時間：2023-07-17 17:23:11
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇管道結構設計，希望這些內容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號： TU81 文獻標識碼： A 文章編號：
一、水龍頭防凍裂結構的防凍裂原理分析
因外接結構與水龍頭的防凍裂結構和原理相同 下面僅以水龍頭的防凍裂結構為例來闡述它們的防凍裂原理
1、常溫下防凍裂結構的密封與調節(jié)
如圖1 所示 常溫下 亦指氣溫處于水的冰點以上溫度 管道內的水處于液體狀態(tài) 我們此時可根據(jù)管道內的水壓來調節(jié)彈力調節(jié)壓塊12 的松緊 當擰緊彈力調節(jié)壓塊12 時 彈力調節(jié)壓塊12 將壓縮彈簧10 通過彈簧10 的彈力作用實現(xiàn)作用力向頂針11 的傳遞 當彈簧10對頂針11 和橡皮密封墊9 的作用力大于或遠遠大于水龍頭體內的水對頂針11 和橡皮密封墊9 的作用力的時候 橡皮密封墊9 便會被壓緊在防凍裂結構的出水口平臺上 從而實現(xiàn)水龍頭防凍裂結構的常溫常閉密封狀態(tài)需要注意的是 當在擰緊彈力調節(jié)壓塊12 的時候要注意彈簧的彈力大小要適度O 在剛好密封的前提下,可根據(jù)彈簧的剛度大小適當再擰緊一點就可以了, 不宜太緊,否則,時間一長,彈簧容易因疲勞而失去彈力作用,從而直接影響防凍裂結構的密封效果。
2、低溫下防凍裂結構的防凍裂原理
當氣溫驟降至零度以下甚至更低,此時的水龍頭體內的水就會結冰,水一旦結冰后即會引起水龍頭體內水的體積膨脹,當膨脹后的冰水對圖1 所示的橡皮密封墊9和頂針11 的推力大于彈簧10 對頂針11 和橡皮密封墊9的壓力的時候,頂針11 和橡皮密封墊9 即被推開O 這樣,水龍頭體內因體積膨脹而產(chǎn)生多余的冰水即會由防凍裂結構的出水口流到其下方的儲備空間, 若溢出的水量較大,水還可以通過彈力調節(jié)壓塊12 和封蓋13 的小孔溢出水龍頭體外,從而確保水龍頭及防凍裂結構不會被凍裂。如果考慮到溢出的水不影響水龍頭的體外環(huán)境,或者當冰解凍時不會造成水資源的浪費, 我們可以在產(chǎn)品的結構設計時采用下列方法來解決: ( 1) 將封蓋13 的小孔改為盲孔,同時增大防凍裂結構的儲備空間;( 2)若管道較粗,考慮速凍時可能有更多的水溢出,我們可以在外接的圓周方向增設更多的防凍裂結構。
3、溫升解凍后防凍裂結構的自動復位
當氣溫回升冰體解凍時,頂針11 和橡皮密封墊9 便會在彈簧的彈力作用下自動復位, 從而恢復防凍裂結構初始時的常溫常閉密封狀態(tài)。
二、管道防凍裂閥門
1、防凍裂閥門的結構
這種閥門是在閥體內的兩端分別設計一個胎腔，在每個胎腔內分別裝一個橡皮制成的氣胎，氣胎類似自行車內胎，胎體具有較強的伸縮能力，胎內充滿氣體。
下面結合圖1～5對該種閥門進一步說明(僅以閘閥閥體一例說明，其它閥門與此相同)。圖1是閥體的結構示意圖；圖2是閥體的正剖視圖；圖3是圖2的A—A剖視圖；圖4是氣胎結構圖；圖5是圖4的B．B剖視圖。圖中：①閥體、②胎腔、③銅環(huán)、④氣胎。在圖2中胎腔②與閥體①為一整體。圖中，r2為胎腔腔體小半徑，r4為氣胎圓環(huán)小半徑，r2=r4，R1
為閥門進口半徑，R2為胎腔大圓半徑，Ii4為氣胎小圓中心線的半徑。使用時氣胎④裝入胎腔②。
2、防凍裂閥門的工作原理
防凍裂閥門巧妙地利用水和氣體的體積隨溫度變化的物理特性設計而成，水隨著溫度的降低、結冰，它的體積會逐漸膨脹，因而對密閉的閥門產(chǎn)生很大的壓力，而氣體卻恰恰相反，隨著溫度的降低和壓力的增大，它的體積會急劇縮小，而且氣體相對水非常活潑，它的收縮程度遠遠大于水的膨脹程度，所以安裝在閥體內的氣胎隨著閥體內水的結冰膨脹，會迅速收縮，讓出空間，完全容納了冰的膨脹部分，徹底消除了冰的膨脹部分對閥體的壓力，從容地保護了閥體。而閥體內不設置氣胎的一般普通閥門，由于其閥體內沒有調節(jié)空間，當水隨溫度的降低、結冰，體積膨脹時，膨脹所產(chǎn)生的壓力將全部作用于力，以至閥體不能承受而被脹破，造成閥門報廢和管道泄漏事故。
3、防凍裂閥門的工作過程
閥門裝于管道上正常使用時，氣胎保持鼓起狀態(tài)，當管道內的液體(水)隨溫度的降低、凝固、膨脹時，氣胎內的氣體的體積則因溫度的降低和壓力的增大而大幅縮小，加之胎體有較好的伸縮性，使水結冰后的膨脹部分進入胎腔，從而抵消了由于冰的膨脹對閥體的巨大壓力，使閥體得到保護而不被脹破。隨著溫度的回復，冰體溶化，水的體積減小，胎內氣體的體積隨之增大，直到恢復原狀。
三、電熱防凍解凍閥的防凍解凍設計原理
1、常溫狀態(tài)下電熱防凍解凍閥的壓力調節(jié)
如圖2，當水溫處于冰點以上溫度時，此時可根據(jù)管道內的水壓大小調節(jié)彈力調節(jié)壓塊20的松緊，活塞3則在彈簧7的彈力作用下克服水壓對它的作用力后頂靠在塑料內襯21的凸臺上。此時兩觸點斷開，電路不導通，電熱器24不工作。要特別注意的是：彈力調節(jié)壓塊20的松緊度調節(jié)要適中。在剛好將活塞3頂靠在塑料內襯4的凸臺上的前提下，可根據(jù)彈簧7的剛度大小適當再擰緊一點就可以了。活塞不宜調得太緊，否則彈簧會被過度壓縮，時間一長，彈簧容易因疲勞而失去彈力作用。彈力作用一旦減弱，水壓就會推動活塞3和塑料滑桿21下移。下移量過大，塑料滑桿21會造成行程開關的非正常接合，使得電路導通，電熱器24就會在常溫狀態(tài)下不停加熱。調得太松，彈簧7的彈力不夠，活塞3則不能克服水壓作用頂靠在塑料內襯4的凸臺上。如果活塞離凸臺的距離超過靜觸頭可調支架10允許的極限數(shù)值時，即使我們將靜觸頭可調支架10調節(jié)到長條孔右側的極限位置，也不能將使行程開關的兩觸點斷開，此時拆卸閥門重新調節(jié)彈力調節(jié)壓塊20則在所難免。
2、低溫時電熱防凍解凍閥的防凍解凍原理
當管道內的水處于冰點以下溫度時，水一旦結冰即會引起管道內水的體積膨脹，當膨脹后的冰水對活塞3的作用力大于彈簧7對活塞3的作用力，活塞3即會下移(因為⋯0’型密封圈的密封作用，冰水不會滲透到活塞下方，從而保證了控制線路安全和電熱防凍解凍閥的體外環(huán)境)。隨著冰水體積的不斷膨脹，活塞3連同塑料滑桿21亦不斷下移。當行程達到靜觸頭可調支架l 0設定的數(shù)值時，動觸頭簧片9便在塑料滑桿21的錐形部位推移下實現(xiàn)動、靜兩觸頭的接合。此時電路導通，氖管啟輝，電熱器24開始加熱。隨著加熱后水溫的不斷升高，水中的冰即被溶化。在此過程中，管道內的冰水體積不斷縮小，活塞3和塑料滑桿21便在彈簧7的彈力作用下不斷上移，直至兩觸點脫開，電熱器24才會停止加熱，從而實現(xiàn)低溫時電熱防凍解凍閥對自來水管道設備的防凍和解凍功能。
3、電熱防凍解凍閥設計的有益效果
(1)電熱防凍解凍閥的設計成功，不僅解決了自來水管道設備的防凍裂問題，而且還具有自動解凍功能，能有效防止自來水管道設備在低溫時的水結冰現(xiàn)象，從而保證了管道設備在低溫時的水流暢通，實現(xiàn)用戶的即時使用。
(2)圖2所示電熱防凍解凍水龍頭僅是電熱防凍解凍閥作為其他管道設備附屬結構的實施例之一。電熱防凍解凍閥在實現(xiàn)與水表、閘閥和水龍頭等管道設備的一體化設計之后，對簡化管道設備安裝、縮小電熱防凍解凍閥在管道中的空間占用，及其對主體結構的直接防凍和解凍起著十分重要的作用。
(3)本結構設計即便是在斷電的情況下，仍能實現(xiàn)管道設備的防凍裂要求。
(4)本結構設計也可以通過去除電熱器及其他電路控制部元件將其簡化為一般的防凍裂結構。
(5)本文設計的電熱防凍解凍閥不但適合在自來水管道中使用，還可以在小型密封水箱、間斷性使用的機械或實驗設備的水冷卻管道中推廣使用。
(6)本結構設計與現(xiàn)有的自來水管道設備的防凍(裂)裝置相比，具有結構簡單、投資少、安裝使用方便及性能可靠等優(yōu)點。
【參考文獻】
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[2] 單軍.王志丹北京市村鎮(zhèn)供水設施凍害防治措施[期刊論文]-北京水務2011(6)
【關鍵詞】 給水工程；結構設計；管道抗浮；水平支墩；管道基礎
