發(fā)布時間：2023-08-03 16:44:31
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的管道結(jié)構(gòu)設計規(guī)范樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關鍵詞：主煙道，自振頻率，變形，鋼材強度設計值
1. 工程概況
近年來，1000MW機組已逐漸代替600MW機組，成為國內(nèi)火力發(fā)電廠建設的主力機型。火力發(fā)電廠隨著機組容量的加大，煙氣流量加大，例如：某300MW機組工程，主煙道截面尺寸4.5mx9m；某600MW機組工程，主煙道截面尺寸6.0mx11m；華電國際山東某1000MW機組工程，主煙道截面尺寸7.5mx12.0m。
2. 主要設計思路
在以往的火力發(fā)電廠工程設計中，主煙道一般由工藝專業(yè)負責，根據(jù)《火力發(fā)電廠煙風煤粉管道設計技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5121―2000）（以下簡稱《煤粉管道規(guī)程》）進行設計。在工藝規(guī)程中，考慮了煙氣壓力、積灰、風載、雪載等對煙道頂?shù)酌?、?cè)面的局部影響，沒有考慮風載等水平荷載對煙道整體的影響?，F(xiàn)行的《煤粉管道規(guī)程》為2001年1月1日實施，至今已有十幾年時間，火力發(fā)電廠的規(guī)模、容量、機組參數(shù)等均有了很大的發(fā)展，隨著煙道截面的加大，按現(xiàn)行工藝規(guī)程進行煙道設計是否安全可靠，應進行驗證。針對上述情況，本工程鋼煙道的設計，確定以下設計思路：
(1)初步確定煙道結(jié)構(gòu)布置兩個方案。
(2)按《煤粉管道規(guī)程》進行道體面板和加固肋設計，確定道體面板厚度和加固肋的規(guī)格、間距。
(3)按土建結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)程，對設計結(jié)果進行結(jié)構(gòu)強度、自振頻率等復核。
3. 主煙道按《煤粉管道規(guī)程》設計
根據(jù)《煤粉管道規(guī)程》，本工程對道體面板和橫向加固肋應分別按強度（應力）、剛度（撓度）、振動（頻率）條件進行設計，控制加固肋和道體面板自振頻率分別≥40Hz（振動設計）和≥40Hz（常規(guī)設計）。本工程主煙道遠離風機口，第一自振頻率應≥20Hz（常規(guī)設計）。
(1) 主煙道截面尺寸7.5m（寬）x12.8m（高），加固肋按剛接設置，結(jié)構(gòu)布置方案如下：
方案一：在煙道內(nèi)部設置兩道水平內(nèi)撐桿，將高度三等分，再在上部分、下部分設置斜撐桿，呈三角形布置。
方案二：在煙道內(nèi)部設置兩道水平內(nèi)撐桿，將高度三等分，再設置一道豎向內(nèi)撐桿，將寬度兩等分，無斜撐桿。
(2)道體面板設計荷載統(tǒng)計
道體及
受力面
分項荷載
組合設計荷載 當量荷載
內(nèi)壓q0 自重q1 保溫q2 積灰q3 雪載q4 風載q5 ∑q ∑qdl
正壓道體
頂面 +q0 - q1 - q2 0 - q4 + q5 q0- q1- q2- q4+ q5 - q1- q2- q4+ q5
側(cè)面 +q0 0 0 0 0 + q5 q0 + q5 + q5
底面 +q0 + q1 + q2 + q3 0 + q5 q0+q1+ q2+ q3+ q5 + q1+ q2+q3+ q5
負壓道體
頂面 -q0 - q1 - q2 0 - q4 + q5 -q0- q1- q2- q4+ q5 - q1- q2- q4+ q5
側(cè)面 -q0 0 0 0 0 - q5 -q0 - q5 - q5
底面 +q0 + q1 + q2 + q3 0 + q5 q0+q1+ q2+ q3+ q5 + q1+ q2+q3+ q5
注：1、荷載方向，由道體向外為“＋”，向內(nèi)為“－”。
(3)道體面板設計荷載統(tǒng)計道體面板和加固肋的按以下設計，確定面板厚度、加固肋規(guī)格
道體面板和加固肋的計算條件
計算
項 目 強度條件 剛度條件 振動條件（常規(guī)設計）
道體面板跨度 Smax=55•δ•（［σ］t／∑q）1/2＋50(mm) Smax=84•δ•（E／∑q）1/3＋50(mm) Smax=116•δ1/2•E1/4＋50(mm)
加固肋選型(簡支) Lmax=2828•（Z•［σ］t／∑q•S）1/2＋50(mm) Lmax=1243•（E•.I／∑q•.S）1/3＋50(mm) Lmax=498•(E•I/G)1/4 +50(mm)
加固肋選型(固支) Lmax=3464•（Z•［σ］t／∑q•S）1/2＋50(mm) Lmax=1566•（E•.I／∑q•.S）1/3＋50(mm) Lmax=542•(E•I/G)1/4 +50(mm)
(4)根據(jù)《煤粉管道規(guī)程》的要求，以上“方案一、方案二”加固肋的設計條件相同，加固肋規(guī)格、間距相同，設計結(jié)果無區(qū)別。
4. 主煙道土建規(guī)程復核
(1)主煙道軸向變形核算
煙道固定支座的設置，應保證煙道隨溫度變化引起的軸向變形，小于膨脹節(jié)允許變形的要求。本工程煙道固定支座最大間距為L=25m，煙道安裝初始溫度T=10℃，煙氣最高溫度Tmax=150℃，膨脹節(jié)軸向變形允許值85mm。
膨脹節(jié)兩側(cè)煙道膨脹軸向變形之和：
u=αS•(Tmax-T) •L=1.2x10-5x(150-10)x25000=42mm
軸向變形滿足要求。
(2)主煙道結(jié)構(gòu)復核
本工程采用STAAD PRO V8i結(jié)構(gòu)分析軟件對“方案一、方案二”進行了結(jié)構(gòu)分析。
STAAD PRO V8i結(jié)構(gòu)分析軟件計算結(jié)果
計算應力
（N/mm2） 橫向變形
（mm） 允許變形
（mm） 結(jié)論
方案一 170 11.5 ±26 計算應力在規(guī)程允許范圍內(nèi)，橫向變形滿足允許變形要求
方案二 232 105 ±26 計算應力超出規(guī)程允許范圍，橫向變形不滿足允許變形要求
注：1）計算應力――加固肋最大計算應力
2）水平位移――煙道頂部最大橫向計算變形
3）允許變形――煙道膨脹節(jié)允許橫向變形
風載等水平荷載對煙道整體影響明顯，影響煙道的結(jié)構(gòu)安全和使用。
(3)主煙道自振頻率復核
根據(jù)STAAD PRO V8i結(jié)構(gòu)分析軟件對方案一計算結(jié)果，道體面板第一振型自振頻率27.8Hz，加固肋第一振型自振頻率46.0Hz，均≥20Hz（常規(guī)設計），滿足要求。
5. 工藝規(guī)程與土建規(guī)程鋼材力學性能的差異
Q235B鋼材力學性能(150℃)
彈性摸量E（N/mm2） 結(jié)構(gòu)強度（N/mm2）
《煤粉管道規(guī)程》 1.96x105 125
《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》 2.06x105 183
注：(1)結(jié)構(gòu)強度――對于《煤粉管道規(guī)程》，為鋼材的許用應力；對于《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》，為鋼材的強度設計值。
(2)150℃鋼材強度設計值約折減f ≈ 0.85x215=183 N/mm2
《煤粉管道規(guī)程》和《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》中，彈性模量E基本一致。
《煤粉管道規(guī)程》和《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》中，鋼材Q235B許用應力與鋼材強度設計值183 N/mm2差別較大，分析如下：
