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关键词:元器件;电子设备;抗振加固;设计
1 引言
为确保电子设备的可靠性,在进行力学环境试验前,一般应用有限元仿真手段对结构进行设计验证。通过有限元分析验证的电子设备,其结构及PCB在环境试验验证一般均不会出现强度破坏及刚度不够等问题。振动试验表明当前最易出现问题的是设备中的电子元器件。如DIP双列直插式封装、BGA球阵列封装、钽电容器件管脚由于疲劳而断裂、焊点脱落等[1]。综合考虑振动失效模式和产品特点、可靠性和成本等因素,电子设备中往往采用振动被动控制技术。其应用的振动控制的主要技术有隔振、去谐与去耦、振减振、结构刚化设计等[2]。而随着新型粘弹性(宽温域、宽频段、高阻尼)材料的研制成功,用粘弹性高阻尼材料制成的高阻尼减振器在电子设备上广泛使用[3]。
文章将以某印制板组件为对象提出减振措施,从结构刚化设计和阻尼减振两个方面提出两个抗振加固方案;通过力学实验比较措施的有效性,验证器件级抗振加固的效果,以达到元器件在电子设备中能够得到可靠应用的目的。
2 研究对象介绍
某印制板组件经简化后,由铝合金框架、印制板以及4个螺装器件组成,如图1。各零件之间连接均为螺钉紧固连接,印制板的外形尺寸为237mm×160mm×2mm。
图1 印制板组件示意图
2.1 方案一(结构刚化设计方案)
结构刚化设计,是通过提高结构刚度,达到提高设备谐振频率和提高机械强度的目的。方案一通过改变原有铝合金框架样式,将螺装器件从原有的安装在印制电路板上改为安装在铝合金框架上,实现提高结构刚度的目的。
图2 结构刚化设计组件示意图
2.2 方案二(阻尼减振设计方案)
T型阻尼减振器结构简单、使用方便,已广泛应用于多种设备中。方案二将螺装器件加装该减振系统后固定在印制板上,详图3。其中阻尼减振器主体部分选用某系列粘弹性阻尼材料制成。该材料是一种高分子聚合物,既有弹性固体性质,又表现出粘性流体特性。由于粘弹性材料兼具二者特性,在力的往复作用下既可以储存能量又可以耗散能量,起到阻尼减振的作用[4]。
3 减振措施有效性研究
3.1 随机振动试验
测点位置的确定及传感器的安装:将各方案中螺装器件顶面中心位置和印制板上表面中心位置定义为测点,并在每个测点安装一个加速度传感器,用于测量该点的加速度响应,如图4所示。对三种印制板组件方案进行相同条件的随机振动试验,得到频响曲线如图5。
图4 测点安装示意图及实物图
图5 螺装器件测点频响曲线图
图6 PCB中心区域测点频响曲线图
3.2 实验结果分析
通过综合分析频响曲线和响应数据,可以得到以下结论:
表1 试验数据统计
3.2.1 从表1可以看出方案二与原方案组件的谐振频率相同,均在118Hz附近,方案一的的谐振频率在在178Hz附近,这说改变铝合金框架样式对于提高组件谐振频率比较明显。而方案二采取的阻尼减振结构措施,仅在螺装器件处88Hz有尖峰出现,但响应峰值仍在118Hz处,并未影响整个组件的固有频率。
3.2.2 与原方案相比,方案一器件处均方根加速度降低8%,功率谱密度降低16.4%;PCB中心区域均方根加速度提高了25.4%,功率谱密度峰值降低9.9%。方案二器件处均方根加速度降低73.5%,功率谱密度降低80.1%;PCB中心区域均方根加速度提高了6.5%,功率谱密度降低41.3%。
4 结束语
综上所述,结构刚性化设计能够提高一阶谐振频率以及响应峰值下降,对于器件处抗振加固能够起到一定作用。但在宽带随机振动中,其它频段响应却因为结构动态特性变化而升高,因此整体效果并不明显。而采用阻尼结构抗振加固措施,器件处均方根加速度下降明显,其对功率谱密度峰值也起到了抑制作用,尤其是对高频部分作用非常明显。因此阻尼减振方案可以作为更为有效的抗振加固措施,提高电子设备中元器件及其组件的抗振性能。
参考文献
[1]叶松林.航天计算机的振动分析与减振技术研究[D].西安电子科技大学.
[2]张天琳.电子设备硬振设计的模态与分析成都电子科技大学硕士论文2007.
[3]李晓颜,等.某电子设备的阻尼减振设计[J].宇航材料工艺,2013年第1期.
关键词:建筑物 重要性分类 抗震设防标准
中图分类号:TM62 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)06(a)-0123-02
自国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(下文简称“新抗规”)颁布实施以来,虽然“新抗规”与《火力发电厂土建设计技术规程》(DL5022-2012)(下文简称“新土规”)及《电力设施抗震设计规范》(DL50260-2013)(下文简称“新电抗规”)中建筑设防标准是一致的,但由于二者对建筑物重要性分类名称不太一致和清晰,因此对设防标准不易准确判断,如将建筑设防标准定高了,会造成工程造价提高,若将建筑设防标准定低了,则会导致建筑物的不安全甚至破坏,因此,如何准确判别建筑抗震设防标准是一个非常重要的问题。特别是火力发电厂中各类建(构)筑物繁多,对于准确判别建筑抗震设防标准显得更为重要和突出。
1 建(构)筑物重要性分类
为了准确地判别建筑抗震设防标准,必须首先搞清“新抗规”和“新土规”中对建筑重要性的分类。
“新抗规”将建筑按其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类共四个抗震设防类别;而“新电抗规”将火力发电厂按单机容量和规划容量将电厂分为重要电力设施和一般电力设施,各电力设防中的建筑物分为乙类、丙类、丁类,详见表1。
表1进一步突出了设防类别划分中侧重于使用功能的灾害后果的区分,并更强调体现对人员安全的保障。
2 火力发电厂中各种建(构)筑物的重要性分类
“新电抗规”中将电力设施分为重要电力设施和一般电力设施,为了更加清晰地说明火电厂中建筑(构)物在“新土规”中的类别与“新抗规”中类别的对应,现将火电厂建(构)筑物重要性分类如下,详见表2。
规模很小的乙类工业建筑,当采用了抗震性能较好的结构体系时,允许按标准设防类设防。
3 建筑抗震设防标准的划分
所谓抗震设防标准是一种衡量对建筑抗震能力要求高低的综合尺度,既取决于地震强弱的不同,又取决于使用功能重要性的不同。建筑物按重要性分类明确后,就可准确地判别建筑抗震设防标准。
建筑抗震设防就是对建筑物进行抗震设计,它包括地震作用计算、抗震承载力计算和采用抗震措施。抗震设防标准的依据是抗震设防烈度,在一般情况下采用中国地震动参数区划图的地震动参数或与“新抗规”设计基本地震加速度值对应的烈度值,对按有关规定做过地震安全性评价的工程场地,应按批准的抗震设防设计地震动参数或相应的烈度进行抗震设防。现将各类建筑类别的设防标准分类如下,详表3。
4 需要说明的几个问题
(1)由于同样或相近的建筑,建于Ⅲ、Ⅳ场地时震害比Ⅰ、Ⅱ类场地震害严重,所以规范要求提高抗震构造措施,但不提高抗震措施中的其它要求,更不不涉及对地震作用计算的调整。当建筑场地类别为Ⅲ、Ⅳ类,设计基本地震加速度为0.15 g和0.30 g,同时又属于是甲、乙类建筑物时,应考虑特殊的双重调整,宜综合确定调整幅度,建议7度(0.15 g)按7.5+1=8.5度,即比8度更高的抗震构造措施;对8度(0.30 g)胺8.5+1=9.5度,即比9度更高的抗震构造措施。
(2)火力发电厂的生产建筑中,其最高抗震设防类别为乙类建筑,没有甲级建筑,所以表3中未列入。
(3)重要电力设施中的电气设施可按抗震设防烈度提高1度设防,但不超过9度。
参考文献
[1] GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].