湖北省孝感市大悟縣芳畈水庫至城區(qū)應急供水工程包括取水工程和引水工程兩部分。其中取水工程采用泵船取水，配備三臺水泵，兩用一備；引水工程采用DN700（k9級T型接口）球墨鑄鐵管和碳鋼管，輸水管道從水源地芳畈水庫開始，沿芳新線、S243省道、城關鎮(zhèn)南路、澴河西路進入大悟縣老水廠，通過已鋪設界牌水庫至大悟縣城引水管道進入二水廠。管道總長約23公里，沿線多次穿越河道、S243省道和復雜地形及不良地質地段等，存在諸多結構安全問題，現(xiàn)就本工程設計施工過程中遇到的主要結構問題予以探討。
1. 管道抗浮驗算
2. 水平彎管支墩設計
上式中，為支墩抗推力側的被動土壓力標準值；為支墩迎推力側的主動土壓力標準值；為水平向支墩滑動平面上摩擦力標準值；為支墩抗滑穩(wěn)定性抗力系數(shù)，不小于1.5；為水平向支墩承受截面外推力對支墩產(chǎn)生的水壓合力標準值；為土壤內摩擦角；和分別為地下水位以上的原狀土重度和回填土重度；和分別為支墩底和支墩頂在設計地面下的深度；和分別為支墩被動土壓力和主動土壓力側支墩長度；為支墩的重量；為支墩頂部覆土的重量；為土對支墩底部的摩擦系數(shù)；為管道接口設計內徑；為管道設計內水壓力；為彎管角度。
3. 復雜環(huán)境下的管道基礎處理
3.1. 含淤泥層的管道地基處理
管道底部淤泥層不厚時，可將淤泥層挖除而換以砂礫石、砂墊層；淤泥層較厚時，不宜采用換填法，在流砂現(xiàn)象不嚴重的情況下，可采用拋填塊石的方法。塊石擠入淤泥中，以增大淤泥的密度，增強地基承載力；同時，塊石在管溝內形成一個整體，增大了支承管道的面積，使單位面積基礎受管道傳來的壓力大大減小，能有效防止基礎和管道沉降。塊石宜采用大塊和堅硬的，杜絕采用風化石。這種地基處理方法的優(yōu)點是可不清理管底淤泥，能避免塌方，施工簡單。本工程遇到的淤泥地基為原來的水田、水塘被人工填土覆蓋，淤泥層厚度為1m～3m。現(xiàn)場采用人工拋填塊石鋪滿整個溝底，然后進行夯實，同時在溝槽邊開挖集水坑，將塊石夯實擠出的泥漿水用人工或水泵排走，塊石之間的縫隙則以砂礫石或砂填充，最后在塊石上澆筑一層厚度為0.15m的C20混凝土，待混凝土凝固后即可鋪設管道。
3.2. 斜坡路堤上的基礎處理
本工程管道很多地方埋設在省道的路堤上，局部地方的路堤比較狹窄且坡度較陡，路堤邊緣也沒有護坡，直接開槽埋管可能存在安全問題，特別是在雨季，路面上的積水沖刷路堤上的管道基礎，可能出現(xiàn)管道架空甚至滑移等，對輸水管道的安全產(chǎn)生嚴重不利影響。對于這種局部不利情況，本工程采用人工挖孔灌注樁作為基礎架設鋼管，每隔10～12m設置一支墩，明敷鋼管采取適當?shù)谋Ｗo措施。
本工程在各方的共同努力下歷時百余天基本完工，在全線管道水壓試驗合格后，于2013年1月底正式通水，為大悟人民春節(jié)用水提供了有力保障，受到了建設方和大悟人民的一致好評。通過管道水壓試驗和正常供水期間的觀測并未出現(xiàn)結構安全問題，說明在本工程中采用的結構設計方案是實用可行的，為長距離給水管道設計和施工提供了可靠的經(jīng)驗。
參考文獻
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關鍵詞：建筑設計；結構設計；協(xié)調統(tǒng)一
中圖分類號：TU2文獻標識碼： A
引言
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的城市化進程不斷加快，越來越多的高樓大廈成為城市的一道美麗風景，特別是從我國加入WTO以來，國外的先進的設計技術和設計思路也不斷被設計人員吸收、消化，極大的提高了我國建筑設計的整體水平。但是由于建筑工程個體的差異性，使得建筑設計千變萬化，特別是人們生活水平的提高，對建筑外型、內部空間配置等提出了越來越多的要求。因此，建筑設計必須要與各專業(yè)設計進行有機的融合，只有這樣才能實現(xiàn)建筑設計與各專業(yè)設計的協(xié)調統(tǒng)一和完美結合。
1、建筑設計與結構設計的協(xié)調統(tǒng)一
隨著高層建筑的不斷出現(xiàn)，以前豎向荷載起控制作用的結構設計也逐漸出現(xiàn)了水平荷載為主要控制荷載的現(xiàn)象，這種情況下，在建筑設計師進行建筑內部空間和豎向造型設計的過程中，要考慮地震和風荷載的作用，同時，也要考慮各個構件的剛度是否滿足要求，這無形中對建筑設計提出了框框，設定了限制和約束，建筑設計師也只有考慮到這些因素，多與結構設計師溝通才能確保設計作品的實際效果。
建筑設計是建筑物外部型狀和內部空間的相互組成，而結構設計是實現(xiàn)建筑設計思想的途徑，通俗的說，建筑設計是人的五臟六腑和你所能看到的外貌，而結構設計是人的骨架，從而使人成為一個完整的實體。建筑設計和結構設計是建筑工程實體形成的兩個重要途徑，兩者相互協(xié)調形成了整個建筑物的外觀型狀，確保了整體結構的穩(wěn)定性。二者不僅相互協(xié)調而且也有互相制約，密不可分還相互矛盾，如果二者能夠協(xié)調一致，則能實現(xiàn)在時代技術條件下的完美結合，創(chuàng)造具有代表性的歷史性建筑物。而如果兩者相互脫節(jié)，建筑設計一味的強調造型、先進，不以當代的技術條件為設計基礎，其所作的只能成為紙上的方案，只能是海市蜃樓，在當前技術條件下無法短期實現(xiàn)的空中樓閣。作為建筑技術一種的建筑構造，其貫穿于建筑設計的方案選擇、初設、技術設計和施工圖設計的整個過程，在方案選擇和初設階段，就應該分析工程所處的社會環(huán)境、文化氛圍、經(jīng)濟實力和技術能力，從而選擇合理的結構體系，以實現(xiàn)建筑物的內部空間和外部造型。在技術設計這一階段，需要對設計方案進行進一步的深化，找出結構設計、暖通設計、電氣設計和給排水設計存在的技術方面的問題，并采取措施對其進行統(tǒng)一的協(xié)調、規(guī)劃，在解決矛盾的過程中使得設計變得成熟。在詳圖設計階段，是技術設計的進一步的深化，這個階段的作用是用來處理建筑物局部構造與整體建筑物之間的矛盾，在這個階段持續(xù)的協(xié)調建筑設計與結構設計之間的關系，使之更加協(xié)調，并為以后的工程施工提供依據(jù)。
建筑設計的時候必須考慮結構設計的可行性，比如，如果設計師將建筑的橫截面設計成為一個三角形，這會使得其抗彎能力和抗側向力的能力遠遠不如傳統(tǒng)的多邊形、圓形、矩形和正方形截面，在一定條件下，這種設計也是可以實現(xiàn)，但是要在結構上進行加強，無形中浪費了大量的鋼筋和混凝土。另外，如果建筑設計者缺乏結構設計方面的知識和修養(yǎng)，在設計過程中忽視力學的基本規(guī)律，比如：在抗震規(guī)范要求的抗震設防區(qū)域，高層建筑的電梯設置在了大樓的某一個側面，遠離了建筑物的剛度中心，這就會造成整個建筑物的重心不重合，一旦出現(xiàn)地震，后果不堪設想，如果要避免此類事情發(fā)生，則需要結構設計采取多種措施，不僅給結構設計帶來了極大的麻煩，而且會使得工程造價大幅攀升。所以，在進行整棟建筑的設計過程中，建筑設計必須與結構設計充分的協(xié)調，建筑設計師需要有結構設計師的基本素養(yǎng)，結構設計師要能最大限度的使用當前的先進的設計思想來實現(xiàn)建筑設想。
2、建筑設計與給排水專業(yè)的協(xié)調統(tǒng)一
由于有設備和設備基礎，像水泵房、消防水泵房、水箱間及水處理間等組成了給排水專用房屋，而且這些房間的荷載遠比一般房間大得多，尤其是高水位水箱間需要設在建筑頂部，荷載比較大，這就嚴重影響了建筑的造型美觀。因此在設計的時候，應該盡量避免使用高水位水箱，最好將水泵房設置在地下室或者半地下室。
由于給排水管道的直徑粗且數(shù)量多，針對這個問題在進行建筑設計的時候，應該考慮到對于管道的豎向布置盡量設置專門的管道井，如果不設置專門的管道井，就應該結合建筑設計，使功能用水的房間盡量保持上下一致，從而達到避免給排水管道在房間內亂設置的目的。另外，在建筑設計的時候，應該盡量避開水平管道，并且結合結構專業(yè)設計，使水平管道盡量不要穿過梁以及柱，以免對結構專業(yè)造成不利影響。在建筑布置方面，要做到避免管道繞梁繞柱帶來的增加水阻力或滿足不了水平管道坡降要求的弊端，而應該為管網(wǎng)系統(tǒng)創(chuàng)造有利條件。
在進行建筑設計和給排水設計的同事，要與暖通、電氣等其它專業(yè)一起考慮管道設置問題，這樣做不僅有利于建筑的合理布局還有利于節(jié)約成本。
