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管道結構設計范文1

關鍵詞 管道泵；完全脹型；沖壓焊接；水力性能

中圖分類號TG453 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）69-0121-02

1 完全脹型成型蝸殼模具的設計

蝸殼模具是生產蝸殼的重要設備之一。不銹鋼沖壓焊接管道泵及單級離心泵的工藝制造難度很大，至今只有日本EBARA公司、美國ITT公司能夠生產。由于水力設計和工藝設計不盡完善，產品渦室的脹型不到位，泵的性能并不好。水力性能上，主要表現為偏工況運行，俗稱“大馬拉小車”或高比轉速低用，電機配置功率大，泵的運行效率低，時有電機超載損壞的情況發生。

圖1是日本EBARA公司的3M40-160/4.0不銹鋼沖壓焊接單級離心泵的性能曲線。設計流量為25m3/h，但最高效率點的流量在40m3/h以上。圖2是前期仿制產品CYB65-50-160型不銹鋼沖壓焊接單級離心泵的性能曲線，流量加大到50m3/h時效率仍不下降，偏工況現象均十分嚴重。成型工藝上為保證水力性能，要求蝸殼必須360°全斷面完全脹型，并且蝸殼出口彎頸要求擴散回收動能。日本產品的蝸殼采用的是半螺旋式的部分斷面不完全脹型，彎頸用圓管斷面進行過渡。而美國ITT公司3500型不銹鋼沖壓焊接單級離心泵蝸殼根本不脹型，為一圓筒，出口管為一段直管，所以EBARA和ITT的沖壓焊接泵的水力性能均不理想。主要原因是蝸殼的成型工藝十分困難，一種蝸殼需要48套模具，工裝夾具費100多萬元。最后不得不用較為容易制造、成本也較低的不完全脹型或不脹型替代，但影響了水泵的效率和汽蝕性能。

不均勻、不對稱、360°全斷面完全脹型是粘性設計的技術特征，但這種技術特征沖壓成型非常困難，日本專利是部分斷面的不完全脹型。

圖3是日本專利產品的成型原理，利用這種對半式、部分斷面不完全脹型不僅生產效率低，而且也不能滿足粘性流技術特征要求的全斷面完全脹型。

圖4所示為荷花瓣式的自動分合的組合模具，從上部加力，利用側向力使模具收攏，由于分成4瓣~8瓣，蝸殼渦線為全斷面漸開線凹模，能夠準確加工。底部有導桿及底板模，向下繼續加力時，導桿下移，上蓋板下壓，聚氨酯橡膠在上下蓋板擠壓下側向變形，使不銹鋼鋼板緊貼凹模成型，泄壓時模瓣中彈簧使模瓣自動分開，脹型的殼體自動彈出，生產效率很高，質量達到要求。

2 管道泵的結構設計

現一般的管道泵普遍存在流部件結構復雜，產品笨重，材料消耗大；泵的水力性能也不夠理想，偏工況運行，效率低等問題。經分析認為：低比轉速離心泵，流道窄長，粘性產生的水力損失大，效率低。而粘性增大必將引起進、出口流道堵塞，從而偏離設計工況。

圖5 泵結構示意圖

針對上述問題，本文在傳統的管道泵的結構基礎上，設計一種蝸殼完全脹型的，能有效提高泵水力性能的高效泵結構，如圖5所示。

其特征在于：泵體由呈桶狀結構的內、外缸構成，內缸連通進水管，外缸連通出水管，內缸同軸設于外缸內通過在內、外缸底部互相固定連接，內缸開口端低于外缸開口端，內缸開口端向上依次同軸設有導流部件、葉輪、排氣部件及安裝在外缸開口端的泵后蓋。

所述的葉輪為軸向吸入、徑向排出的離心葉輪，導流部件為一整體沖壓成型的盤狀結構，盤底與內缸開口端密封，盤底中心設有與葉輪前端入口對應密封的進水口，葉輪同軸設于盤狀的導流部件內，導流部件周壁設有與葉輪的徑向排出口對應的導流葉片。

所述的導流部件周壁均勻沖壓為多段，各段周壁為沿圓周同一方向徑向向外增大的弧形導流葉片，每兩相鄰導流葉片之間由徑向差形成一沿軸向向下的出水孔，盤狀的導流部件開口處向外沖壓有盤沿。該弧形導流葉片弧線分布與葉輪轉動方向對應，提高出水效率。

所述的外缸內壁對應導流部件盤沿設有凸臺，盤沿放置于凸臺上以支撐導流部件，該凸臺與內缸開口端的軸向距離等于導流部件的軸向深度。

3 產品應用情況

該產品在北京科技發展有限公司水處理回收，環保節能應用等方面，廣州雅韶泵業有限公司食品行業水處理方面，張家港市東晨物資有限公司高純度凈水系統方面，杭州德士比泵業有限公司水供應系統的技術應用等方面到得到了很好的應用，直接或間接產生了較好的經濟效益。

4 結論

1）由于底座、泵體、導流部件與葉輪等全部過流部件都是通過沖壓焊接成型的，因而與鑄造泵相比，整體結構輕巧，重量大大減輕，節省材料效果明顯；水泵運行的可靠性大大提高。鑄造泵相比，整體結構輕巧，重量減輕75%，節省材料效果明顯；水泵運行的可靠性大大提高，效率提高3%~8%；

