钢结构特点及应用（精选12篇）

钢结构特点及应用 第1篇

1 钢结构的特点

1.1 建筑钢材强度高、塑性韧性好

强度高, 适用于建造跨度大、高度高、承载重的结构, 但由于强度高, 一般构件截面小而壁薄, 在受压时容易为稳定计算和刚度计算所控制, 强度难以得到充分的利用。塑性好, 结构在一般条件下不会因超载而突然断裂, 增大变形时易于被发现。此外, 尚能将局部高峰应力重分配, 使应力变化趋于平缓。韧性好, 适宜在动力荷载下工作, 因此在地震区采用钢结构较为有利。

1.2 钢结构的重量轻

钢材容重大、强度高, 做成的结构却比较轻, 结构的轻质性可以用材料的质量密度ρ和强度f的比值a来衡量, a值越小, 结构相对越轻。建筑钢材的a值为1.7×10-4/m～3.7×10-4/m;木材为5.4×10-4/m;钢筋混凝土约为18×10-4/m, 以同样的跨度承受同样的荷载, 钢屋架的重量最多不过为钢筋混凝土屋架的1/3～1/4, 冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10。

重量轻, 可以减轻基础的负荷, 降低地基、基础部分的造价, 同时还方便运输和吊装。

1.3 材质均匀和力学计算的假定比较符合

钢材由于冶炼和轧制过程的科学控制, 其组织比较均匀, 接近各项同性, 为理想的弹性—塑性体, 其弹性模量和韧性模量都比较大, 因此钢结构实际受力情况和工程力学计算结果比较符合, 在计算时采用的经验公式不多, 从而计算上的不定性小, 计算结果比较可靠。

1.4 钢结构制作简便, 施工工期短

钢结构构件一般是在金属结构厂制作, 施工机械化, 准确度和精度都比较高。钢结构所有材料都已轧制成各种型材, 加工简易而迅速。钢结构较轻, 连接简单, 安装方便, 施工周期短。小量钢结构由于连接的特性, 易于加固、改建和拆迁。

1.5 钢结构密闭性较好

钢结构的钢材连接 (如焊接) 的水密性和气密性较好, 适宜做要求密闭的板壳结构, 如高压容器、油库、气柜、管道等。

1.6 钢结构耐腐蚀性差

钢材容易锈蚀, 对钢结构必须注意防护, 特别是薄壁构件更需注意, 因此, 处于较强腐蚀性介质的建筑物不宜采用钢结构。钢结构在涂油漆以前应彻底除锈、油漆, 质量和涂层厚度均应符合要求。在设计中应避免使结构受潮、漏雨, 构造上应尽量避免存在难于检查、维修的死角。

1.7 钢材耐热但不耐火

钢材受热, 当温度在200 ℃以内时, 其主要性能 (屈服点和弹性模量) 下降不多。温度超过200 ℃后, 材质变化较大, 不仅强度总趋势逐步下降, 还有冷脆和徐变现象, 当温度达600 ℃时, 钢材进入塑性状态已不能承载。因此, 设计规定钢材表面温度超过150 ℃后即需加以隔热防护, 对有防火要求者更需按相应规定采取隔热保护措施。

钢结构在低温和其他条件下, 可能发生脆性断裂。

2 钢结构的应用

2.1 工业厂房

吊车起重量较大或其工作较繁重的车间多采用钢骨架, 如冶金厂房的平炉、转炉车间、混铁炉车间、初轧车间, 重型机械厂的铸钢车间、水压机车间、锻压车间等。近年, 随着网架结构的大量应用, 一般的工业车间也采用了钢结构。

2.2 大跨结构

大跨结构如飞机装配车间、飞机库、大煤库、大会堂、体育馆、展览馆等需大跨结构。其结构体系可为网架、悬索、拱架以及框架等。

2.3 高耸结构

高耸结构包括塔架和桅杆结构, 如电视塔、微波塔、输电线塔、钻井塔、环境大气监测塔、无线电天线桅杆、广播发射桅杆等。

2.4 多层和高层建筑

多层和高层建筑的骨架可采用钢结构。我国过去钢材比较短缺, 仍多采用钢筋混凝土结构, 近年来钢结构在此领域已逐步得到发展。

2.5 承受振动荷载影响及地震作用的结构

设有锻锤的车间, 其骨架直接承受的动力尽管不大, 但车间的振动却极为强烈, 可采用钢结构, 对于抗震作用要求高的结构也宜采用钢结构。

2.6 板壳结构

板壳结构如油库、油管、煤气库、高炉、热风炉、漏斗、烟囱、水塔以及各种管道等。

2.7 其他特种结构

其他特种结构如桥、管道支架、井架和海上采油平台等。

2.8 可拆卸或可移动的结构

建筑工地的生产、生活附属用房、临时展览馆等, 这些结构是可拆迁的, 移动结构如塔式起重机、履带式起重机、履带式起重机的吊臂、龙门式起重机等。

2.9 轻型钢结构

轻型钢结构包括轻型门式钢架房屋钢结构、冷弯薄壁型钢结构以及钢结构, 这些结构可用于使用荷载较轻或跨度较小的建筑。

近年来轻型结构已广泛应用于仓库、办公室、工业厂房及体育设施, 并向住宅楼和别墅发展。

2.10 钢和混凝土组合成的组合结构

组合结构如组合梁和钢管混凝土柱等。

3 钢结构的发展

钢结构的发展从所用材料看, 先是铸铁、锻铁, 后是钢, 最近是铝合金, 所以有人主张改称金属结构。

从钢结构连接方式的发展看, 在生铁和熟铁时代的销钉连接, 19世纪初采用铆钉连接, 20世纪初有了焊接连接, 最近发展到高强度螺栓连接。

从结构形式看, 先是桥梁、塔, 后是工业与民用建筑房屋和水工结构以及板结构如高炉、储液库、储气库等。

我国在公元前200多年秦始皇时代就曾用铁造桥墩, 公元60年左右汉明帝时代建造了铁链悬桥 (兰津桥) , 山东济宁市铁塔和江苏镇江甘露寺铁塔也是很古老的建筑, 1927年建成的沈阳皇姑屯机车厂钢结构厂房, 1931年建成的广州中山纪念堂钢结构圆屋顶, 1937年建成的钱塘江大桥。新中国成立后, 钢结构的应用日益扩大, 如1957年建成的武汉长江大桥, 1968年建成的南京长江大桥。在房屋建筑中有首都体育馆和上海体育馆等大跨度网架结构, 有210 m高的上海电视塔和325 m高的北京环境气象塔等, 还有1958年建成的上海大型湿式储气柜。20世纪80年代和90年代在北京、上海、深圳等地陆续兴建了一些高层钢结构建筑, 如北京的中国国贸中心 (高155.2 m) 、京城大厦 (高182 m) 、京广中心大厦 (高208 m) 、上海国贸中心大厦 (高139 m) 、深圳发展中心大厦 (165 m) 、地王商业大厦 (楼顶高325 m, 塔尖处高384 m) 、上海金茂大厦。这些高层钢结构的建成表明我国高层建筑发展的新趋势。

GBJ 17-88钢结构设计规范与TJ 17-74 1974年规范比较, 除对一些问题的处理有合理改进外, 还增加了新内容, 这些改进和新增内容也表明了钢结构今后的发展方向, 现行的钢结构设计规范比GBJ 17-88原钢结构设计规范在设计方法上又有所改进和提高。

1) 逐步发展高强低合金钢材, 除Q235钢、Q345钢、Q390钢外, 又增加了Q420钢, 但后者应用于钢结构尚有待进一步研究, 钢的品种也有所增加。

2) 改进钢结构设计方法。采用考虑分部类型的二阶矩概率法计算结果可靠度, 从而制定了以概率论为基础的极限状态设计法 (简称概率极限状态设计法) 。这个方法的特点主要表现在不是用经验的安全系数, 而是根据各种不定性分析所得计算的失效概率 (或可靠指标) 去度量结构可靠性, 并使所计算的结构构件可靠度达到预期的一致性和可比性, 但是这个方法还有待发展, 因为它计算可靠度还只是构件或某一截面的可靠度, 而不是结构体系的可靠度, 也不适用于疲劳计算的反复荷载或动力荷载作用下的结构。

3) 结构的革新也是今后值得研究的课题, 如悬索结构、网架结构、超高层结构近年来得到很大发展和应用, 钢和混凝土组合构件的应用也日益推广。

4) 结构设计上考虑优化理论的应用与计算机辅助设计及绘图都得到很大发展, 今后还应继续研究改进。在钢结构制造工业的机械化水平方面还需要进一步提高。H型钢在国内已开始生产, 正方形和矩形管的应用都值得注意推广和发展。

参考文献

[1]GB50017-2003, 钢结构设计规范[S].

[2]魏明钟.钢结构[M].武汉:武汉工业大学出版社, 2000.

木结构的受力特点及应用自测题 第2篇

一、单项选择题

1.木结构构件除了满足强度要求外，受弯构件还需满足()要求：

a.柔度b.刚度

c.稳定性d.局部稳定性

2.木结构的受弯构件的刚度是通过()控制。

a.挠度b.转角

c.应力d.应变

3.木结构受压和压弯构件还需满足()要求。

a.柔度b.刚度

c.稳定性d.强度

4.木结构的受压和受弯构件的稳定要求通过()控制。

a.长细比b.高宽比

c.高长比d.长高比来源：

5.木结构制作应采用相应材质等级和树种的木材，承重构件可采用()。

a.落叶材b.乔木材

c.针叶材d.灌木材

6.木结构制作应采用相应材质等级和树种的木材，重要配件可采用()。

a.落叶材b.阔叶材

c.针叶材d.灌木材

7.木材材质分为()个等级，不同材质适用于不同的受力类型。

a.一b.二

c.三d.四

8.木结构用螺栓连接时需验算()的设计承载力。

a.任意两个受压面b.任意两个受剪面

c.每一个受压面d.每一个受剪面

二、多项选择题

1.木结构构件的受力形式主要有()。

a.受拉b.受压

c.受弯d.受剪

e.受扭

2.木结构防腐的重要措施有( )

a.通风良好b.选好木材

c.避免雨淋d.控制使用期间的含水率

e.控制使用期间的荷载

3.()对木材强度有影响。

a.湿度b.含水率

c.木材种类d.温度

e.荷载作用时间

4.木结构屋顶由()组成。

a.屋面结构b.天窗

c.木屋架d.屋面板

e.支撑 来源：

5.屋面结构分为()。

a.天窗b.屋面板

c.檩条d.屋面构造

e.支撑

6.木屋架由()组成。

a.上弦杆b.支撑

c.天窗架d.下弦杆

e.腹杆

7.木结构连接分为()。

a.粘接b.铰接

c.齿连接d.螺栓连接

e.钉连接

8.木结构齿连接分为()连接。

a.单齿b.双齿

c.三齿d.四齿

e.多齿

9.木结构采用齿连接时需验算()。

a.受压承载力b.刚度

c.强度d.稳定性

e.受剪承载力

10.木结构的螺栓连接分为()。

a.单刀连接b.双刀连接

c.单剪连接d.双剪连接

e.多剪连接

考点18自测题答案：

一、单项选择题：1.b2.a3.c4.a5.c6.b7.c8.d

浅谈钢结构建筑的特点及设计 第3篇

关键词：钢结构住宅可行性设计思路

钢结构是钢材制成的工程结构，通常有型钢和钢板等制成的梁、桁架、柱、板等构件组成，各部分之间用焊缝、螺栓、或铆钉连接，有些钢结构还部分采用钢丝绳或钢丝束。钢结构建筑在国外已有110多年的历史，1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起，到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大，在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑；同时高强度钢材应运而生，在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。