3、建筑設計與暖通空調專業(yè)的協(xié)調統(tǒng)一
有空調的建筑物，建筑設計與暖通空調專業(yè)的關系就更密切。對于高層建筑的豎向設計中，暖通空調專業(yè)與給排水和電氣等集中布置在設備層。針對建筑空調設備的以上特點，在建筑設計的時候要充分考慮到核心區(qū)以及設備層的樓面荷載大，預留管道附件多，設備層高于標準層層高等特點。目前建筑外墻設置的室外空調板大多數(shù)僅僅是為了造型的美觀，一旦業(yè)主入住裝修的時候，空調擺放位置很隨意，導致了樓房使用后墻面造型的錯落凌亂。因此，我們在建筑設計的時候，不應該僅僅考慮造型的美觀，更應該考慮到設施的實用性。
4、建筑設計與電氣專業(yè)的協(xié)調統(tǒng)一
電氣設備用房包括高、低壓變配電房、發(fā)電機房、消防控制室、弱電機房等。由于高、低壓變配電房、發(fā)電機房所占用的面積較大，且對周邊的功能用房使用有干擾，所以一般設置于地下一層。建筑專業(yè)在布置平面時，在不同的防火分區(qū)應分別設置獨立的電氣豎井,電氣設備用房應避免設在衛(wèi)生間、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。選擇合理的機房位置，節(jié)約設備成本。
建筑層高應考慮電氣專業(yè)室內敷線的影響，應該盡量避免繞梁、穿梁。當梁上有管道需要通過的時候，為了防止在施工過程中對預置梁進行打孔而影響結構強度，就應該在預置梁期間進行孔道的預留，從而合理解決各系統(tǒng)的纜線敷設通道，保證系統(tǒng)安全和纜線的傳輸性能。
結束語
由以上可以知道，建筑工程設計不是指的某一個專業(yè)的設計，其是由多個專業(yè)，進行多道程序設計完成的一個復雜的系統(tǒng)工程，而參與建筑設計的人員都會體會到，若僅僅力求滿足本專業(yè)設計的最完美，必將對其它專業(yè)帶來不良的影響甚至產(chǎn)生難以解決的問題。總之，在進行建筑設計過程中，不能盲目，不能閉門造車，需要建筑設計師在掌握一定的其他專業(yè)方面的知識的基礎上與各專業(yè)設計師進行有效的協(xié)作，做到建筑設計與各專業(yè)設計相協(xié)調、相統(tǒng)一，只有這樣才能真正的實現(xiàn)建筑設計與各專業(yè)設計藝術性的相結合，從而創(chuàng)造出真正具有藝術性的建筑作品。
參考文獻
[1]羅志.淺談建筑設計與各專業(yè)設計的協(xié)調統(tǒng)一[J].城市建設理論研究，2012（03）.
[2]徐傳亮.建筑設計與結構設計的差別.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008:113-119
關鍵詞：管架；結構；設計
1 概述
在化工行業(yè)，管架是最常見的構筑物，是液相、氣相介質管道及電氣、儀表電纜橋架的支撐結構。文章主要闡述，管架設計中碰到的一些設計要點問題，以期達到不斷優(yōu)化設計的目的。
2 管架的分類
管架按結構形式主要分為獨立式管架、管廊式管架。獨立式管架適合于層高低、管道管徑小荷載小的單層管架，如T型管架。管廊式管架，一般簡稱管廊，適合于層高高、層數(shù)多、管道管徑大荷載大的多層管架。液相介質管道直徑大于或等于500mm、氣相介質管道直徑大于或等于600mm、輸送易燃、易爆、劇毒、高溫、高壓介質的管道，支撐此類管道的管架應采用管廊式管架，且固定架處應設置水平撐、垂直撐等傳力構件。
管架管道在管架上的支承條件分為固定管架和活動管架。固定管架橫梁上的管道設置了限位，將管道和橫梁緊緊地連接在一起，管道與管架之間不允許產(chǎn)生相對位移。固定架承受著縱向區(qū)段內產(chǎn)生的全部水平力，所以，一般此處設有水平撐、垂直撐，以減小水平力的傳力途徑。
管架按結構材料分為鋼筋混凝土管架、鋼結構管架和混合結構管架。由于鋼結構具有易于工廠加工、安裝速度快、構件斷面相對較小等優(yōu)點，鋼結構管廊得到了越來越廣泛的應用。混合結構管架指橫向一榀柱與橫向主梁采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結構，縱向鋼梁、水平撐、垂直撐采用鋼結構。混合結構管架適用于工期要求不高的工程，尤其在鋼材成本高的時期可以降低造價。
3 管架的設計要點
管架的布置是管廊設計的重點，優(yōu)化的布置會讓管廊結構受力更合理。首先管廊整體走向不宜布置成L型，因為“L”型管廊，兩條管廊橫縱相交處是整體應力集中處，尤其在地震工況下。其次，鋼結構管廊的區(qū)段長度需滿足伸縮要求，一般不超過120m為宜。固定架位置一般選在在管道水平力較大處，以實現(xiàn)傳力途徑最短，同時需考慮固定架處垂直對檢修通道、消防通道等的影響，避免出現(xiàn)垂直撐擋路的問題。基于以上內容，在結構設計時，應將管廊的軸線不斷地進行調整，以使管廊的布置趨于結構設計合理、使用功能合理。
不可以忽略電纜橋架所受風荷載對結構產(chǎn)生的影響。當豎向電纜橋架高度較大且數(shù)量較多時，風荷載將對整個結構和局部構件產(chǎn)生較大影響，特別是在風荷載較大的地區(qū)，忽略了往往導致結構計算偏于危險。同時，對于風荷載的計算，應該嚴格按照規(guī)范，將管廊柱、縱梁、管道、電纜橋架上的荷載一并計算，以保證每個工況下，結構計算的正確。
管廊橫向主、次梁上的垂直管道荷載傳遞問題。管徑小于等于2寸時，管道的最大支承長度為3米；管徑大于2寸且小于等于6寸時，管道的最大支承長度為6米；管徑大于6寸且小于等于12寸時，管道的最大支承長度為9米。對于大直徑的管道一般只在橫向主梁上支承，如果橫向主梁的荷載范圍按相鄰兩個半跨取值，橫向主梁上的荷載就會大大偏小，造成橫向主梁的計算偏于危險。所以，橫向主梁的荷載取值范圍應取相鄰半個柱距范圍內的荷載。
管廊橫梁與管道之間的水平摩擦力該如何考慮的問題。管道在一定區(qū)段內會設置Π型補償器，Π型補償器是管廊縱向力的釋放點。兩個Π型補償器之間的管道為一個剛性受力體，此段管道會與管廊鋼梁以限位的形式固定在一起，使此段管道和此段管廊成為一個整體。對于這個整體來說，管廊橫梁與管道之間的水平摩擦力是內部力，不是外部荷載，所以，整體內部的內力無需計算。但是，對于某一根橫梁來說，管廊橫梁與管道之間的水平摩擦力就是外部力，此力需要計算。
管廊縱梁受力計算。縱梁除支撐次梁、管道外，還要將管道或其他作用產(chǎn)生的水平推力傳遞到垂直支撐。當水平力較大時，縱梁的軸力往往是不能忽略的。在我們用PKPM建模計算時，縱梁當然都是按梁輸入的，PK的計算程序就只按梁的應力計算公式Mx/（？漬bWx）+My/（？酌yWy）≤f來驗算，軸力并沒有體現(xiàn)出來，這樣是偏于危險的。解決方法：《設計規(guī)定》中第8.2.11條中規(guī)定縱梁應按拉彎或壓彎構件計算。計算公式按《規(guī)范》5.2.1條N/An+Mx/（？酌xWx）+My/（？酌yWy）≤f來計算。另外還要特別注意縱梁連接節(jié)點的驗算，如高強螺栓、焊縫抗剪及節(jié)點板驗算等。
結構構件的撓度超過限值。沒有設計經(jīng)驗的工程師通常只注意結構構件的應力計算而沒有注意到《化工工程管架、管墩設計規(guī)定》中對構件撓度的限制。管架的撓度主要應滿足管道要求，防止管道撓度過大發(fā)生積液導致流阻加大。工程上已發(fā)生該類事故。所以，除單個構件需滿足《設計規(guī)定》3.0.9條中的限值外，裝置內管廊在一個柱距內，管道支點最大撓度之差不大于30mm。管廊縱向構件及其上的鋼次梁撓度疊加為總撓度，支撐在鋼次梁上的小管道的撓度值為該撓度與框架橫梁撓度之差。
固定架處基礎沒有按雙向受力進行計算。沒有設計經(jīng)驗的工程師認為管廊固定架處只要按傳到基礎頂面的縱向力計算就可以。實際上在固定架處，在縱向最不利荷載組合下，橫向在恒載和活載作用下仍可能存在彎矩和剪力，忽略橫向的力將導致基礎計算不安全。基礎應按雙向受力計算，通常獨立基礎兩個方向所受力如圖3。
4 結束語
管架在化工行業(yè)比較常見，但是各種疑難問題較多，結構設計中不可掉以輕心，應認真分析結構特點、詳細計算、精于布置，才能繪出安全、合理、經(jīng)濟的設計方案。
參考文獻
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[2]李春梅.石油化工裝置內管廊上管道的布置設計[M].廣東：中國石油和化工標準與質量，2014.