2）采用在葉輪徑向出口的導流方式，并對導流部件的進行特殊設計等措施，使得傳送的液體流動更通暢，水力性能好，效率高。外缸的周壁上及底部分別設置外缸和內缸的排水孔、密封圈、螺釘，可以把內缸的水完全放空；

3）導流部件為一體沖壓結構，與現有的沖壓泵相比，保證了導流部件具有足夠的強度、剛度和精度，安裝方便，提高了產品的可靠性，同時也延長了產品的使用壽命；

4）葉輪入口處采用密封環活動密封結構，不僅密封效果好，提高了泵的水力效率；而且降低了制造、安裝難度，提高了生產效率；

5）外缸的周壁上及底部分別設置外缸和內缸的排水孔、密封圈、螺釘，可以把內缸的水完全放空。

參考文獻

[1]申延鵬，常金唱.三元流技術在循環水泵節能改造中的應用[J].河南化工，2011(6).

管道結構設計范文2

[關鍵字] 市政給排水管路、結構設計、勘察技術

市政給排水工程的質量直接關系著整個城市的給排水系統，對于城市的正常運行、道路建設、交通運輸安全的作用巨大。因此，相關的從業單位要重視市政給排水管道工程的重要性，在設計結構方案時，綜合考慮實際的工程狀況，尤其是場地周圍、氣候變化、地下管線和電纜的情況，在保證工程施工質量的同時，避免其他因素影響給排水管路工程設計方案的實施。

一 現場踏勘

市政給排水管路工程的建設距離相對較長，需要穿過城市密集區，施工場地周圍的周圍車輛對施工帶來了極大的不便，如果施工之前現場勘察工作不到位，就會對管道工程建設中可能面臨的困難估計不足，進而影響了施工質量和施工進度。在市政給排水管路工程中，要綜合考慮復雜的交通狀況和城市地下電線的分布，結構設計人員應當和給排水施工人員、專業預算人員、市政交通人員一同進行實地的工程概況勘察，了解管道線路的通過地帶的交通狀況和地質概況，必要時在施工圖上對于個別的疑難地段重新踏勘。

二 測量和地勘要求

測量和地勘要求是要準確的了解給排水管路沿線的地質狀況、地形外貌和地下水水文狀況，另外提供準確的地形和水文地質資料。

2.1 勘探點間距和鉆孔深度

勘探點的應均勻的分布在管道的中線上，不得偏離中線，同時根據的地質的變化和施工現場的狀況確定合理的間距，一般采用的間距是30到100米，對于地形較為復雜的地段，適當的縮小間距。此外鉆孔的深度要達到管道埋設深度的1m以下，到管道周圍的水位較高或者是河流周圍時，要增加鉆孔的深度，一般要求鉆孔深度在河床沖刷深度以下2―3m。

2.2 提供勘探成果要求

查明管道埋設深度內的土層的特性、地層成因、巖石厚度等，并明確劃分不同地質的分界線，同時調查的巖石強度和分化破碎程度對于給排水管道的影響，判斷巖石是否會破壞管道的結構，調查管路沿線發生土層斷裂、滑坡、崩塌、泥石流的概率以及發展趨勢，并判斷對于給排水管路的威脅指數；查明管道沿線的地下水位的水文狀況，查明垮河流岸坡的穩定性，河床兩側的底層巖石和洪峰淹沒范圍。

三 結構設計內容

3.1結構形式

管道結構的設計形式應當由給排水專業機構完成，同時在結構設計匯總參考管道的用途，對于管道中輸送的不同液體，確定是給水還是排水工程，選用不同的設計標準。而且管道的工作環境、管道的規格、輸送液體的流量、埋設深度、地下水文狀況、經濟指標等方面的因素也是結構設計中必須要考慮的因素。鑄鐵管、玻璃鋼管等；而非承壓管道采用混凝土管、鋼筋混凝土管、砌體蓋板涵、現澆鋼筋混凝土箱涵等；污水管路的結構設計選用的是大口徑的管路，而且優先使用抗腐蝕能力強的管道，如玻璃鋼管、UPVC 管、PE 管等。對于特殊的負荷承載較大的路段，要采用抗壓能力強的管道，如橋梁、河渠、公路段等局部地段非承壓管也采用鋼管等形式。

3.2結構設計

根據管道施工中管道規格、埋設深度、地面承載力等工程條件，嚴格計算管道的強度和剛度，同時提供管道壁厚、管道等級、結構配筋圖，對于特殊要求的管道，要進行加固處理，保證其強度和剛度符合實際的工程使用，并根據實際情況選用加固措施，確定加固的位置和程度，在給排水管道中，常采用的加固措施是混凝土包管。

3.3敷設方式

敷設方式的選擇應當結合埋置深度、地面地下障礙物確定，通常采用的敷設方式有：溝埋式、上埋式、頂管及架空等，當工程的不便于采用溝埋式敷設方式時，可以用頂管和架空方式，總之，施工方式的選擇要參照實際工程狀況。

3.4抗浮穩定

部分市政給排水管路施工中，會出現地下水位較高的情況，尤其是在施工期間降水較多或者施工地區的氣候多雨等，管道敷設的地段會出現漂浮現象，嚴重影響了管路施工的質量。因此在結構設計中要重視抗浮措施，避免這一現象的出現。