一、钢结构的特点

鋼结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。它与传统的砖混结构及钢筋砼结构相比存在以下几个特点：

1、经济性

钢结构建筑采用先进的设计和加工工艺以及大规模的生产方式，所以可大大地降低造价。同时由于安装简单迅速而节省大量的施工费用，并使企业或开发商得以更快投产见效。传统的钢筋混凝土建筑土建费用高，且工期较长，费用易受不可预料因素的影响，如自然灾害，冬季、雨季施工，材料价格上涨等等。

2、施工进度

钢结构建筑能够快速地交货和安装，在合同签订后的四五个月内建筑物可望安装完成，且基本不受冬季施工的影响。?传统的钢筋混凝土结构施工速度较慢，工期可达8－10个月或更长。

3、承载能力

钢结构建筑重量通常仅相当于其设计承载能力的1/6，构件重量大大轻物钢筋混凝土构件。?传统的钢筋混凝土建筑，其结构本身的重量往往等于其设计承载能力，预制构件重，对吊装的设备要求较高。

4、基础造价

?钢结构建筑由于结构重量轻，柱底反力较小，从而节省大量的地基处理费用。传统的钢筋混凝土建筑，由于本身结构自重复杂，因而基础处理较复杂。在不良土质情况下，结构总造价的一半以上要用于基础。

5、抗震性

相同的荷载,钢结构截面最小，相同的截面,钢结构承载力最大。在抗震设防区,钢筋砼结构有许多不足之处,而钢结构重量轻,六层轻钢住宅的重量仅相当于四层砖混结构的重量,因此,本身所受的地震作用小。另外，钢结构建筑在破坏前有较大的变形，易于觉察和躲避。同时，由于重量轻和节点力学特性，钢结构建筑具有好的抗震性能。?传统的钢筋混凝土建筑基于混凝土的材料特性，钢筋混凝土建筑与轻钢结构相比更易产生脆性破坏，且抗震性能要明显低于钢结构建筑。

6、大空间及平面布置

在居住建筑中,建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间,钢结构建筑内部空间宽敞，最多可以达到60m的跨度。可较轻松地进行扩建和改建，可灵活布设各种工业管线。传统的钢筋混凝土建筑跨度受限制，必须采用预应力等技术才能达到15m以上跨度，内部空间布置受限制，柱多，空间浪费大。建成后，较难改劝其结构。结构设计与其他专业配合较为复杂。

7、移动性

钢结构建筑可采用螺栓连接，只需不多费用就可以很容易地被拆散、转移和易地组装，有很强的移动性。传统的钢筋混凝土建筑基本上不存在移动的可能性。

8、美观性

钢结构建筑诸如何网架结构等，具有较强烈的时代感和多变的外表，适于表达建筑师的想象。传统的钢筋混凝土建筑，尤其是工业建筑，开工比较单一、呆板缺少变化。

9、抗腐蚀性和耐火性

钢结构建筑如果长期暴露于空气或潮湿的环境中而未加有效的防护时，表面就会锈蚀。锈蚀就能引起应力集中，促使结构早期破坏。钢结构建筑耐热不耐火，由于钢材的特性，钢结构在450-650℃就会失去承载能力。一般未加保护的钢结构耐火性很低，就需要采取保护措施，从而大大增加费用。传统的钢筋混凝土结构具有较强的抗腐蚀性和较强的耐火性。从这方面讲，钢筋混凝土结构建筑的经济性较好。

二、钢结构住宅的设计思路

1、判断结构是否适合用钢结构

钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。

2、结构选型与结构布置

在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是"概念设计",它在结构选型与布置阶段尤其重要.对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是判断计

3、预估截面

结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。

钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H型钢截面等。根据荷载与支座情况，其截面高度通常在跨度的1/20~1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按规范中局部稳定的构造规定预估。

柱截面按长细比预估.通常50<λ<150,简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同,可选择钢管或H型钢截面等.

4、结构分析

目前钢结构实际设计中,结构分析通常为线弹性分析,条件允许时考虑P-Δ,p-δ.

新近的一些有限元软件可以部分考虑几何非线性及钢材的弹塑性能.这为更精确的分析结构提供了条件。

5、构件设计

构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理.经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面.构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面.这和结构内力计算的弹性方法并不匹配.当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件，从给定的截面库里选择加大一级.并自动重新分析验算，直至通过，如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。

6、节点设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一.在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定.常常出现的一种情况是,最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致,这必须避免.按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。

7、图纸编制

钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾，有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。

设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱，各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同。初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书，并依据规范规定编制。

参考文献：

1、中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》（GBJ17-88）,北京。

2、罗邦富等编著，钢结构设计手册，中国建筑工业出版社，1996年。

3、上海市标准，《轻型钢结构设计规程》（DBJ08-68-97）上海，1998。

钢结构预应力技术的特点及应用 第4篇

1 钢结构预应力技术的特点

预应力钢结构主要使用在平面承重结构体系、空间承重结构体系、特种承重结构体系、加固与改建工程中。基于这些结构体系自身的特点,其预应力技术也有着鲜明的特点。

1.1 预应力的施加可以形成新的结构形式

通过预应力技术可以构成新的结构体系和结构形态,例如索穹顶结构,如果没有预应力技术,就没有索穹顶结构,另外预应力技术还可以作为预制构件(单元杆件和组合结构)装备的手段,从而形成一种新型的结构,如弓式预应力结构,还有采用预应力技术后,可以组成一种杂交的空间结构,或者可构成一种全新的空间结构,其结构的用钢指标比原结构或一般结构可大幅度的降低,具有明显的经济效益。

1.2 预应力的监控

预应力施加完成前结构尚未成形时,钢结构整体刚度较差,因此一般都会边施加预应力边用有限元软件进行仿真验算,同时进行张拉力和位移的监测,以确保钢结构顺利的建成。

1.3 索张拉的阶段性

钢结构预应力施工会有阶段性,可以是嵌套形式;另外还需要确定一个形状控制为索张拉目标,目标实现时的索力为目标控制索力,目标实现时控制点位移为目标控制位移,即初始状态;最后控制索力往往是几个,甚至是十几个以上。由于实际张拉设备有限,不可能所有索同时张拉,因此必须制定使用少数设备实现目标控制索力和目标控制位移的张拉方案。

2 钢结构预应力技术的应用

由于经过30多年的工程实践,已经肯定了预应力钢结构的可行性、可靠性、先进性,以及新材料的大量涌现与新技术不断完善提高,还有人们审美观念的转变与更新,使钢结构具有了许多结构类型[1]。分别为弦支穹顶结构、张拉膜结构、网壳结构、张弦结构、拉索拱结构、吊挂结构、高耸钢结构等。每一种结构类型由于其构造各异、用材多样、形式不一,其预应力设计方法和施工存在着很大的差异,下面介绍预应力技术在几种典型钢结构中的应用。

2.1 预应力技术在弦支穹顶结构中的应用

张弦穹顶结构是由日本川口教授于1993年提出的一种新型复合空间结构体系。我国1999年起才开始从事对张弦穹顶结构的研究,并建成了第一座张弦穹顶天津开发区商务中心大堂张弦穹顶。

2008年奥运会羽毛球馆位于北京工业大学校内,总建筑面积24383 m2,屋盖最大跨度93 m,矢高9.3 m,上部采用新型空间结构体系弦支穹顶结构[2],下部为钢筋混凝土框架结构。

本工程通过环向索施加预应力,经过仿真计算,环向索最大张拉力约2660 kN,需要2台150 t千斤顶,同一圈环向索有4个张拉端,故选用8台150 t千斤顶,即同时使用4套张拉设备。张拉设备采用预应力钢结构专用千斤顶和配套油泵、油压传感器、读数仪。根据设计和预应力工艺要求的实际张拉力对油压传感器及读数仪进行标定。

预应力控制参数张拉时采取双控原则;索力控制为主,伸长值控制为辅,同时考虑网壳变形。

预应力操作要点是:张拉前将各圈环向索进行预紧,然后进行正式张拉。总体张拉过程分为3级:分别张拉到设计张拉力的70%、90%、110%。总体张拉顺序为:前2级张拉都是由外圈向内圈依次张拉,第3级是由内圈向外圈依次张拉完成。由于本工程张拉设备组件较多,在进行安装时必须小心安放,使张拉设备形心与钢索重合,以保证预应力钢索在张拉时不产生偏心;预应力钢索张拉要保证油泵启动供油正常后开始加压;张拉时,要控制给油速度,给油时间应0.5 min;每圈环向索在张拉过程中要保证同步性。

在张拉过程中,通过仿真计算进行校核,并用全站仪监测结构变形,用振弦应变计监测结构应力。

2.2 预应力技术在索膜(张拉膜)结构中的应用

张拉索膜结构最早出现在1957年,由德国奥托设计建成,奥托是张拉膜结构的先行者和开拓者。经过几十年的发展,目前世界上已建成的张拉膜结构有沙特阿拉伯吉达航空港、沙特阿拉伯法赫德国际体育场、美国圣迭戈会议中心、美国新丹佛国际机场等。

青岛颐中体育场蓬盖膜结构工程,是目前国内自行设计、施工的第1个大型膜结构工程项目,覆盖面积达30000 m2。其造型优美,成为青岛市标志性城市建筑[3]。

工程内容包括:(1)周圈钢结构分上、下两个环梁,60个立柱、弦杆组成的锥体。杆件均为管材,节点大部分为销接,总用钢量约2000 t。(2)钢索:主要有内环索4条,加索夹后重达200 t;上下吊索用于连接内环索与周圈钢结构;另外60个膜单元由脊索、谷索和边索组成。(3)膜片:由进口膜材料裁剪、热合而成。

本工程在竞标过程中许多施工单位都以“吊装”原则进行施工,但是经过反复的数据计算和方案论证,“柔性结构刚性假设进行吊装施工”几乎是不可能的(特别是此项目中的内环索的安装)。这就要求施工单位必须对柔性张拉结构与刚性钢结构的安装施工工艺有所区别,对传统的施工工艺有所突破。最后我公司确定如下两个原则。

(1)辅助钢结构的全柔性假设即除周圈钢结构外,对内部直线段的上、下桁架进行柔性假设,用备用索替代桁架,备用索一端固定于内环索的索夹上,进行直线段内环索的张拉到位(见图1)。这样全部60个立柱柱顶均安装千斤顶、钢绞线可直接拉动上吊索和备用索,使内环索整体张拉。到位后,弧线段吊索销接于柱顶,直线段用起重机械吊装桁架替代备用索(见图2)。

(2)设备的改造将“提升”用的千斤顶用于“张拉”施工,其作业方向由垂直变为斜向,且角度随时在改变,这要求我们对原有的设备加以改造,满足转动张拉的要求(见图3)。

最终的施工方案为将48台千斤顶分设在弧线段看台外段的钢柱上。将48组,每组长60 m的钢绞线通过千斤顶并与内环索进行连接。通过4个控制台,操作48台千斤顶同步提升,与直线段的12台卷扬机配合,最后将200 t重的内环索张拉提升到35 m高的设计安装高度。实践证明,此方法减少了钢绞线、控制台、千斤顶及泵站的用量,进一步了降低施工成本。直线段卷扬机安装示意如图3所示。