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，超高層與高層建筑逐漸得到了廣泛推廣。對于建筑企業(yè)而言，最重要的問題之一就是怎樣在確保結構設計與人們要求相符合[2]的前提下使投入的資金減少。建筑企業(yè)必須在確保房屋建筑質量合格的情況下，系統(tǒng)化分析設計方案，采用先進的設計觀念和技術理念整體化管理工程建筑。在房屋結構設計過程中，科學優(yōu)化建筑結構設計除了可以使建筑的美觀感與實用性增強，同時還可以使工程的整體造價得到最大化控制。使建筑材料與機械設備的性能得到全面開發(fā)，節(jié)約資金投入，系統(tǒng)性結合房屋結構的層次，提高房屋質量與居住安全性。
2建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的操作步驟
2.1創(chuàng)建優(yōu)化建筑結構設計的模型
首先需要科學、合理地設計變量。一般情況下，主要的變量是對建筑本身結構造成影響的重要參數(shù)。對于部分由局部性有關要素就可以使設計要求得到滿足或者變化范圍很小、影響也較小的參數(shù)，通常可采用預定參數(shù)加以表示，不僅可以使計算數(shù)量與設計數(shù)量減少，而且有關的編程工作量也會減少，有助于工作效率的提升。其次，要確定目標函數(shù)。在優(yōu)化設計建筑結構時，為減少整體的工程造價，需要找到失效的概率函數(shù)與尺寸符合預定條件的鋼筋截面積。最后，要合理確定約束條件。
2.2合理優(yōu)化設計有關的方案
將可靠度作為優(yōu)化房屋結構設計的依據(jù)時，一般約束條件較多，還可能出現(xiàn)非有關的非線性問題，因此在計算過程中，需要學會適當轉換，將有約束的優(yōu)化向無約束轉化，可采用拉氏乘子法等計算。
2.3相關應用程序的設計
無論是將可靠度作為優(yōu)化房屋結構設計的基本依據(jù)，還是運用有關的計算方式進行設計，為了有效達到相應的效果，都要將這些因素編纂為具有科學性、綜合性、功能全面、運算速度較快的應用程度，從而高效、全面地實施整個優(yōu)化設計方案。
2.4綜合分析結果
得到相關計算結果后，需要分析與比較其必要性，進而選出最適合的設計方案。進行分析時，應當對有關問題進行全面考慮，多角度分析相應的問題，確保所選設計方案的合理性，增強房屋建筑整體的實用性、安全性和美觀性，與此同時還不會導致工程的資金投入增加。優(yōu)化設計建筑結構要求我們同時兼顧經(jīng)濟節(jié)約與施工技術要求，做到全面考慮，科學配置，實現(xiàn)預期的建設目標。
3建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的具體應用
3.1房屋建筑的局部性和整體性優(yōu)化
建筑結構通常都具有復雜性與層次性的特點，在設計時需要分別考慮建筑的安裝體系。結構相關體系和整體設計體系等，其中每一個體系又會延伸出若干個下屬體系，設計者在設計房屋時需要優(yōu)化下屬系統(tǒng)，將橫向關聯(lián)性沖破，達到疊加工程的效果；在復雜性方面，涉及到建筑零部件、材料等的選擇，需要從整體著手，實現(xiàn)設計優(yōu)化的目的。
3.2階段性優(yōu)化、建筑壽命與樁基礎的優(yōu)化
當建筑工程未超過使用年限時，房屋設計者需要根據(jù)不同階段特點，結合實際情況確定優(yōu)化方式，實施階段性優(yōu)化，延長建筑的整體壽命，在確保建筑質量的同時還能增加經(jīng)濟效益。預制樁與灌注樁都屬于建筑樁基礎，在整體施工時，后者的操作技巧復雜，質量控制難度較大，耗時較長，所以在滿足沉降標準的情況下，可與預制樁施工相結合，使工序減少。需要注意的是，在樁基逐漸加深會增大土壤對樁基的摩擦力，所以一定要采用長度足夠的預制樁。
3.3良好協(xié)調建筑優(yōu)化和結構優(yōu)化
在優(yōu)化設計建筑結構時，需要實現(xiàn)建筑整體平面和整體結構緊密配合的效果。打造簡潔的建筑系統(tǒng)，支柱和墻體不可發(fā)生錯位等情況，截面面積和高度要相同。設計樓體時，由于轉角區(qū)域自身受力較多，所以需要將承重材料選為高強建材，起到降低自重的效果。確保建筑整體的質心、剛心和重心正確交疊，避免發(fā)生扭轉。
3.4良好協(xié)調排水系統(tǒng)和結構優(yōu)化
專門用來管理排水系統(tǒng)的房間中機械設備很多，有較大的荷載強度與荷載能力。因此最好在地下室放置這些設備，確保管道預留深度，預留尺寸和相應標準相符合，加固樓板的鉆孔位置。注意避免梁或柱被水平方向的管線貫穿，妥善加固有管道穿過的墻體，協(xié)調好管道網(wǎng)與結構設置，避免管道繞梁或繞柱。
3.5良好協(xié)調電氣優(yōu)化與結構優(yōu)化
在樓板、墻體等地方或金屬管體外部以導線的形式安裝電器管線，會增加預制結構施工的難度。因此，若想在梁體中穿過管線，需要提前將相應的孔洞預留在梁體上，確保梁體寬度等于有關墻體的[3]寬度。設計者需要單獨分析和計算電梯部分的建筑，提高設計的安全性及合理性，保證施工質量。
4結語
關鍵詞:市政工程；給排水；結構設計
中圖分類號：TU99文獻標識碼： A 文章編號：
隨著城市建設的快速發(fā)展，城市道路的排水系統(tǒng)是整個城市功能的重要組成部分，排水系統(tǒng)能否運行通暢對于保障車輛的行駛安全和居民的出行生活都將造成重要的影響。另一方面，城市道路排水系統(tǒng)能否及時的排除雨水、生活污水及相關廢水，也同樣會對居民的日常生活造成很大的不便。但是由于多項目是在市區(qū)設計，環(huán)境復雜，既有的地下管線及電纜情況不明，在確保既有工程安全的前提下，還要考慮地上交通等因素的影響，導致施工難度增加，保證質量和工期往往無法保證。因此，城市道路的排水系統(tǒng)不僅需要完善、合理的設計，同時在高質量的設計基礎之上，還需要高效率、高質量的完成城市道路排水系統(tǒng)的設計。只有在排水系統(tǒng)的設計上狠抓質量，才能夠保證排水系統(tǒng)的正常運轉。
一、現(xiàn)場踏勘
結構設計人員應會同給排水、概預算等專業(yè)設計人員共同進行現(xiàn)場踏勘和選線，了解管道線路擬通過的沿線地帶地形地貌、地質概況，必要時應在施工圖階段對個別疑難地段重新踏勘。給排水管道距離相對較長，或穿越城鎮(zhèn)密集區(qū)，或敷設在農(nóng)田，或跨越山丘和河流，還有可能橫跨鐵路、公路及橋涵。一管道工程同時會遇到上述幾種或所有的地形和地貌，其復雜的地形和地貌若現(xiàn)場查看，則很難全面完成設計。結構設計人員應會同給排水、概預算等專業(yè)設計人員共同進行現(xiàn)場踏勘和選線，了解管道線路擬通過的沿線地帶地形地貌、地質概況，必要時應在施工圖階段對個別疑難地段重新踏勘。
二、市政道路現(xiàn)場測量和地勘要求
要準確地反應管道沿線的地形地貌和水文地質情況，必須有測量和勘探部門提供的準確的地形和水文地質資料。
1.勘探點間距和鉆孔深度
勘探點應布置在管道的中線上，并不得偏離中線3m，間距應根據(jù)地形復雜程度確定的30～100m，較復雜和地質變化較大的地段應適當加密，深度應達到管道埋設深度以下1m以上，遇河流應鉆至河床最大沖刷深度以下2～3m。
2.提供勘探成果要求
劃分沿線地質單元;查明管道埋設深度范圍內的地層成因、巖性特征和厚度；調查巖層產(chǎn)狀和分化破碎程度及對管道有影響的全部活動斷裂帶的性質和分布特點:調查沿線滑坡、崩塌、泥石流、沖溝等不良地質現(xiàn)象的范圍、性質、發(fā)展趨勢及其對管道的影響；查明沿線井、泉的分布和水位等影響;查明擬穿、跨河流的岸坡穩(wěn)定性，河床及兩岸的地層巖性和洪水淹沒范圍。
三、結構設計內容
1.結構形式
管道的結構形式主要由給排水專業(yè)確定，結構專業(yè)應根據(jù)管道的用途(給水還是排水，污水還是雨水)、工作環(huán)境(承壓還是非承壓)、口徑、流量、埋置深度、水文地質情況、敷設方式和經(jīng)濟指標等從專業(yè)角度提出參考意見。
一般情況下，承壓管道常采用預應力鋼筋混凝土管、鋼管、鑄鐵管、玻璃鋼管、UPVC管、PE管、現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵。非承壓管常采用混凝土管、鋼筋混凝土管、砌體蓋板涵、現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵等。當污水管道口徑較大時應采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵，特殊情況、特殊地段(過河渠、公路、鐵路等)、局部地段非承壓管也采用鋼管等形式。大型給排水管道工程也有采用盾構結構形式的。
2.結構設計
道規(guī)格、埋置深度、地面荷載、地下水位、工作和試驗壓力對管道的剛度和強度進行計算及復核，提供管道壁厚、管道等級、或結構配筋圖。
對于一些必須采取加固方法才能滿足剛度和強度要求的管道，應根據(jù)計算采用具體的加強加固措施。通常采用的加固措施有管廊、混凝土或鋼筋混凝土包管等，當鋼管計算出的壁厚不經(jīng)濟時，應采用加肋的方法處理。加固的具體方式和方法應根據(jù)實際情況和經(jīng)濟指標來確定。
3.敷設方式
敷設方式的選擇應根據(jù)埋置深度、地面地下障礙物等因素確定，一般有溝埋式、上埋式、頂管及架空，較為常用敷設方式采用溝埋式，當溝埋式有一定的難度時，可選擇頂管和架空等敷設方式。不同的敷設方式，其結構設計亦不同。
4.抗浮穩(wěn)定