3.5抗震設計

3.5.1 場地和管材的選擇

在結構設計中，管路基線的選擇要盡量避開抗震性能不足的場地、地基，減少對管路結構完整性的破壞，如果是不可避免，則必須要對這一地段的地基進行特殊處理，同時選用抗震性強、抗拉性強、延展性強的管道，并做好管道的防腐蝕工作，避免由于土層振動、位移對管路結構產生影響。

3.5.2 構造措施

在管道結合處設置柔性連接，砌體材料要滿足管道結構要求的抗震強度，增強整體的抗震性能和結構剛度，減少地震的影響形變。對于圓形給排水管設置不小于120度的混凝土管基，管道接口采用鋼絲網水泥帶，管道穿越構筑物時應在管道與套管的縫隙內填充柔性填料。

3.5.3 地基處理

對于特殊地段的地基處理至關重要，首先要測定地段的工程參數，畫出地基處理的平、縱斷面圖，注明樁號、基底高程、溝槽范圍、地下水位等，確定需要處理的地基范圍，然后根據測量的數據，根據不同的地質情況和厚度采用合理的處理方法，如：換填、拋石擠淤、砂石擠密、水泥攪拌樁、灰砂樁、木麻黃樁等方法。

四 給排水管道設計中的其他問題

除了加強市政給排水管路的結構設計工作，還要采取一些措施，避免給排水管路中出現堵塞現象，具體的措施如下：

4.1在用戶管線出口建立格柵

工程建設中出現的纖維、塑料等沉積物、懸浮物、漂浮物的存在給管道建設、維修、疏通等作業帶來了極大的困難，特別是抽升泵站中如果進入漂浮物就會造成水泵葉輪堵塞、磨損損壞現象的發生，雖然已經采取了減小格柵條之間的間距 ，但是還是不能避免更小的雜質進入。為了解決上述問題，建議在庭院或住宅小區的管道出口處設置簡易人工攔污格柵，定期進行清理、清掏，從源頭上控制漂浮物進入市政管網，以減輕市政管網維護管理的工作量。

4.2在檢查井井底設置沉淀池

要革新傳統的檢查井方法，將井底改為沉淀式，井底下沉 30～50 cm。這樣中的沉積物多數會沉積在檢查井中，不至于流入下游管段，只要定期清掏檢查井內的沉積物即可，減少了管道維護作業的工作量。這種做法也可用于雨水檢查井。

4.3在檢查井內設置閘槽

給排水管路中的流量和流速均較大，對管道的維修工作帶來諸多不便，為了方便維護作業，建議干管的管道交匯處檢查井、轉彎處檢查井或直線段的每隔一定距離的檢查井內根據需要設置閘槽，利用閘槽控制水流的流量，當有施工需要時，便利用閘槽切斷給排水管路的水流，為維修施工帶方便。

五 總結

市政給排水工程質量好壞直接影響到了整個城市的發展狀況，對城市運作、道路建設、交通安全等多個方面都有顯著的作用，但是在實際的工程中，市政給排水管道建設中存在著較多的結構問題，所以在工程結構設計中，要綜合考慮施工周圍環境、地下電網鋪設等因素，保證管道結構設計的科學性，全面性。以上是本人的粗淺之見，由于本人知識水平有限，文中如有不當之處還望不吝賜教。

[參考文獻]

[1] 童新國.給排水管道工程中的結構設計[J].工程結構與施工技術，2008年12月.

管道結構設計范文3

關鍵字：深水 噴射 導管 入泥深度 鉆具組合

中圖分類號：TE52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-01

在深水油氣田勘探開發過程中，結構導管主要作用是為水下井口和水下防噴器等設備提供支撐作用。導管的入泥深度和鉆具組合的設計是深水噴射成功的關鍵因素，該文對噴射鉆入法的關鍵影響因素進行了研究，并結合深水現場作業實踐經驗進行了分析，對深水導管噴射鉆入作業具有一定的指導作用。

1 噴射作業關鍵技術

1.1 入泥深度確定

一般要準確確定結構導管具體下深，需要對目標井位進行井場調查，經過土工試驗分析確定海底淺層土體的抗剪強度，然后根據導管作業載荷，通過下式計算確定導管具體下深：

式中Q：導管承載的重量；Qf：導管表面摩阻力；TD：導管設計下深；x：導管單位長度；ML：泥面；f：單位面積摩阻力；As：導管側面積；c：土壤剪切強度；fox：安全系數；a：噴射鉆井后，受擾動土壤剪切強度的安全系數，一般取值10%～40%。公式中單位采用國際單位制。

經過井場調查地質取芯計算得出的土壤剪切強度往往是地層非擾動抗剪切強度，而實際作業過程中，由于噴射鉆井導致結構導管周圍土壤遭到破壞，受擾動土壤抗剪切能力往往比原土壤低很多，雖然抗剪切強度恢復很快，但實際計算時，往往取一個安全系數a，一般為原地層抗剪切系數的10%～40%。

1.2 鉆具及鉆頭設計與選擇

噴射鉆具組合主要考慮噴射鉆井作業結束后繼續鉆進的需求，與下一開鉆具組合設計一樣，只是在鉆具組合上端安裝與導管頭連接工具，噴射到位后與導管脫開繼續鉆進。鉆具組合中一般都安裝隨鉆測量工具，一邊隨時監測井斜變化，根據工作需要有時也安裝隨鉆測壓工具，以便及時了解環空泥漿當量循環密度變化等。

