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管道结构设计范文1
关键词 管道泵；完全胀型；冲压焊接；水力性能
中图分类号TG453 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）69-0121-02
1 完全胀型成型蜗壳模具的设计
蜗壳模具是生产蜗壳的重要设备之一。不锈钢冲压焊接管道泵及单级离心泵的工艺制造难度很大，至今只有日本EBARA公司、美国ITT公司能够生产。由于水力设计和工艺设计不尽完善，产品涡室的胀型不到位，泵的性能并不好。水力性能上，主要表现为偏工况运行，俗称“大马拉小车”或高比转速低用，电机配置功率大，泵的运行效率低，时有电机超载损坏的情况发生。
图1是日本EBARA公司的3M40-160/4.0不锈钢冲压焊接单级离心泵的性能曲线。设计流量为25m3/h，但最高效率点的流量在40m3/h以上。图2是前期仿制产品CYB65-50-160型不锈钢冲压焊接单级离心泵的性能曲线，流量加大到50m3/h时效率仍不下降，偏工况现象均十分严重。成型工艺上为保证水力性能，要求蜗壳必须360°全断面完全胀型，并且蜗壳出口弯颈要求扩散回收动能。日本产品的蜗壳采用的是半螺旋式的部分断面不完全胀型，弯颈用圆管断面进行过渡。而美国ITT公司3500型不锈钢冲压焊接单级离心泵蜗壳根本不胀型，为一圆筒，出口管为一段直管，所以EBARA和ITT的冲压焊接泵的水力性能均不理想。主要原因是蜗壳的成型工艺十分困难，一种蜗壳需要48套模具，工装夹具费100多万元。最后不得不用较为容易制造、成本也较低的不完全胀型或不胀型替代，但影响了水泵的效率和汽蚀性能。
不均匀、不对称、360°全断面完全胀型是粘性设计的技术特征，但这种技术特征冲压成型非常困难，日本专利是部分断面的不完全胀型。
图3是日本专利产品的成型原理，利用这种对半式、部分断面不完全胀型不仅生产效率低，而且也不能满足粘性流技术特征要求的全断面完全胀型。
图4所示为荷花瓣式的自动分合的组合模具，从上部加力，利用侧向力使模具收拢，由于分成4瓣~8瓣，蜗壳涡线为全断面渐开线凹模，能够准确加工。底部有导杆及底板模，向下继续加力时，导杆下移，上盖板下压，聚氨酯橡胶在上下盖板挤压下侧向变形，使不锈钢钢板紧贴凹模成型，泄压时模瓣中弹簧使模瓣自动分开，胀型的壳体自动弹出，生产效率很高，质量达到要求。
2 管道泵的结构设计
现一般的管道泵普遍存在流部件结构复杂，产品笨重，材料消耗大；泵的水力性能也不够理想，偏工况运行，效率低等问题。经分析认为：低比转速离心泵，流道窄长，粘性产生的水力损失大，效率低。而粘性增大必将引起进、出口流道堵塞，从而偏离设计工况。
图5 泵结构示意图
针对上述问题，本文在传统的管道泵的结构基础上，设计一种蜗壳完全胀型的，能有效提高泵水力性能的高效泵结构，如图5所示。
其特征在于：泵体由呈桶状结构的内、外缸构成，内缸连通进水管，外缸连通出水管，内缸同轴设于外缸内通过在内、外缸底部互相固定连接，内缸开口端低于外缸开口端，内缸开口端向上依次同轴设有导流部件、叶轮、排气部件及安装在外缸开口端的泵后盖。
所述的叶轮为轴向吸入、径向排出的离心叶轮，导流部件为一整体冲压成型的盘状结构，盘底与内缸开口端密封，盘底中心设有与叶轮前端入口对应密封的进水口，叶轮同轴设于盘状的导流部件内，导流部件周壁设有与叶轮的径向排出口对应的导流叶片。
所述的导流部件周壁均匀冲压为多段，各段周壁为沿圆周同一方向径向向外增大的弧形导流叶片，每两相邻导流叶片之间由径向差形成一沿轴向向下的出水孔，盘状的导流部件开口处向外冲压有盘沿。该弧形导流叶片弧线分布与叶轮转动方向对应，提高出水效率。
所述的外缸内壁对应导流部件盘沿设有凸台，盘沿放置于凸台上以支撑导流部件，该凸台与内缸开口端的轴向距离等于导流部件的轴向深度。
3 产品应用情况
该产品在北京科技发展有限公司水处理回收，环保节能应用等方面，广州雅韶泵业有限公司食品行业水处理方面，张家港市东晨物资有限公司高纯度净水系统方面，杭州德士比泵业有限公司水供应系统的技术应用等方面到得到了很好的应用，直接或间接产生了较好的经济效益。
4 结论
1）由于底座、泵体、导流部件与叶轮等全部过流部件都是通过冲压焊接成型的，因而与铸造泵相比，整体结构轻巧，重量大大减轻，节省材料效果明显；水泵运行的可靠性大大提高。铸造泵相比，整体结构轻巧，重量减轻75%，节省材料效果明显；水泵运行的可靠性大大提高，效率提高3%~8%；
2）采用在叶轮径向出口的导流方式，并对导流部件的进行特殊设计等措施，使得传送的液体流动更通畅，水力性能好，效率高。外缸的周壁上及底部分别设置外缸和内缸的排水孔、密封圈、螺钉，可以把内缸的水完全放空；
3）导流部件为一体冲压结构，与现有的冲压泵相比，保证了导流部件具有足够的强度、刚度和精度，安装方便，提高了产品的可靠性，同时也延长了产品的使用寿命；
4）叶轮入口处采用密封环活动密封结构，不仅密封效果好，提高了泵的水力效率；而且降低了制造、安装难度，提高了生产效率；
5）外缸的周壁上及底部分别设置外缸和内缸的排水孔、密封圈、螺钉，可以把内缸的水完全放空。
参考文献
[1]申延鹏，常金唱.三元流技术在循环水泵节能改造中的应用[J].河南化工，2011(6).
