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关键字:民用建筑裂缝修补
裂缝修补主要以恢复结构材料的防水性及耐久性为目的,也有从维护人身安全及注重美观的角度而进行修补的。在满足修补的前提下,必须考虑经济性来决定修补的范围及修补的规模等。
一、修补设计
修补设计原则上应根据第四章是否需要修补及补强加固的判定结果,进行恢复己开裂结构件的机能及耐久性的设计,更重要的是要选择适当的修补材料、修补工法以及在选择修补时间的基础上进行修补设计。
进行修补设计时,应考虑如下事项:
(1)根据是否需要修补的判断结果,设定修补范围及规模,还应
按需要再度调查现场。
(2)掌握开裂原因、开裂状况(裂缝宽度、深度及型式等),建筑物的重要性及环境条件(一般环境、工厂地区、盐类环境、温泉地带、寒冷地带及特殊用途)。
(3)为了明确规定修补目的及恢复目标,考虑(2)中的环境条件,选定最适于修补的修补材料、修补工法及修补时间。选择修补工法,可按开裂现场及开裂原因参照表6.1所示内容决定。另外,当构筑物处于盐类等苛刻环境时,应选择比普通环境条件高一个等级的材料及工法。如有可能,裂缝最好在稳定后再作修补;对随环境条件变化的温度裂缝,则宜在裂缝最宽时处理。
混凝土建筑物及构件的修补恢复目标将视竣工时的初期性能、建筑物的耐用年限、开裂原因、劣化程度及劣化范围等而异,另外,保修年限也不尽相同。
通常,可将修补恢复目标分成如下三个阶段:
①恢复到与健全构件同等性能。因水泥的水化热、碳化、千缩而产生的裂缝等,是作为搞清开裂原因而进行修补的对象。希望保修年限定为10-15年。
②恢复到不妨碍使用的程度。当由钢筋腐蚀、碱性骨料而导致的裂缝及由此产生的劣化度比较明显时,或者开裂原因是多方面的,又不能将所有原因都搞清楚时,年限定为5-10年。
③恢复到能够确保人身安全的程度。一般针对以确保人身安全而进行的应急修补工程。
(4)必须充分研究修补作业所必要的机械材料、脚手架及工程现场对周围人群的安全保障。
二、修补工法及特点
2.1表面修补法
常用的方法为涂覆法,增加整体面层,压抹环氧胶泥,环氧浆液粘玻璃丝布,表面缝合等。
(1)涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时,采用手工或机械喷涂方法,将修补材料涂覆于混凝土表面,起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之间,厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化,介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等,例如,要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料,聚氨酷涂料,聚氨酷沥青涂料等刚性涂料,不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体,橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。
(2)增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多,分布面较广时,常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下,整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时,宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。
(3)压抹环氧胶泥:对于数量不多,又不集中,缝宽>0.lmm的裂缝可采用此法处理。
(4)环氧浆液粘贴玻璃丝布:一般采用环氧树脂胶料或环氧焦油胶料,粘贴1~2层玻璃丝布。
(5)表面缝合:在裂缝两边钻孔或凿槽,将u形钢筋或金属板放入孔或槽中,用环氧树脂砂浆等无收缩型砂浆灌入孔或槽中锚固,以达到缝合裂缝的目的。
2.2局部修复法
常用的方法有充填法,部分凿除重新浇筑混凝土、预应力法等。
(1)充填法
用钢钎、风镐或高速转动的切割圆盘将裂缝扩大,最终凿成V形或梯形槽,分层压抹环氧砂浆、或水泥砂浆、或聚氯乙烯胶泥、或沥青油膏等材料封闭裂缝。其中V形槽适用于一般裂缝修补;梯形槽用于渗水裂缝修补;环氧砂浆适用于有结构强度要求的修补;聚氯乙烯胶泥和沥青油膏仅适用于防渗漏的修补。
(2)预应力法
用钻机在构件上钻孔,注意避开钢筋,然后穿入螺栓(预应力钢筋),施加预应力拧紧螺帽,使裂缝减小或闭合。如条件许可时,成孔的方向应与裂缝方向垂直,见图2.2(a)钻孔方向不与裂缝垂直时,宜采用双向施加预应力,见图2.2(b)。
(3)部分凿除重新浇筑混凝土
对于钢筋混凝土预制梁等构件,由于运输、堆放、吊装不当而造成裂缝的事故时有发生。这类裂缝有时可采用凿除裂缝附近的混凝土,清洗、充分湿润后,浇筑强度高一等级的混凝土,养护到规定强度的修补方法。修补后的构件仍可使用在工程上。用这种方法修补己断裂的构件应特别慎重。此外,修补前应检查钢筋的实际应力和变形状况。修补混凝土宜用微膨胀型。修复工作必须十分仔细认真,否则新老混凝土结合不良将导致失败。