3 钢结构预应力技术应用中存在的问题

3.1 防火问题

众所周知钢结构具有强度高、重量轻、材质均匀等许多优点,但有一个非常致命的缺点就是不耐火。国内外均对高温下结构钢材的材料特性和火灾下钢结构的结构响应[4,5]进行了大量的试验研究。结论为钢材抵抗高温的能力非常有限,在火灾高温作用下,其力学性能会随温度的升高而降低,变形会不断增大,在2000℃以内时,其性能没有很大变化,430℃～540℃之间则强度急剧下降,600℃时强度很低,不能承担荷载。同时260℃～320℃时还有徐变现象。纽约世界贸易中心主楼的911事件,飞机撞进大厦和大厦燃烧初期,大厦均没有立即倒塌,这说明钢结构是在火灾温度升到一定的时候才破坏的。而对于预应力的钢结构来说,不需要温度升到400℃以上,只要到达300℃左右,由于徐变现象的出现,预应力松弛而引起的内力重分布就可能造成整个结构的破坏,预应力越大的结构耐火性越差。因此,预应力钢结构的防火设计应比普通钢结构和预应力混凝土结构应更加严格。目前对预应力钢结构耐火问题的研究几乎空白。

3.2 其它问题

预应力钢结构的抗疲劳性,在钢结构中引入预应力,那么预应力因素对疲劳强度影响是怎样的,目前还没有定论。

预应力钢结构新体系、影响预应力值控制问题的主要因素和机理分析、索的防腐蚀问题、预应力钢结构中钢件与预应力筋节点构造问题、预加应力值的简便实用测量及监控方法、预应力损失的简便补充方法、简便适用于多次张拉预应力钢结构施工的支座研制等问题。

针对以上问题,要求开发新型、性能优越的防火涂抹材料,以及进一步研究预应力钢结构构件在荷载、预应力及高温共同作用下的变形和力学性能,研究火灾后预应力钢结构构件的承载能力,研究如何利用计算机仿真试验来了解不同形式预应力钢结构的耐火性能,提出改善结构抗火性能的方法;同时需要研发新的预应力结构体系;需要加强预应力对钢结构抗疲劳性能的影响;需要加强预应力值控制方法的研究;需要开发索的新防腐方案、需要找到充分发挥预应力节材优势的主要途径。

4 结语

预应力技术经过了几十年的研究和工程实践,已经是比较成熟的一项工程技术在今后的发展中,还将日臻完善。工程实践告诉我们,预应力技术以种种优势,在钢结构中有着强大的生命力和竞争力。

摘要：本文基于钢结构的特殊要求,分析了其预应力技术的主要特点,包括预应力的施加可以形成新的结构形式、预应力的监控、索张拉的阶段性,介绍了预应力技术在弦支穹顶结构、张拉膜结构等典型结构的应用情况,并指出了钢结构预应力技术应用中存在的问题。

关键词：钢结构,预应力技术,特点

参考文献

[1]陆赐麟.现代预应力钢结构[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2]王泽强.2008年奥运会羽毛球馆弦支穹顶结构预应力施工技术[J].施工技术,2007,36(11):9-10.

[3]赵宇力.大型索膜结构整体张拉施工的构想与实施[J].施工技术,2000,29(6):1 4-1 5.

[4]Bailey C G.Development of computersoftware to simulate the structuralbehavior of steel-framed buildings infire.Computers and Structures[J],1998,67(6):4 21-43 8.

钢结构特点及应用 第5篇

近年来，我国社会经济的发展突飞猛进，随着经济的不断发展也致使各类建筑业的得到了空前的繁荣，一些大跨度、超高层建筑应运而生。建筑物中运用钢结构种类越来越多，厂房、住宅、桥梁、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑也越来越广泛运用钢结构材料。钢结构本身具备自重轻，强度高，施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构更是非常理想。钢结构的快速发展，在我国取得了不少成就。第一，钢结构建筑的数量不断增加，应用范围不断扩大，如：2008年奥运主体育场“鸟巢”，世界第三高度420米的上海金茂大厦，具有国际领先水平的深圳赛格大厦72层、高度291米全部采用钢管混凝土柱，采用国产钢材、国内设计、施工的大连世贸中心，跨度216米的公路铁路两用低塔斜拉桥的芜湖长江大桥，上海宝钢大型轧钢厂房，咸阳市也建成了西北地区首座钢结构商住楼丽彩广场C座，三十二层，建筑高度98米，成为现代咸阳的标志性建筑。第二，钢结构技术不断改进。由于以前钢材使用受限制，建筑采用传统的模式，而现在出现了钢管、圆管、钢构混凝土等，要求结构的节点也随之变化，管管相接。材料上，有高强度的钢，厚板钢材，玻璃，不锈钢，钛合金。施工上也有新的工艺。钢结构在我国具有极大的发展空间，国外钢结构建筑使用钢材占钢材总量的10%左右，而中国仅占4%左右，我国的人均钢材占有量刚达到世界人均水平100千克左右，日本人均钢材占有量是400-500千克，有一定差距。现阶段我国钢结构建筑只占建筑总量不足3％的比例，发达国家已占30％～50％。我国钢结构发展具有较大的空间和潜力，伴随着建筑市场的持续发展，钢结构的发展将得到进一步的推动。中国处于全面建设的高峰期，正大量消耗着全球的自然资源。钢结构与混凝土结构相比，它环保且更利于建筑产业化的发展。钢结构建筑在现代建设中得到了越来越广泛的应用。但钢结构耐火性能低，如何提高钢结构的耐火性能对于建筑的安全性至关重要。

二、钢结构建筑火灾特点

在加热的情况下，钢材的力学性能随着温度的升高而变化。一般表现为弹性模量、屈服强度、极限强度随温度的升高而下降，塑性变形和蠕变随温度的升高而增加。在200℃～350℃时热轧钢出现所谓的“蓝脆”现象，此时钢材的极限强度提高而塑性降低，与其他温度段相比变“脆”。在500℃时，钢的极限强度和屈服极限大大降低，塑性增大。在450℃～600℃ 时，碳化物趋于石墨化和球化。石墨化的产物是由于碳化铁分解，生成游离的石墨粒的结果。如果加热的温度越高，时间越长，钢的含碳量越高，则碳化物的球化便越剧烈。存在石墨化和球化，表明钢在高温下弱化了，力学性能降低。合金材料的加入一般会使钢的上述变化需要的温度提高。试验结果表明：在200℃以内强度变化不明显，屈服强度略有下降，而极限强度基本没有变化。200℃以后屈服强度随温度升高而降低的速率开始加快。极限强度在200℃～300℃由于出现“蓝脆”而较常温下略有提高，300℃以后极限强度随温度升高明显降低。在600℃时，低碳钢的屈服强度和极限强度均只有常温时的35%～40%，而碳素钢丝的强度更低。随着温度进一步升高，在800℃时钢材的强度基本消失。同时钢材的伸长率和截面收缩率随温度升高面增大，表明高温下钢材的塑性性能增大，易于变形。此外，钢材在一定温度和应力作用下，随时间的推移会发生缓慢变形，即蠕变，蠕变会导致材料松驰。

钢材在高温下屈服点降低是决定钢结构耐火性能的重要因素，如某一钢构件在常温下受荷载作用应用值是屈服点的一半，但火灾时由于钢材在火灾高温作用下屈服强度降低，当实际应力值达到了降低了的屈服强度时就表现出屈服现象而破坏，使结构承载能力急剧下降，造成钢结构建筑物部分或全部垮塌毁坏。这类典型的火灾案例有，2001年世贸大厦被撞击后飞机携带大量的燃油向大厦底部流淌，火势迅速向下蔓延，燃烧不久，灼热的高温就通过钢结构迅速传遍整幢大楼，致使大厦承重的钢结构熔化，撞机仅57分钟南楼就彻底崩溃倒塌，而北楼也仅坚持了1小时22分钟，造成了死亡2797人、损失360亿美元的惊世惨案。2003年4月5日，青岛市即墨正大食品有限公司厂房发生火灾，在高温作用下，钢结构屋架仅仅约30分钟便轰然倒塌，导致20多名员工被埋压在厂房内遇难。目前，在建筑领域已采取了多种方式对钢结构进行保护，钢结构构件的各类防火措施也孕育而生。

二、钢结构建筑耐火性能提高方法

建筑钢结构的防火保护措施按照其防火行为来分主要分为主动防火和被动防火。主动防火主要是指水喷淋法以及消防员的灭火行为，即主动地控制建筑发生火灾的趋势。被动防火即不包括灭火行为采取其他形式提高钢结构的耐火极限的一种防火保护方法。从热量传输原理上来说，钢结构防火保护措施可以分为截流法和疏导法。

1、水喷淋法。水喷淋法是在结构顶部设喷淋供水管网，火灾时，自动启动(或手动)开始喷水，在构件表面形成一层连续流动的水膜，从而起到保护作用。

2、截流法。在构件的表面设置一层保护材料，截断或阻滞火灾产生的热流量向构件的传输，使构件在规定的时间内温升不超过其临界温度。由于选用的材料导热系数小而热容量大，可以很好地阻滞热流向构件的传输，从而起到保护作用,包括喷涂法、屏蔽法和包封法等方法。

（1）喷涂法。用喷涂机具将防火涂料直接喷在构件表面，形成保护层。喷涂法是一种最简单、最经济、最有效的做法，其价格低、重量轻、施工速度快、适用于形状复杂的钢构件，也是钢结构厂房中最常采用的防火处理方法之一。（2）屏蔽法。把钢结构包藏在耐火材料组成的墙体或吊顶内，在钢梁、钢屋架下作耐火吊顶，火灾时可以使钢梁、钢屋架的升温大为延缓，大大提高钢结构的耐火能力，而且这种方法还能增加室内的美观，但要注意吊顶的接缝、孔洞处应严密，防止窜火。（3）包封法。在钢结构表面做耐火保护层，将构件包封起来，其具体做法有：用现浇混凝土作耐火保护层，用砂浆或灰胶泥作耐火保护层，用矿物纤维作耐火保护层，用轻质预制板作耐火保护层。

3、疏导法。疏导法是先将热量传到构件上，然后设法把热量导走或消耗掉，同样可使构件温度不至升高到临界温度，从而起到保护作用。疏导法目前主要是充水冷却保护这一种方法，水冷却法是在空心钢柱内充满水，高温时，构件把外界环境中吸收的热量传给水，依靠水的蒸发消耗热量或通过循环把热量导走，构件的温度可维持在100℃左右。如美国的堪萨斯州银行大厦和匹兹堡钢铁公司大厦，采用的就是水冷却进行防火保护。冷却方法对于钢管柱的结构体系来说是一种非常有效的防火方法。但为了防止钢结构生锈，须在水中放入专门的防绣外加剂，冬天还须加入防冻剂而且由于对结构设计有专门的要求，所以目前实际上已很少使用。

三、钢结构防火涂料的分类及优缺点

对钢结构材料进行防火处理，其目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围，其措施是多种多样的。其中，喷涂防火涂料施工方便、重量轻、成本低、不受构件几何形状限制，应用范围最广，效率最高。所以，喷涂防火涂料是一种比较常见也相对成熟的做法。目前在实际工程应用中，我国钢结构防火保护方法绝大多数是采用喷涂防火涂料。

1、钢结构防火涂料的防火原理。钢结构防火涂料的防火原理是采用绝热或吸热的材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，降低热量向钢材传递的速度，推迟钢结构温升和强度减弱的时间。根据《钢结构防火涂料》(GB14907?2002)，钢结构防火涂料定义为施涂于建筑物及构筑的钢结构表面，能形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火极限的涂料。