《煤粉管道規(guī)程》采用的是許用應力設計法，各項荷載均采用標準值。土建規(guī)程采用的是基于概率理論的極限狀態(tài)設計方法，各項荷載均采用設計值，若參照結(jié)構(gòu)規(guī)范，則鋼材Q235B許用應力乘荷載分項系數(shù)，則125x1.35=168 N/mm2 ，小于183 N/mm2 ，二者差值約為9%，大致相當，《煤粉管道規(guī)程》略顯保守。
6. 結(jié)論
單純按《煤粉管道規(guī)程》主煙道設計，沒有考慮風載等水平荷載對煙道整體的影響，存在安全隱患，需要按土建規(guī)程進行復核。
鑒于筆者水平有限，文中難免有考慮不道支處，本文旨在共享工程設計中的經(jīng)驗，為今后類似工程提供借鑒參考。
參考文獻
1. 《煙囪設計規(guī)范》（GB 50051-2002）
2. 《火力發(fā)電廠煙風煤粉管道設計技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5121―2000）
3. 《火力發(fā)電廠煙風煤粉管道設計技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5121― 2000）配套計算方法
關鍵詞： 鍋爐房 平面布置 結(jié)構(gòu)設計 專業(yè)結(jié)合
工業(yè)場地鍋爐房是個比較繁瑣的工程，設計起來應理清思路，循序漸進，下面就本人設計的工業(yè)場地鍋爐房談幾點體會。
中圖分類號：[F287.2] 文獻標識碼：A 文章編號：
一、建筑平面布置及相關要求：
工業(yè)場地鍋爐房一般由鍋爐間、輔助間、凝結(jié)水箱間、配電間、控制室、煙筒煙道等組成。首先應根據(jù)設備專業(yè)、選煤專業(yè)、總圖專業(yè)等提供的房屋尺寸功能、地形合理布置平面結(jié)構(gòu)選型，然后根據(jù)《鍋爐房設計規(guī)范》的具體要求詳細布置建筑平立剖圖。以下是建筑設計中一些值得注意的問題：
1、鍋爐間與其他房間應用防火墻隔開；
2、鍋爐間門窗的開洞應滿足該房間占地面積10%的泄壓面積，且應滿足通風和采光的要求；
3、化驗室應設有洗滌設施，窗戶應防塵，墻面應為白色、不反光，化驗臺及地面應有防腐措施；
4、油泵房、凝結(jié)水箱間、地溝、水池等應符合《工業(yè)建筑防腐規(guī)范》的相關規(guī)定；
5、鍋爐房應預留能通過設備最大搬運件的安裝洞，安裝洞最好設在門窗洞或非承重墻的位置；
6、控制室的觀察窗應朝鍋爐操作面開設，要有足夠的實現(xiàn)，且要有一定的抗爆能力；
7、鍋爐房內(nèi)一般裝有鼓風機、水泵等振動大的設備，應采取必要的隔振措施。
二、結(jié)構(gòu)設計中的意事項：
一般多層結(jié)構(gòu)多為框架結(jié)構(gòu)，材料多為鋼筋混凝土，也有部分工程為鋼結(jié)構(gòu)，混凝土較鋼結(jié)構(gòu)的耐久性要好。下面對結(jié)構(gòu)設計中提幾點注意事項：
1、主結(jié)構(gòu)的基礎形式優(yōu)先選用筏板基礎，也可用柱下獨立基礎。筏板基礎的整體性好，砌體填充墻落至筏板，由于鍋爐房設備及管道繁多，墻體開洞較多，直接將墻體落至筏板，可有效避免地基梁與預留洞的沖撞；
2、鍋爐荷載大，體積大，鍋爐基礎應做成鋼筋混凝土基礎，該基礎的形式比較復雜，預留孔及埋件多而雜；3、設備基礎在鍋爐房設計中也是很重要的一部分，其中包含輔助間、凝結(jié)水箱間、鼓風機間的設備以及除塵器的基礎。這些基礎應根據(jù)設備運行重量及受力方式來計算，若落于回填土上，應夯實填平，不滿足承載力要求的應采取相應的處理措施；
4、鍋爐房樓地面和屋面的活荷載應根據(jù)工藝設備和檢修的荷載要求確定，可參考規(guī)范具體規(guī)定；
5、由于鍋爐房的設備及管道預留洞多而雜，所以墻體應選用磚墻；
6、鍋爐間與輔助間等其他房間往往由于功能不同導致的層高不同，造成框架結(jié)構(gòu)的錯層多，柱子的計算長度不統(tǒng)一，針對此情況應準確計算框架柱計算長度，采取加強措施；
7、漏斗設計也是一個相對復雜的過程，應考慮其漏斗內(nèi)部滿載的煤重量、漏斗口的設備重量以及漏斗口預埋件的設置等問題；
8、煙筒及煙道之間應設置沉降縫。
三、相關專業(yè)的結(jié)合
鍋爐房設計涵蓋了暖通、給排水、配電、選煤、總圖等專業(yè)，預留洞、管溝、設備基礎多而雜，相互之間的關系應梳理清楚，這就需要我們對鍋爐等設備的工作原理及工藝流程有大致的了解，在設計中和各個專業(yè)多溝通，才能在設計中條理清晰，融會貫通。
參 考 文 獻
關鍵詞：循環(huán)水場；混凝土水池；水池設計；構(gòu)造要求
循環(huán)水場是石油化工生產(chǎn)企業(yè)廠區(qū)的重要組成部分。來自各裝置的循環(huán)冷卻回水經(jīng)系統(tǒng)管網(wǎng)匯集進入循環(huán)水場中的冷卻塔在塔體內(nèi)通過配水系統(tǒng)等將水溫降低。冷卻后的水進入塔體下部水池，然后自然流入吸水池，再送至各裝置冷換設備使用。由此可見冷水塔下水池和吸水池對于水資源的節(jié)約再利用等起到了非常重要的作用。水池結(jié)構(gòu)本身的持久可靠耐用就顯得非常重要。
1項目概況
該項目的循環(huán)水場塔下水池及吸水池位于山東某煉廠的項目內(nèi)，現(xiàn)在已經(jīng)投產(chǎn)使用，使用過程中情況良好。地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，塔下水池尺寸為532m長X215m寬X23m深及362m長X215m寬X23m深，與吸水池609m長X64m寬X56m深有管道連通。
2基本設計步驟
該塔下水池及吸水池為地面式水池，水池的池壁均有一半以上位于地面以上。塔下水池為雙向淺壁水池而吸水池則是單向淺壁水池。由于水池本身的重要性的要求水池的防水等級按照維護結(jié)構(gòu)允許的滲漏水量可以劃分為4個等級。水池通過進行閉水實驗依據(jù)實驗的現(xiàn)象判斷其是否達到規(guī)范的相應要求。石油化工冷卻水池需要達到四級的防水等級?！妒突や摻罨炷了亟Y(jié)構(gòu)設計規(guī)范》SH／T3132－2013對于混凝土水池的抗?jié)B和抗凍也有相應的要求。水池混凝土的周圍環(huán)境溫度不能高于80℃。水池的防腐方法可以按現(xiàn)行《工業(yè)建筑防腐蝕設計規(guī)范》GB50046－2008的有關規(guī)定進行，當溫度超過40℃還應該考慮溫度對防腐層的影響。由于水池過長故而對吸水池設置了伸縮縫，而對于塔下水池則采用后澆膨脹混凝土加強帶的做法。石油化工常用水池的結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為10。水池可按照丙類構(gòu)筑物進行抗震設計。水池地基的最大沉降值不宜大于300mm。
3材料等
該項目的水池采用了C30補償收縮混凝土。水池混凝土的砂率宜為35％～40％，灰砂比宜為1∶2～1∶25，水灰比宜小于05（對于有抗凍要求的水池應小于05），塌落度不宜大于50mm。水池混凝土的性能應該通過實驗來確定，并且需要滿足現(xiàn)行《混凝土外加劑應用技術(shù)規(guī)范》GB50119－2003中規(guī)定的要求。每立方米混凝土中的水泥含量不應少于300kg．水泥中的總堿量應不大于06％。水池混凝土中的細骨料和粗骨料除應符合《普通混凝土用石頭砂質(zhì)量標準及檢驗方法》JGJ52－2006和《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及檢驗方法》JGJ53－2006，還應符合《石油化工鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》SH／T3132－2013中的相關要求。補償收縮混凝土中膨脹劑的滲入量應達到《混凝土膨脹劑》JC476中規(guī)定的性能指標要求并通過實驗確定。水池混凝土中最大氯離子的含量不應該超過水泥用量的02％。
4作用及作用效應