[2] DL5 022-2012.火力发电厂土建设计技术规程[S].
关键词:框排架结构;楼梯;抗震设计;影响
前言
在汶川及历届地震灾害中,楼梯作为生命通道却破坏多有发生,有些甚至断裂、倒塌。这些引起了我们对以往楼梯设计方法的反思,《建筑抗震设计规范》[1]对其布置、构造等亦提出了相应的规范要求,并规定结构计算中应考虑楼梯构件的影响。余热发电主厂房其结构布局一般为框排架结构体系,汽机间与配电室、集控室等综合布置,其结构竖向层的布置较为杂乱,存在大量的错层现象,受其功能布局限制,楼梯往往布置于框架结构侧边或转角处,这就导致了结构在抗震性能方面存在“先天性不良”。分析了余热项目发电主厂房楼梯对整体框排架结构的影响,提出了此类结构楼梯的抗震设计建议。
1. 实例计算及分析
1.1 楼梯结构对主体结构的影响
参照工程实例,用PKPM程序建立框排架结构模型,来分析楼梯地震作用及其与主体结构之间的相互影响。汽机间水平向柱子间距为6.0m,垂直向柱子间距电控室跨距为8.0m、汽机间为3个5.0m,第一层(电气间)层高为3.6m,电缆夹层层高为3.4m,集中控制室层高为4.5m,楼梯均为普通板式楼梯。基础顶标高为-2.300m,Ⅱ类场地,设防烈度为8度,第二组,设计基本地震加速度为0.20g。计算中考虑结构的非对称性引起的扭转效应,取振型数为12个,结构阻尼比为0.005,周期折减系数取0.80。图1比较了有楼梯构件与没有楼梯构件下X向和Y向地震楼层位移角。可以看出,输入楼梯结构时对整个框架架结构影响较大。
2.2 框架梁、柱内力分析
此处仅取边跨框架进行分析,可见考虑了楼梯的空间作用后,在与休息平台相连的框架梁中剪力有较大幅度的增加,此例中增加了约116kN;平台处下部柱子因承担上跑梯段传来的轴力,剪力增大幅度较多,此例中增加了近140kN,轴力增加了近2.8倍。在输入楼梯参与分析之后,由于楼梯结构的空间作用使得楼梯间处的刚度增大,地震作用下水平力将与楼梯板轴力的水平分量相平衡,并且由于楼梯板坡度的缘故,相当于形成了一个斜向支撑,具有更大的刚度而造成内力的集中。同时由于框架柱计算高度减小,抗侧移刚度增大,承担了比未考虑楼梯参与情况下更大的剪力。
2.3 楼梯结构地震作用分析
在地震的反复作用下,楼梯梯板呈现出反复受拉、压的受力状况,因此地震作用下楼梯梯板受力应为一种拉(压)弯受力构件。按照传统设计方法,楼梯只考虑垂直方向荷载将其当着一种简支构件计算,在此例中楼梯受力弯矩M=37.6kN.m,通过整体计算分析其梯板在地震作用状况下最大轴向力达到了596kN。设计钢筋采用二级钢筋,fy=300N/mm2 ,可以得到不考虑地震作用情况钢筋用量约为[2] :As=M/(γs×fy ×h 0)=936mm 2 ;地震荷载作用下钢筋用量为:As=1987mm2。可以看出其钢筋用量约常规设计方法用量的2.1倍,说明梯段的抗震承载力存在较大的不足,梯段的设计需要考虑整体作用效应下地震作用的影响。
3. 结语
由上文分析可以看出,由于楼梯的存在增加了结构的刚度,参与了楼层间水平地震作用的传递过程,对框排架这种填充墙较少的结构其作用较为明显,楼梯间处框架梁、柱内力和楼梯构件内力均相应增大。因此在楼梯设计时应将其看作为一个完整的结构,可以认为是结构的一个局部结构单元,需要结合震害从概念上加以把握。在此类结构设计时建议可以采用以下措施:
(1)在结构设计时应通过建立整体分析模型来确定结构与楼梯的薄弱部位及受力。
(2)楼梯除应根据计算确定构件受力与配筋外,建议增强楼梯结构体系概念设计。
(3) 楼梯间周围框架结构受力均影响较大,梯间框架梁、柱建议全(长)高加密箍筋,梯梁在跨中与端部箍筋采取加密构造,在设防烈度较高的建筑中建议全长加密。梯板增加设计厚度并纵向钢筋采用双层通长配筋,角部钢筋采用比梯板内纵筋大一个级别的钢筋,并在板垮1/3处采用类似梁的箍筋构造,以增强梯板的面外抗弯能力。
(4)施工须保证梯段的连续性,施工缝的留设应位于梯板与梁的连接处,不得将其留设于板跨内。
参考文献:
【关键词】 电力;变电站;电力设备;设施;隔震减震
前沿:
强烈地震是各类自然灾害中对生命线工程威胁最大的灾害之一,使各类结构遭受破坏并对生命线工程系统的功能受到重大损坏或功能丧失,哪怕只是某些部分结构遭到轻中度的损坏,也能造成整个生命线工程系统大幅度消弱。就电力系统来说,它一旦遭到损坏失效,就会使人类受到严重灾害及经济损失,电力一旦中断,就会使人类不能正常生产生活,可能还会引起次生灾害,导致人类生命、财产收到威胁。
1 电力设施受到地震灾害的破坏事件的类型和原因
1976年发生在中国河北的唐山大地震中,断路器、隔离开关、避雷器都达到了很高损坏率,这些设备都是由地震引起的瓷套管根部断裂,而瓷套管大多是组成这类设备的绝缘部分。
其受到震害的原因:
(1)设备的结构形状细而长,上部质量又较大,地震时由于瓷套管是脆性材料,当根部受到强大弯曲时,瓷套管自然断裂,特别是瓷套管同其他材料的相接处的断裂损坏。
(2)地震波的卓越频率与这些设备的固有频率相近,而且这些设备材料大多由脆性材料组成,其储能能力和设备阻尼值较小,使设备受到类共振影响遭到损坏。
以上是地震中电力设施受到震害的类型之一的电瓷型高压电气设备;而因砂土液化或者地基不均匀沉陷造成的塔体破坏等属于高压输电铁塔震害类型;地震过程中,主体移除轨道、倾倒等,顶层瓷套管损坏,散油器等附件的损坏属于电力变压器震害类型;震害过程中高压变电站的变电设备很多由支撑结构损坏而受到破坏是属于支撑结构震害;变电站内的软硬母线破坏形式分别为:软母线通常是悬挂母线的绝缘子被拉断,硬母线是棒式支柱绝缘子被折断,这种是属于变电站内母线震害;计算机控制系统、通讯系统等二次设备在变电站中有很大的重要性,需完好无缺才能保障变电站的正常运行。在地震中二次设备通常是遭到倒塌等、滑落等破坏而使其丧失一些使用功能是属于其他电力设备的破坏震害类型。
2 目前中国在电力设施方面的抗震措施
通过以上电力设施震害类型和原因,中国在电力设施方面的抗震措施首页要从提高建构筑物和设备本身的结构强度来着手相关研究工作。研究变电站内电力设施在地震过程中的失效概率。通过研究对震害资料进行分析,还有通过实验和理论计算相关分析,使这些抗震措施的研究工作在灾害预测、减轻地震作用措施等方面取得了有效成果;这种“抗硬”途径的研究方法,利用增粗构件断面、增强结构刚度来抵挡抗震能力;通过“设防烈度”限定结构抗震能力的,使实际地震不超过预定的“设防烈度”,即结构处于安全状态;这种抗震措施不适用于对某些抗震过程中出现弹塑性变形的结构。
