸点,是一个范围,这些特征决定裙子省位的设计相对比较灵活,可以在腰围线上相对平行移动。臀凸的突起范围小于腹凸的突起范围,因此,前片裙省相对于后片裙省更灵活。为满足人体腰臀运动的需要,裙子腰围和臀围必须设计加放量。设计裙摆大小时需考虑人体行走尺度。

2裙子规格设计

在裙子的实际设计中,除了考虑与人体的对应关系,满足静态造型的合体美观外,还需满足下肢的运动功能如行走、坐立等动作,加入适度的松量。(1)腰围:女性穿着裙子时一般不会束腰带,另外从服装压力舒适性的角度考虑,人体在腰围尺寸缩小2cm时不会感到不舒服,因此,裙子腰围加放量在0~2cm之间。如果面料是弹性面料,加放量可以取零。(2)臀围:臀围加放量范围为0~4cm,弹性面料加放量可以小一些。另外臀围加放量的设计与裙子的款式有关,紧身裙为4~6cm,A型裙的加放量为6~8cm,其他裙型的加放量在8cm以上。(3)长度:裙子长度的设计主要决定于款式。(4)裙摆围:裙摆围度的大小与款式和裙长有关,当裙摆小于正常行走的尺度时可以考虑采用其他的方法增强裙子的功能性,如设计开衩或褶裥,不然行走会受到影响。在臀围线一下,裙长每增加10cm,每1/4片的侧缝处下摆要扩展1~1.5cm。(5)裙省:一般情况下前省为8~9cm,后省为11~13cm,均匀分布设计。每个省一般控制在1.5~3cm。

3裙子的结构设计与纸样

下面就依次从半紧身裙、喇叭裙和分割裙的样板设计过程来阐述裙子的结构设计原理。(1)半紧身裙的形态与纸样。半紧身裙比直筒裙的裙摆宽度略大,形态接近于圆柱体的圆台型裙子。绘制半紧身裙纸样,即可以利用展开直筒裙纸样底摆的方法,将圆柱形的立体展开图转化为圆台型裙子的展开图。在步行、坐起和其他一些人体的日常动作中,便于向前迈腿这一要求更为重要。在利用直筒裙纸样绘制半紧身裙纸样时,沿迈脚方向展开纸样,按照平衡原则,在前侧与后侧展开相同尺寸。从运动机能性的角度来考虑,裙子的前裙摆需要的运动量要略大些,所以在前、后片展开量中有少许的差量会更好。半紧身裙纸样在臀围线以上部位是符合体型的,绘制纸样时可以利用裙子的原型,把一个省通过省移去掉,使其成为裙摆量,也可以利用尺寸绘制裙样板,直接加上裙摆量,大小以不妨碍行走为准。不论裙子长短,都可以用下面的方法取得适宜的摆围:从臀围线外侧点垂直方向向下10cm、向外侧1cm处得到一点,连接该点与臀围线外侧点并延长,所得延长线即可确定裙子摆宽,裙子越长,摆围也就越大。另外,侧缝线的翘度也要注意适当增加,约为1~2cm,同时要注意腰臀围差值的处理。(2)喇叭裙的构成与纸样。喇叭裙的裙摆摆幅较宽,腰部不设省道。根据人体腰部的体表角度分析,裙摆角度大约为20°以上的均可处理为没有腰省构成的纸样。在喇叭裙的设计构成要素中,裙摆角度是主要构成要素。喇叭裙的形态是明显的圆台型。纸样的常用制图方法如下:一是采用展开直筒裙纸样方法。由于裙摆角度较大,可以在纸样两处以上的部位加入展开线,将全部省量分次转移到下摆成为裙摆量,此时侧缝线的翘度自然就增加了。二是采用圆弧剪裁纸样方法。结构处理完全抛弃省的作用,用圆周长公式来确定腰围的半径,直接利用尺寸进行纸样设计。腰曲线全圆裁剪的喇叭裙下摆非常大,从腰围到臀围没有必要完全贴合人体的复曲面结构,纸样通常采用腰线与裙摆为同心圆的方法来绘制。对于自然腰线在后身下落的人来说,裙子的腰线与其纸样一样应修订出腰高的前面、侧面、后面的差会更好些。裁剪半圆形喇叭裙时,腰带以下会贴合体表形态,需要根据不同的情况在侧缝处收取一定的省量。(3)带分割线裙子的设计与纸样。竖线分割是使分割线与人体凹凸点不发生明显偏差为基础的,并尽量保持平衡。竖线分割裙的分割线功能性比较强,无论是6片裙还是8片裙,虽然纸样构成并不完全相同,但都需要与人体从腰线到臀部的形态相适合,裙子的腰部、臀部合体,臀围和腰围差量融入到竖直分割线中。横线分割是以凸凹点为确定位置,在其他部位以合体美观和便于运动的原则进行设计。此类纸样设计基本上是属于款式的需要,利用裙廓型纸样绘制即可。裙子的款式很多,变化也很丰富,但不论其如何变化,不外乎是各种腰头高低变化或腰头宽度大小的变化、分割线设计、褶裥设计等或是几种设计的结合。掌握裙子的分类及结构原理,裙子的结构设计也就迎刃而解了。