該項目水池的作用可以分為三類：永久作用、可變作用、地震作用。水池計算時不考慮風荷載作用也不計算溫度或者濕度變化對壁板中面的作用。水池不考慮豎向地震作用。該項目水池也可不進行水平地震作用下的截面抗震驗算，但應滿足抗震構(gòu)造要求。水池的永久作用、可變作用、地震作用以及效應組合等的詳細計算選擇可以參見《石油化工鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》SH／T3132－2013。靜力計算的具體方法和規(guī)定也可參見《石油化工鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》SH／T3132－2013。
5裂縫寬度驗算及抗浮穩(wěn)定設計
抗裂驗算及裂縫寬度和抗浮穩(wěn)定驗算可參見《石油化工鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》SH／T3132－2013要求。水池構(gòu)件的最大裂縫寬度ω應符合下列規(guī)定：a、防水等級為四級的水池ω≤025mm；b、防水等級為二級和三級的水池ω≤02mm。計算抗浮力時不應計入池內(nèi)貯水重、上部設備中、池內(nèi)物料重及池壁與圖之間的摩擦力。計算抗浮力時，池頂覆土的重度宜取16KN／m3；池底板外挑部分上部填土的重度宜取18KN／m3且不應考慮其擴散角的影響。
6構(gòu)造要求
水池的壁板及中間隔板及底板的厚度不宜小于200m。鋼筋的混凝土保護層厚度：40mm；水池迎水面：50mm。敞口水池壁板的頂端宜設置水平加強筋，當水池邊長大于20m時池壁頂端宜加設暗梁。鋼筋混凝土水池的配筋應符合《石油化工鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》SH／T3132－2013的要求。水池壁板和底板上不得使用貫穿性埋件，埋件尾部距另一側(cè)混凝土表面的距離不應小于100mm。池壁上開孔大于等于800mm時，應在開孔的周邊設置肋梁，并配置加強筋。水池變形縫的寬度按計算確定。變形縫可由止水帶、填縫板和密封料三部分構(gòu)成。該項目選用的是埋入式止水帶。水池應該滿足相應的抗震構(gòu)造要求。水池頂蓋的抗震構(gòu)造要求包括：a、預制頂板在池壁上的擱置長度不應小于200b、預制板與梁的連接應采用預埋件焊接，每塊板至少焊接三個角。設防烈度為6度及以上的地區(qū)的水池，受拉鋼筋的錨固長度在規(guī)范表19規(guī)定的基礎上再增加5d。
7結(jié)束語
水池的設計一直是民用及工業(yè)構(gòu)筑物中的一個重要組成部分，希望本設計的設計思路能夠給同類設計工作提供一個具體有效的例子。
參考文獻
［1］SH／T3132－2013石油化工鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設計規(guī)范．北京．中國石化出版社．
［2］GB50141－2008給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗收規(guī)范．北京．中國建筑工業(yè)出版社．
［3］GB50010－2010混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范．北京．中國建筑工業(yè)出版社．
［4］GB50046－2008工業(yè)建筑防腐蝕設計規(guī)范．北京．中國計劃出版社．
［5］GB50119－2003混凝土外加劑應用技術(shù)規(guī)范．北京．中國建筑工業(yè)出版社．
［6］JGJ52－2006普通混凝土用石頭砂質(zhì)量標準及檢驗方法．北京．中國建筑工業(yè)出版社．
關鍵詞：塔型設備 風荷載 地震作用
引言
塔設備是石油化工、石油工業(yè)、化學工業(yè)等生產(chǎn)中最重要的設備之一。塔設備由塔設備本體、塔設備附屬構(gòu)筑物（如操作平臺、欄桿、梯子、管線等）、支持塔設備的基礎這三部分組成。塔基礎支持塔設備的全部荷載（包括垂直荷載、水平荷載等），所以塔基礎的設計非常重要，要求達到堅固、適用、經(jīng)濟和合理。
塔型設備屬于高聳構(gòu)筑物，在高聳構(gòu)筑物計算中風荷載和地震作用的計算尤為重要。在塔基礎的結(jié)構(gòu)設計中，應根據(jù)使用中在結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的荷載，按照承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行荷載效應組合。
表1荷載組合表
通過表1可以發(fā)現(xiàn)在塔基礎結(jié)構(gòu)設計中無論何種工況的組合都少不了風荷載。同時地震荷載在組合中往往起著決定性作用，《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》（SH3030-1997）中5.4.4列出了可不進行截面抗震驗算的幾種情況，說明在這幾種情況下風荷載起決定因素。所以下面我們重點討論風荷載作用和水平地震作用。
1 風荷載[]
露天放置的塔設備在風力作用下，將在兩個方向上產(chǎn)生振動。一種是順風向的振動，振動的方向與風流向的一致，另一種是橫風向的振動，振動方向與風的流向垂直。前一種振動是常規(guī)設計的主要內(nèi)容，后一種振動也稱風誘發(fā)的振動，在工程界以前較少予以重視，但現(xiàn)在對誘發(fā)振動的研究日益受到重視，而在塔設備設計的時候考慮風誘發(fā)的振動已成為必然的趨勢。
1.1 風向風荷載（常規(guī)風荷載計算）
《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》（SH3030-1997）5.3.1條給出了塔風荷載標準值計算的公式
Wk=βzμsμzμr（1+μe）（D0+2δ2）ωo
在這里僅就公式中幾個系數(shù)計算須注意的問題闡述如下：
⑴風振系數(shù)βz
《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》（SH3030-1997）5.3.2條：當塔型設備的基本自振周期T1≥0.25s時，應考慮由脈動風引起的風振影響……
βz=1+ξε1ε2
首先要計算塔體的自振周期，判斷是否需要考慮風振影響。在SH3030-1997附錄A中給出了塔的自振周期計算公式，但都是針對壁厚δ1≤30mm的塔，對于我們現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設計中遇到的壁厚是δ2≥30mm的塔體的自振周期則沒有提及，這就要另外尋找合適的計算方法了。規(guī)范《鋼制塔式容器》（JB/T 4710-2005）是一本設備專業(yè)的規(guī)范，在這本規(guī)范中有計算塔式容器基本振型的自振周期：對于直徑和厚度不變的每段塔式容器質(zhì)量，可處理為作用在該段高度1/2處的集中質(zhì)量。
H：塔式容器高度，mm
m0：塔式容器的操作質(zhì)量，kg
（包括塔殼和裙座殼質(zhì)量，內(nèi)件質(zhì)量，保溫質(zhì)量，平臺扶梯質(zhì)量，操作時塔內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量，人孔、接管、法蘭等附屬件質(zhì)量，偏心質(zhì)量）
Et：設計溫度下材料的彈性模量，MPa
δe：圓筒或錐殼的有效厚度，mm
Di：塔殼內(nèi)直徑，mm
直徑、厚度相等塔式容器的第二振型與第三振型可分別近似取T2=T1/6,T3=T1/18.
《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》附錄A中圓筒（柱）式塔基礎，δ1≤30mm：
我們可以對壁厚δ1≤30mm的塔分別用兩本規(guī)范公式僅就圓筒（柱）式塔基礎進行計算，做一下對比：
表2 T1計算對比
從表2可以看出一般設備規(guī)范計算出來的周期較塔基礎規(guī)范計算出的周期長。且絕大多數(shù)塔周期都是≥0.25s的。
⑵脈動增大系數(shù)ξ
這個系數(shù)在《高聳結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB 50135-2006）上可以查出，但要注意兩點：
第一：對于ωoT2，對地面粗糙度B類可以直接代入基本風壓，對于A類、C類、D類應分別乘以1.38、0.6和0.32.