震害资料是地震时的真实反应结果,是变电站设备 抗震性能的重要分析手段。但并不是每个地方都有足够的震害数据可分析。
其电力设备的抗震实验,国内外在二十世纪七十年代采用了静力、动力实验等。二十世纪八十年代中期和末期我国采用了一系列的震动实验,虽然初步取得了附件对设备动力反应影响等的结论,同时也发现了实验分析中的局限性:①震动实验资金耗费大,模型制作需要很高精密性,震动台足够大。②实验结果的可靠性由于电气设备的实验条件与现场条件存在很大的不同而受到限制。
目前,我国与电力设施有关的抗震设计规范,基本只考虑到建筑结构本身的抗震,而对设备方面的抗震考虑较小。而大多数国家都采用弹塑性设计方法,这种传统的抗震设计通过增大结构强度,使建筑结构在强地震作用下不至于倒塌,但结构的框架却有可能发生重要破坏。最近这几年按照《建筑抗震设计规范》建筑结构的抗震有显著提高。而变电站的一些昂贵、复杂的电气设备和设施,常常浮放在地基基础。强烈震动使得一些易损部位遭到破坏,失去使用功能,而修复这些设备通常却很有难度,比如进口设备。
随着隔震减震技术的抗震方法出现,使得抗震方法在不断发展和完善。这种抗震方法通过隔离措施,隔断或减小地震传播到电力设施上的能量,从而减小电力设施的地震反应。
3 隔震减震措施具有的优点和在电力设施方面的应用前景
隔震减震是在工程结构的某些特定位置,安装隔振器等装置来改变结构动力特征或者动力作用,促使工程结构在地震过程中产生的加速度、速度等动力反应有合理控制。从本质上是通过分离结构、部件和会引起地震地面、支座运动,隔断地震能量的传播途径,尽量减少传递到隔震结构上部的地震能量,从而减少上部结构的地震反应[1]。与传统的抗震设计方法比有明显的减震能力。其具体的表现:第一,为了有效地减轻结构的地震反应,采取隔震体系的上部结构加速度反应只是传统结构加速度的1/12~1/4。第二,当地面剧烈震动时,上部结构还是处于正常的弹性工作状态,这样就确保了一般民用建筑结构在强地震中的安全性,也能保证在强地震中某些重要结构物、生命线工程结构物、内部有重要设备的建筑物等正常使用。第三,由于隔震减震体系使得上部结构承受的地震作用大幅度降低,使上部结构构件和节点的断面、配筋减少,构造及施工简单,大大降低造价。虽然隔震减震装置需要提高造价(5%),但建筑总价仍可降低:7 度区节省1%~3%;8 度区节省5%~15%;9 度区节省10%~20%,并且安全度大大提高。
结构隔震技术出现在二十世纪六十年代,在建筑结构领域有广泛应用。世界各国电力工程界对结构隔震技术不断开展深入研究,四十多年来取得了不错的结果,也成为了电力工程界领域的一个新的学科分支。二十世纪六十和七十年代,隔震技术的理论和实验也运用到了土木工程领域,也取得了好的成就。二十世纪八十年代,美国、日本等几个国家将这项技术运用到了桥梁、多层建筑物等防震保护措施上面。近些年来,中国和其他国家也开始对结构隔震技术进行重视和应用。结构隔震技术不仅通过了实验室的验证,而且近来的也通过了地震中的实地验证。在1994 年1 月7 日美国加利福尼亚州的诺斯里奇/圣费尔南多盆地发生的M=6.4 级地震中,有一座7 层钢筋混凝土结构采用了隔震措施,距震中仅36 km。建筑物在场地的最大地面加速度为0.49g,但该建筑物在地震中达到的最大加速度反应只及地面最大加速度的1/2 左右[2]。
隔震技术在中国建成隔震结构工程的应用大约有400栋左右。主要包括:①一些长年住人或人群密集的建筑物,保障地震时人类的生命安全。如:住宅、剧院、教学楼、办公楼、民用建筑、大商场等。②地震过程中防止建筑结构物受到严重次生灾害。如:变电站、指挥中心、通讯中心、交通枢纽、医院、急救中心、粮食加工厂、电厂等。③地震区重点保护的建筑结构物。如:博物馆、文物馆、重要历史性建筑、重要纪念性建筑物、重要图书资料馆、法院、档案馆等。④地震过程中,确保内部有重要仪器设备的建筑结构物不受破坏。如:实验中心、精密仪器中心、计算机中心等。⑤重要结构的建筑物。⑥保强已有的建筑物、结构物在地震中的安全和隔震加固改良[3]。
隔震减震技术目前已经相对成熟,国外很多建筑物都用了隔振技术,我国也在大部分建筑物中采用了这种技术,其中有好些建筑是经历了地震的考验,这就说明了,隔震减震技术减震机理明确,减震效果明显。而且在重要工业设备防震中也有明显成果。如核电站主要设备的隔震技术、变电站基底隔震抗震加固。
4 结语
变电站电力设施在地震中的安全运行是电力工程界必须面对和解决的重点难题。并且电力系统作为生命线工程的重要组成部分,它在地震中遭到的破坏是非常值得重视和解决。同时,电力设施能在地震过程中安全运行,不仅要在原来的传统抗震措施中不断加强研究,而且,电力设施隔震减震措施也要重视研发和应用,虽然目前隔震减震技术运用成熟,但对它的应用和研究是具有现实意义。
参考文献
[1] 文佳. 隔震技术原理及存在问题分析[J]. 重庆科技学院学报:自然科学版. 2007(2)
【关键词】配电线路;设计;技术要点;勘察与选择
中图分类号: S611 文献标识码: A
0.引言
10kV配电线路和电能的输送构成供与用的完整系统,而电力的生产、供应和销售是同时完成的,对输、变、配电的设备和线路运行的可靠性提出了更高的要求;配电线路作为与用户连接的“纽带”,其建设质量和运行的可靠性则要求的更高。而设计是为线路施工和可靠运行提供的前提和保障。
线路设计的依据是让设计人员按照设计的基本原则,在符合设计规程、文件要求的基础上还要符合当地的具体情况来进行设计;路径选择要从线路长度,按照可利用的通道资源,尽可能地避开铁路、公路、河流等公共或天然设施,沿线路地形、地势、水文、地质等情况和特殊气象区,污秽区域,森林、矿产资源等要与相关部门做好充分的沟通、了解;跨越河流、公路、铁路及各种障碍物要进行全面勘察;直线、跨越、转角、耐张等杆型的选择及线路曲折系数的情况,来验证路径选择方案的合理性。
1. 10kV配电路线设计要点的分析
10kV新建配电线路的工程设计,必须严格执行国家的建设方针和技术经济政策,做到安全可靠、经济适用。其设计必须结合地域、负荷的特点,对新材料、新设备要慎重地采用,对新工艺、新技术持积极态度来推广。在对线路进行设计中,应把握架空线路路径、杆塔及导线、高压开关设备的选择与应用的设计要点,筛选出合理的设计思路。