管道结构设计范文2
[关键字] 市政给排水管路、结构设计、勘察技术
市政给排水工程的质量直接关系着整个城市的给排水系统，对于城市的正常运行、道路建设、交通运输安全的作用巨大。因此，相关的从业单位要重视市政给排水管道工程的重要性，在设计结构方案时，综合考虑实际的工程状况，尤其是场地周围、气候变化、地下管线和电缆的情况，在保证工程施工质量的同时，避免其他因素影响给排水管路工程设计方案的实施。
一 现场踏勘
市政给排水管路工程的建设距离相对较长，需要穿过城市密集区，施工场地周围的周围车辆对施工带来了极大的不便，如果施工之前现场勘察工作不到位，就会对管道工程建设中可能面临的困难估计不足，进而影响了施工质量和施工进度。在市政给排水管路工程中，要综合考虑复杂的交通状况和城市地下电线的分布，结构设计人员应当和给排水施工人员、专业预算人员、市政交通人员一同进行实地的工程概况勘察，了解管道线路的通过地带的交通状况和地质概况，必要时在施工图上对于个别的疑难地段重新踏勘。
二 测量和地勘要求
测量和地勘要求是要准确的了解给排水管路沿线的地质状况、地形外貌和地下水水文状况，另外提供准确的地形和水文地质资料。
2.1 勘探点间距和钻孔深度
勘探点的应均匀的分布在管道的中线上，不得偏离中线，同时根据的地质的变化和施工现场的状况确定合理的间距，一般采用的间距是30到100米，对于地形较为复杂的地段，适当的缩小间距。此外钻孔的深度要达到管道埋设深度的1m以下，到管道周围的水位较高或者是河流周围时，要增加钻孔的深度，一般要求钻孔深度在河床冲刷深度以下2―3m。
2.2 提供勘探成果要求
查明管道埋设深度内的土层的特性、地层成因、岩石厚度等，并明确划分不同地质的分界线，同时调查的岩石强度和分化破碎程度对于给排水管道的影响，判断岩石是否会破坏管道的结构，调查管路沿线发生土层断裂、滑坡、崩塌、泥石流的概率以及发展趋势，并判断对于给排水管路的威胁指数；查明管道沿线的地下水位的水文状况，查明垮河流岸坡的稳定性，河床两侧的底层岩石和洪峰淹没范围。
三 结构设计内容
3.1结构形式
管道结构的设计形式应当由给排水专业机构完成，同时在结构设计汇总参考管道的用途，对于管道中输送的不同液体，确定是给水还是排水工程，选用不同的设计标准。而且管道的工作环境、管道的规格、输送液体的流量、埋设深度、地下水文状况、经济指标等方面的因素也是结构设计中必须要考虑的因素。铸铁管、玻璃钢管等；而非承压管道采用混凝土管、钢筋混凝土管、砌体盖板涵、现浇钢筋混凝土箱涵等；污水管路的结构设计选用的是大口径的管路，而且优先使用抗腐蚀能力强的管道，如玻璃钢管、UPVC 管、PE 管等。对于特殊的负荷承载较大的路段，要采用抗压能力强的管道，如桥梁、河渠、公路段等局部地段非承压管也采用钢管等形式。
3.2结构设计
根据管道施工中管道规格、埋设深度、地面承载力等工程条件，严格计算管道的强度和刚度，同时提供管道壁厚、管道等级、结构配筋图，对于特殊要求的管道，要进行加固处理，保证其强度和刚度符合实际的工程使用，并根据实际情况选用加固措施，确定加固的位置和程度，在给排水管道中，常采用的加固措施是混凝土包管。
3.3敷设方式
敷设方式的选择应当结合埋置深度、地面地下障碍物确定，通常采用的敷设方式有：沟埋式、上埋式、顶管及架空等，当工程的不便于采用沟埋式敷设方式时，可以用顶管和架空方式，总之，施工方式的选择要参照实际工程状况。
3.4抗浮稳定
部分市政给排水管路施工中，会出现地下水位较高的情况，尤其是在施工期间降水较多或者施工地区的气候多雨等，管道敷设的地段会出现漂浮现象，严重影响了管路施工的质量。因此在结构设计中要重视抗浮措施，避免这一现象的出现。
3.5抗震设计
3.5.1 场地和管材的选择
在结构设计中，管路基线的选择要尽量避开抗震性能不足的场地、地基，减少对管路结构完整性的破坏，如果是不可避免，则必须要对这一地段的地基进行特殊处理，同时选用抗震性强、抗拉性强、延展性强的管道，并做好管道的防腐蚀工作，避免由于土层振动、位移对管路结构产生影响。
3.5.2 构造措施
在管道结合处设置柔性连接，砌体材料要满足管道结构要求的抗震强度，增强整体的抗震性能和结构刚度，减少地震的影响形变。对于圆形给排水管设置不小于120度的混凝土管基，管道接口采用钢丝网水泥带，管道穿越构筑物时应在管道与套管的缝隙内填充柔性填料。