结构设计论文:砖混结构设计论文

1)在PKPM的结构平面图的配筋计算中有一项为楼板配筋参数,其中一个参数为双向板计算方法,有两种:弹性算法、塑性算法。曾经有一个工程的两个大致相同的住宅楼由我的两个同事设计,选用不同方法,结果因为楼面配筋造成房屋造价的不小差别,使业主非常不解和不满。现在的房地产项目注重的是造价的高低,虽然选用弹性算法更偏于安全,但配筋较大,如果选用塑性算法,并同时选择根据裂缝挠度自动选筋进行设计,通过我所设计的几个工程来看该办法是既安全又经济的。

2)住宅结构中有很多卫生间,卫生间的建筑面层做法因有防水层,所以比其他房间厚很多,这就使得卫生间的结构标高比其他房间低。设计计算中往往选用错层楼板做法,在错层楼板的算法中也有两种算法:按简支计算、按固端计算。设计中应根据具体情况设计,我为此请教了施工图审查人员,他们的意见是:如果错层不超过错层楼板厚度的一半,视为固端,如果超过错层楼板厚度的一半,视为简支。

3)关于地震烈度的问题,一般是不会选错的,但是有这样的情况:根据GB50011-2001查得了抗震设防烈度,并依此进行设计。但按地方法规,抗震烈度与国标不同,有的变化很大,会从非抗震计算改为抗震计算,引起较大的返工,所以对于地方规定,我们也应遵守执行。

4)关于砖混结构的构造问题,大部分的工程问题并不是出在计算上,而是构造上,所以构造设计也是工程结构设计非常重要的环节。对此着重阐述以下几方面:①GB50011-2001仅对砌体墙段的局部尺寸做了限制,但现在的住宅趋势,尤其是大户型,一般房屋开间较大,外墙开窗面积也很大,窗台也不高,对于这种外墙开洞率虽然国标没有规定,但是各地有一些自己的规定,大概开洞率控制在50%~55%,能够保证结构的抗震要求。②目前,我们结构设计人员对于砖混结构的构造柱问题已经非常重视,但有一些细节问题往往被忽视,一是跨度较大的梁下墙体厚度受限制时,在梁下设置构造柱;二是受力和稳定性不足的小墙垛;三是当门洞大于等于2.0m时,对砖砌体宜在洞口设置钢筋混凝土门框或壁柱。四是大房间四角。③关于砖混结构的温度和干缩变形致裂的问题,规范上已经有很多加强措施,而且现在设计中已普遍采用了屋面板配温度筋的措施,但实际设计中有一个问题就是砌体房屋伸缩缝最大间距的问题,有时房屋总长超过规范限值不多,比如50~60m之间,这时甲方一般不愿设伸缩缝。针对这种情况,除了规范上的一些加强措施外,我在工程设计实践中采用了一种各层楼板设施工后浇带的办法,该方法起到了一定的控制裂缝的作用,同时也得到了图纸审查人员的认可。④现在,在一些住宅设计中,往往在顶层做成跃层,而且上下两层墙体不对齐。这种情况下,顶层与下层不对齐的新加墙应做轻质墙,不参与结构计算,不作为受力构件,并且应该后砌,否则就会成为抗震设计中的隐患。

综上所述,对于砌体结构这种结构形式,因造价低,便于施工,目前仍广泛使用。作为结构设计人员我们有较完善的规范、较丰富的经验,但我们还是应注意设计中的每个细节、每个问题,确保设计更加完美。


结构设计论文:银行发行库结构设计论文

1工程实例

1.1工程概况

工程为某银行XX县支行拟建的发行库及营业办公用房。该工程为一幢地上3层的建筑。其中地上一层层高为6m,主要功能为发行库及营业办公用房;二层层高为3.6m,主要为营业办公用房;三层为大会议室及办公用房,层高为4.2m;室外高差为0.45m,建筑总高14.25m。总建筑面积:2710.92平方米;建筑基底面积:952.26m2。结构形式为钢筋混凝土框架结构,框架抗震等级二级,基础为钢筋混凝土柱下独立基础,如图所示。

1.2自然条件

XX县基本风压:0.55KN/m2;地面粗糙度为B类。XX县标准冻深:1.80m;基本雪压:0.20KN/m2。工程结构的设计使用年限为50年,结构的安全等级为二级。XX县抗震设防烈度:8度,设计基本地震加速度值为0.20g,设计地震分组为第三组,特征周期为0.45s。该工程建筑物抗震设防类别为标准设防类(丙类)。工程建筑场地类别为Ⅱ类,场地建筑抗震地段类别属可进行工程建设的一般场地。