1.1路径的选择与确定
在对线路路径选择时,应从线路工程项目立项的首端和末端来进行前期的模拟性比较,在从地形图上进行路径的大致性选择。根据地图上道路、建筑、河流及设施分布等情况 ,选出一至两种可行方案。在配电线路路径选择时要注意以下几点:
① 应能满足计划负荷供电要求的同时,也能够对其周边的各个负荷需求点可以延伸。
② 配电线路路径应尽量避免曲折和转角少;尽可能走直线。
③ 应尽量减少和避免与铁路、公路、通讯线路等交叉跨越,应避开易燃易爆和污染区域;对必须交叉跨越的地带,工程管理部门要提前向相关的部门进行沟通、联系,办理相关协议。
④ 线路取址尽可能临近公路,方便于施工和运行中的维护。
⑤ 尽可能绕开良田,避开低洼地、冲刷地带、果树林和防护林等。
在掌握沿途地形后初步选定路径方案,并进行现场的勘测计算,绘制出路径图;根据实地情况和气象条件来确定杆型、档距和导线截面;根据设计列出所需设备、材料型号、规格的清单,套用现行定额来编制工程概(预)算。对选取的不同方案,进行技术性、经济性、适用性及运行可靠性等方面的对比,确定最佳的方案。并对其进行整理完善,形成全套设计资料。
1.2 10kV配电线路杆塔及导线的选型
10kV配电线路的杆塔是对导线起支撑作用的,而导线是载流的重要环节;其杆塔和导线的选择是否合理,不仅线路运行的安全性问题起着决定性的作用,还直接关系着线路的投资费用问题。所以,在杆塔和导线选用上,应能够满足线路区域的气象条件,还要考虑最大风偏和覆冰对其安全运行的影响。
在杆塔选择和设计过程中,应考虑长期发展,按照电网设计要求,应尽量套用标准设计图纸。在满足标准设计的条件下,合理选用杆塔类型,在满足技术要求和合理控制造价的基础上,严格控制档距。在杆塔选型上,在满足规范要求下,其规格越少越好;即方便了施工管理,对控制工程造价也也起到一定的作用。
在一些特殊的地点,对杆塔的受力必须经过计算和分析,满足技术规范要求。杆塔基础,要对沿线的地理位置和土质情况综合考虑;应优先选用电杆。导线的选择,在空旷地带,应考虑选用钢芯铝绞线;在城市交通繁华、人口密集的区域配,应考虑应用绝缘导线。在选用导线规格,其截面不仅能够满足现有负荷的承载,还能够对负荷发展有所预留,方便于运行维护,同时有利于10kV配电网的发展规划。
1.3高压控制设备的应用
①线路的首端在变电站10kV出线,高压出线开关柜,安装有控制开关和保护装置,对整条线路起保护和控制的作用。但对馈线回路较长,应在线路中间加装分段控制开关。当某一段线路或用户侧发生电力故障时,只需停用分段的开关,即可对故障进行处置。
②导体和电器与相对湿度。在选择导体和电器的相对湿度时,采用当地湿度最高月份的平均相对湿度。根据不同的地区选择不同的类型。在湿热地区要采用湿热带型电器产品,在亚湿热带地区可采用普通电器产品,实际运用中要根据当地运行经验采取防护措施。
③配电装置的抗震设计。配电装置的抗震设计要符合现行的国家标准,即《电力设施抗震设计规范》的规定。
④配电装置抗风能力。在设计配电装置的最大风速时,采用离地10m高,30年一遇10min的平均最大风速。在这个最大风速超过35m/s的地区进行配置的时候,屋外的配置要采取降低电气设备的安装高度、加强设备与基础之间的固定等措施。
2.导线与组装形式的技术要求
2.1按照工程设计的要求和电力系统设计,根据用电负荷和今后发展的预留,通过论证导线型式、规格来决定导线截面;设计说明导线的主要机械和电气特性。包括:架设线路导线最大使用应力、安全系数:根据导线的力学特性绘 制特性曲线;计算出各种温度下的架设弧垂值,并以表格形式列出,各个温度下计算出的弧垂值。
2.2组装形式
由于10kV线路的杆塔结构、型式一般主要分为:直线、耐张(跨越)、转角和终端四种。其绝缘子形式、导线排列方式不同,所以应用的绝缘子串也有不同的组装形式。一般情况下,采用单串绝缘子串已能满足导线最大综合荷重及断线张力的要求。对于大导线、大档距、主要交通要道、铁路、河流、大沟或重冰区,单串绝缘子串不能满足跨越的要求时,应采用双绝缘子串。
2.3导线的防振
导线选取安全系数、最大使用应力和平均运行应力,并考虑线路通过地区的地形、地貌及使用档距情况后,提出它们的防振措施。影响导线产生震动的主要因素:风速、档距与线路架设高度、风向、地形、导线自身应力。
3.结束语
10kV线路的杆塔在工程设计中,一般选用典型设计,在经过施工和运行成熟的杆塔型式。在选择杆塔的型式时,必须说明采用直线杆塔或承力杆塔型式的理由,包括各种杆塔型式的特点、适用地区、使用钢材、混凝土量等技术经济指标,综合考虑基础和线路占用走廊等因素后,进行综合的技术经济比较,优选杆塔型式。
参考文献:
【1】魏嵬、崔文生“对配电线路设计的探讨”《广东科技》2009.21
【关键词】民用建筑;结构设计;不足分析
影响民用建筑的质量的因素,有建筑施工,还有结构设计,而且结构设计占据主要地位,因此,提高建筑结构设计水平已经成为一个重要的课题。而在提高水平之前就应该明确建筑结构设计中存在的问题与不足。
一、民用建筑结构设计概述
建筑结构设计即设计者用建筑结构的语言,即墙、柱、梁板等等,来表达出自己的设计理念。简单的说,结构设计主要包括结构设计,包含地下室设计与地上结构设计,
结构设计包含两方面的基本内容:第一,结构的计算设计,要充分考虑建筑设计的要求。按照不同的结构形式进行计算。在计算时,要保证建筑物在两种状态下的计算,一种是构件在正常状态下的计算,另一种是构件在极限承载能力状态下的计算。第二,结构的施工图设计:1.构造措施;2.图纸表述质量。在建筑设计中,设计专业很多,除了结构设计之外还有暖气通风设计、电气设计、给排水设计等等。另外,要做到设计要具有环保性、经济性、美观性、功能性等等特征,建筑设计应该要加以重视,设计关系到建筑物的质量问题。另外,建筑物的构件如果是有多种作用力同时发生的话就必须考虑全面,要把最不利的组合考虑进去。此外,抗震设计也很重要,在设计的过程中,要根据所在不同地区考虑建筑物的高度以及结构类型等实际的情况来进行不同等级标准的采用。而在计算与构件的要求都是取决于抗震不同的等级。
二、民用建筑结构设计过程中存在的不足与分析
(1)部分结构设计不完善,存在着安全隐患。