第二：結(jié)構(gòu)類別應選擇無維護鋼結(jié)構(gòu)這項。
⑶振型、結(jié)構(gòu)外形的影響系數(shù)ε2
這個系數(shù)在表格中是一個范圍，在這個范圍是根據(jù)地面粗糙度類別選取的具體數(shù)值的。從A~D，B類取1/4處，C類取1/2處。
⑷體型系數(shù)μs和風載擴大系數(shù)μe
這兩個系數(shù)要放在一起說這牽扯到《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》和《高聳結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》上對μs取值的不同。
在《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》中明確規(guī)定μs取0.6，一般我們也按照這個取用。但是在《高聳規(guī)范》中體型系數(shù)選取表格4.2.7中有一項是明確為：石油化工塔型設備結(jié)構(gòu)類型的。這一項是根據(jù)塔設備直徑不同、塔體本身攜帶鋼梯不同來選取μs，其最小值也要比0.6大很多。在注1中提及這個μs是包括了平臺、扶梯等影響的單個塔型設備的。
對于不同規(guī)范的μs其取值依據(jù)是不同的，包含的意義也不同。在《塔基礎》中是用μe來考慮獨立平臺、聯(lián)合平臺、鋼斜（直）梯和管線等部分的風荷載的。在《高聳規(guī)范》中，這些因素都包含在μs這一個系數(shù)中的。也就是說《塔基礎》規(guī)范中μs（1+μe）才相等于《高聳規(guī)范》中的μs。
μs計算對比表3
由表3可以看出《高聳規(guī)范》計算出的數(shù)值要大些，同時也可以發(fā)現(xiàn)塔設備的直徑越大，風荷載擴大系數(shù)影響越小；塔設備的直徑越小，風荷載擴大系數(shù)影響越大。
在這里還是要提一下《鋼制塔式容器》這本規(guī)范，在這本規(guī)范條文說明中提到，對于細長柱體結(jié)構(gòu)，試驗表明體型系數(shù)與雷諾數(shù)Re有關，當Re≤1.5x105時，μs=1.2；當Re≥4x105時，μs=0.7.對具有圓柱形截面的塔器，常遇到的雷諾數(shù)都大于4x105，所以規(guī)定μs=0.7。
如果把0.7代入上表，可以看出這是介于《塔基礎》和《高聳》之間的一個數(shù)值?！朵撝扑饺萜鳌分蟹鎏?、護欄操作平臺也是另行考慮的。它的公式計算很細致，獲取那么多細部尺寸對我們專業(yè)來講比較困難，所以就沒有列出公式。但是它的意義和《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》中的μs一致。
1.2 橫風向風荷載
《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》中并沒有提及考慮橫風向風荷載，但是在《高聳結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB 50135-2006）中4.2.11與4.2.12條提到了高聳結(jié)構(gòu)應考慮由脈動風引起的垂直于風向的橫向共振的驗算?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）（2006）7.6提出了對一些情況下圓形截面橫風向風振（漩渦脫落）的校核。這表明對于大型塔型設備應該考慮到橫風向風荷載的影響
對于圓截面柱體結(jié)構(gòu)，當發(fā)生漩渦脫落時，若脫落頻率與結(jié)構(gòu)自振頻率相符，將出現(xiàn)共振。漩渦脫落頻率fs與風速v成正比，與截面的直徑d成反比。同時雷諾數(shù)Re，斯托羅哈數(shù)St它們在識別其振動規(guī)律方面有重要意義。
所謂漩渦就是風吹過塔體表面速度減小壓強增加在塔體后半周形成空白區(qū)，在逆向壓強梯度的作用下，必然有倒流的流體來補充，倒流的流體又受到高壓強的的影響而被推開，于是在塔體背后產(chǎn)生了漩渦。
發(fā)生橫風向共振有兩個條件：
第一，雷諾數(shù)Re≥3.5x106.
第二，結(jié)構(gòu)頂部風速vH的1.2倍大于vcr，j。
產(chǎn)生橫向風振后在垂直的橫風向也產(chǎn)生風力，還可以產(chǎn)生風力矩，但是除重要的的特高的塔設備結(jié)構(gòu)外，一般可不考慮它的影響。
1.3 雙塔
這里的雙塔是指間距比較近的兩個獨立的塔。由于工藝需要常常有些塔被布置到離的很近的位置，有時需要把兩塔做成聯(lián)合基礎，這樣對于這兩個塔的風荷載會產(chǎn)生一定的影響。我們就不能僅就單個的塔進行計算，還要綜合考慮兩塔之間風荷載的變化，進行驗算。
由并列雙塔，當雙塔間距S=D體型系數(shù)接近單塔的系數(shù)，但當S＜D時，則μs有所提高（當S=D/4時，μs提高一倍）。
前后雙塔，對于前塔μs變化不大，但后面的塔μs則有變化，當S≤D/4時后塔μs變?yōu)樨撝?，說明有“迎風倒”的趨勢。（S指兩塔之間的凈距）。
2 地震作用
一般我們計算地震作用經(jīng)常采用的方法大致為：
第一：底部剪力法，即首先根據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點、重要性、動力特性、重量、地基條件及設計烈度等因素求出結(jié)構(gòu)的底部剪力，亦即結(jié)構(gòu)所受的總的地震剪力，然后將此總地震作用按某種規(guī)律分布給結(jié)構(gòu)各質(zhì)點。
第二：振型分解反應譜法。即首先求出各振型的最大反應，然后按某種方式進行組合。
2.1 底部剪力法
在使用此方法時須注意采用多質(zhì)點體系計算，取總重力荷載代表值的85%進行計算，單質(zhì)點體系則不必。
這樣對多質(zhì)點體系總重力荷載代表值進行取用，反應了多質(zhì)點體系底部剪力值與對應單質(zhì)點體系（質(zhì)量等于多質(zhì)點體系總質(zhì)量，周期等于多質(zhì)點體系基本周期）剪力值的差異。
2.2 振型反應譜法
振型反應譜理論的基本假定是：結(jié)構(gòu)地基相等于剛性平面，各點的運動完全一致；地面運動過程可以用強震觀測儀器的記錄來表示；并假定結(jié)構(gòu)是彈性的。
在確定塔設備的地震作用時，并不需要考慮所有的高振型，一般只需考慮它的第一、第二振型，必要時最多再考慮第三振型就足夠了。這是根據(jù)一般結(jié)構(gòu)水平振動的頻譜特點和地面運動的主要周期特性得出的。
這里Xji：j振型i質(zhì)點的水平相對位移可以按照《塔基礎設計與計算》表2-52選取。
2.3 地震影響系數(shù)α
地震影響系數(shù)α可以按照《建筑抗震設計規(guī)范》5.1.5條計算，但是《抗震規(guī)范》并沒有明確塔的阻尼比ζ的取值。不過在《鋼制塔式容器》這本規(guī)范條文說明中提及，塔式容器是屬于高聳的柔性結(jié)構(gòu)，因此塔式容器的阻尼比較標準設計反應譜所采用的ζ=0.05來得小。因此推薦ζ=0.01。
3 結(jié)語
本文對于塔式設備基礎結(jié)構(gòu)設計中風荷載、地震作用計算涉及的方面進行了簡單的總結(jié)。
1、對于位于框架內(nèi)的塔，一般借助樓層或在樓層上做操作平臺，塔設備本身平臺較少。在計算風荷載時一般選用《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》中μs=0.6，再結(jié)合擴大系數(shù)。如果是獨立在框架外的塔設備，一般選用《鋼制塔式容器》中μs=0.7，但是計算公式還是用《石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》中風荷載的計算公式。如果塔設備很高、平臺、管道荷載很大會酌情選用《高聳結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》的計算方法。塔畢竟是設備不屬于結(jié)構(gòu)，對于使用《高聳規(guī)范》還要斟酌。
2、當計算雙塔聯(lián)合基礎時，即使是兩個獨立的塔設備，也要根據(jù)塔間距考慮風荷載體型系數(shù)的互相影響。避免風荷載計算偏小。
3、計算地震作用時一般用兩種方法都計算，并比較一下，選取一個大的。如果陣型反應譜法比底部剪力法小的多，會再加一個陣型計算，然后再進行比較。