噴射鉆井鉆頭相對位置及尺寸的選擇對噴射鉆井的成功與否至關重要。目前深水作業，部分作業者習慣將鉆頭控制在導管鞋以內30.48～45.72 cm，也有很多作業者習慣將鉆頭伸出導管鞋15.24～25.40 cm。鉆頭在導管鞋以內還是伸出導管鞋，主要取決于地層的軟硬，一般如果地層較松軟，往往選擇將鉆頭控制在導管鞋以內，如果地層相對較硬，則將鉆頭伸出導管鞋15.24～25.40 cm，目前世界上大多數作業者選擇將鉆頭伸出導管鞋，但同時保持鉆頭水眼在管鞋以內。

2 導管下沉預防及處理辦法

導管下沉是深水鉆井的重要事故之一，主要原因是對該地區地層承載能力認知不足或由于操作不當引起，尤其在探井和評價井階段更容易發生，主要是沒有準確的井位土壤資料分析。

2.1 設計階段導管下沉的預防措施

對于新區塊第一口導管尺寸及噴射深度的設計要非常慎重，新區塊一般要做重力取樣，并要充分借鑒臨近區塊土壤數據或者噴射鉆井實際情況，對于易出現導管下沉區塊，增加導管尺寸比增加噴射深度要更好。如果已鉆井導管尺寸較大，可以適當增加導管入泥深度，每增加一根導管則增加15%的支撐力，另外對于導管容易出現下沉的井，可以考慮安裝泥墊，增加支持力，也可以增加設計浸泡時間。

2.2 噴射結束后發生導管下沉的技術措施

如果作業結束后，發生導管下沉至無法滿足作業要求時，可通過上提導管或者重新接回連接工具并上提導管至設計預留高度，增加浸泡時間6～8 h，如果繼續出現下沉可以考慮再嘗試上提一次并進一步浸泡時間。該方法仍無法滿足要求時，一般只能起出導管按照設計階段預防措施執行或采用鉆入+固井的方式下入導管。

3 結語

（1）導管入泥深度確定和鉆具組合選擇是影響深水表層噴射鉆井成功與否的關鍵因素。對于新區探井，需要在考慮表層重力取樣結果基礎上，充分參考鄰井資料來確定導管入泥深度。（2）為防止深水表層作業發生結構導管下沉事故，可采取的措施包括增加導管外徑，在保證導管能順利下入的前提下增加入泥深度，并可在井口頭位置安裝防沉板，增加導管噴射到位后的浸泡時間。

參考文獻

管道結構設計范文4

關鍵詞：大底盤 剪力墻結構 構造配筋 延性要求 安全儲備目錄

緒論

本文簡單介紹了馬蓮道面粉五廠住宅小區住宅樓結構設計情況，并提出了一些相關問題進行了分析，按現行《高規》要求，力爭做到結構設計安全、經濟、合理。設計過程和一些結論可供同類鋼筋混凝土高層建筑借鑒和參考

一、工程概況

馬蓮道面粉五廠住宅小區，位于北京市宣武區羊房店路與南馬蓮道路的交叉口上，占地15475.43M2 ，總建筑面積93776.82 M2 ，包括住宅樓、辦公樓和地下車庫等建筑。其中的住宅樓部分，建筑面積64032.62 M2 ，地下室大底盤，共有三層，地面以上設縫分開，由1號~3號塔樓均27層和一座1層4號裙房組成，詳參見建筑平面圖附圖1~附圖3。按使用功能劃分，地下三層為倉庫、設備用房，層高3.6m，地下二層為人防層，層高3.6m，地下一層為自行車庫，層高3.9m，首層為商場，層高4.8m，2~27層為住宅，層高2.8m。建筑總高度80m，詳參見建筑剖面圖附圖4。

本工程抗震設防烈度8度，丙類建筑，場地類別Ⅱ類，中硬場地土，1~3號樓結構體系為現澆混凝土剪力墻結構，剪力墻抗震等級一級，4號樓為現澆混凝土框架結構，框架抗震等級二級。

二、基礎設計

1、基礎選型

根據北京中非勘察設計院提供的《巖土工程勘察報告》，場地內自上而下土層依次為⑴雜填土，層厚1.6m~3.2m，⑵粘土層，層厚0.3~1.4m，⑶卵石層，未揭穿，最大揭穿厚度41.8m，建筑場地內無不良地質現象，勘察期間地下水位埋深20~21m。本工程地下室三層，基礎埋置深度達12m以上，很顯然，在此標高處地基持力層為⑶層卵石層，地質報告提供修正后的地質承載力特征值fak為400Kpa，完全能夠滿足上部結構設計的要求，因此考慮采用天然地基方案。由于地質情況良好，主樓和裙樓雖然存在較大的荷載差異，但差異沉降不大，因此主樓和裙樓采用一個底板，設沉降后澆帶，用以消除施工期間主樓和裙樓間的差異沉降，后澆帶位置在主樓底板四周裙樓基礎第一跨內。主樓基礎采用平板式筏基，筏板厚1200mm，裙樓基礎采用梁板式筏基，基礎梁截面400x1100,筏板厚400mm。