有些设计将底层部分成为大的空间,这样就会使得抗震墙很少,而上部的砌体的抗震墙与与底部的抗震墙或者是框架梁没有对齐,这样就会造成结构体系的不合理;还有一些设计场地类别、抗震类别都选用不准确,进而导致整个结构设计的不合理不准确。一些混凝土的构件,特别是一些悬挑构件,其配筋率达不到要求,一些相差一半,甚至有些连一半都还达不到;一些结构设计与计算书没有保持一致,结构强度与计算的结果相差很大,设计存在着隐患;一些设计中的荷载取值不规范,有错算或只是漏算的现象发生等这些问题,这些都可能会造成隐患。
(2)设计人员素质不高。
一些设计人员在做设计图纸时,可能会“偷工减料”,致使设计过于粗糙、简单,比如说在一些施工图中,漏缺一些相关性剖视图、大样图以及系统图等;另外还有一些施工图表述不完整,甚至是对于一些比较重要的,应该由图纸反应的内容却只是进行了标注: “由设备厂家确定” 或者是“详见图集”等,施工图的细部大样不详细,工程的全貌就不能被很好的反应。另外,还有一些重要的设计参数、耐火等级、设计依据、安全等级、工程类别等等这些在设计说明中都没有明确标注。产生这些问题,与设计人员的态度有很大关系,对一些民用建筑的设计没有引起重视,而仅仅是参照其他设计的成果,这样有很大的盲目性;还有些设计者没有建立正确的计算模式对结构计算的成果还缺少判断经验。另外还有一些设计者在设计过程中对一些设计方法与规范还没有很好的理解,这些都造成了设计的不合理,造成结构设计隐患。
(3)构造设计中的问题
该问题重要是框架结构设计的问题以及地基基础设计问题,地基基础设计时经常会有的问题。例如,在高层的建筑物中,其基础的有效的深埋深度中有可能会出现不足的现象,对于桩基的选择不当就对于其完工质量造成影响,甚至是对其环境造成损坏。这都是在设计中容易出现的情况。在框架的设计中,设计者往往忽视纵向型框架,而仅仅是重视横向型框架。抗震设计要求中,要按照两个主轴的方向分别进行计算。当没有进行抗震设计时,一些设计者就会按照普通连续梁的方法进行纵向框架的设计,这与相关的构造要求也是不相符合的。
(4)结构计算问题
在建筑物的结构设计中,对于结构计算问题应该注意好以下几个方面:第一,对于底部的框砌体结构,在对其进行演算的时候要注意,只有刚度较均匀的多层结构才能使用底部剪力法,如果是结构中有薄弱层的话,就必须考虑其在塑性变形中造成的影响。第二,对于荷载的取值不当,例如,对于民用多层框架建筑,在采取其独立基础时,其地基的受力部分没有黏土层时,建筑物的高度在八层以下,高度没有超过25米,作为一般的民用房屋建筑,没有必要演算其地基的抗震承载力,但是在设计基础时要考虑到风荷载,无论其是否高层建筑,或者是处于地震区,都必须保证风荷载的输入。第三,周期折减系数问题,框架结构是有填充墙的,这就决定了其实际的刚度比计算的刚度要大,而计算的周期又大于实际的周期,因此,计算出的地震剪力会偏小一些,这样就使建筑结构有一定的隐患,所以,必须对计算周期进行折减。
(5)结构概念设计中存在的不足
此外,很多建筑工程中出现了一些抗震结构不利或者是规划性差的问题,还有一些楼层错层的问题,而如果在高层的建筑中出现了大范围的错层的话,楼板的连续性就会出现问题,这种结构对于抗震是很不利的。一些高层的民用建筑存在着薄弱层但是没有措施来补救。按照在高层建筑中对于抗震设计的一些要求,高层结构不能采用两种以上的复杂性结构。而如果是楼板的开洞过于太大,就会造成结构的不规则性,从而影响了抗震效果。
在民用建筑中,还存在着较多的不足,造成这些不足的原因有很多,主要是建设、施工人员的意识并不是很强,另外,还有就是执法不严,就给了一些人可乘之机,所以说,要解决这些问题,还是要加强执法,提高相关人员的素质。
三、结论
民居建筑结构设计是一项复杂的工作,决定了建筑施工的质量,它需要设计人员的扎实的理论以及在工作中不断的创新,设计人员要清楚明白每一个构件的原理,了解其涵义,负起自己的责任,努力做好民用建筑的结构设计工作,更好的提高民用建筑的质量。
参考文献:
[1]丘创宝. 浅谈某高层住宅结构设计[J]. 科技资讯. 2009.(07)
关键词:工业建筑 电气设计
中图分类号:F407文献标识码: A
前言
工业建筑的电气设计与民用建筑不同,工业建筑一般单层层高较高,单间面积大,动力负荷多,会接触到高压气体放电灯照明、明敷设线路、工艺设备配电等等方面的设计。
一、设计前的准备工作
设计前首先要对设计对象有深入的了解。比如对该工业建筑的建筑分类、建筑规模、消防等级、室外消防水量、工艺流程等等一系列问题要有个清楚的认识,这些问题清楚后才会知道怎么设计才能满足规范和工艺方面的要求。与工业建筑有关的部分重要规范。(1)《建筑设计防火规范》GB50016-2006。(2)《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92。这是相对于民用建筑电气设计来说工业建筑电气设计中应用更为广泛的两本规范,所以设计中要更加重视。
二、工业建筑设计的电气设计要点
在各类工业和民用房屋或构筑物内,有生活、生产或给排水、采暖通风设备需要的用电均属电气设计范围。
①变、配电设计。也称供电设计,系指高、低压变、配电所、事故应急电源等的设计。
②电力设计。也称动力设备设计,系指工业厂房和民用房屋中所有用电设备的配电设计,施工用电设计,电子计算机、各类小型器具以及其他特殊设备的用电设计。
③照明设计。
1) 照明灯具的选择。工业厂房的照明灯具根据厂房的单层层高不同可采用荧光灯光带(槽式灯)或气体放电灯具。照明灯具的安装高度在 4 米左右时,可以选择荧光灯;安装高度在 5 米左右及以上时,一般选择适用的高压气体放电灯。高压气体放电灯主要有高压钠灯、金属卤化物灯、高压汞灯。高压钠灯光效高,金属卤化物灯显色性好,高压汞灯显色性差。光效高的灯具一般用于室外场地,显色性好的灯具一般用于显色性要求高的场所。
2) 应急照明。应急照明包括疏散照明、安全照明、备用照明。疏散照明分为疏散应急照明,用来确保疏散照度,以及疏散指示标志(分为灯光疏散指示标志和蓄光疏散指示标志)。目前很多工业建筑的设计中厂房内部大开间的疏散线路都设置灯光疏散指示标志,本人认为应该酌情而定,中小规模的工厂内部工人经常在这个环境工作,对内部环境已经较为熟悉,在疏散时只要有一定照度,很容易找到出口,不一定要设置疏散指示灯,因此在一般情况下对于内部并不复杂的工业厂房只要设置一些在事故断电时能保证安全的照明就可以了,以避免内部工艺设备造成的人员危险;备用照明是用于确保正常活动继续进行的照明,它的设置要看工业厂房生产工艺上有没有这方面的要求。至于消防用的应急照明《建筑设计防火规范》只针对疏散走道有所规定。但要注意安全出口灯还是要设置的,这点条文有规定。