參考文獻
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1 石油化工塔型設備基礎設計規(guī)范》（SH3030-1997）
2 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）（2006）3. 《高聳結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB 50135-2006）
4 鋼制塔式容器》（JB/T 4710-2005）
5 建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011-2001）
關鍵詞: 管道變形施工造價覆土
前言
廣州市西江引水工程第三標的石門、西村并行線(管徑為2800和3200) 西村支線(管徑為3200)途徑廣清高速公路后轉(zhuǎn)入增槎路,最后進入西村水廠。由于在這些路段,管道主要敷設在行車道路下,在車行荷載的重復動荷載作用下要特別注意管道的強度、剛度(變形)、穩(wěn)定性滿足要求。
因此在這些路段,我們?yōu)楸ＷC結(jié)構(gòu)設計的安全并達到節(jié)省投資的目的,主要采用了鋼襯鋼筋砼壓力管以及加肋鋼管,下面對鋼襯鋼筋混凝土壓力管、加肋鋼管、PCCP管以及一般鋼管作結(jié)構(gòu)安全性、經(jīng)濟性的簡單對比。
一、鋼襯鋼筋混凝土壓力管道
若采用普通鋼管,為滿足抗浮要求,往往需要達到一定的埋設深度。而管道埋置越深,導致基坑開挖的深度也較大,這將造成基坑開挖止水的困難程度以及增加基坑支護造價。如果采用D3200PCCP管,其單節(jié)管(長度為5米)重達31噸,在管道的運輸及吊裝過程中需要采用重型機械,并且是在繁忙的公路上進行,因此PCCP管道的運輸及其施工苦難程度較大并對周圍環(huán)境影響較嚴重,同時在管道吊裝過程中由于單節(jié)管重量較大而導致基坑周邊荷載增大,這將增加支護結(jié)構(gòu)的費用。
鋼襯鋼筋混凝土壓力管道是由內(nèi)襯鋼筒以及鋼筋混凝土箱涵組成的管道結(jié)構(gòu)。他采用內(nèi)襯鋼筒來承受內(nèi)水壓力,而外包鋼筋混凝土承受外荷載如汽車荷載以及覆土荷載,因此它充分發(fā)揮鋼材抗拉和混凝土抗壓的材料性能。同時由于混凝土比重較大容易滿足抗浮要求,而適于淺埋。經(jīng)計算,鋼筒D3200X14的內(nèi)襯鋼筒外包300厚鋼筋砼結(jié)構(gòu)在覆土深度為0.7米的情況下能夠滿足管道本身的強度、剛度、穩(wěn)定等各項要求。為保證施工質(zhì)量,鋼襯鋼筋混凝土壓力管道的內(nèi)襯鋼筒兩端要加肋環(huán),保證對接焊口間的圓度,同時需中部每2m加“米”字型的活動內(nèi)撐,以滿足運輸和澆筑混凝土時的剛度要求。此種結(jié)構(gòu)形式優(yōu)點總結(jié)如下:
外包砼薄壁鋼管的造價較PCCP管材貴約15%,所需要的基礎處理要求基本相同。主要區(qū)別在于抗浮和地面荷載對覆土的要求,當管道埋深不受市政特殊要求時,前者僅考慮700覆土便可(個別地段經(jīng)處理后外露亦可),從而可減少約1.2m的基坑深度,減少施工費用,有利于地下水位高和附近有建筑物的地段施工。
基坑截面,如D2800XD3200PCCP管需要10.5x5.5～6(深),外包砼薄壁管為8.2x4.5(深),挖填土方量減少,征地寬度減少,施工難度減少。
管材吊運的重量分別為5m長的PCCP管約39t,6m長的外包砼薄壁鋼管約8t,大大減少吊車噸位和基坑邊的施工荷載,減少基坑的支護用料和施工便道的等級。
因此鋼襯鋼筋混凝土壓力管道造價約6.47萬元/米,而PCCP管造價約為9萬元/米。
由于鋼襯鋼筋混凝土壓力管道在現(xiàn)場澆筑混凝土,不利于埋設太深,因此當遇到原有的各種管道埋置較深難以避讓時則采用加肋鋼管過渡。
二、加肋鋼管
加肋鋼管的優(yōu)點主要是可以減小鋼管壁厚,減少鋼管在荷載作用下的變形,增加管道結(jié)構(gòu)剛度。如若使用D3200X32鋼管,在覆土為2米以及汽車荷載作用下管道變形計算為
,而在當覆土荷載作用下的變形 。
當采用加肋鋼管時,在保證鋼管強度的情況下可以減少鋼管厚度,經(jīng)計算,可采用D3220X24鋼管加肋24*200@1000以滿足強度要求,此加肋鋼管在汽車荷載+覆土荷載作用下的變形為8.6mm,只在覆土荷載作用下的變形為6.4mm。
由上述計算可知,我們可以得到以下兩點:
不加肋鋼管變形量遠大于加肋鋼管,從而證明了加肋鋼管可以明顯的增大大口徑鋼管的剛度,使得施工中容易控制變形進而保證鋼管的圓度和施工質(zhì)量;
無加肋鋼管在有、無汽車荷載作用下的差異變形量為 =16.9mm,而加肋鋼管的差異變形量為 =2.2mm。說明了無加肋鋼管在有無汽車荷載作用下的變形幅度較大,這對于管道的安全運行以及管道上的路面結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生一定的危害。
三、結(jié)言
綜上兩種原因,我們推薦采用加肋鋼管作為鋼襯鋼筋混凝土壓力管的補充,主要用于某些地段由于原有各種管道埋深較淺,管徑較大且不易遷改或遷改困難的地方,以避免鋼襯鋼筋混凝土壓力管道深埋。
參考文獻:
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關鍵詞：工業(yè)建筑；結(jié)構(gòu)設計；常見問題；措施
1工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計常見問題
1.1設計規(guī)范面臨的問題
雖然我國工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計領域取得了長足的進步，但是所設計標準仍然不夠先進，無法滿足新時期工業(yè)建筑項目需求。設計標準滯后導致設計規(guī)范也存在一定不足，工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計中存在不少問題，若未及時解決這些問題，必定會對建筑質(zhì)量產(chǎn)生影響。此外，由于技術(shù)方面因素的影響，多數(shù)工業(yè)建筑施工技術(shù)與安裝技術(shù)缺乏先進性，難以達到預期效果，導致工業(yè)建筑的建設效果與設計效果相差甚遠。
1.2結(jié)構(gòu)選型面臨的問題
結(jié)構(gòu)選型直接決定了建筑空間分布、使用功能，影響著建筑外觀形象，因此在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計中應充分考慮建筑的結(jié)構(gòu)選型。同時，建筑結(jié)構(gòu)不是主觀存在，在建筑設計時建筑結(jié)構(gòu)必須要符合建筑邏輯。
1.3設計人員面臨的問題
目前，從事有關工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計的設計人員專業(yè)知識有限，使得工業(yè)建筑的設計水平難以及時有效地提升。另設計人員對各行業(yè)的生產(chǎn)流程以及各類型材料性能、特性不了解，不熟悉，導致建筑建成后最終效果與設計圖效果存在較大的差距。
2工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計水平的優(yōu)化策略
2.1工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計中類型選擇
由于生產(chǎn)容量與應用設備發(fā)生改變時會產(chǎn)生一定的變化，因此在工業(yè)建筑和設備應用時間要標準化，工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計和原有工程結(jié)構(gòu)投資預算要相互吻合。建筑結(jié)構(gòu)建類型的選擇也相當重要。在建筑結(jié)構(gòu)設計中，施工材料合理的選擇，將其在化學成分、力學功能上達到國家的標準規(guī)定。在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)被廣泛應用。其中鋼筋混凝土機構(gòu)施工中，由于建材易獲得，所以其施工較為便捷。此外，由于該材質(zhì)具有耐火和耐腐蝕的特點，因此在施工現(xiàn)場澆筑和預制環(huán)節(jié)較為便利，在工業(yè)建筑應用中較為廣泛；采用鋼結(jié)構(gòu)類型能夠降低工程成本，縮短工程建設的進度，在實際結(jié)構(gòu)設計中，生產(chǎn)空間較大，因此常會采用鋼結(jié)構(gòu)。