有些管道敷設的地段地下水位較高或者施工期間多雨，因而管道的抗浮穩(wěn)定應引起結構設計人員的重視。設計時應根據(jù)計算采取相應的抗浮措施，避免浮管現(xiàn)象的出現(xiàn)。
5.抗震設計
5.1場地和管材的選擇
確定管線走向時應盡量避開對抗震不利的場地、地基，如不可避免而必須通過地震斷裂帶或可液化土地基時，應根據(jù)工程的重要性、使用條件綜合考慮。
給水管道應選擇抗拉、抗折強度高且具有較好延性的鋼管，并要求做好防腐措施。有抗震要求的排水管道應采用鋼筋混凝土結構，并有相應的構造措施，盡量避免嚴重破壞。
5．2構造措施
承插管設置柔性連接;磚石砌體的矩形、拱形無壓管道，除砌體材料應滿足磚石結構杭震要求外，一般可加強整體剛度(頂?shù)装宀捎谜w式)、減少在地震影響下產(chǎn)生的變形，提高管道的抗震性能;圓形排水管應設置不小于120度的混凝土管基，管道接口采用鋼絲網(wǎng)水泥帶，液化地段采用柔性接口的鋼筋混凝土管；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，若管道必須與墻體嵌固時，應在墻外就近設置柔性連接；管道附屬構筑物應采用符合抗震要求的材料和整體剛度好的結構型式。
(1)地基處理。出圖時應包含地基處理的平、縱斷面圖。掃描矢量化需要處理的地段的地勘資料縱斷面，選擇參考點并根據(jù)給排水專業(yè)的平、縱斷面將管道基底輪廓線放在地質縱斷面上，劃分地質單元并注明樁號和基底高程，標明溝槽范圍內和基底以下土層構造以及地下水位。根據(jù)縱斷面地質單元的劃分(樁號劃分)，確定需處理的范圍，針對不同的地質情況和厚度分別采取相應的處理方法。具體的處理方法有: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。具體設計按地基處理規(guī)范規(guī)程執(zhí)行。
(2)管道支墩及鎮(zhèn)墩。對承插接口的壓力管道，應設置水平和垂直支墩。設計時應根據(jù)管道轉角、土的參數(shù)、工作壓力和試驗壓力計算所需支墩的大小。埋地鋼管可不設管道支墩。
四、給排水管道設計中的其他問題
1.在用戶管線出口建立格柵
中纖維、塑料等沉積物、懸浮物和漂浮物的大量存在，給管道的清掏和疏通維護作業(yè)帶來了很大困難。特別是抽升泵站的格柵間，每天都會攔截到大量的漂浮物。有的漂浮物通過格柵進人泵房后，常導致水泵葉輪堵塞、磨損損壞現(xiàn)象的發(fā)生。盡管格柵條的間距一再減小，但仍有大量的漂浮物進人泵站造成堵塞。為了解決上述問題，建議在庭院或住宅小區(qū)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(wǎng)，以減輕市政管網(wǎng)維護管理的工作量。
2.在檢查井井底設置沉淀池
中的沉積物在管道內水流量小、流速慢時會發(fā)生沉淀，造成管道淤積堵塞、通水不暢，而管道的疏通工作又費時費力。因此，針對傳統(tǒng)的檢查井做法，建議將其井底改為沉淀式的，井底下沉30～50cm。這樣中的沉積物多數(shù)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(yè)的工作量。這種做法也可用于雨水檢查井。
3.在檢查井內設置閘槽
在檢查井內設置閘槽的干管中的流量和流速均較大，有的檢查井內的水位較高，管道維護作業(yè)或戶線管接頭時，需將管道內的水位降低或斷流。為了方便維護作業(yè)，建議在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(jù)需要設置閘槽，通過閘槽的開閉控制水流，便于維護作業(yè)。同時為方便戶線支管接頭時的施工，建議能研制一種較輕便、實用的管道阻水設備。
關鍵詞：公路橋梁 結構設計 耐久性
0引言
隨著社會不斷發(fā)展，我國公路橋梁建設事業(yè)蓬勃發(fā)展，取得了顯著成果。然而，公路橋梁結構耐久性問題也隨之突顯，理應引起公路橋梁結構設計、工程施工和維護等相關方面的重視。本文結合多年的公路橋梁結構耐久性設計實踐經(jīng)驗，從保證混凝土結構耐久性、保證鋼筋混凝土保護層厚度、保證構造配筋科學、保證后張法預應力鋼筋管道壓漿質量、保證橋面鋪裝層防水等幾個主要方面就公路橋梁結構耐久性設計進行了以下論述。
1結構設計耐久性分析
橋梁建設作為我國的基礎建設項目，已經(jīng)成為國家綜合實力的重要體現(xiàn)之一。近年來，我國公路橋梁數(shù)量猛增，由于其在經(jīng)濟發(fā)展中起著至關重要的作用，人們對其結構耐久性設計越來越加以重視。公路橋梁結構設計的根本任務歸根結底就是用最經(jīng)濟合理的途徑保證橋梁結構的安全、耐久和適用，使橋梁結構在工程施工和使用期內承受住各種預期的荷載作用。但公路橋梁在建造和使用期間，會遭受來自于環(huán)境、有害化學物質的侵蝕，還要承受來自于車輛、風雪、地震、疲勞使用及各種外來因素作用，與此同時，橋梁本身使用的建設材料性能也在逐漸退化，受多種因素影響，橋梁結構各部分必然會有不同程度的損傷和破壞，導致公路橋梁結構耐久性差。大量病害實例表明，除工程施工、建設材料、運營管理和維護等原因外，設計缺陷是影響公路橋梁結構耐久性差的決定性因素。因此，公路橋梁結構耐久性設計在保證經(jīng)濟合理的前提下，還要注意橋梁結構分析、構件和連接的設計，取用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標，充分考慮建設材料和環(huán)境影響等因素，提高工程施工水平，加強運營管理和維護，以保證公路橋梁結構的耐久性。
2保證混凝土結構耐久性
近年來，我國公路橋梁事故頻發(fā)，造成重大經(jīng)濟損失，產(chǎn)生了嚴重后果和影響。經(jīng)調查研究證實，大多事故原因是由于設計不規(guī)范和施工質量差造成。施工過程中偷工減料、以次充好，，結構設計時態(tài)度不端正、不嚴謹，計算失誤等等因素造成了橋梁安全隱患存在重大問題。值得深思的是，目前公路橋梁結構耐久性設計，僅僅具有參考價值，而沒有計算出具體安全使用年限，更沒有對橋梁結構耐久性進行專業(yè)調查研究。此種情況不僅造成了橋梁事故頻發(fā)，也嚴重違背了國際上對橋梁結構耐久性日益重視的發(fā)展趨勢。要解決橋梁結構耐久性問題，首先應該保證混凝土結構的耐久性，而提高混凝土本身的耐久性是解決這一問題的關鍵，這就需要在施工過程中對水灰比例、水泥使用量、強度等級等混凝土材料組成情況進行嚴格控制把關。《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）（以下簡稱《橋規(guī)JTG D62》）對公路橋梁結構耐久性設計做出了明確規(guī)定，要求公路橋涵應根據(jù)所處環(huán)境進行耐久性設計，結構混凝土耐久性的基本要求應符合（表1）要求，這也是公路橋梁結構耐久性設計必須遵循的基本原則。
3保證鋼筋混凝土保護層厚度
鋼筋混凝土由鋼筋和混凝土復合型建筑材料構成。保護層厚度是指從鋼筋外邊緣到混凝土外邊緣的最短距離。鋼筋混凝土保護層具有提高混凝土構件截面受力性能，保護鋼筋不被銹蝕，增強耐火能力等作用。因此，保護層厚度對公路橋梁結構的耐久性、安全性、抗腐性、耐火性等起著決定性作用。我國現(xiàn)行規(guī)范中，已對鋼筋混凝土受力鋼筋保護層厚度提高了等級，可見其對橋梁結構的影響作用。正常情況下，隨著時間的延長，鋼筋混凝土的碳化程度會隨之加深，碳化達到一定程度后，鋼筋混凝土表面的強度和密度逐步降低，水蒸汽和其它有害氣體隨之侵入，此時保護層厚度決定了鋼筋混凝土的碳化時間長短，當保護層完全碳化后，鋼筋就會被銹蝕。鋼筋表面被銹蝕后會產(chǎn)生膨脹力（在混凝土體積中會增加2～4倍），形成向外脹力，并拱裂混凝土保護層，使有害氣體直接侵蝕鋼筋，從而影響公路橋
梁結構安全和使用年限。由此可以看出，保證鋼筋混凝土保護層的厚度是保護鋼筋不被銹蝕，提高混凝土結構耐久性、安全性、抗腐性、耐火性的重要舉措。《橋規(guī)JTGD62》中的普通鋼筋和預應力直線鋼筋最小混凝土保護層厚度（表2）規(guī)定與國際通用設計規(guī)范存在一些差距，設計者應根據(jù)實際情況保證鋼筋混凝土保護層的厚度。
4保證后張法預應力鋼筋管道壓漿質量
《橋規(guī)JTGD62》中對預應力鋼筋管道壓漿質量有明確規(guī)定，用水泥漿抗壓強度要高于30MPa，水灰比應在0.4～0.5之間，可以在試驗后摻入膨脹劑以減少收縮）。除此之外，《混凝土結構耐久性設計與施工CCES01》中也有相關說明，預應力鋼筋的銹蝕會破壞混凝土結構，且事先發(fā)現(xiàn)困難，因此設計時應特別注意，采用必要的防護手段保護。后張法預應力鋼
筋管道應盡量使用具備良好密封性的高密度塑料波形管為宜，事先要對鋼筋管道灌漿材料和方法進行試驗驗證，最大程度地減少漿體硬化后形成的氣孔，并使用真空灌漿，可適時摻入阻銹劑。
5保證橋面鋪裝層防水
橋面鋪裝層的防水對橋面起著重要的保護作用，在結構設計和工程施工中要認真對待。橋面鋪裝層應使用密實性較好的C30以上等級混凝土，鋪裝層內設置鋼筋網(wǎng)，以防混凝土開裂。或者使用復合纖維混凝土和在混凝土中摻入XYPEX（賽柏斯）水泥基滲透結晶型防水材料，效果較好。公路橋面鋪裝層的損傷破壞以及板梁鉸縫滲漏水問題，一度引起了相關部門對橋面鋪裝層的防水施工工藝、施工材料的注意。實踐表明，選擇適宜的鋪裝層防水形式不僅可以達到良好的防水效果，保證公路橋梁主體結構安全，更能延長橋面鋪裝的使用年限，降低工程造價。良好橋面鋪裝層的防水需具備以下特點：1、與橋面砼粘結性良好，沒有起皮和脫落現(xiàn)象發(fā)生；2、能與瀝青混凝土橋面鋪裝融為一體；3、沒有透水現(xiàn)象發(fā)生，耐刺破性能強，具備應有的抗拉強度和延性適應變形能力；4、對橋面砼表面質量沒有特別要求，保障施工順利進行。