2、基礎計算

采用PKPM系列中《基礎工程計算機輔助設計軟件》JCCAD對基礎進行分析并進行設計。根據有關資料，分沉降后澆帶在澆筑前與澆筑后二個階段進行計算[1]，后澆帶澆筑前，主樓基礎單獨承受主樓荷載，此時主樓的全部結構自重與部分活荷載已加載完成，對于卵石層，主樓的最終沉降量可以認為完成大約80%以上，因此取主樓荷載的80%進行計算；后澆帶澆筑后，基礎連接在一起，荷載取主樓荷載的20%和全部裙樓荷載進行計算。對于裙樓基礎，取第二階段計算的結果進行設計，如果采用裙樓基礎單獨承受全部裙樓荷載進行計算，裙樓基礎內力計算偏??；對于主樓基礎，可取兩次計算內力疊加進行設計，本工程為了簡化設計過程及提高主樓基礎的安全儲備，在第一階段計算時，取主樓基礎承受全部主樓荷載進行計算，并只取這次計算的結果進行設計。

3、基礎配筋

主樓筏基配筋，上排雙向Φ22@150, 下排通筋雙向Φ25@300,支座附加筋Φ25@300, 配筋率分別為0.21%、0.27%(支座處)。裙樓基礎配筋，基礎梁主筋型號Φ25，配筋率0.45%~0.68%之間，基礎筏板配筋，上排雙向Φ16@150, 下排通筋雙向Φ18@300, 支座附加筋Φ18@300, 配筋率分別為0.33%、0.42%(支座處)。

4、一點看法

現在的一些資料表明，目前國內工程實際中，許多高層基礎底板鋼筋實際受力，都遠遠小于實配鋼筋的強度設計值[2]，某些工程中實測到的鋼筋應力，僅為其屈服強度值的1/4 ~1/10[3]，基礎內鋼筋承載能力遠遠沒有發揮出來。事實上，對于本工程主樓基礎來說，基礎底板厚度很大，受力復雜，有向下的重力，向上的反力，還有四周土或水形成的水平擠壓力，從底板的應力狀態看，基礎底板不是簡單的受彎構件，而是剪應力影響很大的彎剪構件，特別是墻下基礎底板還有單向或多向的反拱效應[3]，極大的降低了底板跨中和支座的內力，而現階段的地基基礎計算模型、地基與上部結構相互作用的模擬等與實際存在的情況有很大的差距，造成了實際受力遠小于理論計算的結果。對于裙樓基礎來說，筏板如前所述，同樣存在反拱效應和水平擠壓力。地基梁由于寬度小于柱子邊長，在柱周圍加腋，如附圖5，加腋綜合效果顯著，一方面增加了基礎梁剛域，使基礎梁計算跨度減少，從而使基礎梁內力減少，另一方面由于剛域的存在，使基礎梁成為深受彎構件，形成反拱效應，拱腳就是剛域，彎剪應力被拱的壓力抵消了一部分，減小了地基梁內力。由此可見，實際上裙樓地基梁和上述閥形底板一樣，同樣也具有較大的安全儲備。

三、主體結構設計

1、結構整體計算

采用中國建筑科學院編制的《多高層結構空間有限元分析與設計軟件》SATWE對結構進行整體分析計算。本工程三層地下室，通過樓板連接成為一個大底盤，上部幾個塔樓的水平地震力，通過地下室的樓板進行傳遞，直至周圍土中，對于上部各塔樓在地面以下各個方向的嵌固比較有利，故在結構整體計算時，將整個結構分成完全獨立的四個單體分別進行計算，不僅能大大提高結構整體計算的速度，而且計算結果與按實際模型計算差別不大。四個單體主要計算結果表1~表3所示：

表1

計算結果表明：

⑴ 1 ~3號塔樓第一振型的自振周期與場地特征周期相差較大，可以確認該結構與場地土無共振危險，說明結構整體布置合理。

⑵ 各個塔樓X、Y方向剛度基本接近。

⑶ 1 ~3號塔樓以扭轉為主的自振周期T3與以平動為主的第一自振周期T1 之比，均小于0.9的限值，說明結構抗側力構件平面布局合理。

⑷ 1、3號塔樓結構構件最大水平位移與樓層平均位移之比在1.17~1.46之間，小于1.5，說明結構扭轉效應明顯，但在合理范圍之內。

⑸ 各個塔樓剪重比適中，受力狀態比較理想。

2、高層塔樓剪力墻設計

⑴剪力墻布置

①根據建筑平面的布置，將一些不重要的墻肢設置成非承重的隔墻，使剪力墻間距保持在4~6m之間，②剪力墻沿兩個正交的主軸方向布置，且使兩個方向的剪力墻的數量盡可能的接近，③墻肢較長的剪力墻開設結構洞口，將其分成長度較為均勻的若干墻段，保證各剪力墻設計成為彎曲破壞的延性剪力墻，防止墻體剛度過大，地震反應過大，發生脆性的剪切破壞。

⑵邊緣構件

剪力墻結構設邊緣構件，有橫向鋼筋的約束，可改善混凝土受壓性能，增大延性，增大剪力墻耗能能力，提高極限承載力，且增加墻體穩定性。邊緣構件的箍筋或拉筋配置由《高規》 [4]第7.2.16條和第7.2.17條規定的構造要求決定,本工程的約束邊緣構件和構造邊緣構件的配箍基本情況表4~表5所示：