④自动控制及信号设计。用于某些有特殊要求的工业和民用房屋如:有联锁控制要求的生产自动线、生产联系信号、服务呼叫信号、空调控制系统、高层建筑的火灾自动报警和消防自控系统、热工仪表检测与控制系统以及其他各种单机自动化、群机集控、采用电子计算机实行动力设备运行管理和企业业务经营管理等方面的设计。
⑤电讯设计。系指如电话、有线广播、会场扩声、直流子母钟、电传、电报、闭路电视和共用电视天线系统等方面的设计。
⑥室内、外配电线路设计。室外线路有架空线与电缆之分,室内线路有明线(瓷、塑线夹布线;瓷珠、瓷瓶布线;钢管明线;钢索布线;电缆桥架布线以及车间内裸母干线等)、暗线(钢管、塑料管暗布线;多孔矩形金属或塑料线槽暗布线;电缆在沟内或隧道内暗敷设等)之分,导线型号和截面的选择以及采用何种布线方式,决定于:电压等级、环境特征(温度、湿度、压力、盐雾、化学腐蚀、防火、防爆、防震等)、允许荷载、电压损失和电能损耗、机械强度、短路与过载保护配合等多种因素。
⑦建筑物防雷及电力设备过电压保护设计。系指工业与民用建筑物、高耸构筑物、高层建筑物等的防雷设计以及变压器、旋转电机、架空线路等电力设施的防雷设计。
⑧接地设计。系指配电变压器低压侧中性点的工作接地,电气设备金属外壳的保护接地,电气线路的重复接地,建筑物和构筑物的防雷接地以及特殊用电设备的专用接地等的设计。5. 火灾自动报警系统应根据《建筑设计防火规范》和《火灾自动报警系统设计规范》并结合厂房的生产类别或堆放物品的性质确定是否设置火灾自动报警系统并确定保护等级。火灾自动报警的设备选择应根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92判断是否选用防爆、本安型的设备。对小面积二级保护对象可以采用区域报警系统,报警主机设置在有人值班的值班室或管理室就可以了,大面积的厂房可以视情况采用集中报警系统,这时要设置专用消防控制室。
⑨ 线路敷设
现代的工业厂房以钢结构厂房为主,电气线路无法暗敷设,以明敷设为主。线路较少的直接穿钢管明敷设,线路集中且多的地方可以采用金属线槽、金属桥架或在电缆沟内敷设。金属线槽主要用来敷设电线,金属桥架主要用来敷设电线电缆。要注意采用金属线槽或金属桥架敷设线路金属线槽或金属桥架及其支架都必须接地,且金属线槽桥架接地点不能少于两处,每隔一定距离还要考虑重复接地。
三、高低压配电系统的设计
①高压配电系统:现代高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段,自动切换,互为备用。母线分段数目,与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时,才考虑采用单母线不分段的结线。电源进线几乎全部采用电缆进线。
②计费方式,采用高供高计。但在低压侧,仍装设计费电度表,采用将照明与动力分开的两部电价法。有些地方供电部门又把空调设备的用电,全部划入照明计价系统,一般做法是安装总表及动力表,由总表减去动力表以后,全部为照明电费。
③为减少变压器台数,单台变压器的容量选择一般都大于1000kVA。为限制低压侧短路电流,正常时变压器解列运行,中间设联络开关。照明和动力分开设变压器,当动力用电容量太小时,动力变压器可不分开装设,而在低压侧应对动力负荷分类计费。
④高压系统及低压干线的配电方式基本上都采用放射式系统。楼层配电则为混合式系统。配电设备中的主要部分是干线。现代高层建筑的竖井多采用插接式母线槽。水平干线因走线困难,多采用全塑电缆与竖井母干线联接。每层楼竖井设层问配电小问。层间配电箱经插接自动空气开关从竖井母干线取得电源。当层数较多负荷数较大时,一般按层数分区供电,或将变压器分散设在地下层、中间层或最顶层。
⑤低压配电系统各级开关均采用自动空气开关(断路器),设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。各级自动空气开关的保护整定,应注意选择性配合,防止越级跳闸。
⑥所有电梯均要求采用两路不同变压器引出的专用电缆进线。在电梯机房的末端配电箱,设两路电源的自动切换装置,互为备用。
⑦功率因数按规定应补偿到0.9―0.95。无功补偿都采用集中补偿方式。为降低变压器容量,多集中装设在低压侧,与配电屏放在一起,但必须采用于式移相电容器。
⑧防震、抗震设计。系指在地震地区按照设防需要的地震烈度来进行电气设备和电气线路本身的防震、抗震设计。
⑨其他安全防护设计。随着电子技术的发展和应用、塑料制品的普及、生产流程的自动化以及大型可控硅整流设备的出现,有时还需考虑如电磁屏蔽、防静电、防高次谐波干扰等安全防护设施
四、电气设备选择
现代建筑要求电气设备防火、防潮、防爆、防污染、节能及小型化。电气设备有的需要引进。设备引进是一项技术性、政策性很强的工作,对国际市场的产品趋势都应有一定了解,具备必要的国际贸易常识。电气设备的选择是涉及多种因素,首先要考虑并坚持的是产品性能质量。电气产品选用必须符合国家有关规定。其次才是经济性,要根据业主功能要求、经济情况做出选择。随着人们环境保护意识的日益增加,选择环保产品、节能产品也是新的时尚,这就不仅仅是钱的问题了。
参考文献 :
关键词:医院建筑; 抗震; 荷载; 设备夹层; 防辐射
Abstract: according to the several hospital structure design experience, from the structure concept, calculation, construction stage and late equipments installation of building structure design of the hospital is summarized, and proposed to the hospital building structural design should pay attention some questions and experience.