PKPM系統(tǒng)包括了規(guī)劃、建筑、結構、設備、造價、施工管理、綠色設計等各個方面，在建筑全生命周期內，實現(xiàn)了建筑各個專業(yè)之間的信息互用，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。PKPM建筑工程軟件系統(tǒng)各個專業(yè)的模型數(shù)據(jù)之間一次建模，各個專業(yè)之間又是一模多算。模型數(shù)據(jù)時三維的、可視化的，在建筑工程可以隨時查詢，充分利用了網(wǎng)絡的信息化，為建筑工程提供最新的信息數(shù)據(jù)。PKPM利用三維數(shù)據(jù)模型，把建筑項目的建筑設計、結構設計、概念設計、圖紙設計、設備設計、工程量計算及造價報表等環(huán)節(jié)有效的連接起來，實現(xiàn)建筑工程軟件系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)化、模型通用化以及數(shù)據(jù)模型化。在工程軟件系統(tǒng)中應用BIM技術，能夠保證建筑數(shù)據(jù)庫在全壽命周期內得到充分利用。
1.規(guī)劃設計
PKPM建筑工程軟件系統(tǒng)中可以利用三維數(shù)據(jù)模型可以針對居住規(guī)劃設計、城市規(guī)劃、房地產(chǎn)前期方案評估等設計進行有效的建模及規(guī)劃設計。利用先進的三維建模技術，對這些地區(qū)進行三維模擬以及改造、建筑布局、綠化設計、建筑信息處理、道路設計、日照評估以及動態(tài)數(shù)據(jù)核算。軟件采用三維建模技術、建筑信息模型技術、數(shù)字地形模型構建技術、指標動態(tài)監(jiān)控技術、動態(tài)陰影模擬技術、返回光線計算、以及瞬時渲染技術等眾多關鍵技術，實現(xiàn)了高效的設計數(shù)據(jù)管理與直觀的三維效果展示。
2.建筑設計
PKPM的建筑設計軟件APM是在BIM技術的基礎之上研發(fā)出來的一種建筑軟件。這種軟件從模型輸入到建立建筑模型核心數(shù)據(jù)，每一個功能模塊都要根據(jù)核心數(shù)據(jù)來計量，以數(shù)據(jù)為核心驅動，各類施工圖均是由核心數(shù)據(jù)自動產(chǎn)生的成果。APM的建模是根據(jù)數(shù)據(jù)核心驅動來進行建模，以數(shù)據(jù)為圖形的表象。APM核心數(shù)據(jù)和圖形有效結合，數(shù)據(jù)一旦發(fā)生變化，圖形就會隨之發(fā)生改變。
3.結構設計
在結構設計階段，利用BIM技術有利于與建筑師和機電工程師的協(xié)調，在方案的選擇上可以靈活多變，為客戶展現(xiàn)三維的立體效果，以便迅速做出決定。目前基于BIM技術的軟件在給結構設計提供的功能都能很好的達到最開始設計的效果。基于目前BIM理念的工具軟件尚有些技術問題還沒有得到很好的解決，從3D模型到傳統(tǒng)的施工圖文檔還不能達到充分的鏈接，所以在實際應用中，在工程建筑結構設計時，最好是部分性的應用BIM技術，在取得好的成效時再逐步推開。同樣也可以大大提高工作效率。比如，利用軟件工具來創(chuàng)建3D模型，并自動生成各層平面結構圖和剖面圖的優(yōu)點，來完成結構設計。把結構設計條件圖以2D的圖的形式導出來，一提為了供給其它專業(yè)作為結構條件用，另外也是自己在2D工具中制作配筋詳圖和節(jié)點詳圖的基準底圖。在2D詳圖工具軟件（如AutoCAD）中外部引用3D模型導出的結構條件圖，并關掉配筋圖和大樣圖中一些不需要的圖層，以便在今后如果3D模型有較多的改動和發(fā)生設計變更，可以簡單的再次導出一次條件圖并覆蓋舊的條件圖文件，這樣與模板圖有關的修改內容（構件大小和位置）就在與之關聯(lián)的全部配筋圖和大樣圖中自動更新，避免了重復打開每張圖的麻煩。
4.設備設計
PKPM建筑工程軟件系統(tǒng)中，PKPM設備采用單位參數(shù)化設計，為采暖、電氣、排水、空調等設計提供數(shù)據(jù)共享，這些設備設計度可以通過PKPM建筑軟件以及BIM模型進行設計。利用BIM模型建造出來的管道，可以為工程設計的各專業(yè)協(xié)同工作提供輔助手段。根據(jù)BIM模型可檢查管道與設備、管道與結構構件、管道與管道之間的關系，明確碰撞位置，實現(xiàn)專業(yè)化的碰撞檢查。在三維圖上顯示碰撞位置和碰撞實體，三維漫游各專業(yè)的綜合實體，以動畫的形式顯示安裝效果，建有設備圖形模型數(shù)據(jù)庫。
5.造價
造價也叫概預算，利用BIM技術在建筑設計環(huán)節(jié)上進行模型建造，在PKPM建筑設計上，模型建造的建筑星系是可以被再次利用的。通過BIM技術在建筑信息模型中輸入相關的建筑信息，這些建筑信息被利用就很節(jié)省造價工程師的時間，從而減少工作量。由于只是進行一些模型上的數(shù)據(jù)構建，與真實的數(shù)據(jù)信息會有一定的差入，在建筑結構設計過程中，就必須對這些不完整的信息利用PKPM軟件技術進行補充。自動套取相對應的定清單編碼，從而完成建筑工程的工程量的計算，通過對進場材料進行有效的分析，為造價師提供造價要用的各種數(shù)據(jù)，在有些數(shù)據(jù)還不完整的情況下，可以利用程序的轉圖功能，將工程施工的圖文件分析出場地材料得出數(shù)據(jù)，從而使確立BIM模型數(shù)據(jù)。
6.綠色環(huán)保建筑設計
隨著市場節(jié)能經(jīng)濟的發(fā)展，利用BIM模型數(shù)據(jù)建立的PKPM系統(tǒng)具有建筑節(jié)能、日照分析、節(jié)水工序、通風設備、采光設備、環(huán)境噪音以及綠化等特點，這種系統(tǒng)是采用BIM模型數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)分析庫，均采用統(tǒng)一的建筑模型數(shù)據(jù)進行各類建筑性能的分析。PKPM建筑節(jié)能軟件是按照科學的方法編制而成的，適應于住宅建筑、公共建筑、各類氣候不同的地區(qū)，同時為民用建筑能效評及居住建筑節(jié)能提供檢測計算。PKPM日照分析軟件作為綠色建筑設計中的重要環(huán)節(jié)，與規(guī)劃設計和建筑設計數(shù)據(jù)相結合，特點是計算速度快，計算結果準確可靠，并具有坡地日照分析、遮陽板優(yōu)化設計、擬建區(qū)域極限容積計算等擴展功能。
7.施工管理
工程設計階段的建筑模型數(shù)據(jù)以及造價階段統(tǒng)計的工程量數(shù)據(jù)是建筑工程施工項目管理的基礎數(shù)據(jù)。PKPM設計數(shù)據(jù)以及造價數(shù)據(jù)能夠在施工項目軟件中再次被利用起來。施工項目管理軟件可以根據(jù)設計軟件和造價軟件提供的數(shù)據(jù)進行入場材料的分析，并做出施工進度安排，為施工項目管理中的進度以及造價成本的控制提供重要的依據(jù)。PKPM施工項目管理軟件可以讀取工程概預算數(shù)據(jù)，自動生成帶有工程量和資源分配的施工工序的工作信息表單。PKPM系統(tǒng)軟件會根據(jù)工程的工程量以及資源計劃安排及實施情況自動計算各工序的工期、資源消耗狀況、造價成本狀況，為節(jié)省工程成本的投入提供可靠的依據(jù)
二、結語
關鍵詞：高層；設計；結構設計；原則
Abstract: in the high-rise building at present in our city construction proportion is larger and larger, and the structural design changes are more and more, a lot of new structure design to the rapid pace of present in our city construction in. Building type and function more and more complex, the increasing of high-rise buildings, high-rise building structure system is also more and more diverse, the structure design of high-rise building has become more and more high-rise building structural engineering design work in the difficult and key. In the face of such situation, should make the high-rise building structure design in the first place to study. This paper on China's high-rise building design development and design principles and design of high-level features content analysis, compared with the typical examples and combined with the actual conduct of standard.