3.5.3 地基处理
对于特殊地段的地基处理至关重要，首先要测定地段的工程参数，画出地基处理的平、纵断面图，注明桩号、基底高程、沟槽范围、地下水位等，确定需要处理的地基范围，然后根据测量的数据，根据不同的地质情况和厚度采用合理的处理方法，如：换填、抛石挤淤、砂石挤密、水泥搅拌桩、灰砂桩、木麻黄桩等方法。
四 给排水管道设计中的其他问题
除了加强市政给排水管路的结构设计工作，还要采取一些措施，避免给排水管路中出现堵塞现象，具体的措施如下：
4.1在用户管线出口建立格栅
工程建设中出现的纤维、塑料等沉积物、悬浮物、漂浮物的存在给管道建设、维修、疏通等作业带来了极大的困难，特别是抽升泵站中如果进入漂浮物就会造成水泵叶轮堵塞、磨损损坏现象的发生，虽然已经采取了减小格栅条之间的间距 ，但是还是不能避免更小的杂质进入。为了解决上述问题，建议在庭院或住宅小区的管道出口处设置简易人工拦污格栅，定期进行清理、清掏，从源头上控制漂浮物进入市政管网，以减轻市政管网维护管理的工作量。
4.2在检查井井底设置沉淀池
要革新传统的检查井方法，将井底改为沉淀式，井底下沉 30～50 cm。这样中的沉积物多数会沉积在检查井中，不至于流入下游管段，只要定期清掏检查井内的沉积物即可，减少了管道维护作业的工作量。这种做法也可用于雨水检查井。
4.3在检查井内设置闸槽
给排水管路中的流量和流速均较大，对管道的维修工作带来诸多不便，为了方便维护作业，建议干管的管道交汇处检查井、转弯处检查井或直线段的每隔一定距离的检查井内根据需要设置闸槽，利用闸槽控制水流的流量，当有施工需要时，便利用闸槽切断给排水管路的水流，为维修施工带方便。
五 总结
市政给排水工程质量好坏直接影响到了整个城市的发展状况，对城市运作、道路建设、交通安全等多个方面都有显著的作用，但是在实际的工程中，市政给排水管道建设中存在着较多的结构问题，所以在工程结构设计中，要综合考虑施工周围环境、地下电网铺设等因素，保证管道结构设计的科学性，全面性。以上是本人的粗浅之见，由于本人知识水平有限，文中如有不当之处还望不吝赐教。
[参考文献]
[1] 童新国.给排水管道工程中的结构设计[J].工程结构与施工技术，2008年12月.
管道结构设计范文3
关键字：深水 喷射 导管 入泥深度 钻具组合
中图分类号：TE52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-01
在深水油气田勘探开发过程中，结构导管主要作用是为水下井口和水下防喷器等设备提供支撑作用。导管的入泥深度和钻具组合的设计是深水喷射成功的关键因素，该文对喷射钻入法的关键影响因素进行了研究，并结合深水现场作业实践经验进行了分析，对深水导管喷射钻入作业具有一定的指导作用。
1 喷射作业关键技术
1.1 入泥深度确定
一般要准确确定结构导管具体下深，需要对目标井位进行井场调查，经过土工试验分析确定海底浅层土体的抗剪强度，然后根据导管作业载荷，通过下式计算确定导管具体下深：
式中Q：导管承载的重量；Qf：导管表面摩阻力；TD：导管设计下深；x：导管单位长度；ML：泥面；f：单位面积摩阻力；As：导管侧面积；c：土壤剪切强度；fox：安全系数；a：喷射钻井后，受扰动土壤剪切强度的安全系数，一般取值10%～40%。公式中单位采用国际单位制。
经过井场调查地质取芯计算得出的土壤剪切强度往往是地层非扰动抗剪切强度，而实际作业过程中，由于喷射钻井导致结构导管周围土壤遭到破坏，受扰动土壤抗剪切能力往往比原土壤低很多，虽然抗剪切强度恢复很快，但实际计算时，往往取一个安全系数a，一般为原地层抗剪切系数的10%～40%。
1.2 钻具及钻头设计与选择
喷射钻具组合主要考虑喷射钻井作业结束后继续钻进的需求，与下一开钻具组合设计一样，只是在钻具组合上端安装与导管头连接工具，喷射到位后与导管脱开继续钻进。钻具组合中一般都安装随钻测量工具，一边随时监测井斜变化，根据工作需要有时也安装随钻测压工具，以便及时了解环空泥浆当量循环密度变化等。