Keywords: hospital buildings; Seismic; Load; Equipment sandwich; Radiation prevention
中图分类号:TU318 文献标识码:A文章编号:
近几年先后完成了张家港第一人民医院,安徽省心脑血管医院、深圳市第三人民医院,东莞第三人民医院,安徽省立医院,安徽医科大学第一附属医院,深圳市新安医院(图一),深圳市滨海医院,深圳市儿童医院,深圳市坪山第三人民医院、深圳市光明医院等若干具有代表性的大型医院。结合这么多的设计实践对其中的一些问题及经验进行如下归纳。
一、抗震性能设计
医疗建筑机构无论在百姓日常生活的医疗保健及自然灾害面前的灾难救助中都是极其重要的位置;所以在结构设计中选择受力明确,传力途径简单的结构类型,使其具有良好的抗风、抗震性能。
在《建筑抗震设防分类标准中》GB 50223—2008,“医院建筑应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计,增强抗震设防能力。” 第4.0.3 医疗建筑的抗震设防类别,应符合下列规定:1 三级医院中承担特别重要医疗任务的门诊、医技、住院用房,抗震设防类别应划为特殊设防类。 2 二、三级医院的门诊、医技、住院用房,具有外科手术室或急诊科的乡镇卫生院的医疗用房,县级及以上急救中心的指挥、通信、运输系统的重要建筑,县级及以上的独立采供血机构的建筑,抗震设防类别应划为重点设防类。 3 工矿企业的医疗建筑,可比照城市的医疗建筑示例确定其抗震设防类别。
目前一般设计院设计的省市中心医院多为二、三级医院,即划分为重点设防类。特别是在汶川地震后,国家及地方加强了对医疗机构的抗震设防要求,在地震局《地震安全性评价管理条例》及地方规定如:深圳《地基基础勘察设计规范》(SJG 01-2010),安徽省地震局公文中对于医院类必须专门进行地震安全性评价,以此作为抗震设计依据。
值得注意的是现代医疗建筑除了门诊、医技、住院楼外,还有些附属医疗设备用房,如氧气站,污水处理站,动物实验室等,这些建筑作为完整医疗体系的一部分同样在自然灾害中不能中断运转,所以抗震标准应该和主体一样。
二、荷载取值
医疗建筑由于工艺、设备、房间功能多样性,其《建筑结构荷载规范》上的规定难以涵盖;结合我院在实际的医疗建筑设计中、与设备厂家及医疗机构配合经验,总结出了一般性医疗房间的荷载取值,见表。
医疗建筑中电梯种类繁多,各个功能也不尽相同,如,医梯、客梯、货梯、提升梯(药房使用)、无机房电梯、还有物流小车等等,荷载不能简单的套用规范,而应按设备厂家的参数复核,其中医疗电梯与民用的电梯的机房荷载相差较大,按照现行规范的荷载显然不能满足需要,需要仔细核对厂家医梯的电梯荷载参数。
三、抗震单元划分设计
医疗结构中门诊,医技,住院楼相对是比较完整的医疗工艺划分,设计中也常以此功能分区为结构抗震单元单体,对于一些由于建筑医疗工艺中不宜划缝的超长结构,首先构造上加板厚配筋、划分后浇带、考虑温度应力的影响、有限元分析应力分布,应力较大区域采取加强措施;其次是化学添加剂,补偿混凝土收缩;最后也可以采用无粘结预应力来抵抗温度应力,在滨海医院超长结构中,这些措施的使用有了良好的效果,在施工及后期高温天气得到很好的验证。
四、楼板结构设计
区别于普通建筑,医疗建筑由于医疗设备工艺的特殊性,有大量的降板及板厚设计要求。例如:1)口腔科:医疗工艺特殊,需要特别的排水设计,所以结构设计一般预留300mm的整体降板来满足要求;2)洁净房间:如药库等有洁净要求的房间,房间顶不能有排水管的出现,上方有卫生间需要整体降板600mm,将整个排水管完整的隔离开。3)特殊设备房间:如X光,CT、ECT、DR、DSA等房间由于设备安装需要专门的设备检修管沟,整体的房间及控制室需要降板300mm,而MRI房间,降班更需至450mm;由于设备的重量较重,回填考虑用混凝土回填。4)卫生间:座式、蹲式及无障碍卫生间的不同降板高度。
五、设备夹层的设计
由于现代医疗工艺的复杂性,管线众多,在设备转换层中,房间需要与管线有结构层隔离;所以出现了专门为了隔离设备管线的夹层结构,在设计中,尽量减少梁高,保证楼层净高,同时避免出现抗震不利的短柱、薄弱层、刚度突变层。夹层结构若按混凝土结构设计夹层,易造成楼层形成短柱及由于层高较矮上下层剪力突变,故一般优先考虑钢结构夹层,混凝土结构上预埋埋件,钢梁与主体连接为铰接或滑动支座。楼板采用钢板加50mm的混凝土面层,减轻新增结构自重,同时设计中也应该考虑钢结构的耐腐蚀、耐火性能。
六、防辐射结构专项设计
放射影像科布置有CT机,X射线机、MRI(核磁共振),胃肠造影、DSA,ECT等,由于射线会引起物质的直接或间接电离,对人体将产生不同程度的伤害,在设计和施工工程中,做好射线的防护工作十分重要。在结构设计中,首先射线防护房间采用240mm实心砖砌筑(对于MRI,CT房间为370mm),高度范围内不的留施工孔洞,当范围内有预留设备安装口时,其后需要衬以铅板;墙外防护层的粉刷由专业厂家配合施工。
核医学直线加速器机房,其主射线方向钢筋混凝土墙厚2600mm,顶板厚2600mm,副射线方向混凝土墙厚1300mm;顶板厚1300mm,具体的尺寸大小需要和设备专业厂家密切配合后确定。由于直线加速器为大体积钢筋混凝土结构设计,其厚重有利于屏蔽射线的同时,由于受水泥水化热和混凝土收缩等因素的影响,可能会是墙体产生贯穿裂缝而导致辐射外泄,因此在施工和设计中应相应采取措施:1)防护墙的配筋,由于墙厚较厚,计算上基本按构造配筋即可满足强度要求,为了更好的防止裂缝的出现,一般尽量采用小直径,小间距钢筋布置,中间加拉结钢筋。2)施工中合理分段留施工缝,我们可以按底板,厚墙,顶板分三次浇筑,施工缝结合现场情况预留,为了消除施工缝对于混凝土防护结构的消弱,将施工缝设为台阶状,并设置止水钢板,防止射线的渗透。3)机房和顶板的混凝土施工,注意防止裂缝产生,施工过程应参考大体积混凝土的施工技术,从材料、配合比、施工方案,养护等多方面采取综合措施来预防裂缝的产生。另外由于机房墙体很厚,必须密切配合各专业预留墙洞口,管线的预留沿墙厚纵,横方向倾斜45度,室内侧应避开主射线照射区域。