Key words: high-rise; design; structure design; principle
中圖分類號：B032.2文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）
我國改革開放以來，建筑業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，近十幾年我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓：地王國際商會中心即地王大廈共54層，高206.3米。作為土建工作設計人員，必須充分了解高層建筑結構設計特點及其結構體系，使設計達到技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質量的基本原則。
一、我國高層建設發(fā)展及高層設計原則
我國對于高層建筑的劃分，建筑設計規(guī)范、建筑抗震設計規(guī)范、建筑防火設計規(guī)范沒有一個統(tǒng)一規(guī)定，一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過100m為超高層建筑。國內鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結構設計標準的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結構的鋼材標準《高層建筑結構用鋼板》(YB 4104-2000)，比目前仍在實施的《低合金高強度結構鋼》(GB/ T1591-94)又前進了一步，其性能指標優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。國家標準《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2001)等有關高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定，在一般情況下，應遵守規(guī)范的規(guī)定，否則應進行專項論證或試驗研究。建設部第111號令《超限高層建筑工程抗震設防管理規(guī)定》和建質[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》，對加強高層建筑鋼結構設計質量控制意義重大，具有可操作性。我們也在高層建筑結構設計的原則方面更進一步嚴格控制：
1 .選用適當?shù)挠嬎愫唸D：計算簡圖選用不當則會導致結構安全的事故常常發(fā)生，所以選擇適當?shù)挠嬎愫唸D是保證結構安全的重要條件。計算簡圖還應有相應的構造措施來保證
2. 選擇合適的基礎方案：基礎設計應根據(jù)工程地質條件，上部結構類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析，選擇經(jīng)濟合理的基礎方案，設計時宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時應進行地基變形驗算。
3.合理選擇結構方案：一個合理的設計必須選擇一個經(jīng)濟合理的結構方案，也就是要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。結構體系應受力明確，傳力簡捷。同一結構單元不宜混用不同結構體系，地震區(qū)應力求平面和豎向規(guī)則。
4.正確分析計算結果：在結構設計中普遍采用計算機技術，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會導致不同的計算結果。因此設計師應對程序的適用范圍、條件等進行全面了解。
二、高層建筑結構設計的特點
高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較，結構專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結構體系的選擇，直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有：
1.水平力是設計主要因素
在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結構設計產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。
關鍵詞：門式剛架輕型鋼結構廠房設計
引言
伴隨著我國輕重工業(yè)的快速發(fā)展，鋼結構房屋特別是門式剛架輕型鋼結構廠房以其自重輕、抗震性能好、施工進度快在輕重工業(yè)廠區(qū)應用最為廣泛。
門式剛架輕型鋼結構廠房依據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》CECS 102:2002(以下簡稱《門規(guī)》)主要是指單跨或多跨，具有輕質屋蓋、輕質外墻或磚砌外墻，無橋式吊車或起重量小于等于20t的A1~A5工作級別的橋式吊車、不大于3t懸掛式起重機的單層鋼結構廠房。
門式剛架輕型鋼結構廠房設計過程
依據(jù)筆者設計經(jīng)驗，門式剛架輕型鋼結構廠房設計過程如下：
依據(jù)工藝等專業(yè)提資條件和天車條件確定廠房跨度，跨度尺寸盡量符合建筑模數(shù)，有時由于場地等因素的限制，不能按照以上模數(shù)取值，輕鋼廠房也是完全可以做到的；柱距尺寸盡量符合建筑模數(shù)，有時因其它因素也可以靈活布置；按有無天車條件及廠房內部凈空的要求來確定廠房的檐口高度；按照當?shù)氐慕涤昵闆r等因素確定廠房屋面的坡度，一般取值1/8~1/20；還有根據(jù)地域或工藝等專業(yè)要求確定屋面、墻面的維護材料。
設計荷載的取值：
（1）、屋面荷載依據(jù)維護材料、當?shù)氐臍夂驐l件、屋面的積灰情況等確定屋面恒活荷載的取值。一般彩鋼板維護時取恒荷載標準值為：0.3kN/m2，活荷載標準值按《門規(guī)》可取0.5kN/m2，當受荷水平投影面積大于60m2時，屋面均布活荷載標準值可取為0.3 kN/m2；當廠房是多跨或高低跨計算雪荷載時，應按《建筑結構荷載規(guī)范》6.2章節(jié)選取積雪分布系數(shù)；當積灰荷載、屋面活荷載、雪荷載同時存在時應按照《建筑結構荷載規(guī)范》4.4.3條和《門規(guī)》3.2.5條合理取值；
（2）、吊車荷載，對有吊車的輕鋼廠房應計算作用在排架牛腿上的豎向荷載和橫向水平荷載，此荷載可按照《建筑結構荷載規(guī)范》第5章節(jié)計算。
（3）、風荷載，主要是風荷載標準值、風荷載體型系數(shù)、風壓高度變化系數(shù)的取值。此荷載可按照《建筑結構荷載規(guī)范》和《門規(guī)》相關章節(jié)進行取值。
（4）其它荷載，依據(jù)筆者的設計經(jīng)驗主要有屋面梁懸掛吊車荷載，屋面梁通風天窗荷載、柱側管道支架荷載等荷載。屋面梁懸掛吊車荷載可分恒、活荷載加載在懸掛吊車作用屋面梁處；屋面梁通風天窗荷載可分恒、活、鳳荷載作用于天窗與屋面梁節(jié)點處；柱側管道支架荷載可分恒、活荷載作用在柱側支架與柱節(jié)點處。
3、剛架構件的設計：
（1）依據(jù)《門規(guī)》4.1.4條廠房柱腳可設計為鉸接或剛接。柱腳鉸接時柱依據(jù)結構的受力情況可設計為變截面柱，變截面柱使柱外側平齊，柱的定位軸線可按柱下端（較小端）中心；柱腳剛接時應將柱做成等截面柱，柱的定位軸線應根據(jù)上柱的高度、吊車邊緣到上柱內邊緣的距離確定，此時軸線會不在柱截面中心線處。
（2）構件材料的選擇.，經(jīng)常選擇的是Q235和Q345.。當穩(wěn)定控制時,宜使用Q235；強度起控制作用時,可選擇Q345。依據(jù)《鋼結構設計規(guī)范》3.3章節(jié)，對選用Q235鋼，有些部位不能應用沸騰鋼，對于需要驗算疲勞的焊接構件應依據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件適當選取B、C、D類鋼材。
（3）柱截面按長細比估算. 通常按50＜λ＜150, 一般取值在80左右。柱與梁設計為剛接，梁的截面可依據(jù)受力包羅圖分段設計，當為單跨且中間無柱時，一般依據(jù)跨度按0.25~0.50~0.25來對稱劃分截面，將兩端0.25部分取變截面，中間0.50部分取等截面，這樣設計可以充分發(fā)揮梁截面的受力性能，減少鋼材用量，降低工程造價；梁截面高度一般在跨度的1/20~1/50之間選擇，翼緣寬度根據(jù)梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時，可避免鋼梁的整體穩(wěn)定的復雜計算，這種設計方法較簡單，確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規(guī)范中局部穩(wěn)定的構造規(guī)定估算；梁截面選取時盡量做到“高腹薄壁”；有時為加快工程進度也可選取成型鋼材。
（4）梁柱截面的驗算包括強度、穩(wěn)定性、剛度三方面。對鋼柱一般均為壓彎剪構件，鋼梁起控制作用的為彎剪力，相關驗算按照《門規(guī)》和《鋼結構設計規(guī)范》等規(guī)范相關章節(jié)計算。這里需要注意的是柱的平面外計算長度可依據(jù)《鋼結構設計規(guī)范》5.3.7條取值，梁的平面外計算長度可依據(jù)隅撐的間距取值。