喷射钻井钻头相对位置及尺寸的选择对喷射钻井的成功与否至关重要。目前深水作业，部分作业者习惯将钻头控制在导管鞋以内30.48～45.72 cm，也有很多作业者习惯将钻头伸出导管鞋15.24～25.40 cm。钻头在导管鞋以内还是伸出导管鞋，主要取决于地层的软硬，一般如果地层较松软，往往选择将钻头控制在导管鞋以内，如果地层相对较硬，则将钻头伸出导管鞋15.24～25.40 cm，目前世界上大多数作业者选择将钻头伸出导管鞋，但同时保持钻头水眼在管鞋以内。
2 导管下沉预防及处理办法
导管下沉是深水钻井的重要事故之一，主要原因是对该地区地层承载能力认知不足或由于操作不当引起，尤其在探井和评价井阶段更容易发生，主要是没有准确的井位土壤资料分析。
2.1 设计阶段导管下沉的预防措施
对于新区块第一口导管尺寸及喷射深度的设计要非常慎重，新区块一般要做重力取样，并要充分借鉴临近区块土壤数据或者喷射钻井实际情况，对于易出现导管下沉区块，增加导管尺寸比增加喷射深度要更好。如果已钻井导管尺寸较大，可以适当增加导管入泥深度，每增加一根导管则增加15%的支撑力，另外对于导管容易出现下沉的井，可以考虑安装泥垫，增加支持力，也可以增加设计浸泡时间。
2.2 喷射结束后发生导管下沉的技术措施
如果作业结束后，发生导管下沉至无法满足作业要求时，可通过上提导管或者重新接回连接工具并上提导管至设计预留高度，增加浸泡时间6～8 h，如果继续出现下沉可以考虑再尝试上提一次并进一步浸泡时间。该方法仍无法满足要求时，一般只能起出导管按照设计阶段预防措施执行或采用钻入+固井的方式下入导管。
3 结语
（1）导管入泥深度确定和钻具组合选择是影响深水表层喷射钻井成功与否的关键因素。对于新区探井，需要在考虑表层重力取样结果基础上，充分参考邻井资料来确定导管入泥深度。（2）为防止深水表层作业发生结构导管下沉事故，可采取的措施包括增加导管外径，在保证导管能顺利下入的前提下增加入泥深度，并可在井口头位置安装防沉板，增加导管喷射到位后的浸泡时间。
参考文献
管道结构设计范文4
关键词：大底盘 剪力墙结构 构造配筋 延性要求 安全储备目录
绪论
本文简单介绍了马莲道面粉五厂住宅小区住宅楼结构设计情况，并提出了一些相关问题进行了分析，按现行《高规》要求，力争做到结构设计安全、经济、合理。设计过程和一些结论可供同类钢筋混凝土高层建筑借鉴和参考
一、工程概况
马莲道面粉五厂住宅小区，位于北京市宣武区羊房店路与南马莲道路的交叉口上，占地15475.43M2 ，总建筑面积93776.82 M2 ，包括住宅楼、办公楼和地下车库等建筑。其中的住宅楼部分，建筑面积64032.62 M2 ，地下室大底盘，共有三层，地面以上设缝分开，由1号~3号塔楼均27层和一座1层4号裙房组成，详参见建筑平面图附图1~附图3。按使用功能划分，地下三层为仓库、设备用房，层高3.6m，地下二层为人防层，层高3.6m，地下一层为自行车库，层高3.9m，首层为商场，层高4.8m，2~27层为住宅，层高2.8m。建筑总高度80m，详参见建筑剖面图附图4。
本工程抗震设防烈度8度，丙类建筑，场地类别Ⅱ类，中硬场地土，1~3号楼结构体系为现浇混凝土剪力墙结构，剪力墙抗震等级一级，4号楼为现浇混凝土框架结构，框架抗震等级二级。
二、基础设计
1、基础选型
根据北京中非勘察设计院提供的《岩土工程勘察报告》，场地内自上而下土层依次为⑴杂填土，层厚1.6m~3.2m，⑵粘土层，层厚0.3~1.4m，⑶卵石层，未揭穿，最大揭穿厚度41.8m，建筑场地内无不良地质现象，勘察期间地下水位埋深20~21m。本工程地下室三层，基础埋置深度达12m以上，很显然，在此标高处地基持力层为⑶层卵石层，地质报告提供修正后的地质承载力特征值fak为400Kpa，完全能够满足上部结构设计的要求，因此考虑采用天然地基方案。由于地质情况良好，主楼和裙楼虽然存在较大的荷载差异，但差异沉降不大，因此主楼和裙楼采用一个底板，设沉降后浇带，用以消除施工期间主楼和裙楼间的差异沉降，后浇带位置在主楼底板四周裙楼基础第一跨内。主楼基础采用平板式筏基，筏板厚1200mm，裙楼基础采用梁板式筏基，基础梁截面400x1100,筏板厚400mm。
2、基础计算