1.3地质概况

圆砾层地基承载力特征值fak=300Kpa,变形模量E0=30Mpa。勘察期间,各勘探点在勘探深度范围内未见地下水,设计和施工时,可不考虑地下水对拟建建筑物基础的影响。场地内无饱和的粉土及砂土层,无砂土液化现象。场地内无断裂构造穿越,无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用及砂土液化现象,场地稳定,适宜进行本工程的建设。②层圆砾稍密-中密,属中硬土。场地类别属Ⅱ类场地,抗震地段为一般场地。地基土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋及钢结构均具微腐蚀。

2设计要点

2.1结构体系的选择

《银行金库》(JR/T003-2000)要求发行库四周墙必须为钢筋混凝土墙,这就意味着发行库所在的一层楼有很多剪力墙,按常规设计的话整个楼都应做成框架-剪力墙结构。由于二三楼建筑使用功能的要求,可布置剪力墙的地方很少,同时也为了降低造价,最终决定整个楼按框架结构体系设计,但采取以下几个措施使得设计更完善。1)将一层无发行库的右侧山墙也做成钢筋混凝土墙,以减小建筑在地震作用下的扭转效应,使计算的周期比不大于0.9,位移比不超规范;2)一层有钢筋混凝土墙而二三层没有,刚度变化较大,所以注意控制框架柱的截面变化,减小竖向刚度突变,使计算的本层侧移刚度不小于上一层相应侧移刚度的70%,也不小于上三层平均侧移刚度的80%,同时控制本层与上一层的最小承载力之比大于0.8;3)施工图审图专家建议考虑钢筋混凝土墙在实际地震中可能起到的作用,按框架-剪力墙复核框架柱的配筋,即满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中第6.2.13条第一款的要求(侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框架-抗震墙结构和框架-核心筒结构,任一层框架部分承担的剪力值,不应小于结构底部总地震剪力的20%和按框架-抗震墙结构、框架-核心筒结构计算的框架部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值)。

2.2±0.000m处梁板的处理

通常当建筑无地下室时,一楼地面即标高±0.000m处无结构板,但对于发行库来说必须要有一定厚度的钢筋混凝土底板,所以发行库±0.000m处有梁有板。由于发行库荷载很大,一般是将发行库底板下的房心土经过人工处理后支撑底板传来的金库荷载,比如用一定厚度的三七灰土夯实后使其达到一定的承载力要求(具体大小计算决定)。这样金库荷载将主要由底板下的土来承担,其余的房间荷载则按常规的传力途径传给基础。但本工程所处地区气候寒冷,标准冻深深达1.80m,所以不能用上述的方法。综合考虑后发行库底板采用普通梁板结构,为了防冻发行库底板下虚铺150mm厚炉渣垫层,这样的话金库荷载就跟普通楼面层一样由板传给梁,梁传给柱,柱传给基础。根据金库要求,发行库为一个刚度很大的类似空心的长方体结构,因此施工图审查专家审查时特别指出为保证其共同承担地震作用,应加强发行库结构底板的水平刚度并加大发行库结构底板位置的埋深。审图专家建议发行库底板的梁高至少要保证1米高,底板400mm厚,而且底板顶的结构标高不宜高出室外地坪。发行库底板的混凝土应采用防水混凝土,本工程综合考虑地勘等条件确定发行库底板设计抗渗等级为P6。

2.3基础设计

根据场地的地层结构及物理力学性质,并结合上部结构的特点,主楼基础采用钢筋混凝土柱下独立基础,以②层圆砾作为持力层。由于发行库±0.000m处为普通梁板结构承受荷载,而金库荷载特别大,所以在发行库的几个小开间横向±0.000m以下增设了框架柱。这样就减小了框架柱传给基础的竖向轴力,避免了基础底面积过大且减小了基础梁的跨度。由于发行库刚度很大,施工图审图专家建议加大框架柱在标高基础顶~±0.000m该段内的截面,并加强该段的配筋,柱箍筋在该段全高加密。本工程无地下室而基础采用了独立基础,因此施工图审图专家要求计算简图应符合甘肃省地方标准《建筑抗震设计规程》(DB62/T25-3055-2011)第5.2.5条的规定。即地面以下梁、柱可作为地下室参加结构整体计算,层高按一层地梁顶至基础顶面高度取值,且对地下部分结构不应考虑土体的约束作用;对一层柱尚应按结构在一层地面嵌固并复核配筋。

3结论

银行发行库的结构设计与普通工业与民用建筑的结构设计有所不同。它除了要满足常规的抗震等设计规范外还要遵守金融行业标准的特殊要求,所以当场地条件容许时宜将发行库建筑与其余用途建筑脱开,单独设置。当场地条件受到限制,发行库必须与其他用途建筑混建时其结构设计要综合考虑各种因素,采取一些特殊的措施,本文对此作了一个简要介绍供同类工程设计时参考。

建筑结构


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