當驗算截面不能滿足時，加大截面應該分兩種情況： (1) 強度不滿足時,通常加大截面的板件厚度,抗彎不滿足加大翼緣厚度，抗剪不滿足加大腹板厚度（腹板抗剪，翼緣抗彎）。(2) 變形超限，通常加大截面的高度，因為截面特性與截面高度是n次方的關系，加大截面厚度會很不經(jīng)濟。
（5）剛架節(jié)點連接，主要有梁柱節(jié)點、梁梁節(jié)點、牛腿節(jié)點、柱腳節(jié)點設計。梁柱節(jié)點、梁梁節(jié)點連接中通常采取摩擦型高強度螺栓連接，相關計算參見《門規(guī)》和《鋼結構設計規(guī)范》等規(guī)范相關章節(jié)；牛腿節(jié)點主要受彎剪力，設計時應利用腹板抗剪，翼緣抗彎，通常牛腿上下翼緣與柱采用焊透的V形對接焊縫，也可以采用角焊縫，此時角焊縫的大小應根據(jù)牛腿翼緣傳來的水平力F=M/H計算，腹板采用的角焊縫大小由剪力V確定；柱腳節(jié)點應依據(jù)剛接和鉸接形式進行設計，相關設計參見《門規(guī)》和《鋼結構設計規(guī)范》等相關章節(jié)，此時因鋼結構自重較輕，依據(jù)《鋼結構設計規(guī)范》8.4.13條，一般情況下均需設置抗剪鍵。
參考文獻：
[1] 《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規(guī)程》CECS 102:2002中國計劃出版社
[2] 《鋼結構設計規(guī)范》GB50017-2003中國計劃出版社
[3] 《建筑結構荷載規(guī)范》GB5009-2001(2006年版) 中國建筑工業(yè)出版社[作者簡介：
王彬 ，出生年月：1980.01，性別：男，民族：漢，籍貫（省市縣）：河南省鄭州市，學歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：工民建結構設計，從事的工作：工民建結構設計。
軒興華，出生年月：1980.11，性別：女，民族：漢，籍貫（省市縣）：江蘇省無錫市，學歷：本科，職稱：無，研究方向：工民建結構設計，從事的工作：工民建結構設計。
作者簡介：
關鍵詞： 鍋爐房 平面布置 結構設計 專業(yè)結合
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構選型，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、結構設計中的意事項：
一般多層結構多為框架結構，材料多為鋼筋混凝土，也有部分工程為鋼結構，混凝土較鋼結構的耐久性要好。下面對結構設計中提幾點注意事項：
1、主結構的基礎形式優(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，造成框架結構的錯層多，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]石油井 機器人 機構設計 仿真
中圖分類號：TE938 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0145-01
前言：就當前的現(xiàn)狀來看，在石油井機器人行走過程中仍然存在著局部錯位、凸起、縮徑等故障現(xiàn)象影響到了井下作業(yè)效果，并在井下套管變形現(xiàn)象的影響下，削弱了石油井機器人使用性能。為此，在石油井機器人實踐操控過程中應提高對此問題的重視程度，并注重通過仿真模擬形式探究主要零部件設計參數(shù)，達到最佳的機構設計效果。以下就是對剛柔混合行走機構設計問題的詳細闡述，望其能為當前設計工序的有序開展提供有利參考。
一、石油井機器人剛柔混合行走機構設計
（一）總體結構設計
在石油井機器人剛柔混合行走機構設計過程中應首先明晰總體結構設計要求，即在總體結構設計作業(yè)過程中，應將最大外徑值控制在70mm，管徑長度為150mm，并適應2.5in-7in行走環(huán)境，同時，亦應確保井下送進設備重量為600kg，機器人牽引力最大值為5kN，滿足結構設計需求。其次，在總體結構設計過程中應將其劃分行走機構、扶正機構、伸縮機構3個組成部分，其中行走機構由液壓缸、端接頭、套筒、彈簧片、連桿等若干個零件構成，同時，連桿與連桿、彈簧片與連桿、連桿與液壓缸蓋間保持銷軸連接狀態(tài)，由此達到最佳的行走作業(yè)效果[1]。再次，在總體結構設計過程中，由于連桿與液壓缸、彈簧片與套筒、連桿與彈簧片連接處角度將隨時發(fā)生變化，為此，在總體結構設計過程中應保證連接處具有自由轉動能力，就此減少彎曲應力，便于石油井機器人快速適應到井下作業(yè)環(huán)境中，且可依據(jù)井下實際作業(yè)環(huán)境，連接不同尺寸彈簧片，達到最佳的行走機構設計效果。
（二）主要零部件結構設計
在石油井機器人剛柔混合行走機構零部件結構設計過程中應注重從以下幾個層面入手：
第一，在彈簧弓片設計過程中應嚴格遵從“拋物線形”設計要求，并于彈簧兩端預留銷孔，連接端接頭，同時將彈簧弓片中間部分延展至支撐筋，保持支撐筋與彈簧弓片兩端平衡性，繼而當石油井機器人處在收起行走狀態(tài)時，外圓直徑最小[2]；
第二，在連桿、套筒、液壓缸端蓋等零部件設計過程中，需以平鍵形方法完成連桿設計，并在連桿某一端，銑出1/2臺階，繼而通過銷孔與另一個連桿進行連接，就此滿足行走機構設計條件，同時以A-A、B-B剖面連接形式，增加連桿行走環(huán)境中拉力與壓力，并穩(wěn)固行走狀態(tài)。而在套筒設計過程中，應將角耳與彈簧片一端進行連接，且將套筒置于液壓缸指定位置，形成穩(wěn)定行走機構。除此之外，在液壓缸端蓋設計過程中，應銑出3個平面，繼而通過B-B剖面連接形式，連接角耳與連桿，最終以一體化液壓缸設計模式，提升行走機構運行效果，滿足石油井機器人剛柔混合行走條件。
（三）行走機構零部件參數(shù)設計
在石油井機器人剛柔混合行走機構設計過程中為了適應井下環(huán)境，應在零部件參數(shù)設計過程中注意以下幾點：
第一，在連桿長度設計過程中，應將連桿與水平夾角控制在55°左右，且當行走機構中心距H1為29.5mm、連桿長度為55mm時，應將連桿與彈簧支片連接點間距離H2控制在10mm，并通過公式：S=2，獲取工作行程S數(shù)值，就此實現(xiàn)對連桿參數(shù)信息的精準化設計；
第二，在液壓缸各項參數(shù)設計過程中，為了滿足剛柔混合行走機構運行條件，應注重將工作壓力最大值控制在>25MPa的狀態(tài)下，而荷載最大值>15kN，行程最大值>60mm。同時，在缸筒內徑D設計過程中，應注重嚴格遵從相關規(guī)章標準，并利用公式：D=，對D值進行計算，且在D值計算過程中，設定Fmax為15kN，p為25MPa，d為25mm，最終將D值控制在37.587mm狀態(tài)下，滿足行走機構設計要求，實現(xiàn)對石油井機器人的高效應用[3]；
第三，在缸筒長度設計過程中，為了達到精準化參數(shù)設計效果，需綜合考慮材料應力、安全系數(shù)等因素的影響，滿足剛柔混合行走機構設計要求。
二、剛柔混合行走機構動力學仿真
（一）多體動力學仿真軟件
在剛柔混合行走機構動力學仿真過程中，為了規(guī)范行走機構設計，應注重利用仿真軟件RecurDyn，同時，在仿真軟件應用過程中，借助MFBD、Solid Contact、Colink、AutoDesign等功能，建構仿真模型。即在仿真模型建構過程中，健全端接頭、活塞桿、液壓缸蓋、液壓缸體、套筒等部件，且將仿真模型視為一體化結構，就此通過轉動副操控形式，觀察去除行走機構連接銷軸運行關系，并借助RecurDyn中She114，對仿真模型進行網(wǎng)格劃分，同時保持彈簧支片主體中，寬度為20mm，厚度為3mm，長度為280mm，而單元網(wǎng)格為6.3mm，繼而觀察細化后網(wǎng)格效果。此外，在仿真模型建構的基礎上，亦需選用60Si2MnA為柔性彈簧支片材料，模量E為206GPa，就此整合仿真結果，分析石油井機器人行走機構適應性能，達到最佳的機構設計狀態(tài)。
（二）仿真數(shù)據(jù)分析
從仿真模型觀察中獲知，當縮徑變形幅度為150-145mm時，最大正壓力為15377N，液缸最大推力為19034N，被動位移39mm。而當凸起變形幅度為15mm時，最大正壓力為15371N，液缸最大推力為733N，被動位移為102mm，當局部錯位變形幅度為15mm時，最大正壓力為8926N，液缸最大推力為19316N，被動位移為39mm，為此，為了保障行走機構具備變形井段適應性，應注重在行走機構設計過程中綜合考慮縮徑、凸起、錯位等變形因素的影響，達到最佳的行走機構設計狀態(tài)，滿足石油井機器人應用條件。
結論：綜上可知，為了適應井下環(huán)境，在石油井機器人操控過程中，應注重分析凸起、錯位、縮徑變形范圍，同時，在石油井機器人剛柔混合行走機構設計過程中，應注重從總體結構設計、主要零部件結構設計、行走機構零部件參數(shù)設計等層面入手，優(yōu)化行走機構設計細則，且適應于不同井下環(huán)境中，帶動未來鉆修井作業(yè)環(huán)節(jié)的有序開展，緩解石油資源短缺等問題。
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