2、钢结构防火涂料分类及优缺点。钢结构防火涂料一般可分为厚涂型、薄涂型和超薄型。目前，钢结构防火涂料代表性的产品有：国内的“SD22”“TN2LG”防火涂料，“SD21”“LB”防火涂料，“SCB”、“SCA”防火涂料。国外的产品如英国 Grace Construction Products的“Monokete Firep roofingU K26”，美国美商华人企业股份有限公司的“AD”防火涂料，德国Herberts的“Water Based 38320”防火涂料，38091型防火涂料，英国的“Nullifire”防火涂料等等。（1）厚涂型钢结构防火涂料是指涂层使用厚度在8毫米～50毫米的涂料，这类钢结构防火涂料主要由多孔绝热材料如粉煤灰空心微珠、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、石墨、矿物纤维等为骨料配以耐高温粘结剂而制成。其防火原理就是由于涂层的导热系数小，具有良好的热绝缘性，从而可在火灾中有效保护钢材不受破坏。厚涂型钢结构防火涂料的耐火极限一般为0.5小时～3小时。厚涂型钢结构防火涂料的优点：耐火极限高，可达3小时；主要组分为无机材料，耐火性能受环境影响小；原材料来源广，价格低；遇火时不会放出有毒有害气体。缺点是涂层厚、自重大，粘结力差，易剥落；表面粗糙，装饰性差；施工麻烦，水泥基涂料需养护。（2）薄涂型钢结构防火涂料是指涂层使用厚度在3毫米～7毫米的钢结构防火涂料。目前国内外所使用的薄涂型钢结构防火涂料一般均为膨胀型防火涂料。膨胀型防火涂料膨胀组分一般由脱水成炭催化剂、成炭剂和发泡剂三部分组成。膨胀型防火涂料受热时，成炭剂在催化剂作用下脱水成炭，炭化物在发泡剂分解的气体作用下形成膨松、有封闭结构的炭层，该炭层可以阻止基材与热源间的热传导，另外多孔炭层可以阻止气体扩散，同时阻止外部氧气扩散到基材表面，达到防火目的。薄涂型钢结构防火涂料的优点：涂层薄、质轻，粘结力强，干燥快；表面光滑，颜色可调，装饰性好；单位面积用量少；施工简便，抗震动、抗挠曲性强。缺点是主要组分为有机材料，遇火时可能会释放出氨、HCN、卤化氢、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、氯、溴等有毒有害气体；还有耐久性差，存在随着环境、时间等溶出、分解、降解和老化等问题，耐火性能受环境影响大，严格意义说不能用于室外。（3）超薄型钢结构防火涂料是指涂层使用厚度不超过3毫米的钢结构防火涂料。超薄型钢结构防火涂料的防火机理与薄涂型完全一致。因目前国内外钢结构防火涂料的发展趋势是涂层超薄、装饰性强、施工方便、防火性能高、应用范围广，对涂料的粘结力和耐水性有较高的要求，因此，超薄型钢结构防火涂料一般为油性膨胀型防火涂料，本涂料除应具有较好的防火隔热性能、粘接力好、强度高，能经受高低温循环的影响外，涂层还应具有良好的耐水性、耐酸性、耐盐腐蚀性，和不易脱落，贮存稳定，装饰性好，施工方便等特点。这类钢结构防火涂料受火时膨胀发泡形成致密的防火隔热层，该防火隔热层延缓了钢材的升温，提高了钢构件的耐火极限。与厚涂型和薄涂型钢结构防火涂料相比，超薄型钢结构防火涂料粒度更细、涂层更薄、施工方便、装饰性更好是其突出特点，在满足防火要求的同时，又能满足人们高装饰性要求，特别是对于裸露的钢结构。超薄型钢结构防火涂料的优点：涂层更好、装饰性更好，兼具薄型涂料的优点，施工受环境影响小。但同样具有薄型涂料的缺点。

3、钢结构建筑防火涂料存在的问题。尽管钢结构防火涂料起着主要的作用，在钢结构建筑工程应用中充分体现了价值，但其除了自身存在的缺点外，其它方面的问题也较为明显。具体表现在生产、施工方面，国内多数钢结构防火涂料生产企业的规模不大，生产工艺流程

航空数据总线结构及维护特点分析 第6篇

关键词：航空数据总线；结构；维护

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 12-0000-01

一、概述

（一）总线

所谓总线是指用于联接计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束。而按照计算机所传输的信息种类来分类的话可将总线划分为控制总线、数据总线、地址总线。其中数据总线是用来在CPU与RAM之间来回传送需要处理或者需要存储的数据。我们常见的数据总线有ISA、EISA、VESA、PCI等。

需要特别指出的是我们所说的数据是指广义上的数据，它可以是真正的数据也可以是指令代码或者状态信息，有时甚至可以是一个控制信息。它是双向三态形式的总线，即可以CPU的数据传送到存储器或者是I/O接口等其他的部件，同时也能将其他部件的数据传送到CPU。

（二）总线的构成

1980年美国专门制定了军用1553系列标准和ARINC系列标准，使数据总线更加规范化。目前我国航空电子系统化中常用的数据总线有MIL-STD-1553B、ARINC429、CSDB、ARINC6路总线和ARINC629总线。

飞电系统机构一旦确定后，对其而言最重要的就是对系统有着重要影响的总线布局。它可以是单向的也可以是双向的，而双向的总线布局基本上有线性、网状、星形三种形式。

（三）航空电子综合化系统发展历程

上世纪70年代美国最先进行了航空电子系统综合化，航空电子系统化经历了分散式结构、集中式结构、集中分布式结构及分布式结构四个阶段。随着计算机技术和电子技术的飞速发展，航空电子系统化也得到了空前的发展，但飞机综合性能的提高与飞机可承受的重量体积之间的矛盾也日益凸显，尤其航空电子设备运行过程中我们不可忽视的安全问题使的得相关的维护变得十分的复杂。想要解决这些问题，我们就需要充分利用航空电子系统化，实现以较少的软、硬件配置方法，最大限度地获得载机上现有各种信息资源，做到資源共享，从而实现更多的功能和更高的性能。

二、常用航空数据总线特性分析

（一）MIL-STD-1553B数据总线特性分析

MIL-STD-1553B总线为总线控制器和所有有关的远程中断之间提供了一条单一数据通路，包含双绞屏电缆、隔离电阻、变压器等所有硬件。它采用双半工传输方式，包括了总线控制器BC、远程中断RT、总线监控器BM及电缆。MIL-STD-1553B目前被广泛的应用于军事领域。1553B总线最多可与31个终端连接，具有速度快、重量轻、性能好等优点，且具有容错能力，易扩充、维护和测试，具有较高的作战耐损性。同时它还具有位优先全，首先发送数据字中的最高位，接着按数值递减的次序发送较低的有效位，同时它具有物理层、链路层、传输层、驱动层、应用层这5个层次，某一层的服务就是该层及其以下各层的一种能力，并通过接口来提供给更高的一层。

此外1553B数据总线传输的信号是以串行数字脉冲码的调制形式，而且规定允许有10种消息格式。这10种消息格式中有4种是广播格式，即它这些格式在接收小时的中断不需要确认其接收的情况下，允许某一中断把消息发送至总线上所有地址的终端。但因为终端对其所接收的这些广播格式的消息无法进行检测，所以目前不提倡使用。

（二）ARINC429数据总线特性分析

过去许多的航空设备采用的种类各异的航空数据总线，这导致了它们相互之间很难兼容，而现代飞机电子系统为方便系统集成则要求个机载航空设备使用统一的航空总线，而ARINC42数据总线规范则满足此种要求。

ARINC429数据总线的全称是数字式信息传输系统，它是由美国航空电子工程委员会于1977年9月发表拧或得批准使用的，是一种单向数据总线。

虽然说ARINC429是单向传输总线，传输速度也低于MIL-STD-1553B数据总线，且总线电缆过多也带来了整体成本增加和总量增加等缺陷，但它也可以有20个接受器，其位宽取决于总线的工作速率，在一般用途或者是非关键的应用场合我们一般采用低速总线{（70～80）±2.5%μs}，而当传输量比较大或执行重要飞行信息的时候我们采用高速总线（10±2.5%μs）。此外就目前来说，ARINC429其规范定义简单使用，设计成本及维护成本也较低，电子设备与航线电子设备系统也能很好的兼容，因此被广泛的应用于民航领域，此外在雷达和导弹等领域也得到了相应的应用。

ARINC429数据总线有星型和总线型两种拓扑结构，这两种拓扑结构相比较，星型的拓扑结构因为每个通路都具有独立的电缆相连接，因此可靠性更高些。但是星型拓扑结构的硬件接口复杂，而且电缆多，重量重。

（三）MIL-STD-1553B数据总线与ARINC429数据总线的对比

MIL-STD-1553B数据总线与ARINC429数据总线作为目前最具广泛性和的代表性的航空数据总线，它们各自具有各自的优缺点。

MIL-STD-1553B数据总线是双股绞合，屏蔽且带护套的电缆，而且电缆的每一末端必须接一个等于电缆野性阻抗值±2%阻值的电阻器，电缆的长度不受限制。同时它具有直接耦合短截线和变压器耦合短截线两种耦合方法。它具有速度快、重量轻、性能好等特点，但是它是整个总线由集中的总线控制器来驱动的，单点故障严重的影响了可靠性，虽说备份的双总线控制能解决这一问题，但这又同时增加了系统软硬件的复杂程度。

相对而言ARINC429对硬件的要求就相对的简单多了，并且容易实现，无论是设计成本还是维修成本等相对的比较低，但是它速度慢、效率低切重量比较重，无法满足复杂的航空电子系统的要求。

三、结语

随着航空事业的飞速发展，无论是1553B总线还是ARINC429总线都将无法满足新型飞机的发展要求，为了进一步提高航空数据总线的效率性、可靠性、兼容性等特点，我们必须对相关的数据总线进行分析与改进，为我国航空电子综合化的发展打下坚实的基础。

参考文献：

[1]冯福来.军用飞机系统设备可测试性技术初探[J].测控技术，1991（2）.