采用PKPM系列中《基础工程计算机辅助设计软件》JCCAD对基础进行分析并进行设计。根据有关资料，分沉降后浇带在浇筑前与浇筑后二个阶段进行计算[1]，后浇带浇筑前，主楼基础单独承受主楼荷载，此时主楼的全部结构自重与部分活荷载已加载完成，对于卵石层，主楼的最终沉降量可以认为完成大约80%以上，因此取主楼荷载的80%进行计算；后浇带浇筑后，基础连接在一起，荷载取主楼荷载的20%和全部裙楼荷载进行计算。对于裙楼基础，取第二阶段计算的结果进行设计，如果采用裙楼基础单独承受全部裙楼荷载进行计算，裙楼基础内力计算偏小；对于主楼基础，可取两次计算内力叠加进行设计，本工程为了简化设计过程及提高主楼基础的安全储备，在第一阶段计算时，取主楼基础承受全部主楼荷载进行计算，并只取这次计算的结果进行设计。
3、基础配筋
主楼筏基配筋，上排双向Φ22@150, 下排通筋双向Φ25@300,支座附加筋Φ25@300, 配筋率分别为0.21%、0.27%(支座处)。裙楼基础配筋，基础梁主筋型号Φ25，配筋率0.45%~0.68%之间，基础筏板配筋，上排双向Φ16@150, 下排通筋双向Φ18@300, 支座附加筋Φ18@300, 配筋率分别为0.33%、0.42%(支座处)。
4、一点看法
现在的一些资料表明，目前国内工程实际中，许多高层基础底板钢筋实际受力，都远远小于实配钢筋的强度设计值[2]，某些工程中实测到的钢筋应力，仅为其屈服强度值的1/4 ~1/10[3]，基础内钢筋承载能力远远没有发挥出来。事实上，对于本工程主楼基础来说，基础底板厚度很大，受力复杂，有向下的重力，向上的反力，还有四周土或水形成的水平挤压力，从底板的应力状态看，基础底板不是简单的受弯构件，而是剪应力影响很大的弯剪构件，特别是墙下基础底板还有单向或多向的反拱效应[3]，极大的降低了底板跨中和支座的内力，而现阶段的地基基础计算模型、地基与上部结构相互作用的模拟等与实际存在的情况有很大的差距，造成了实际受力远小于理论计算的结果。对于裙楼基础来说，筏板如前所述，同样存在反拱效应和水平挤压力。地基梁由于宽度小于柱子边长，在柱周围加腋，如附图5，加腋综合效果显著，一方面增加了基础梁刚域，使基础梁计算跨度减少，从而使基础梁内力减少，另一方面由于刚域的存在，使基础梁成为深受弯构件，形成反拱效应，拱脚就是刚域，弯剪应力被拱的压力抵消了一部分，减小了地基梁内力。由此可见，实际上裙楼地基梁和上述阀形底板一样，同样也具有较大的安全储备。
三、主体结构设计
1、结构整体计算
采用中国建筑科学院编制的《多高层结构空间有限元分析与设计软件》SATWE对结构进行整体分析计算。本工程三层地下室，通过楼板连接成为一个大底盘，上部几个塔楼的水平地震力，通过地下室的楼板进行传递，直至周围土中，对于上部各塔楼在地面以下各个方向的嵌固比较有利，故在结构整体计算时，将整个结构分成完全独立的四个单体分别进行计算，不仅能大大提高结构整体计算的速度，而且计算结果与按实际模型计算差别不大。四个单体主要计算结果表1~表3所示：
表1
计算结果表明：
⑴ 1 ~3号塔楼第一振型的自振周期与场地特征周期相差较大，可以确认该结构与场地土无共振危险，说明结构整体布置合理。
⑵ 各个塔楼X、Y方向刚度基本接近。
⑶ 1 ~3号塔楼以扭转为主的自振周期T3与以平动为主的第一自振周期T1 之比，均小于0.9的限值，说明结构抗侧力构件平面布局合理。
⑷ 1、3号塔楼结构构件最大水平位移与楼层平均位移之比在1.17~1.46之间，小于1.5，说明结构扭转效应明显，但在合理范围之内。
⑸ 各个塔楼剪重比适中，受力状态比较理想。
2、高层塔楼剪力墙设计
⑴剪力墙布置
①根据建筑平面的布置，将一些不重要的墙肢设置成非承重的隔墙，使剪力墙间距保持在4~6m之间，②剪力墙沿两个正交的主轴方向布置，且使两个方向的剪力墙的数量尽可能的接近，③墙肢较长的剪力墙开设结构洞口，将其分成长度较为均匀的若干墙段，保证各剪力墙设计成为弯曲破坏的延性剪力墙，防止墙体刚度过大，地震反应过大，发生脆性的剪切破坏。
⑵边缘构件
剪力墙结构设边缘构件，有横向钢筋的约束，可改善混凝土受压性能，增大延性，增大剪力墙耗能能力，提高极限承载力，且增加墙体稳定性。边缘构件的箍筋或拉筋配置由《高规》 [4]第7.2.16条和第7.2.17条规定的构造要求决定,本工程的约束边缘构件和构造边缘构件的配箍基本情况表4~表5所示：