总结而言之,概念上正确选择设防烈度,划分抗震单元;核对实际医疗荷载,密切与相关设备厂家配合,得到实际设备参数;重视医疗工艺上的要求,放射科及核医学等涉及二次深化设计的工艺更需和结构专业紧密配合,墙厚,防护厚度,包括后期的设备进场安装路线,预留设备孔洞;医疗建筑结构的设计,更加需要与建筑,电气,给排水,暖通,智能专业的互相协作,才能完成一个好的建筑作品。
参考文献
GB50223-2008 建筑抗震设防分类标准;
GB50011-2010建筑抗震设计规范;
GB50009-2001 建筑结构荷载规范
关键词:建筑结构设计;设计质量;概念设计;
建筑工程质量的优劣直接影响到建筑工程投入使用后的安全性、可靠性,与人们的生命财产安全息息相关。常常会出现由于结构设计出错而带来的各种建筑问题,所以必须重视对结构设计的质量控制,为提高建筑工程的整体质量打下坚实基础。
1建筑结构设计概述
1.1建筑结构的类型
目前,对建筑结构类型的划分主要是根据建筑的用途、层数、结构材料和结构形式进行区别和分类的;按结构形式可分为剪力墙结构、框架结构、简体结构等。
1.2建筑结构设计的具体内容
1.2.1结构设计程序
建筑物的整体设计包含了许多方面的设计内容,如结构设计、暖通设计、给排水设计和电气设计等等。虽然需要设计的方面有很多,但是不管进行何种设计都应遵循建筑设计的基本要求,即经济、美观、环保、实用。建筑结构是建筑物发挥自身使用功能的前提,结构设计是建筑设计的重要组成部分。
1.2.2建筑结构设计要求
为了确保建筑结构的安全性和可靠性,设计时应尽量满足以下要求:其一,抗震设计。建筑结构应根据自身所处地域的烈度、建筑高度和具体结构类型采用不同的抗震等级;其二,相关计算。结构构件需要进行承载极限状态计算和正常使用验算,例如,直接承受动力荷载的结构构件必须进行疲劳强度验算。
1.2.3结构设计应遵循的基本原则
可靠性、经济性、美观性、适用性、安全性。
2提高建筑结构设计质量的有效途径
2.1做好资料收集工作,认真确定计算参数
对于建筑工程来讲,由于其所处的地理位置,决定了在进行结构设计时所涉及的具体参数会存在一定的特殊性。在进行建筑结构设计前,要尽量收集与设计相关的信息,如工程资料、具体规范等,资料收集的越多,参数的确定也就越准确,同时,还可以避免因为参数不合理而导致返工情况的发生。
2.2合理运用结构设计软件
随着各种计算机结构计算分析软件的普及,人们已经摆脱了过去复杂繁重的手工计算方法,但是,对于计算机结构计算结果的判断应从以下几个方面着手:其一,要充分了解所使用软件的适用范围和技术条件;其二,要确保计算程序与结构设计图相符;其三,选用的计算数据须有准确的依据,并且要保证计算参数准确;其四,计算结果中与结构相关的内容必须符合相关规定,如,自振周期、刚度比、构建的抗裂性能、两
盒半的配筋等。
2.3重视结构计算与地基基础设计
建筑结构计算结果是施工图设计的重要依据,并且计算结果是否正确直接关系到建筑结构设计的可靠性和安全性,所以必须引起设计人员的高度重视。例如在楼板计算中应选用正确的计算方法进行楼板计算,对于连续板不能选用单向板的计算方法,对于双向板计算应考虑材料泊松比对其的影响,以避免由于未调整跨中弯矩而造成计算值不准确;为使地基基础设计更符合建筑所在地的地基基础类型特点,设计人员应在熟知国家相关标准的前提下,对地方性的《地基基础设计规范》加以深入学习,明确地基基础特点,丰富地基基础设计经验,掌握设计处理的方法,使地基基础设计更符合建筑工程的实际地理情况。
2.4重视抗震设计
通常情况下,设计师在进行框架结构设计时,多数都只重视横向框架的设计,往往容易忽略纵向框架的设计,然而抗震设计规范中明确规定了水平地震作用必须按照两个主轴的方向进行分别计算,各方面的地震作用需由该方向的抗侧力构件自行承担,因此,在进行框架设计时,横向框架和纵向框架的作用应该是等同的,也就是说两者有着同等的重要性,缺一不可。在进行建筑结构设计时,应遵循小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设计原则,这就要求结构设计应设计成延性结构。延性结构的变形能力能够有效地承载一定的地震作用,能够降低地震对建筑结构的破坏,因此,建筑结构设计应尽量以延性结构为主。
2.5重视概念设计
所谓概念设计是指运用人的思维能力和判断力解决结构设计宏观层面上存在的问题,它以精确的结构概念为依据,对计算结果和设计结构进行科学分析,充分考虑计算假设与实际结构受力存在的差异,进而对结构进行优化设计。在概念设计过程中,应根据实际建筑所处的空间和地理条件,结合考虑建筑所要求必备的功能以及建筑结构的适用性、安全性、美观性、经济性等多方面因素,最终确定建筑结构设计的总体方案,并且能够利用整体结构与基本杆件间的力学关系、结构设计准则以及施工现场赋予的资源条件,科学、合理地解决结构设计中存在的问题。同时,在概念设计中应处理好总体布局与关键细节之间的关系,使两者
兼顾,从而全面提高建筑结构的可靠性。
2.6互相配合,充分沟通
为了能够确保建筑结构设计的质量,在获得提资图时,要避免盲目的建模计算和上机绘制图纸。应该先进行详细认真的分析,同时还要多和建筑设计师进行相互沟通,详细了解整个工程的概况以及相关情况,尽可能的对建筑图纸的意图和平立剖的关系理解透彻,如有必要可适当组织各个专业一起开展协调会,对各专业之间需要注意和配合的地方进行明确,尽量统一标准和做法,使个专业之间的工作能够充分协调,相互配合,避免出现由于设计图纸和设计方案不一致而出现反复调整的局面,有效地提高建筑结构设计的质量。