特种结构预应力技术的特点及应用 第7篇

1 我国预应力砼技术发展历史回顾

近20年来,我国建设了一大批预应力砼工程,其中有代表性的工程有63层预应力砼楼面的广东国际大厦;214 m高的青岛中银大厦;单体预应力砼面积最大的首都国际机场新航站楼等。1955年,铁路部门研制成功我国第一片跨度12 m的预应力混凝土铁路桥梁;1956年,建成28孔24 m跨度的新沂河大桥,从而开始了预应力混凝土技术在我国铁路上应用的篇章[2]。

2 特种结构预应力混凝土与普通混凝土比较

预应力混凝土和钢筋混凝土在原理上有明显的不同。在设计钢筋混凝土梁时,可假定不计混凝土的抗拉强度,因弯矩引起的拉力是由钢筋来抵抗,此拉力是藉钢筋与混凝土之间的粘结性而传递给钢筋的。对于在大范围内的开裂和变形来说,虽然高强度的混凝土具有良好的粘结性,很大程度上可以恢复;但是在混凝土与钢筋之间粘结较差的普通混凝土中,则实际上不可能恢复。另一方面,在预应力混凝土中,采用预应力钢筋的主旨在于通过粘结力或者通过专门的锚具给混凝土施加一个力,因此全部混凝土可以起到结构的作用。要求产生预应力的钢筋被用来主动地给构件以预加荷载,而且开裂和变形在较大的程度上可得到恢复。然而,必须注意超载的情况下,当混凝土的弯曲抗拉强度一旦被超过,预应力混凝土的性能就有些和钢筋混凝土相类似,而且在极限荷载情况下,或者抗弯构件在破坏条件下,要求抵抗这种条件的拉力和压力对于普通钢筋混凝土和预应力混凝土构件都是一样[3]。此外,当预应力变为零时,预应力构件的性能几乎变成和钢筋混凝土构件相同。因此,在钢筋混凝土和预应力混凝土之间不但有根本相似之处,也有根本的不同。那什么是预应力混凝土呢?为了提高构件的抗裂性能,在钢筋与混凝土结合之前,预先张拉钢筋,使得构件在施加外荷载之前,钢筋受到一个预加的拉应力,而混凝土受到了一个预加的压应力,这种混凝土叫做预应力混凝土[4]。

3 特种结构预应力混凝土的材料

对预应力钢筋的一些要求:

1)强度要高。预应力钢筋的张拉应力在构件的整个制作和使用过程中会出现各种应力损失。这些损失的总和有时可达到200 N/mm2以上,如果所用的钢筋强度不高,那么张力时所建立应力甚至会损失殆尽。

2)与混凝土要有较好的粘结力[5]。特别在先张法中,预应力钢筋与混凝土之间必须有较高的粘结自锚强度。对一些高强度的光面钢丝就要经过“刻痕”、“压波”或“扭结”,使它形成刻痕钢丝、波形钢丝及扭结钢丝,增加粘结力。

3)要有足够的塑性和良好的加工性能。钢材强度越高,其塑性越低。钢筋塑性太低时,特别当处于低温和冲击荷载条件下,就有可能发生脆性断裂。良好的加工性能是指焊接性能好,以及采用镦头锚板时,钢筋头部镦粗后不影响原有的力学性能等。

我国常用的预应力钢筋有冷拉Ⅲ级钢筋、冷拉Ⅳ级钢筋、冷扎带肋钢筋、热处理钢筋、高强钢丝等[5]。

对预应力混凝土中混凝土的一些要求:

1)强度要高,以与高强度钢筋相适应,保证钢筋充分发挥作用,并能有效地减小构件截面尺寸和减轻自重。

2)收缩、徐变要小,以减小预应力损失。

3)快硬、早强,使能尽早施加预应力,加快施工进度,提高设备利用率。

4 预应力混凝土的分类

根据制作、设计和施工的特点,预应力混凝土结构可以分为两类:先张法与后张法。先张法(pretensioning type)是指制作预应力混凝土构件时,先张拉预应力钢筋,给预应力钢筋施加预应力,然后浇筑混凝土的一种方法;后张法(post-tensioning type)是先浇灌混凝土,同时在混凝土结构中留有穿钢筋用的孔洞,待混凝土达到规定强度后再穿入钢筋,然后进行张拉预应力钢筋的一种施工方法。同时,预应力结构根据受力特点的不同又可以分为:全预应力和部分预应力。其中全预应力是在使用荷载作用下,构件截面混凝土不出现拉应力,即为全截面受压;而部分预应力是在使用荷载作用下,构件截面混凝土允许出现拉应力或者开裂,即只有部分截面受压。可见,以上是按照构件中预加应力大小的程度划分的。

5 特种结构预应力混凝土的特点

1)提高了构件的抗裂能力。

因为承受外荷载之前预应力混凝土构件的受拉区已有预压应力存在,所以在外荷载作用下,只有当混凝土的预应力被全部抵消转而受拉且拉应变超过混凝土的极限拉应变时,构件才会开裂。而普通钢筋混凝土结构中不存在预应力,其开裂荷载的大小仅由混凝土极限抗拉强度(为抗压强度的1/10左右)所决定,因而抗裂能力很低[6]。

2)增大了构件的刚度。

因为预应力混凝土构件正常使用时,在荷载效应标准组合下可能不开裂或只有很小的裂缝,混凝土基本上处于弹性阶段工作,因而构件的刚度比普通钢筋混凝土构件有所增大。

3)充分利用了高强度材料。

如前所述,普通钢筋混凝土构件不能充分利用高强度材料。而预应力混凝土构件中,预应力钢筋先被预拉,而后在外荷载作用下钢筋拉应力进一步增大,因而始终处于高拉应力状态,即能够有效利用高强度钢筋;而且钢筋的强度高,可以减小需要的截面面积。与此同时,应该尽可能采用高强度等级的混凝土,以便与高强度钢筋相配合,获得较经济的构件截面尺寸[7]。

4)扩大了构件的应用范围。

由于预应力混凝土改善了构件的抗裂性能,因而可用于有防水、抗渗透及抗腐蚀要求的环境;采用高强度材料,结构轻巧,刚度大,变形小,可用于大跨度、重荷载及承受反复荷载的结构。

预应力混凝土已广泛地应用于工业与民用建筑及交通运输建筑中。例如预应力空心楼板、冂形屋面板、屋面大梁、屋架、吊车梁、预应力桥梁、铁路轨枕等已大量采用。在水工建筑中也已用来修建码头、栈桥、桩、闸门、调度室、压力水管、渡槽、圆形水池、工作桥、公路桥、水电站厂房的屋面梁及吊车梁等结构构件,也可用预应力的方法来加固大坝、衬砌隧洞。对于某些有独特要求的结构,例如需防止海水腐蚀的海上采油平台,需耐高温高压的核电站大型压力容器等,采用预应力混凝土结构更有它的优越性,而非其它结构所能比拟。

如上所述,预应力混凝土结构有很多优点,但也存在一定的局限性,并不能完全代替普通钢筋混凝土构件。预应力混凝土具有施工工序多、对施工技术要求高且需要张拉设备、锚夹具及劳动力费用高等特点,因此特别适用于普通钢筋混凝土构件力不能及的情形(如大跨度及重荷载结构);而普通钢筋混凝土构件由于施工较方便、造价较低等特点,应用于允许带裂缝工作的一般工程结构,仍具有强大的生命力。

6 结 论

我们相信,随着我国建筑业的飞速发展,施工技术及施工队伍素质的不断提高,特种预应力混凝土必将迎来更加美好的应用前景[8]。

摘要：该文基于特种结构的特殊要求,分析了其预应力技术的主要特点,介绍了预应力技术在安全壳工程、电视塔工程、筒仓工程、高边坡加固工程、水塔工程等特种结构中的典型应用情况,并分析了特种结构预应力技术应用中存在的问题。

关键词：预应力结构,设计,应用

参考文献

[1]姜蔚,李富民,毛燕红,等.桥梁结构预应力技术的特点及应用[J].徐州工程学院学报:自然科学版,2009,24(3):20.

[2]宋玉普.预应力混凝土特种结构[M].北京:机械工业出版社,2008.

[3]魏建国.田湾核电站安全亮倒U形预应力钢束整体穿束技术[J].建筑技术,2003,34(12):899-900.

[4]王红峡.三峡永久船闸高边坡的预应力锚索工程施工[J].水利水电技术,2003,34(6):34-35.

[5]陈中,王俊.2500m3球形水塔的预应力设计与施工[J].施工技术,1991(4):3-5.

[6]Schupack M.A Survey of the Durablity Performance of Post-tensioning Tendons[J].AcI Journal,1978,75(10):501-510.

[7]Schupack M,Suarez M G.Some Recent Corrosion Embrittlement Failures of Prestressing Systems in the United States[J].PCIJournal,1982,27(2):38-55.

钢结构特点及应用 第8篇

为了满足国内测井市场的需求和提高测井公司参与国际市场的竞争能力, 长城钻探测井技术研究院经过几年的努力, 自主研发了LEAP800测井系统。该测井系统是基于模块化、网络化和平台化设计理念的新一代快速测井系统, 整个系统具有系统自动供电、实时监测、自动保护、高速遥传和远程通信等功能, 集成度高, 支持多种裸眼井、套管井、生产井测井服务。

1 LEAP800测井系统的结构特点

L E A P800测井系统的构成如图1所示。其中, PC1和PC2两台工控机中的任意一台均可用于LEAP800测井系统的所有控制、测量、处理和记录, 是专门定制的19寸工业LCD显示器;LAPTOP为DITS/EXCELL2000测井时使用的专用笔记本电脑 (图1) 。

1.1 接口技术

L E A P 8 0 0测井系统接口电路的设计从功能上讲, 可分为L E A P800平台接口 (STP) 、DITS/EXCELL2000成像系列仪器接口 (D I M P) 和生产测井平台接口 (CAP) , 这三部分在结构上通过接线控制和网络通讯联系在一起, 但在功能上又相互独立。这种特点既增强了系统的开放性, 提高了系统的兼容性, 又最大限度地保证了系统的稳定性和可靠性。

1.1.1 LEAP800平台接口STP

此接口通过以太网与测井主机进行通讯, 主要完成LEAP800测井项目信号的传输、采集和控制。该接口内置了35Hz电源控制板、信号变压器M1和M2、遥传板ADSL、滤波电容C1和C2、LED驱动板、电源滤波器FL, 是LEAP800系统测井服务的遥传系统的地面部分, 同时还有提供深侧向35Hz程控电源的功能。

数据流程:

L E A P800测井计算机 地面命令 (井下数据) 以太网络接口 STP接口 C S P 7 C电缆 井下高速遥传 LEAP800测井仪器。

1.1.2 DITS/EXCELL2000成像系列仪器遥传通讯接口DIMP

DIMP与DITS/EXCELL2000井下仪器遥传D4MP进行数据通讯, 上传速率最高可达217 KBPS;DIMP接口与DITS测井主机的通讯通过以太网来完成。主要功能是通过上行链路接收器、下行链路发射器、电缆模拟器和前面板等功能块把适合于计算机接口的数字信号双向转换成适合于发送到测井电缆的模拟信号, 然后进行上传或下发。

D I M P模块主要负责M R I L核磁共振、声电成像、偶极子声波、阵列感应等DITS EXCELL2000成像测井项目的数据采集。

数据流程为:

1.1.3 生产测井平台接口CAP

此接口通过以太网与LEAP800测井主机进行通讯, 主要完成生产测井项目信号的采集、控制和处理。该接口内置了“WTC”遥传板、“SIG”信号处理板、“AD-CCL”模拟通道与节箍板、隔离板和通信板等。遥传板用DSP (数字信号处理) 和CPLD (复杂可编程逻辑器件) 协调工作, 控制采集箱体与井下仪器和通信板之间的通信;隔离板的电路用来隔离直流电源和电缆信号, 取出有源模拟节箍信号;信号处理板与隔离换挡板一起构成单芯电缆信号模拟处理部分的处理核心, 完成井下仪器上传的信号处理 (放大、补偿和比较鉴别) 和向井下发送信号的处理 (整理和放大) ;AD-CCL板是采集8路模拟信号和处理节箍信号的处理板;通信板负责通过ETHERNET接口和工控机进行通信。它们之间通过相互协调来完成复杂的测井工作。

数据流程:

1.2 接线控制

在LEAP800测井系统中, CSP处于整个地面系统与电缆、电源接口的最前端, 负责电缆、地面系统输入电源的安全通断控制, 并根据不同的测井服务项目, 把7C&1C电缆与DC5、DCCP、PSP交直流电源系统输入进行相应的组合, 接入到STP、DIMP、CAP等面板, 实现各种裸眼井、套管井、生产井测井服务, 并在其内部集成射孔、取芯、校深测井服务功能;整个系统以ESP为中心, 构成一个星型以太网结构, 计算机可以通过以太网对所有设备进行通讯。