表4地下一层~5层约束边缘构件配箍(砼C40)
边缘构件的纵向钢筋由剪力墙偏心受压、偏心受拉承载力计算决定，且不小于高规第7.2.16条和第7.2.17条规定的最小构造要求，根据本工程SATWE计算的结果，边缘构件纵筋大多数为构造配筋，计算配筋是少数，基本的配筋情况如下表：
表6
按照抗震设防的要求，剪力墙底部加强部位的抗剪承载能力应该大于抗弯承载能力，在罕遇地震作用下，底部加强部位产生较大的塑性变形，吸收大量的地震能量，而此时抗剪承载力仍能满足要求，从而使剪力墙结构具有良好的延性。相对于计算配筋值，大幅度提高墙肢约束边缘构件纵向钢筋以及墙体竖向分布筋数量，将大幅度提高剪力墙正截面抗弯承载力，可能导致剪力墙在产生较大的塑性变形以前，出现抗剪承载力不足，而发生脆性的剪切破坏，达不到剪力墙底部加强区强剪弱弯的理论设计要求，对于剪力墙抗震设防在理论上是不利的。由此可见，认为加大约束边缘构件的纵向配筋，是对结构的加强，增加了结构的安全储备的观念，是不准确的。
⑶墙分布筋
竖向分布筋按《高规》构造要求配筋率取0.25%；水平分布筋由抗剪计算确定，且满足最小构造要求，根据SATWE计算结果，1~5层剪力墙水平分布筋有部分为计算配筋，多数为构造配筋，6层以上基本上全部为构造配筋。按照斜截面理论，墙体内主拉应力方向应该在水平和竖向之间，其大小由剪力墙纵、横向钢筋共同抵抗。由此可见，实际上剪力墙的竖向分布筋也是有抗剪作用的，由于水平分布筋配筋量大于竖向分布筋，取竖向分布筋与水平分布筋相同。本工程分布筋配置基本情况如下表：
表7
⑷连梁
为防止在结构整体计算中，出现大量连梁抗剪承载力不足的现
象，采用以下几种方法进行设计：
①对连梁刚度进行折减，折减系数取0.55 ，②增加洞口宽度，③减小连梁高度。经过调整后仍有少数连梁承载力超限，截面尺寸不符合《高规》规定的要求。
连梁是剪力墙结构体系中重要的耗能构件，当连梁具有足够的延性时，它能通过塑性铰的变形吸收大量地震能量，同时塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起一定约束作用，使墙体仍保持足够的刚度和强度。当连梁延性不足时，一种情况是当剪力墙发生破坏时，连梁不屈服，墙肢首先屈服，此时墙体极限变形较小，吸收地震能量较低；另一种情况是连梁发生脆性的剪切破坏，失去了对墙体的约束作用。
由此可见，设计高层建筑剪力墙时，应优先确保连梁的延性要求，如果根据SATWE计算结果，将超限连梁的上下纵筋配足，很有可能会导致连梁剪切破坏的发生，纵筋也不能充分发挥作用。
当只有少数连梁承载超限，如果连梁出现屈服并形成塑性铰，会有部分弯矩转移到墙肢，一般情况下，可以认为墙肢的强度应当能够承受这些增加的弯矩，因此，要确保连梁的延性，满足规范规定的强剪弱弯要求，采取以下方法对超限连梁进行钢筋配置：
① 由已知连梁截面计算出连梁最大受剪承载力
Vb=0.2(0.15)fcbh0/rRE（3-1）
② 假定连梁受弯点位于跨中，由连梁最大受剪承载力求出梁端弯矩
M=VbLn/2 (3-2)
根据强剪弱弯的要求和剪力墙的抗震等级，将其除以1.3,考虑到竖向荷载同样产生连梁剪力，将其乘0.9
③ 根据混凝土结构设计规范，求出连梁纵筋数量，上下对称配置，由公式
Vb=[0.42(0.38)Ftbh0+1.0(0.9)fyv.Asv/s.h0]/Rre(3-3)
求连梁箍筋。
3、楼板设计
在钢筋混凝土高层建筑中，混凝土楼盖自重约占结构总自重的50%~60%。楼盖不仅承受楼面荷载，而且能够协调抗侧力构件的水平位移，增强建筑物的整体性，甚至参与水平方向的变形。因此楼板设计对整个建筑的造价和结构都十分重要，应该引起足够的重视。
⑴地下一层顶板
《抗震规范》第6.1.14条和《高规》第4.5.5条都规定，作为上部结构嵌固部位的地下室楼层，应采用现浇楼盖结构，楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度不宜低于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。地下一层顶板连接地面以上各塔楼，传递水平地震力，起着非常重要的作用，因此采用上述措施，进行设计。