2.2滿足工業(yè)建筑工程生產(chǎn)工藝需求
在生產(chǎn)流程工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計中，需要處理好施工工序和生產(chǎn)兩者之間的影響。而通道排風設計也較為重要，在生產(chǎn)過程中常會散發(fā)一定的熱量和灰塵，這時通風問題就顯得尤為重要；還需要對隔聲帶設計進行有效管理。只有這樣才能保證整個工業(yè)建筑生產(chǎn)不受到影響。
2.3科學合理的布置空間
首先，需要對建筑總面積進行合理的布置，并根據(jù)相關生產(chǎn)工藝和流程做好工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)選址。做好生產(chǎn)運輸管道之間的分布關系，布置公用設備；其次，在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，還需要對生產(chǎn)空間中不同功能的廠房進行合理設計，例如公用設施的配置，以及生產(chǎn)輔助設施等；最后，為保證相關企業(yè)工作能夠順利進行，還需要對工業(yè)建筑設廠區(qū)域進行合理劃分，并做好公用設施的安排。
2.4工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)防火設計
首先，在對工業(yè)建筑進行防火設計時，對建筑內(nèi)部進行分隔，并且使用良好耐火性的隔板進行分隔，這樣可以有效控制火勢的蔓延，是設計師經(jīng)常使用的方法之一。合理的設計工業(yè)建筑內(nèi)部的防火分區(qū)，以墻、門以及水幕帶等多種方式相組合，對建筑內(nèi)部的空間進行有效分隔，從而對提高工業(yè)建筑的防火性很大的幫助；其次，工業(yè)建筑的耐火能力與建筑部件的耐火等級高低是離不開的。使用防火涂料對部件進行噴涂以部件的耐火能力，把梁柱節(jié)點作為重點噴涂，盡量選用厚漿型的防火涂料進行噴涂，以增強鋼架結(jié)構(gòu)的熱絕緣性，提高工業(yè)建筑的耐火性。用無機的防火板對建筑使用的大型鋼件進行包裹式覆蓋，以此來降低鋼件的導熱性能；最后，強化報警系統(tǒng)和自動滅火裝置，保障消防、安全通道的暢通。主要內(nèi)容：①在火災報警系統(tǒng)上，要在敞開火災封閉的樓梯間單獨劃分探測區(qū)域，火災探測器每隔2層或3層放置一個，有效及時的獲取火災情況；②滅火器是必不可少的，在火災剛發(fā)生時能夠有效控制火勢的蔓延；③安全疏散通道要保持暢通，每個工業(yè)建筑在設計時安全疏散通道都是必須要考慮到的，有效的降低火災傷亡率。而且合理設計逃生通道標志，疏散通道上要設置緊急照明、疏散方向的指示燈和安全出口燈。幫助處于危險中的人群指引逃生方向，幫助被困人員及時逃脫危險。另外消防通道的暢通也必須要保證，這對于消防人員及時控制火勢，安全解救受困群眾有著非常重要的意義。
2.5防腐蝕設計
首先，合理設防的前提是對生產(chǎn)過程中的腐蝕性介質(zhì)的特性要有一個詳細的了解，掌握其腐蝕的原理，從而更好的明白該腐蝕屬于什么等級。一般情況下，根據(jù)腐蝕程度分為：強腐性、中腐性、弱腐性、微腐性4個等級。生產(chǎn)實際需求是對對防腐蝕工程進行合理設防的重要依據(jù)。生產(chǎn)廠家一定要提供真實準確的數(shù)據(jù)，才能設計出符合實際情況的設計方案；其次，除了要做好耐蝕性的控制，防滲性和整體性也是防腐蝕結(jié)構(gòu)設計中需要注意的兩個方面。它們對防腐蝕工程的功效也起著非常大的作用。一般情況下，大多的防腐蝕工程都會采用瀝青、橡膠這類材料作為防滲隔離層，這是因為這類材料對于防腐蝕工程的防滲能力有很好的保證；最后，設計人員在對涂料防護進行設計時，對涂料防護的設計應該考慮到涂層之間的結(jié)合，盡量選用涂層之間能夠結(jié)合良好的品種配套，并具有較強的附著力。要想設計出好的設計作品，相關的設計人員必須要掌握豐富的業(yè)務知識，熟悉防腐材料的性能，只有這樣才能保證設計作品能夠合理有效的進行防腐。
3結(jié)束語
總而言之，在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，經(jīng)常會遇到難以解決的問題，嚴重影響了設計工作的進一步開展。而文章則通過對工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計常見問題的研究與探討，提出了具有針對性的解決措施，希望能夠全面提高工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設計的質(zhì)量，從根源上杜絕設計質(zhì)量問題的發(fā)生，實現(xiàn)國內(nèi)工業(yè)建筑的可持續(xù)發(fā)展。
作者:時猛 單位:中國石油工程建設有限公司
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關鍵詞：常見問題；土建結(jié)構(gòu)變電站；土建結(jié)構(gòu)；設計；方案處理方式；優(yōu)化
Abstract: With the social progress and raising the level of economic development, the construction of national circuit network has made considerable progress. Electric power engineering structure design is complicated and heavy responsibility. Therefore we shall attach great importance to structure design. This paper introduces the common problems and the transformer substation in structural design of civil engineering structure design scheme.
Keywords: common problem; structure of substation; structure; design; solution treatment; optimization
中圖分類號：TU318文獻標識碼：A 文章編號：
電力工程結(jié)構(gòu)設計直接影響和決定電力工程質(zhì)量安全。結(jié)構(gòu)設計要高度重視電力工程結(jié)構(gòu)設計方面常見問題，工作中嚴格遵照電力工程設計規(guī)范、標準，以科學嚴謹?shù)膽B(tài)度對待，保證電力工程質(zhì)量，確保供電安全。變電站施工工程在工程建設全過程中所占時間相對較長。
1結(jié)構(gòu)設計中的樓層平面剛度問題
有些電力工程結(jié)構(gòu)設計，在結(jié)構(gòu)布置缺乏必要措施或缺乏基本的結(jié)構(gòu)觀念情況下，采用樓板變形的計算程序。盡管計算機程序的編程在數(shù)學力學模型上是成立的甚至是準確無誤的，但在確定樓板變形程度上卻很難做到準確。因此，這樣的建筑結(jié)構(gòu)設計定會存在著結(jié)構(gòu)某些構(gòu)件或部位安全儲備過大或者結(jié)構(gòu)不安全成分等現(xiàn)象。設計時應盡可能將樓層設計成剛性樓面，以使計算機程序的計算結(jié)果基本上反映結(jié)構(gòu)的真實受力狀況而不至于出現(xiàn)根本性的誤差。當然，要實現(xiàn)這一點，首先應在建筑設計甚至方案階段就避免采用樓面有變形的平面比如凹槽缺口太深、塊體之間成“縮頸”連接、外伸翼塊太長、樓層大開洞等。
2結(jié)構(gòu)縫設置以及縫寬度問題