L E A P 8 0 0测井系统的信号主要有LEAP800仪器信号、DITS/EXCELL2000仪器成像测井信号、生产测井仪器信号、射孔、取芯、较深等, 它们是靠缆芯分配面板分开并送到相应的接口模块。

C S P_C O M M采集处理板模块通过以太网通讯负责信号采集处理、继电器控制与检测、服务开关状态检测、网络通讯等。

1.3 深度系统

深度处理部分 (SDDP) 是LEAP800测井系统的核心, 它的准确性直接影响到测井质量。SDDP深度面板具有独立接收和处理多种信号, 与多种深度测量传感器、张力传感器相接, 完成深度及张力精确控制的功能, 能够对绞车等外设进行主动控制, 并且能与主机进行实时通讯, 将当前深度值、键盘深度预置值、键盘深度校正值、速度值等发送到主控计算机。它利用486CPU做为主处理器, 以EL (或LCD) 做为显示屏, 能够同时接收和处理深度编码器信号、张力信号、磁记号信号。

与主机实时通讯:SDDP可通过IEEE488或串口与主机进行实时通讯, 进行数据交换和命令控制。DITS/EXCELL-2000配接时, 采用IEEE488与主机通讯。SDDP将所采集到的所有信息打上时间标记发送给主机, 同时也可接收主机发送的各种参数。当SDDP与LEAP800系统配接时, 采用网口通讯方式, S D D P接收主机的各种参数和深度与速度值。

深度计算与处理:SDDP同时接收并处理2个深度编码轮的脉冲信号, 对各轮脉冲信号分别进行计数, 并计算出深度值和线速度值。对于在测井过程中由于深度编码部分引起的深度误差 (如由于马丁代克轮子误差) , 可在系统参数中设置修正值, 调整每千米自动增加或减小的深度值。

磁记号接收:接收磁记号信号并进行A/D变换, 并可以根据需要对电缆进行注磁控制。

张力信号采集与控制:根据张力的类型, S D D P采用不同的采集通道和控制方式, 对张力进行采集和计算, 实时显示地面张力数值、井下张力仪器采集到的数值及差分张力。

报警功能:用户在测井前可以设置各种报警参数如深度、速度、张力等, 当实际数值超出或小于用户设置的数值时自动报警。

显示功能:SDDP采用EL (或LCD) 做为显示屏, 根据配接主机不同有两种工作方式。当SDDP配接EXCELL 2000时, 可显示深度、速度、张力、磁记号, 同时可显示主机通过IEEE488下传的缆头张力;当SDDP配接LEAP800时, SDDP可显示自己采集到的深度速度值和主机通过网口下传的深度和速度值。

1.4 测井功能

电缆传输速率是制约未来测井技术发展的因素之一, 目前世界上最高的电缆传输速率为800 kbps, 一般在250 kbps左右。LEAP800测井系统采用了正交频分复用 (OFDM) 技术和全双工通信, 上行信号使用电缆模式5作为上行信道, 通过信号变压器耦合到缆芯2#、3#、5#、6#上传, 传输速率达到1035 kbps;下行信号 (地面到井下) 使用电缆的模式7通过信号变压器耦合到缆芯7#和电缆铠皮传输, 传输速率达到115k b p s, 并且能自适应不同长度的测井电缆。

从作业功能上来讲, LEAP800是我国现阶段国产测井设备中最全面最成熟传输速率最高的测井系统, 图2给出了它的主要测井功能。

2 LEAP800测井系统的应用效果

LEAP800测井系统井下仪器包括常规测井仪器、长城钻探测井技术研究院自主研发的高速遥传伽马测井仪、高分辨率阵列感应测井仪、相控阵列声波测井仪和过套管电阻率测井仪以及集成的成像测井仪、旋转式井壁取芯器和地层测试器等。

2.1 常规测井仪的应用

LEAP800常规测井项目包括自然电位、自然伽马、双侧向/双感应、补偿中子、补偿密度/岩性密度、声波时差、微球形聚焦、井径、井斜方位、自然伽马能谱等, 如图3所示, 为LEAP800常规测井在某水平井中的1∶200测井曲线图, 从图中可以看出, 测井仪器性能稳定, 测井曲线的数值和形态能够真实反映地层的变化规律, 匹配性好, 质量符合测井资料质量标准。

2.2 阵列感应测井仪 (AFIT) 的应用

AFIT采用噪声抑制、实时温度补偿、实时均衡、优化趋肤校正、井眼校正、分辨率匹配等技术确保了测量精度, AFIT曲线的分辨率接近微球形聚集测井曲线, AFIT曲线的电阻率与双侧向曲线相当, 其地质适应性、测量曲线分辨率和井眼校正效果优于国外同类仪器。如图4所示, AFIT与5700的HDIL测井曲线对比实列, 从图中可以看出, AFIT测井曲线的效果具有一定的优势。

A F I T采用了一个发射线圈和七个接受线圈的单边布局结构, 确保在同样探测深度的情况下, 实现了仪器长度最小, 发射线圈位于感应仪器下部的设计结构避免了接收线圈连接线通过发射线圈, 能够降低发射线圈信号对接受信号的交叉干扰。目标曲线探测深度为6in (1 in=25.4mm) 、10in、20in、30in、60in、90in和120in, 如图5所示, 探测深度最小的 (6in) 子线圈主要测量井眼中的信息, 用于自适应井眼校正, 在井眼条件较好时, 也用于产生6in探测深度的曲线。

2.3 相控阵列声波测井仪 (PAAT) 的应用

相控阵列声波测井仪器 (PAAT) 由相控短节、阵列短节、电子线路短节3部分组成。它采用3发8收结构, 两个源距为1.5feet的发射器在由8个接收器组成的阵列两端对称排布, 一个源距为4.5feet的强聚焦发射角可调的相控发射器位于仪器的底部, 此种声系结构能够更有效的进行井眼补偿。3个发射器全部采用相控技术, 声源发射聚焦性和指向性强, 有效发射功率提高, 获取套后地层模式波慢度的能力显著增强, 应用效果良好。

PA AT在裸眼井中比同类声波仪器测井的效果更好, 在井眼较好的井段优势不明显, 但在井眼不好的井段PAAT更具优势, 如图6所示, 从图中可以看出, PAAT测井曲线受大井眼的影响比5700声波测井曲线受大井眼的影响要小。

3 结束语

LEAP800测井系统将当今快速平台测井技术、成像测井技术和实物提取测井技术集于一体, 是一套测井功能齐全、组合方便、开放性强、性能稳定、高效实用的测井系统。到目前为止, LEAP800在国内完成各种商业井测井300余口, 包括了生产井和探井的常规测井、成像测井、地层测试和钻进式井壁取芯以及生产测井等, 测井资料合格率100%, 取芯符合率95%以上。2012年10月, LEAP800测井系统在哈萨克斯坦PK测井项目成功应用。

摘要：LEAP800测井系统是一种能够同时完成常规测井、DITS/EXCELL2000成像系列测井、射孔、取芯、校深、生产测井等诸多项目测量的成套设备, 具有良好的稳定性、兼容性、开放性和组合能力, 在现场的应用效果良好。

关键词：测井系统,结构特点,遥传系统,应用效果

参考文献

[1]石油测井情报协作组.测井新技术应用[M].北京:石油工业出版社, 1998

[2]肖加齐, 等.新一代网络化测井系统LEAP800[J].石油仪器, 2012, 26 (1)

[3]中国石油测井专业委员会.第十四届测井年会论文集[P]

钢结构特点及应用 第9篇

一、管状带式输送机的特点

它同传统的胶带机一样, 由装载、卸载、驱动等几部分组成。首先来看一组结构平面图, 结合结构图来说明它的结构特点 (图1)

1.结构特点

装载部分:

这部分布置与传统胶带机相同, 不同部分是管状带式输送机存在一个胶带过渡段:平形→槽形→U形→圆管形, 可通过上图观察得到。它的装料点被设置在槽形区段里面。胶带的过渡段长度大约为管带直径的25倍。

卸载部分:

同样与传统胶带机做对比, 在结构形式、布置形式方面与传统胶带机基本一致。不同的是存在圆形胶带打开→U形→槽形的胶带过渡段, 直到卸载为止。具体参照上图。胶带的过渡段长度也为管带直径的25倍。

中间线路部分:

也就是中间管状带部分, 它位于尾部过渡段至头部过渡段前。这部分由六个性能更好的托辊组成, 形成六边形, 把胶带卷成圆筒, 且与之相切, 使得胶带能维持圆管状。托辊统一装在托架上, 托架又通过借助螺栓被固定在机架上面, 其目的是为了便于托架的拆卸。

另外, 管状胶带在边缘处采取相互搭接样式, 搭接的长度为管径的1/3。 (具体情况如图2所示)

由于这种搭接部分的设置, 使得管状带式输送机具备很强的严密性, 避免了普通胶带机物料洒落的状况, 也避免了环境的污染。

管状机在往返运转过程中呈管状。当出现重载的时候, 管状的搭接口向上;出现空载状况时, 搭接口向下。总之, 性能与传统输送机相比更科学、考究, 也更人性化。

2.管状带式输送机参数

管径:管径作为管状带式输送机输送量的主要标志, 它在外观上小巧精致, 仅为传统胶带直径的三分之一。据统计, 管径目前存在150mm～850mm十种标准规格, 可供选用。因为管状机的管径比较小, 因此要控制装料口处的装料量, 且要通过挡料板来控制料堆的形状, 确保管带机正常运行。

带速:在100～300m/min之间, 与传统的胶带机一致。

物料块度:可输送的物料块度控制在管径的1/3以内。它受管径的影响, 与管径形成正比例关系。管径越大, 可输送的物料块度也就越大。

由于在输送块状物料过程中, 管带内的物料没有相对移动, 因此避免了对胶带的磨损程度。

最小弯曲半径:管带机实现了平面与立面上的弯曲, 适应性和灵活性相对都得到了增强。但是也存在一定的限制, 为了减弱运行过程中产生的阻力, 应当尽量的加大弯曲半径, 而且在一般情况下, 要确保最小弯曲半径为管径的300倍以上。据统计, 在最小弯曲半径的承受范围内, 可以实现90度转弯。

这种可以在空间内进行弯曲的特性, 避免了障碍物的影响和中间转载站的设置, 有力地提高了经济效益。

最大倾角:管带机性能的优化, 增加了物料之间的摩擦, 使得管带机的倾斜角度也随之增大, 可达到30度。倾角的最大化设置, 缩短了运输距离, 减少了投资运作成本, 最大程度的满足操作需要。

机架宽度:管带机的改进, 使得机架设计的更加紧凑, 断面积缩小到了普通胶带机的一半左右。如果考虑传统胶带机有机罩的状况, 则管带机的断面积仅为传统胶带机的三分之一。由于管带机本身的密封运行特性, 去掉了胶带机走廊的设置。因为机架本身的钢结构性质, 使得其本身就形成了一条钢结构的桁架, 可以直接架设在柱或者是墩上, 为此节省了大量空间, 利用节省出来的空间, 可单独设置人行道甚至是检修道, 将机架的宽度做到了最大化。另外, 因为具备充足的空间, 可以考虑为避免紫外线照射, 设置遮阳棚, 来预防胶带的老化。大大节省了土建工程的费用和征地费用, 节省了投资成本。