⑵屋面板
①屋面板不仅受到季节及早晚温差的影响，同时也受到室内外温差的影响，当屋面板的热胀冷缩运动受到阻力和限制时，楼板就受力产生温度裂缝。②在水平力作用下，特别是在地震作用下，突出屋面塔楼的鞭梢效应所产生的地震作用，要通过屋面板传递到各抗侧力构件。③建筑物顶部约束加强，可提高抗风、抗震能力。
由于以上几个原因，屋面现浇楼板厚度取150mm，混凝土强度C25，采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋率不小于0.20%，突出屋面塔楼顶板也采取上述措施。
⑶标准层楼板
标准层现浇楼板，板厚取跨度的1/35~1/40，且不小于100mm，对不规则楼板适当加厚，根据设备专业要求，楼、电梯周围区域的板，预埋电、暖、空调等管线较多，适当加厚，至160mm，同时也补偿了楼、电梯间对楼层板的较大削弱。采用弹性理论对楼板进行计算并设计，主要钢筋的配筋率在0.35%~0.68%之间，比较接近我国现阶段板的经济配筋率0.3%~0.8%。
⑷一点看法
本工程现浇楼板采用弹性理论进行计算，《混凝土规范》[6]第5.3.2条规定，承受均布荷载的周边支承双向矩形板，可采用塑性极限方法进行承载能力极限状态设计。经有人分析比较，按塑性理论计算与按弹性理论计算相比，钢筋量能节约20%~30%[7]。
现浇混凝土板在达到极限状态时，板的支座处在负弯矩作用下上部开裂，而跨中则由于正弯矩的作用下部开裂，使其跨中和支座之间受压混凝土形成一个拱，如板的四周有限制水平位移的边梁或剪力墙，板的支座不能自由移动时，则板在竖向荷载作用下产生横向推力，其推力由与板周边整体相连的梁或剪力墙承受，这些推力反过来作用于楼板，减少了板中各计算截面的弯矩。通常情况下，按弹性理论计算，这种效应可使各截面计算弯矩减少20%左右[8]。
由上述几条可知，按弹性理论对楼板进行设计，楼板的承载能力潜力较大。只需严格按计算结果进行配筋，则楼板的安全程度也是足够的。
四、结束语
管道结构设计范文5
关键词：服装；褶皱结构；坐具；设计
家具设计师中不乏建筑设计的结构，榫卯结构应该是最有力的证据，小到一个木盒子大到恢宏的古建筑都可以看到它在其中不断被变化运用。但是，几乎没有人会想到将服装中的结构应用到家居设计中。假设将材料和工艺和形态巧妙结合是可以具备承重的可能性的，此时我们可以把这样一件坐具看作是一个软雕塑，这和当代服装设计师殷亦晴的作品表达的概念不约而同。
“我把服装当作雕塑，通过褶皱、立体剪裁、刺绣等手工艺来诠释高级定制，这与我的生活背景及审美一致。可以说我的设计很感性，但又出于本能。”
――殷亦晴
从服装到坐具需要解决的首要问题是通过什么表现方式和材料可以承重同时可以将形态具备软雕塑的概念。从基础服装结构立体裁剪入手，用大头针等工具，通过收省、打褶、起皱、剪切、转移等手段直接表现服装造型的一种结构设计方法。
从殷亦晴的设计中我们可以得到表现形式和手法上得到启发――褶皱。除了殷亦晴之外还有众多服装设计大师通过不同形式的褶皱概念表达软雕塑的概念。
褶皱是塑造面料的软雕塑的表现形式，其中有折叠、抽褶、缠绕、编织、绣缀、堆积的造型手法。（表1）
当我们与面料和针线产生交互作用之时，通过线穿插路径和方式的变换偶发趣味性激发了出来，这就像体验把控“软雕塑”的设计过程。
褶皱的结构为坐具带来了弹性，增强舒适性。
对于褶皱结构的下一步实验就是将不同褶皱结构和形态进行对比选择较为适合的应用于家具结构的褶皱形态并进一步探索其褶皱应用的可掌控性和可变性。（表2）
将四种不同抽褶方式和三种不同的抽褶面料进行对比。将抗压性的分析放在面料应用的可变性和多样性上。根据褶皱不同的连续堆叠的特征可将褶皱作为单元序列排列运用于家具结构中使其具备一定的承重能力和艺术性。受力方向根据褶皱形态和结构进行变化。
管道结构设计范文6
关键词 高层建筑，人防设计特点，给排水设计，通风设计，消防设计
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.