表4地下一層~5層約束邊緣構件配箍(砼C40)

邊緣構件的縱向鋼筋由剪力墻偏心受壓、偏心受拉承載力計算決定，且不小于高規第7.2.16條和第7.2.17條規定的最小構造要求，根據本工程SATWE計算的結果，邊緣構件縱筋大多數為構造配筋，計算配筋是少數，基本的配筋情況如下表：

表6

按照抗震設防的要求，剪力墻底部加強部位的抗剪承載能力應該大于抗彎承載能力，在罕遇地震作用下，底部加強部位產生較大的塑性變形，吸收大量的地震能量，而此時抗剪承載力仍能滿足要求，從而使剪力墻結構具有良好的延性。相對于計算配筋值，大幅度提高墻肢約束邊緣構件縱向鋼筋以及墻體豎向分布筋數量，將大幅度提高剪力墻正截面抗彎承載力，可能導致剪力墻在產生較大的塑性變形以前，出現抗剪承載力不足，而發生脆性的剪切破壞，達不到剪力墻底部加強區強剪弱彎的理論設計要求，對于剪力墻抗震設防在理論上是不利的。由此可見，認為加大約束邊緣構件的縱向配筋，是對結構的加強，增加了結構的安全儲備的觀念，是不準確的。

⑶墻分布筋

豎向分布筋按《高規》構造要求配筋率取0.25%；水平分布筋由抗剪計算確定，且滿足最小構造要求，根據SATWE計算結果，1~5層剪力墻水平分布筋有部分為計算配筋，多數為構造配筋，6層以上基本上全部為構造配筋。按照斜截面理論，墻體內主拉應力方向應該在水平和豎向之間，其大小由剪力墻縱、橫向鋼筋共同抵抗。由此可見，實際上剪力墻的豎向分布筋也是有抗剪作用的，由于水平分布筋配筋量大于豎向分布筋，取豎向分布筋與水平分布筋相同。本工程分布筋配置基本情況如下表：

表7

⑷連梁

為防止在結構整體計算中，出現大量連梁抗剪承載力不足的現

象，采用以下幾種方法進行設計：

①對連梁剛度進行折減，折減系數取0.55 ，②增加洞口寬度，③減小連梁高度。經過調整后仍有少數連梁承載力超限，截面尺寸不符合《高規》規定的要求。

連梁是剪力墻結構體系中重要的耗能構件，當連梁具有足夠的延性時，它能通過塑性鉸的變形吸收大量地震能量，同時塑性鉸仍能繼續傳遞彎矩和剪力，對墻肢起一定約束作用，使墻體仍保持足夠的剛度和強度。當連梁延性不足時，一種情況是當剪力墻發生破壞時，連梁不屈服，墻肢首先屈服，此時墻體極限變形較小，吸收地震能量較低；另一種情況是連梁發生脆性的剪切破壞，失去了對墻體的約束作用。

由此可見，設計高層建筑剪力墻時，應優先確保連梁的延性要求，如果根據SATWE計算結果，將超限連梁的上下縱筋配足，很有可能會導致連梁剪切破壞的發生，縱筋也不能充分發揮作用。

當只有少數連梁承載超限，如果連梁出現屈服并形成塑性鉸，會有部分彎矩轉移到墻肢，一般情況下，可以認為墻肢的強度應當能夠承受這些增加的彎矩，因此，要確保連梁的延性，滿足規范規定的強剪弱彎要求，采取以下方法對超限連梁進行鋼筋配置：

① 由已知連梁截面計算出連梁最大受剪承載力

Vb=0.2(0.15)fcbh0/rRE（3-1）

② 假定連梁受彎點位于跨中，由連梁最大受剪承載力求出梁端彎矩

M=VbLn/2 (3-2)

根據強剪弱彎的要求和剪力墻的抗震等級，將其除以1.3,考慮到豎向荷載同樣產生連梁剪力，將其乘0.9

③ 根據混凝土結構設計規范，求出連梁縱筋數量，上下對稱配置，由公式

Vb=[0.42(0.38)Ftbh0+1.0(0.9)fyv.Asv/s.h0]/Rre(3-3)

求連梁箍筋。

3、樓板設計

在鋼筋混凝土高層建筑中，混凝土樓蓋自重約占結構總自重的50%~60%。樓蓋不僅承受樓面荷載，而且能夠協調抗側力構件的水平位移，增強建筑物的整體性，甚至參與水平方向的變形。因此樓板設計對整個建筑的造價和結構都十分重要，應該引起足夠的重視。

⑴地下一層頂板

《抗震規范》第6.1.14條和《高規》第4.5.5條都規定，作為上部結構嵌固部位的地下室樓層，應采用現澆樓蓋結構，樓板厚度不宜小于180mm，混凝土強度不宜低于C30，應采用雙層雙向配筋，且每層每個方向的配筋率不宜小于0.25%。地下一層頂板連接地面以上各塔樓，傳遞水平地震力，起著非常重要的作用，因此采用上述措施，進行設計。

⑵屋面板

①屋面板不僅受到季節及早晚溫差的影響，同時也受到室內外溫差的影響，當屋面板的熱脹冷縮運動受到阻力和限制時，樓板就受力產生溫度裂縫。②在水平力作用下，特別是在地震作用下，突出屋面塔樓的鞭梢效應所產生的地震作用，要通過屋面板傳遞到各抗側力構件。③建筑物頂部約束加強，可提高抗風、抗震能力。