线路长度:目前管带机的线路长度 (单段长度) 已经达到了9734.52m, 确保了生产运行的良好运转。

通过以上两点的分析, 我们可以对管带机有进一步的认识, 具体分析可以发现, 它在各方面得到优化的过程中, 残存了一定的缺点:因为各方面性能的优化, 直接造成了前期运作成本的增加, 使得整体的管带机造价偏高;与传统胶带机分析比较可以发现, 在带宽一致的情况下, 管带机的输送能力方面偏弱;对物料有一定程度的限制, 需要控制物料的形状, 瞬间过载的承受力偏低;因为托辊数量的增加, 使得在生产时增大了巡检力度等等, 这些方面还有待改进。

二、应用价值

随着水泥、煤炭、化工等行业的迅速发展, 为了节省投资成本, 做到经济利益最大化, 市场开始对运输机械方面有越来越高的要求。传统的胶带机已经远远不能满足这类行业发展的需求, 管带机的研发, 使其凭借自身的显著优势, 顺利适应了发展的需要, 被得到广泛应用。经过了20年的不断摸索、改进, 管带机的输送技术已经日趋完善, 越来越标准化, 能最大程度的满足市场需求, 广泛应用于国内外各行各业。管带机发展以其迅猛之势, 在广阔的市场应用中取得了骄人成绩。

1.经济效益方面

考虑管带机的特殊应用状况, 结合国内外的使用情况及经验, 我们可以发现, 当平面上存在两个转角点时, 管带机在综合造价方面与传统的胶带机基本持平, 但是存在另一方面的优势, 那就是维修费用的减少。一旦平面上的转角点大于2个时, 管带机在造价方面就会存在绝对的优势, 甚至还能省去中间转载站以及工程投资的费用。总体来说, 当基建条件愈为复杂时, 管带机在各方面的优越性就会显现的愈加明显。而且它的一系列的探索, 对相关项目的改造提供了经验, 为新技术的研发带来了方便。在提供便利的同时还大范围改善了自然环境, 在一定程度上还可以成为环保界的一项重要举措。

2.使用价值方面

从发明到广泛应用, 管带机凭借自身的优势, 仅仅用了20年的时间, 就在市场上占领先机。据统计, 到目前为止管带机的投放数量已经达到了600多条。2011年09月25日, 安徽金日盛矿业公司宣布四川省自贡运输机械集团股份有限公司中标安徽金日盛矿业有限责任公司周油坊铁矿管状带式输送机工程。该条管状带式输送机水平长度L=9734.521m, 头尾高差H=-1.05m, 往返输送物料, 上带面铁矿石输送量Q=758/h, 下带面精矿粉输送量Q=421t/h;采用头尾变频驱动, 驱动功率P=5X710kw;是目前世界上最长的双向输送管状带式输送机。

管带机的足迹已经遍及世界各国。尤其是在水泥厂中得到了广泛使用。

据最新统计显示, 在日本, 已经有超过10家水泥厂在应用管带机设备。管带机主要应用于石膏、石灰、水泥、各类岩石等各种石料的运送。

美国内华达州HOMESTAKE金矿也开始投入使用管带机, 在1986年建成了第一条管带机, 用来运送、粉碎金矿石。

英国BRITISH COAL公司继美国金矿石公司之后建成第一条管带机。

我国淮南煤矿机械厂看到了管带机在工程造价方面的优势, 于是从日本BRIDGESTONE公司买来了管带机的专利, 开始在我国进行独家生产, 至今经营效益一直保持良好状态。

另外, 天津水泥工业设计研究院, 将对管带机进行工艺改进, 之后将由淮南煤矿机械厂加工制造, 用不了多久就可以建成并投入使用。它的建成, 将会填补我国长距离管带机在设计和使用上的空白, 树立新的里程碑。

总之, 管状带式输送机的研发, 实现了技术领域、环保领域等多领域方面的优化。实现了无尘输送, 降低了粉尘度, 减少了物料的洒落, 创设了更好的生产环境;另外, 由于空间布局的合理配置, 节省了更多的土地, 解决了占用耕地这一大难题, 提高了土地面积使用率。很好地适应了人与自然和谐共存这一理念。通过对管带机的具体分析, 个人认为在技术方面还可以得到进一步的完善, 相信, 随着科技的进步, 管带机会走的很远, 为社会发展带来更多的便利。

参考文献

[1]杨复兴编译.胶带输送机结构、原理与设计 (下册) [M].北京:煤炭工业出版社, 1983.

钢结构特点及应用 第10篇

1 国产玉米播种机的主要结构特点

施肥开沟器主要形式是杆齿式和反刀式;排种开沟器有划刀式和圆盘式;排种器有窝眼式和气吸式;覆土装置主要是覆土圆盘式;单体仿形主要是靠镇压轮来控制。

在作业时, 施肥开沟器容易挂草, 使肥沟开得过大, 造成排种开沟器悬空, 种沟没有土可开, 种子容易掉入肥沟, 影响出苗。圆盘覆土器的覆土深度不容易控制, 在地表硬度较大时, 覆土较浅, 反之较深, 该装置覆土, 湿土在外, 干土在内, 影响正常出苗。单体仿形主要是靠镇压轮来控制, 由于镇压轮距排种开沟器较远, 在地表发生变化时, 反应延迟, 不能很好地实现单体仿形来控制播种深度。

2 满胜播种机的主要结构特点

a.风机传动动力可选配液压马达, 不受发动机转速的影响, 不受播种机地头转弯影响。风机转速恒定, 有负压表, 可根据种子大小调整负压。

b.施肥采用圆盘式开沟器, 与机架之间有缓冲装置相连接, 可缓冲作业中的冲击载荷。

c.单行播种器单体仿形, 单体可调整接地压力, 有三种接地压力可选择, 可根据地表的情况调整, 便于控制播种深度。

d.行距调整范围大, 达到30～70cm, 可以满足多种栽培模式的要求。

e.排种开沟器为圆盘式, 开沟器两侧各有一个播种限深轮, 可精确控制播种的深浅。

f.排种器为不锈钢排种盘和黄铜搅种器。

g.刮种调整手柄, 可根据种子的大小, 调整刮种器的高度调整排种盘真空度的大小

h.气吸盘与排种器壳体之间有塑料耐磨密封垫, 减轻了气吸盘的磨损, 密封严、不漏气。

i.开沟时土壤不翻转, 实现了湿土覆种, 加之“V”型覆土镇压轮的使用, 使种子与土壤接触良好, 形成种沟壁毛细吸水现象, 让拱土能力弱的种子也能顺利出苗, 达到播种后出苗齐、均、壮的效果, 不用人工二次补苗和间苗。

j.与传统国产播种机相比, 由于无覆土铧和覆土圆盘等工作部件, 因而大大减少了作业阻力。

k.在土壤墒情较差的情况下, 与国产播种机相比可提前3～5d播种, 同时对于秋起垄和原垄卡种的地号, 播种后可减少机械镇压环节。

l.作业速度可达10km/h。

m.配有播种激光监控系统, 方便查找故障点, 能及时排除故障;可以夜班作业, 提高了单机作业效率。

n.备有免耕组件, 在播种开沟器前加装拨茬轮后使该播种机具有免耕播种性能, 可进行原垄卡种。但卡种前播种单体调整时一定要对准原垄中心, 否则影响播种效果。

3 应用中存在的问题

a.无深施肥装置, 播种玉米时无法进行分层深施肥作业, 所以用该机播种时需要进行播前深施肥或秋施肥;当播种地号过于板结时, 施肥深度达不到设计要求, 易出现种肥同层现象。

b.肥量不能进行微调, 只能通过更换链轮来实现肥量调节。

c.加肥不方便, 人工加肥时人员无法靠近肥箱, 影响作业效率。须配备专用加肥车。

d.最小行距30cm播种大豆时, 不能进行双苗带播种, 若要达到设计的保苗要求, 则会形成垄上株距分布不合理。有条件的可以进行两次套播来解决此问题。

论高层建筑结构设计特点及体系 第11篇

摘要：当前我国大部分高层建筑工程的结构设计均为钢筋混凝土剪力墙体系、剪力墙—筒体结构体系，此外较常用的还有框架结构体系、筒体体系等。本文就高层建筑结构设计的特点进行简要的分析、探讨，并对国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构进行简要阐述。

关键词：高层建筑；结构特点；结构体系

改革开放以来，我国建筑业有了突飞猛进的发展。近年来我国建筑面积已达到2亿平方米，建成高层建筑万栋。随着城市化进程的加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现。作为土建工作设计人员，只有充分了解了高层建筑结构设计的特点及其结构体系，才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

一、高层建筑结构设计特点

1.1 水平荷载成为决定因素

在低层和多层建筑结构中，大部分是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而对于高层建筑来讲，尽管竖向荷载仍对结构设计有着重要的影响，但水平荷载却起决定性作用。主要是由于一方面来讲，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

1.2 轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架—剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。

1.3 侧移成为控制指标

与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷載下结构的侧移变形迅速增大，与建筑高度 H的 4 次方成正比（△= qH4/8EI）。另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度。因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。否则会产生以下情况：1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。2.使居住人员感到不适或惊慌。3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。

1.4 结构延性是重要设计指标

相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有

1.5抗震设计要求更高

有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。

1.6减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。

二、高层建筑的结构设计体系

2.1剪力墙结构体系

高层建筑的剪力墙体系，其主要是指全部采用了平面剪力墙构件的主体受力结构。在此种高层建筑结构设计体系中，所有的水平作用力、垂直荷载均施加在单片剪力墙之上，该结构设计体系主要采用的是刚性结构，从而有着较高的刚度、强度，其位移曲线呈弯曲形态。高层建筑采用剪力墙体系的优点在于，延展性较强，传力均匀且性能较强，有着良好的整体性适用高度超出框架、框架——剪力墙体系，是一种性能良好、状态稳定的结构体系。

2.2框架结构体系

高层建筑结构的设计，倘若采用框架结构体系，其主要是利用柱体、梁架、基础共同组成一个平面框架，同时将其作为建筑的主要承重结构，最后通过梁的连结，使各个平面框架组合形成一个整体的空间结构体系。此种结构体系的优点在于：可灵活布置建筑的内部平面，可从中设置空间容积较大的餐厅、会议室、教室等；必要时，可通过隔断的安设与拆除，将建筑的平面布局为大空间或分割成小居室，灵活调整以满足使用需求；建筑的外墙通常会选择使用非承重构件，从而能够自由调整建筑的立面设计。值得注意的是，此种结构的刚度较小、抗测力能力较差，在地震所产生的荷载与水平荷载的作用力下，将发生大幅度位移、破损，对于超出十五层高度的建筑不宜采纳，相反则可实现建筑结构经济性、安全性的平衡。

2.3框架—剪力墙体系

对于选择框架结构体系的高层建筑，倘若其刚度、强度无法满足安全标准及有关要求时，通常需要利用质量较大的剪力墙，来替换建筑平面部分位置的框架结构，使剪力墙与框架形成一个整体，即框架—剪力墙结构体系。在水平荷载的作用下，充分利用了刚度较强的连梁、楼板，使剪力墙结构体系部分与原有框架结构体系形成一个整体，协同承受水平力。高层建筑采用框架—剪力墙结构体系，水平剪力主要由剪力墙的部分结构来承受，而垂直荷载则由原有框架结构承担，其位移曲线呈弯剪形态。此种结构体系的优点在于：通过剪力墙的增设，提高了建筑结构体系的侧向刚度，大幅缩减了建筑的位移数值，同时也有效降低了原有框架结构所负担的水平剪力并竖向均匀地分散了内力。由此可以看出，此种结构体系的总体性能优于框架体系。

三、结束语

我国的高层建筑逐渐随着经济的高速发展而越来越多，这就对高层建筑的施工质量要求也提出了相当高的标准。高层建筑有一个好的基础是整个高层建筑工程质量的关键支撑。然而在高层建筑的基础建设中，一些看似对整个工程质量没有什么影响的违规操作，却可以给整个建筑的施工质量埋下巨大的安全隐患，所以，在高层建筑的施工工程中，一定要严格的按照规定的施工标准来进行，不要有违规操作，确实保障高层建筑的安全可靠性。

参考文献：

[1]卢明.大底盘多塔高层建筑结构分析.河北工程大学.2008.