中图分类号：TU97 文献标识码：A文章编号：
前言
目前，大多高层建筑物根基掩埋深度较大，考虑到合理充分利用地下建筑空间的影响，地下室的人防工程建设必然成为行之有效的解决方案。随着城市高层建筑结构设计的要求逐渐提高，许多民用的地下车库也被设计成平战结合的人防地下建筑，换言之，高层建筑的地下室人防建设已经逐渐成为建筑物结构空间设计的关键组成环节，这要求建筑工程师人员要对建筑结构设计关键环节灵活掌握。
由于地下室人防建设的特殊性和复杂性，设计者往往会忽略某些关键部分，从而对人防建设的概念和设计方案存在较多误读和不清晰。本文通过总结多年来地下室人防建设的结构设计经验，就高层建筑地下室人防建设的给水、 排水、 通风、消防系统设计三个方面阐述下本人心得体会。
1地下室人防结构设计特点
高层建筑的地下室人防建设不同于地面上高层建筑，因此在地下人防建设结构设计时要充分兼顾地上民用建筑管道等的设计，例如，《人民防空地下室设计规范》 的第3.1.6条[1]规定：与地下人防建设无关的任何管道，都不应该透过人防地下室的围栏结构，因特殊情况必须穿过地下室顶部结构时，只能让给排水、空调等管道（公称外径小于75厘米）通过。而且，任何穿过防空地下室的管道设施都必须进行防护密闭处理。以上规范均是地下室人防建设工程的强制文件，在设计施工过程中必须严格按照相关规范条例执行。
下面就地下室人防结构设计的特点总结如下：
（1）同时考虑平战结合，满足突然的战争时期不同的荷载影响，如考虑核武器和较常规的战争武器的荷载效应。地下室人防结构设计主要重点在三个部分：第一，主要结构建设，包含底基、承重墙、顶部构件的设计；第二，间隔墙壁，包含地下室人防和普通墙壁隔板设计；第三，管口封闭设计，包含给排水管道出入口、消防系统管道口和通风出入口风井等。
（2）结构构件机械强度能升高。比如混凝土强度提高145倍，砌体强度提高123倍，钢材强度提高140倍，即构件综合强度系数[2]。
2通风系统设计
地下室的人防通风系统设计是为了确保人防工程内部的空气流通而建立的机械通风系统，它可以解决除尘问题和过滤毒气的问题，这样就防止了外界的大气渗透和超压，同时工作人员进出地下室时不会把外界的含毒气体带入人防地下室内部。
2.1进风系统
当战争时期敌人使用生化武器或爆炸毒气时，进风系统此时可以对毒气中的灰尘和有害成分等进行清除，确保来自室外空气的新鲜。
一般来说，进风系统的风机和风管布置采用两种方法：（1）滤毒清洁式通风系统配进风机。（2）滤毒清洁式进风共用同种型号的两用风机。
2.2排风系统
排风系统结构设计与进风系统基本一致，分为隔绝、滤毒式和清洁三种方式。排风系统目的在排除人防结构内的毒气，配和进风系统以防止内部超压。
在地下室人防建设通风设计中，除上述内容之外，还需要对以下设备计算，如密闭阀门、防爆波活门等；设置风量调节阀、消声器等配件。
3 地下室人防给排水系统设计[3]
3.1给水设计
给水系统设计一般根据战时需水状况设计，满足掩蔽人员的用水需求和清洗地下室用水，地下室内部都设有储存水设施。地下室人防日常用水根据《地下室设计规范》(GB500382005)需达到表1所示要求。
表1 战时人员掩蔽用水量
掩蔽人数 每人用水量（L/d） 贮水时间/d 贮水量/m3 消防用水/m3 口部冲水用水量/m3 总贮水量/m3
1200 8 23 110 0.8 5 116.2
250 15 23 40 2.8 5 48.3
3.2排水设计
排水设备与给水设备配套的，通常地下室人防建筑的排水设备是不和地面上的高层建筑物的民用生活用水设备连接的，设有独立的排水设备。它主要用来排放民用日常污水和冲洗地下室用水。
通常，地下室的排水管道该装设阀门避免民用污水的溢流问题。考虑到战争人防建设的特殊性，排水系统应选用防震效果好的排水管道系统，平战时期的排水管道可以通用，在特殊时期，只要更换排水系统的污水泵，即可改变污水流量和扬程。
4消防系统设计
《人防工程设计防火规范》(2001年版)要求：地下室人防建筑物的面积大于300m2时，要设室内消火栓；面积大于1000m2应设自动喷水灭火装置。目前，我国高层建筑地下室人防建筑大多在上述范围内，并且复合规范要求。因此，消防管道在平战时期可以通用。
高层建筑的地下建筑不作为人防用时，消火栓管道结构设计连接地上与地下建筑物的。
高层建筑地下室作为人防使用时，消防管道应采取密闭措施，所以尽量缩减穿越人防建筑的管道数目。可以将地下室和地面建筑的消火栓分别设立为环状管，降低防护阀的使用，从而确保人防结构强度和密闭性。
就自动喷水灭火系统而言，其管道布置在人防结构以外的管道，喷淋管侧壁穿过人防结构时，只在人防结构内侧安装防护阀门。
5结论
在高层建筑地下室人防工程建设中，应严格按照操作规范，在给水排水系统、通风系统和消防设计等等各个方面正确贯彻执行，同时结合具体案例和经验体会，采取合理的应对措施。
参考文献
中国建筑设计研究院GB50038-2005人民防空地下室设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社，2005
中国建筑科学研究院GB50010-2002混凝土结构设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社，2002