由于以上幾個原因，屋面現澆樓板厚度取150mm，混凝土強度C25，采用雙層雙向配筋，且每層每個方向的配筋率不小于0.20%，突出屋面塔樓頂板也采取上述措施。

⑶標準層樓板

標準層現澆樓板，板厚取跨度的1/35~1/40，且不小于100mm，對不規則樓板適當加厚，根據設備專業要求，樓、電梯周圍區域的板，預埋電、暖、空調等管線較多，適當加厚，至160mm，同時也補償了樓、電梯間對樓層板的較大削弱。采用彈性理論對樓板進行計算并設計，主要鋼筋的配筋率在0.35%~0.68%之間，比較接近我國現階段板的經濟配筋率0.3%~0.8%。

⑷一點看法

本工程現澆樓板采用彈性理論進行計算，《混凝土規范》[6]第5.3.2條規定，承受均布荷載的周邊支承雙向矩形板，可采用塑性極限方法進行承載能力極限狀態設計。經有人分析比較，按塑性理論計算與按彈性理論計算相比，鋼筋量能節約20%~30%[7]。

現澆混凝土板在達到極限狀態時，板的支座處在負彎矩作用下上部開裂，而跨中則由于正彎矩的作用下部開裂，使其跨中和支座之間受壓混凝土形成一個拱，如板的四周有限制水平位移的邊梁或剪力墻，板的支座不能自由移動時，則板在豎向荷載作用下產生橫向推力，其推力由與板周邊整體相連的梁或剪力墻承受，這些推力反過來作用于樓板，減少了板中各計算截面的彎矩。通常情況下，按彈性理論計算，這種效應可使各截面計算彎矩減少20%左右[8]。

由上述幾條可知，按彈性理論對樓板進行設計，樓板的承載能力潛力較大。只需嚴格按計算結果進行配筋，則樓板的安全程度也是足夠的。

四、結束語

管道結構設計范文5

關鍵詞：服裝；褶皺結構；坐具；設計

家具設計師中不乏建筑設計的結構，榫卯結構應該是最有力的證據，小到一個木盒子大到恢宏的古建筑都可以看到它在其中不斷被變化運用。但是，幾乎沒有人會想到將服裝中的結構應用到家居設計中。假設將材料和工藝和形態巧妙結合是可以具備承重的可能性的，此時我們可以把這樣一件坐具看作是一個軟雕塑，這和當代服裝設計師殷亦晴的作品表達的概念不約而同。

“我把服裝當作雕塑，通過褶皺、立體剪裁、刺繡等手工藝來詮釋高級定制，這與我的生活背景及審美一致。可以說我的設計很感性，但又出于本能。”

――殷亦晴

從服裝到坐具需要解決的首要問題是通過什么表現方式和材料可以承重同時可以將形態具備軟雕塑的概念。從基礎服裝結構立體裁剪入手，用大頭針等工具，通過收省、打褶、起皺、剪切、轉移等手段直接表現服裝造型的一種結構設計方法。

從殷亦晴的設計中我們可以得到表現形式和手法上得到啟發――褶皺。除了殷亦晴之外還有眾多服裝設計大師通過不同形式的褶皺概念表達軟雕塑的概念。

褶皺是塑造面料的軟雕塑的表現形式，其中有折疊、抽褶、纏繞、編織、繡綴、堆積的造型手法。（表1）

當我們與面料和針線產生交互作用之時，通過線穿插路徑和方式的變換偶發趣味性激發了出來，這就像體驗把控“軟雕塑”的設計過程。

褶皺的結構為坐具帶來了彈性，增強舒適性。

對于褶皺結構的下一步實驗就是將不同褶皺結構和形態進行對比選擇較為適合的應用于家具結構的褶皺形態并進一步探索其褶皺應用的可掌控性和可變性。（表2）

將四種不同抽褶方式和三種不同的抽褶面料進行對比。將抗壓性的分析放在面料應用的可變性和多樣性上。根據褶皺不同的連續堆疊的特征可將褶皺作為單元序列排列運用于家具結構中使其具備一定的承重能力和藝術性。受力方向根據褶皺形態和結構進行變化。

管道結構設計范文6

關鍵詞 高層建筑，人防設計特點，給排水設計，通風設計，消防設計

Abstract: Due to the high-level basement of the building of civil air defense construction projects with its specificity, the increasing application of the basement of civil air defense construction projects. This article aims to correct implementation of high-rise building basement of civil air defense construction process should be performed such as water supply drainage systems, ventilation systems and fire protection design, carried out a detailed statement; at the same time, combined with some experience of the relevant case presented some of the common solution to the problem.

Keywords: high-rise buildings, civil air defense design features, drainage design, ventilation design, fire design.