[2]张同亿，李从林，许菊萍.高层框支剪力墙结构地震反应分析的超元法[J].地震工程与工程振动；2002（02）.

[3]王崇昌，马克俭等.高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构分析[M].贵州人民出版社.1989.

选煤厂钢结构腐蚀特点及防治 第12篇

1 兴隆庄煤矿选煤厂建筑结构特点

兴隆庄煤矿选煤厂是由中美联合设计的国内第一座大型钢结构选煤厂, 厂房全部采用钢结构, 施工难度大, 要求精度高, 施工单位在施工中采用先进的吊装、组装工艺等先进施工技术。厂房采用钢筋混凝土基础, 以H型钢柱、H型钢和角钢梁组成钢结构, 钢构件以高强度螺栓连接, 围护结构为厚0.6 mm、沟深38 mm的瓦楞板, 外涂硅聚酯面漆, 内衬厚0.8 mm、沟深38 mm的镀锌瓦楞板和38 mm玻璃纤维保温层。楼板采用厚1 mm的连续槽形瓦楞板6 mm元钢点焊钢筋网, 上浇110～150 mm的钢筋混凝土形成楼板。带式输送机走廊个跨的桁架和构件由型钢焊接而成, 不设保温层, 每条走廊由1～4跨组成, 采用地面组装、整体吊装的施工方法。目前, 兴隆庄煤矿选煤厂年入洗原煤量已达600万t。

2 兴隆庄煤矿选煤厂钢结构腐蚀原因和特点

2.1 腐蚀情况

兴隆庄煤矿选煤厂是矿井煤流系统的重要组成部分, 原煤系统钢结构运行28 a, 主选系统钢结构运行24 a, 由于钢结构长期处于潮湿和振动环境, 出现了较为严重的锈蚀现象。其中的5条输送机走廊和2个厂房等7个主要结构单元较为突出, 经专业机构检测鉴定, 结论如下。

(1) 输送机走廊和厂房地基基础工作正常, 未发现地基基础有明显的不均匀沉降现象;输送机走廊变形 (挠度) 检测结果均未超出规范规定的挠度限制;中间支架的整体垂直度未超出规范规定要求。

(2) 钢桁架的下弦钢构件和节点部位锈蚀严重 (上弦和顶部钢构件锈蚀轻微或未锈蚀) , 走廊立面钢桁架的下弦节点根部以上和厂房里楼板约0.5 m范围内钢构件普遍锈蚀严重, 成片状剥离、分层, 表面及边缘凹凸不平, 围护部分有不同程度锈蚀, 防锈漆有不同程度脱落。

(3) 4个结构单元可靠性等级评定为三级, 即“不符合国家现行标准规范的可靠性要求, 影响整体安全, 应采取措施”;3个结构单元可靠性等级评定为四级, 即“极不符合国家现行标准规范的可靠性要求, 已严重影响整体安全, 必须立即采取措施”。

2.2 原因及特点分析

选煤厂钢结构腐蚀严重是由生产工艺和设备特性决定的, 选煤厂为湿法选煤, 要用大量的水, 煤炭也含有一定水分, 这些水分每时每刻都在蒸发, 致使选煤厂车间内湿度很大, 有时达到70%以上。选煤厂分选、脱水和运输设备的振动或旋转都会产生能量传给钢结构基础。生产事故、设备磨损等也会引起跑冒滴漏现象, 金属构件的潮湿现象普遍存在。煤炭中含有的硫、磷等元素构成的化合物具有较强的化学和电化学腐蚀性。从而导致选煤厂生产车间和运输走廊经常处在潮湿和振动的环境中。

2.2.1 化学腐蚀

钢材与外界介质发生化学反应而损坏的现象称为化学腐蚀。化学腐蚀过程中不产生电流, 只是一种单纯的化学作用, 如钢铁表面在常温干燥的大气中所产生的氧化。对不同的金属而言, 氧化物的结构和性质是不同的, 有的氧化物能在金属表面形成一层细密而又稳固的氧化膜, 使内层金属和外界介质隔离, 起到保护作用, 如铬、铝、锌等;而铁的氧化层则疏松易脱落, 使内层金属继续受到腐蚀介质的侵蚀, 这种金属腐蚀的速度很快, 特别是在高温下氧化速度更快。常见的腐蚀介质有氧、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢及工业废气等。

2.2.2 电化学腐蚀

选煤厂由于比较潮湿, 铁表面吸附的水膜酸性很弱或接近中性, 发生电化学反应时, 则是电极电位较低的铁容易失去电子, 氧化成Fe2+离子, 形成阳极 (即金属被腐蚀) , 在阴极主要是溶解于水膜的氧得到电子, 总电化学反应式:2Fe+O2+H2O=2Fe (OH) 2。在氧和水的继续作用下, Fe (OH) 2被氧化成Fe (OH) 3, 并部分脱水为铁锈。铁锈是一种疏松的物质, 浮在钢铁表面, 没有保护作用, 金属的阳极化反应可继续进行。所以介质中不仅H+离子能引起金属腐蚀, 含有氧时也能引起金属腐蚀, 这种腐蚀叫做吸氧腐蚀。实际上, 铁等金属的腐蚀主要是吸氧腐蚀, 兴隆庄选煤厂钢结构腐蚀情况就验证了这一点。

大气环境下钢铁的腐蚀主要表现为锈蚀。影响锈蚀速度的因素有:环境的温度、湿度、大气中酸性污染物浓度等。

湿度的影响:湿度是决定大气腐蚀类型和速度的基本因素, 相对湿度达60% (临界湿度) 以上时, 铁的腐蚀急速增加。湿度越大, 大气腐蚀性越强。选煤厂车间环境相对湿度在70%以上, 在钢结构基部、钢结构连接面、连接件、连接部缝隙等粉尘易堆积部位易形成复杂的类土壤腐蚀。

温度的影响:选煤厂钢结构厂房内部夏季温度高达40 ℃以上, 温度升高, 反应速度加快, 腐蚀加快。同时温度升高, 水汽蒸发量大, 湿度增大, 也会加快腐蚀。温度和湿度二者相互间产生协同效应, 加速腐蚀。

2.2.3 磨损腐蚀 (冲蚀)

由磨损和腐蚀联合作用而产生的材料破坏过程叫磨损腐蚀。原煤系统2台胶带输送机走廊因为矿井毛煤拉水炭较多, 处理撒落到地面的水炭而对输送机走廊底部的冲刷磨损机会明显增多, 过分的机械冲刷作用不易恢复, 腐蚀明显加剧。

2.2.4 应力腐蚀

选煤厂振动设备和旋转设备较多, 由于减振装置性能差、安装基础不平、旋转时动平衡性能差等原因, 会将巨大的破坏力传给设备基础的钢结构支撑, 这种振动环境会使部分连接构件承受更大的应力。在应力作用下, 腐蚀加速, 即发生所谓的应力腐蚀问题。

2.2.5 传统防腐工艺的限制

涂料类防腐材料和工艺对金属表面处理要求严格, 而在钢结构与水泥楼板连接部位、连接件、钢结构连接部缝隙等部位的清理很难达到要求, 造成涂刷不彻底, 留有死角。

3 防治对策

3.1 刷漆防腐

刷漆防腐在选煤厂最为常用, 但由于工作环境差, 又往往被视为简单工作, 缺乏监督管理, 因此达不到应有的效果, 造成年年防腐年年腐的局面。因此, 严格按照钢结构防腐涂装工艺标准要求, 制定适合本单位特点的作业规程, 加强防腐的全过程管理。另外还要特别注意以下几点:① 涂层作业气温应在5～38 ℃为宜, 当气温低于5 ℃时, 应选用相应的低温涂层材料施涂;② 当气温高于40 ℃时, 应停止涂层作业, 因构件温度超过40 ℃时, 在钢材表面涂刷油漆会产生气泡, 降低漆膜的附着力;③ 当空气湿度大于85%, 或构件表面有结露时, 不宜进行涂层作业;④ 钢构件制作前, 应对构件隐蔽部位、结构夹层难以除锈的部位, 提前除锈, 提前涂刷。

3.2 加固治理与日常维护

(1) 生产和检修过程中, 有时难免发生机械碰撞, 导致局部构建变形, 哪怕是微小变形, 都会对整个受力产生影响, 要及时加固修复。

(2) 选煤厂腐蚀以电化学腐蚀为主, 要针对影响电化学腐蚀的因素, 做好日常维护。选煤厂各个生产环节都会不同程度的产生粉尘, 要防止煤尘在钢结构表面沉积, 一旦出现沉积现象, 在选煤厂的潮湿环境中很容易形成电化学腐蚀环境。因此, 做好防尘工作, 不仅可维护职工身心健康, 而且是防腐工作的需要。在日常生产中, 减少地面和结构件的不必要冲水, 杜绝跑冒滴漏现象, 加强通风, 保持干燥, 并要注意防火, 因为钢结构受热后其强度会急剧下降。

3.3 防止应力腐蚀现象发生

设备安装基础要严格找平, 对于旋转设备, 要严格进行动平衡试验。减少传给钢结构基础的振动力, 否则共振时产生很大破坏力, 会加剧基础振动, 加速钢结构构件的腐蚀。

4 启示与建议

(1) 设计时从源头治理。

选煤厂生产特点有很多共性, 根据兴隆庄选煤厂的经验, 设计建设时对于腐蚀重点部位要进行长效防腐, 有些防腐措施寿命可以达到30 a, 虽然一次性投入较高, 但是免去了投产后日常的维修费用, 长期性价比高, 累计总投入会大幅降低, 同时还免去了以后维修影响生产的问题。

(2) 有资料表明, 工业用钢结构的大修年限一般为18～22

a。钢结构腐蚀问题系统性、专业性强, 选煤厂缺少这方面的技术力量, 一旦出现腐蚀严重情况, 应视为安全隐患, 可以外聘专家协助进行安全隐患排查, 必要时申请专业鉴定, 出具鉴定与加固防腐方案, 有针对性地进行加固, 可以节约加固防腐资金。

(3) 管理体制上的问题。

矿井选煤厂属于矿井煤流生产系统的重要组成部分, 矿井吨煤安全费用提取理应包括选煤厂, 但是由于选煤厂属于地面生产单位, 由于煤矿特殊的管理体制形成的管理习惯问题, 在矿井安排年度安全资金计划时, 往往把选煤厂排除在外。因此, 从体制上解决问题, 应引起有关部门的重视, 确保选煤厂安全资金真正落实到位。

(4) 领导重视是做好防腐工作的关键。