溫度的變化對建筑結(jié)構(gòu)有著不利影響，因此，電力工程物尤其是超長電力工程物設置合理的伸縮縫是十分有必要的。但是部分結(jié)構(gòu)設計人員不使用伸縮縫減少溫度影響而使用后澆帶代替，這種做法存在一定的問題。因為后澆帶不能解決溫度變化的影響，僅能減少混凝土材料干縮的影響。在后澆帶處的混凝土封閉后，若結(jié)構(gòu)再受溫度變化的影響，后澆帶就不能再起任何作用了。一些超長建筑結(jié)構(gòu)不便或不能設置溫度伸縮縫時，應采取其他構(gòu)造加強措施，不能只留設施工后澆帶，例如：采用預應力混凝土結(jié)構(gòu)、對受溫度變化影響較大的部位適當配置間距較密、直徑較小的溫度筋、加強頂層屋面的保溫隔熱措施等。
3變電站的前期規(guī)劃
3．1總圖布置
變電站的總圖布置應充分考慮遠近結(jié)合，在滿足工程規(guī)范、規(guī)程和工藝流程的前提下壓縮建筑物間距，做到用地規(guī)整，布局緊湊合理，使得圍墻內(nèi)用地和站址總用地面積盡可能保證最小，在滿足使用功能條件下，建筑物盡量合并為一棟綜合樓，減少占地面積，順帶減少相應附屬的圍墻、場地平整等費用。
3．2站址選擇
站址選擇應結(jié)合國土部門和規(guī)劃部門各方面的要求，選擇能直接利用水源和市政設施、拆遷量少、道路連接短、地形平坦的地區(qū)，避開斷層、滑坡、山區(qū)風口或高差較大的地形。盡量不拆遷房屋或搬遷線路或墳墓。特殊情況下采用旋轉(zhuǎn)、平移、總平面局部切角等方式降低工程總體造價，減少賠償費用。選擇站址時也要注意多方案比較選擇，確保最終方案的合理性。
3．3地基處理
在前期規(guī)劃階段，地下情況是必須要充分了解的，地下是否有文物古跡、主要管道、地下文物、防空洞，地基是否處于礦區(qū)采空區(qū)、區(qū)域性斷裂帶、滑坡地區(qū)等，都是要提前了解的，如果做不到提前了解的話可能會造成不必要的搬遷和基地處理費用。
4具體設計
4．1總平面布置
主要優(yōu)化道路接口、給排水接口、道路接口、消防和安全距離等方面。根據(jù)規(guī)范、規(guī)程合理布置已確定規(guī)模的各建筑物，盡可能合并共用設施，向空中發(fā)展，使平面布置更緊湊、道路占地面積減少，達到節(jié)約用地的目的。戶內(nèi)可采取兩個出線間隔公用一跨、將電容器室、配電室和主控室合為一體的方式，縮小整體面積。
4．2結(jié)構(gòu)設計
在變電站設計時應以建立新型的結(jié)構(gòu)體系為目標，這一新型的結(jié)構(gòu)體系包括預制裝配結(jié)構(gòu)體系和鋼結(jié)構(gòu)體系。在保證結(jié)構(gòu)有足夠的耐久性、穩(wěn)定性和強度的前提下，優(yōu)先選用構(gòu)建簡單、結(jié)構(gòu)明確的結(jié)構(gòu)體系。用工廠化、通用化、標準化規(guī)范建筑構(gòu)件的選擇，將全壽命周期成本概念引入結(jié)構(gòu)設計中，充分論證建筑和結(jié)構(gòu)關系，最后對設計方案進行論證和比選，進行多專業(yè)可行性研究，確定最優(yōu)方案。
4．3建筑設計
在變電站建設中，變電站內(nèi)建筑物也是十分重要的一環(huán)，因此，在滿足生產(chǎn)要求前提下，變電站內(nèi)的建筑物要合理布置房間，減少不必要的附屬面積，采用工業(yè)建筑標準統(tǒng)一模式建設。同時，要做好建筑的節(jié)水，節(jié)地，節(jié)能，和節(jié)材工作。采用框架結(jié)構(gòu)，降低單位建筑面積造價，形成相對較大的空間，節(jié)約占地面積和造價，便于電氣設備布置。同時還要注意盡量不設屋外水消防，盡力控制建筑物體積。
4．4地基與基礎設計處理
變電站基礎設計是施工設計優(yōu)化的重點，建筑物基礎選型時，必須因地制宜，結(jié)合地質(zhì)情況，充分利用天然地基。同時要熟讀地質(zhì)資料，務求優(yōu)化基礎。盡量利用天然地基，基礎滿足設備安裝運行要求.同時，盡量淺埋。有些地方必須要用樁做基礎，這種情況下要根據(jù)地質(zhì)資料選擇合適的樁形。
5結(jié)構(gòu)荷載取值
5.1屋面可變荷載的取值和分布
并非在屋面全跨布置可變荷載產(chǎn)生的內(nèi)力一定最大，往往在半跨布置可變荷載時結(jié)構(gòu)可能更為不利。因此對于屋架和拱殼屋面除了全跨布置可變荷載時做出計算外，還應考慮半跨布置可變荷載，并做出相應的計算，然后按最不利的情況進行設計。對屋面可變荷載的取值應十分謹慎，特別是對于屋架和拱殼屋面，因為這類屋面荷載的分布對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力很敏感。例如積雪荷載應按全跨均勻分布、不均勻分布，半跨均勻分布的幾種情況進行設計，這樣才能保證屋面結(jié)構(gòu)的安全。
5.2基礎設計時的荷載取值
在建筑地基基礎設計規(guī)范(GB 50007-2002)中做出了以下規(guī)定：計算地基變形時，傳至基礎底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的永久值組合，不應計入風荷載和地震作用。計算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩(wěn)定及滑坡推力時，荷載效應應按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合，分項系數(shù)均為1.0。按地基承載力確定基礎底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數(shù)時，傳至基礎或承臺底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的標準組合。
6在變電站設計方案完成后的工作
6.1做好施工圖技術(shù)交底工作
在變電站設計方案完成后，要進行施工圖技術(shù)交底工作，這項工作的主要目的是使參與工程建設的各方了解工程設計的主導思想、對主要建筑設備和材料的要求、所采用的新技術(shù)、新工藝、新材料、新設備的要求以及施工中應特別注意的事項。這樣做既能保證工程質(zhì)量，也能減少圖紙中的差錯、遺漏、矛盾和訛誤。消除施工隱患，使設計更符合要求，避免返工造成的人力、財力、物力各方面的浪費。
6.2制定好設計變更管理制度
為了完善工程設計、保證設計和施工質(zhì)量、糾正設計錯誤以符合施工現(xiàn)場條件，設計變更成為了必不可少的設計修改程序，設計變更制度在施工過程中的作用非常重要，它不僅影響著工程的進度、節(jié)奏和程度，也對造價控制有著深遠的意義，它直接影響著施工的費用。因此，在對設計方案進行變更時要進行嚴密的方案論證，盡量控制設計變更的數(shù)量、幅度和費用。在這個過程中，制定好設計變更管理制度就顯得非常重要。
6.3做好工程驗收工作
設計方在設計好方案之后還需要到場驗收施工方工作。例如到場驗收確保施工開挖達到設計要求的地基土層或地質(zhì)條件好的部位，如果出現(xiàn)個別設計地基與實際不符時，應根據(jù)現(xiàn)場實際情況改變技術(shù)方案，滿足施工要求。這樣一來，設計方和施工方形成了良好的互動，可以保證變電站建設更好地完成。
7.結(jié)束語
變電站在土建結(jié)構(gòu)設計的方案處理，從前期規(guī)劃、過程設計以及后期處理三個方面對其進行詳細分析，為我國遍電話土建結(jié)構(gòu)設計提供了一定的借鑒。結(jié)構(gòu)設計規(guī)范是國內(nèi)結(jié)構(gòu)設計的法規(guī)，是建筑結(jié)構(gòu)做到技術(shù)先進、安全適用、經(jīng)濟合理的指導文件。為了更好的遵循這一法規(guī)，對結(jié)構(gòu)設計規(guī)范應該熟悉，更應該正確理解，保證土建結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量。
參考文獻
[1]蔡敏華.淺談變電站在土建結(jié)構(gòu)設計等問題的處理方案【J】.中華民居，2011
關鍵詞:預應力混凝土連續(xù)梁橋；結(jié)構(gòu)設計；結(jié)構(gòu)計算；荷載組合