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A文章編號：

前言

目前，大多高層建筑物根基掩埋深度較大，考慮到合理充分利用地下建筑空間的影響，地下室的人防工程建設必然成為行之有效的解決方案。隨著城市高層建筑結構設計的要求逐漸提高，許多民用的地下車庫也被設計成平戰結合的人防地下建筑，換言之，高層建筑的地下室人防建設已經逐漸成為建筑物結構空間設計的關鍵組成環節，這要求建筑工程師人員要對建筑結構設計關鍵環節靈活掌握。

由于地下室人防建設的特殊性和復雜性，設計者往往會忽略某些關鍵部分，從而對人防建設的概念和設計方案存在較多誤讀和不清晰。本文通過總結多年來地下室人防建設的結構設計經驗，就高層建筑地下室人防建設的給水、 排水、 通風、消防系統設計三個方面闡述下本人心得體會。

1地下室人防結構設計特點

高層建筑的地下室人防建設不同于地面上高層建筑，因此在地下人防建設結構設計時要充分兼顧地上民用建筑管道等的設計，例如，《人民防空地下室設計規范》 的第3.1.6條[1]規定：與地下人防建設無關的任何管道，都不應該透過人防地下室的圍欄結構，因特殊情況必須穿過地下室頂部結構時，只能讓給排水、空調等管道（公稱外徑小于75厘米）通過。而且，任何穿過防空地下室的管道設施都必須進行防護密閉處理。以上規范均是地下室人防建設工程的強制文件，在設計施工過程中必須嚴格按照相關規范條例執行。

下面就地下室人防結構設計的特點總結如下：

（1）同時考慮平戰結合，滿足突然的戰爭時期不同的荷載影響，如考慮核武器和較常規的戰爭武器的荷載效應。地下室人防結構設計主要重點在三個部分：第一，主要結構建設，包含底基、承重墻、頂部構件的設計；第二，間隔墻壁，包含地下室人防和普通墻壁隔板設計；第三，管口封閉設計，包含給排水管道出入口、消防系統管道口和通風出入口風井等。

（2）結構構件機械強度能升高。比如混凝土強度提高145倍，砌體強度提高123倍，鋼材強度提高140倍，即構件綜合強度系數[2]。

2通風系統設計

地下室的人防通風系統設計是為了確保人防工程內部的空氣流通而建立的機械通風系統，它可以解決除塵問題和過濾毒氣的問題，這樣就防止了外界的大氣滲透和超壓，同時工作人員進出地下室時不會把外界的含毒氣體帶入人防地下室內部。

2.1進風系統

當戰爭時期敵人使用生化武器或爆炸毒氣時，進風系統此時可以對毒氣中的灰塵和有害成分等進行清除，確保來自室外空氣的新鮮。

一般來說，進風系統的風機和風管布置采用兩種方法：（1）濾毒清潔式通風系統配進風機。（2）濾毒清潔式進風共用同種型號的兩用風機。

2.2排風系統

排風系統結構設計與進風系統基本一致，分為隔絕、濾毒式和清潔三種方式。排風系統目的在排除人防結構內的毒氣，配和進風系統以防止內部超壓。

在地下室人防建設通風設計中，除上述內容之外，還需要對以下設備計算，如密閉閥門、防爆波活門等；設置風量調節閥、消聲器等配件。

3 地下室人防給排水系統設計[3]

3.1給水設計

給水系統設計一般根據戰時需水狀況設計，滿足掩蔽人員的用水需求和清洗地下室用水，地下室內部都設有儲存水設施。地下室人防日常用水根據《地下室設計規范》(GB500382005)需達到表1所示要求。

表1 戰時人員掩蔽用水量

掩蔽人數 每人用水量（L/d） 貯水時間/d 貯水量/m3 消防用水/m3 口部沖水用水量/m3 總貯水量/m3

1200 8 23 110 0.8 5 116.2

250 15 23 40 2.8 5 48.3

3.2排水設計

排水設備與給水設備配套的，通常地下室人防建筑的排水設備是不和地面上的高層建筑物的民用生活用水設備連接的，設有獨立的排水設備。它主要用來排放民用日常污水和沖洗地下室用水。

通常，地下室的排水管道該裝設閥門避免民用污水的溢流問題。考慮到戰爭人防建設的特殊性，排水系統應選用防震效果好的排水管道系統，平戰時期的排水管道可以通用，在特殊時期，只要更換排水系統的污水泵，即可改變污水流量和揚程。

4消防系統設計

《人防工程設計防火規范》(2001年版)要求：地下室人防建筑物的面積大于300m2時，要設室內消火栓；面積大于1000m2應設自動噴水滅火裝置。目前，我國高層建筑地下室人防建筑大多在上述范圍內，并且復合規范要求。因此，消防管道在平戰時期可以通用。

高層建筑的地下建筑不作為人防用時，消火栓管道結構設計連接地上與地下建筑物的。

高層建筑地下室作為人防使用時，消防管道應采取密閉措施，所以盡量縮減穿越人防建筑的管道數目?？梢詫⒌叵率液偷孛娼ㄖ南鹚ǚ謩e設立為環狀管，降低防護閥的使用，從而確保人防結構強度和密閉性。

就自動噴水滅火系統而言，其管道布置在人防結構以外的管道，噴淋管側壁穿過人防結構時，只在人防結構內側安裝防護閥門。

5結論

在高層建筑地下室人防工程建設中，應嚴格按照操作規范，在給水排水系統、通風系統和消防設計等等各個方面正確貫徹執行，同時結合具體案例和經驗體會，采取合理的應對措施。

參考文獻

中國建筑設計研究院GB50038-2005人民防空地下室設計規范[S]. 北京:中國建筑工業出版社，2005

中國建筑科學研究院GB50010-2002混凝土結構設計規范[S]. 北京:中國建筑工業出版社，2002