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著社會的進步和科學技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，預應力混凝土連續(xù)梁以其變形小、結(jié)構(gòu)剛度好、行車平順舒適、伸縮縫少、養(yǎng)護簡易、抗震能力強等特點廣泛應用于大跨度的橋梁結(jié)構(gòu)當中，成為目前大跨徑橋梁的主要橋型之一。近些年來，已建成的大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁橋在使用中也不斷出現(xiàn)了各種各樣的病害。雖然病害是多方面原因造成的，但是研究如何從設計的角度提高結(jié)構(gòu)的耐久性是非常必要的。因此，在橋梁結(jié)構(gòu)設計中，采用合理的結(jié)構(gòu)形式和截面尺寸,布置適當?shù)念A應力鋼束，并對結(jié)構(gòu)進行建模計算,通過模擬結(jié)構(gòu)各階段的荷載狀態(tài)，驗算結(jié)構(gòu)各荷載組合下的強度及應力等，確保橋梁的安全使用。本文結(jié)合某工程實例,對大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋的結(jié)構(gòu)設計進行簡要闡述。
1 工程概況
某橋主橋橋長295m，上部結(jié)構(gòu)采用預應力混凝土連續(xù)梁，主跨跨徑組合為80+135+80m，下部結(jié)構(gòu)采用薄壁式橋墩，基礎為鉆孔灌注樁。主橋立面如圖1所示。
圖1 主橋立面布置圖(單位:m)
2 結(jié)構(gòu)設計
2.1 箱梁梁高的確定
本橋采用變高度曲線形連續(xù)梁，支點梁高為8.5m，高跨比為1/15.88,跨中梁高為3.3m，高跨比為1/40.9，變高度梁的截面變化采用二次拋物線。
2.2 梁底曲線擬定
變截面梁的梁底變化曲線可采用圓弧線、拋物線或折線等，因為二次拋物線的變化規(guī)律與連續(xù)梁的彎矩變化規(guī)律基本相近，通常以二次拋物線最為常見。本設計擬用二次拋物線作為梁底曲線。
2.3 箱梁橫斷面尺寸的確定
跨中下?lián)鲜且呀ǔ傻念A應力混凝土連續(xù)梁在使用過程中普遍出現(xiàn)的現(xiàn)象，跨中下?lián)贤殡S著跨中梁底橫向開裂，墩頂處橋面開裂或腹板斜裂縫，主要原因是抗彎剛度不夠，縱向預應力不足或損失過大等原因造成的。因此應該首先保證箱梁有足夠的正截面強度和斜截面強度，一定范圍內(nèi)增加腹板厚度對梁體撓度影響不大，但是可以有效限制腹板斜裂縫的開展和保證混凝土澆搗質(zhì)量，提高箱梁抗剪能力。
通過以上分析，并考慮縱、橫、豎三向預應力鋼束的布置等因素，本橋箱梁橫斷面主要尺寸確定情況如下:
本橋采用單向雙室的箱型截面，懸臂長度取為3.25m，腹板外側(cè)至箱梁中心線距離為5.625m；支點附近底板厚度取為100cm，為跨徑的(1/135)，支點底板厚度取為120cm，頂板厚度取為60cm；跨中頂、底板厚度為常用的28cm和30cm；跨中腹板厚50cm，在跨徑的3/8處向支點方向變化到65cm，再在約跨徑的1/10處向支點方向變化到85cm。具體尺寸如圖2所示。
圖2 箱梁橫斷面圖(單位:cm)
2.4 箱梁預應力鋼束布置方式的確定
從上世紀90年代，在大跨預應力混凝土梁式橋的設計中，較普遍地取消彎起預應力鋼束，而用縱向預應力和豎向預應力來克服主拉應力。這樣做方便施工，可以減薄腹板的厚度。但精軋螺紋鋼豎向預應力筋十分不可靠，有效預應力不易得到保證，結(jié)果使箱梁腹板斜裂縫大量的出現(xiàn)。
本橋箱梁腹板下彎預應力鋼束采用22－φs15.2型。張拉端靠近箱梁底緣。除最后兩個懸臂澆筑梁段未布置腹板下彎預應力鋼束外，在各梁段均布置腹板下彎預應力鋼束。其中0號澆筑梁段每個腹板布置2束，共6束；其余各澆筑梁段每個腹板布置1束，共3束，以提高箱梁梁體的抗剪能力。
考慮到增加頂板預應力鋼束可減少底板合攏預應力鋼束，從而可克服跨中下?lián)虾偷装灞懒?。本橋頂板預應力鋼束采用19－φs15.2型。其中0號澆筑梁段每個腹板布置2束，共6束；其余各澆筑梁段每個腹板布置1束，共3束。
本橋合攏預應力鋼束采用17－φs15.2型。為避免應力集中現(xiàn)象，將合攏預應力鋼束布置于箱梁腹板附近，分多批次張拉錨固。為方便后期梁體出現(xiàn)下繞、開裂等問題處理，本橋在邊跨、中跨均設置底板備用預應力鋼束管道。腹板、頂板、合攏預應力鋼束布置情況如圖3所示。
圖3 1/2箱梁腹板、頂板、合攏預應力鋼束布置圖
考慮到豎向預應力不足是預應力箱梁腹板出現(xiàn)斜裂縫的主要原因之一。而采用精軋螺紋鋼作為腹板豎向預應力筋存在以下問題:張拉應力低，伸長量??；剛性索，施工稍有偏差，螺母難以擰到位；張拉控制應力高，易斷筋，難更換。因此本橋考慮采用新型的二次張拉低回縮鋼絞線豎向預應力錨固系統(tǒng)，以提高豎向預應力的有效性。
本橋橫向預應力鋼束采用BM3－φs15.2扁錨體系，單端張拉方式，相應預應力錨具張拉端與錨固端縱橋向交錯布置。
3 結(jié)構(gòu)計算
本橋縱向計算采用橋梁博士3.0平面桿系計算，取跨徑布置為80m+135m+80m的預應力混凝土連續(xù)箱梁，全橋共分為106個單元，107個節(jié)點。箱梁采用C55混凝土。施工步驟:懸臂掛籃施工，二期恒載、收縮徐變10d。全橋按全預應力混凝土構(gòu)件設計計算，平面桿系的計算模型如圖4所示。
圖4計算模型
3.1 計算參數(shù)、荷載
①永久作用。鋼材重力密度:78.5kN/m3；預應力混凝土重力密度:26.0kN/m3；瀝青混凝土重力密度:24.0kN/m3；基礎相對變位:按沉降20mm考慮；混凝土的收縮及徐變作用、預加力:按《設計規(guī)范》規(guī)定計算；孔道摩阻系數(shù)μ和偏差系數(shù)k分別取值0.17、0.0015；單端預應力鋼束回縮和錨具變形為6mm。
②可變作用。汽車荷載:城—A級，按三車道計算；人群荷載:2.96kN/m2；汽車荷載制動力及沖擊力:按《通用規(guī)范》規(guī)定計算；風荷載:基本風速為35.0m/s，風壓為0.9kN/m2；溫度作用:整體均勻溫度升高:25℃，整體均勻溫度降低:－25℃。結(jié)構(gòu)高度范圍內(nèi)豎向梯度溫度按《通用規(guī)范》規(guī)定計算。
3.2 極限承載能力
根據(jù)《設計規(guī)范》中第5.1.5條規(guī)定，對主梁的承載能力極限狀態(tài)進行驗算。
承載能力極限狀態(tài)下，最大、最小抗彎承載力包絡圖如圖5、圖6所示。抗彎強度效應小于抗力值，滿足規(guī)范要求。
圖5 最大抗彎承載力包絡圖(kN.m)
圖6 最小抗彎承載力包絡圖(kN.m)
3.3 短期荷載組合
本橋按全預應力混凝土構(gòu)件設計，《設計規(guī)范》第6.3.1條要求:對于全預應力混凝土構(gòu)件，正截面抗裂短期效應組合(預應力效應乘以0.8)下不出現(xiàn)拉應力。計算結(jié)果如圖7所示。
圖7 短期效應組合上下緣應力包絡圖(單位:MPa)
最小壓應力在支點附近上緣0.8MPa，跨中上緣1.8MPa，跨中下緣1.8MPa，滿足規(guī)范要求。
3.4 長期荷載組合
本橋按全預應力混凝土構(gòu)件設計，《設計規(guī)范》第6.3.1條要求:對于全預應力混凝土構(gòu)件，正截面抗裂長期效應組合下不允許出現(xiàn)拉應力。計算結(jié)果如圖8所示。
圖8 長期效應組合上下緣應力包絡圖(單位:MPa)
未出現(xiàn)拉應力，滿足規(guī)范要求。
3.5 標準荷載組合
根據(jù)《設計規(guī)范》第7.1.5條規(guī)定，對主梁的壓應力進行驗算。標準組合下混凝土的壓應力不大于0.5fck=0.5×35.5=17.75MPa。計算結(jié)果如圖9所示。
圖9 標準效應組合上下緣應力包絡圖(單位:MPa)
最大壓應力在支點附近上緣15.4MPa，支點下緣10.9MPa；跨中上緣12.5MPa，下緣10.4MPa，滿足規(guī)范要求。
4 結(jié)語
綜上所述，本工程實例中的預應力混凝土連續(xù)梁橋的計算結(jié)果表明其結(jié)構(gòu)極限承載能力、短期荷載組合、長期荷載組合、標準荷載組合都能滿足相關規(guī)范要求，證明了該橋梁的結(jié)構(gòu)形式、截面尺寸及預應力鋼束的布置是合理、可行、有效的，其設計經(jīng)驗可為今后類似橋梁結(jié)構(gòu)及設計提供參考。
參考文獻：
[1] 汪家緯.大跨度預應力混凝土連續(xù)梁橋設計[J].城市建設理論研究,2012年第12期