2.3灌浆法
将水泥或化学浆液灌入混凝土缝内,使其扩散,固化。固化后的浆液具有较高的粘结强度,与混凝土能较好地粘结,从而增强了构件的整体性,使构件恢复使用功能,提高耐久性,达到堵漏防锈补强的目的。
用于结构修补的化学浆液主要有两类:一类是环氧树脂浆;另一类是甲基丙烯酸甲酷液(简称甲凝液)。用于防渗堵漏的化学浆液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸盐等。这些不溶物可充填缝隙,使之不透水并增加强度。
虽然民用建筑混凝土结构裂缝修补工法多种多样,但我们不能只知其一、只用其一,而应牢牢掌握每一种方法,以一变应万变,做到根据不同情况采取不同方法,尽量实现修补最优。
参考文献:
[1]王铁梦.工程结构裂缝控制.北京:中国建筑工业出版社,2000
[2]建筑工程施工质量验收统一标准(GB50300-2001),2001
[3]曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施.建筑结构,2002,(8)
关键词:高层民用建筑;结构设计;问题;措施
中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:
0引言
建筑工程质量的好坏和群众生命财产安全息息相关,而其中建筑设计又是一项繁重、责任大的工作,对建筑物的整体安全、经济合理性以及适用都会造成严重的影响。 实际设计过程中,结构设计概念与方法上总是存在着一定的差错,之所以存在差错,主要有以下几方面的原因:第一,由于设计人员对于高层建筑设计没有过多的重视,只盲目的按照或者一味的照搬其他设计结果进行;第二,设计人员对于相关设计规范及方法缺乏一定的了解;第三,设计人员没有清晰的力学概念,难以构建起科学合理的计算模式,在判断结构验算结果时,经验不足。
1.高层民用建筑结构设计过程中存在的问题
1.1天然地基承载力与基础埋深的确定问题
首先是地基承载力的确定存在误差 ;在对地基承载力进行确定时,不仅要对其性质加以充分的考虑,而且,还要充分的考虑基础的埋置深度以及宽度,地基承载力会随着基础埋置深度的加深以及基础宽度的加大而逐渐的提高。但是,如果属于软弱基地,那么,将会使得地耐力取值进一步提高,存在安全隐患。其次,基础埋深,通常从室外地面标高开始算起;填方区域应在填土后才可进行挖槽,可从填土面开始算起,填土主要是在上部结构而完成的,从天然地面标高开始算起。如果地下室采用的是箱形基础,那么,基础埋深应从室外地面标高开始算起;比如,分离式的基础的地下室,也就是说内墙与内柱基础,具体埋置深度应从室内地面开始算起;而地下室外墙基础应采取室内与室外计算埋置深度的平均值。不过,实际设计过程中,通常没有考虑天然地面室外设计地面标高间存在的不同和填土的规范施工顺序,只一味的按照设计室内地面标高算起。这样一来,就会使得基础计算埋深值进一步增大,最终导致按照深度调整后的地基承载力也较大,安全系数低。
1.2结构计算存在的问题
建筑物结构计算存在的问题是荷载取值不够合理、验算底框砌体结构方面的问题以及结构周期折减系数的确定。如,高层民用框架的建筑一般在采取独立的基础上以及其地基受力部位不具备软弱粘性土层的情况下,那么,就非常有必要对地基的抗震承载力加以验算,在对其基础进行设计时,应充分的考虑风荷载的作用。因此,必须将风荷载输入到高层民用建筑中。只有具有均匀的刚度时方可采用底部剪力法,假如其结构中存在薄弱层,应充分考虑其因塑性变形集中所带来的影响;此外,由于框架结构等都有填充墙,因此,它的实际刚度要高于计算时的刚度,但其实际周期比计算周期小,因此,最终所计算出的地震剪力通常较小,使得结构潜在了安全隐患,唯一的解决办法就是折减计算周期。
2.加强高层民用建筑结构设计措施
2.1对地基承载力宽度与深度修正
在对地基承载力宽度与深度进行修正时,应结合工程具体情况,根据《建筑地基基础设计规范》中的规定、基本原理以及理论,明确基础埋置深度的取值,特别对于部分特殊情况,应充分的分析,合理的进行取舍。在施工中要求基础完成时还要在上部结构施工前回填完成,回填土应进行分层夯实。实际上,地基承载力就是地基同时满足强度以及变形这两个条件时,单位面积所能承受的最大荷载。一般情况下,上部结构体型较为简单,整体刚度较大,如果,地基不均匀沉降有着极强的适应性,那么,地基承载力就可取高值;如果基础宽度大,埋置深度深,那么,地基承载力就会有所提高;高层建筑为了使得地基具有较好的稳定性,避免建筑物滑动与倾覆,通常都会要求基础整体刚度要大,埋置深度深,可采用箱形基础。另外,基础埋深对于地基土体及上部结构所组成的相互作用体系的动力特性与动力反应有着一定的影响;各个学者在对这一问题进行研究后,所得出的结论存在着一定的差异,主要是因为上部结构刚度条件具有差异性。应对上部结构各种刚度条件加以全面的考虑,并进行大量的数值计算,从而获取到基础埋深对土体与结构共同作用体系的动力特性与反应影响的规律。
2.2结构计算参数的选择
具体有以下三方面:首先,选择合理的地震力振型组合数;其对于高层建筑,在没有采取扭转耦联计算方式时,应取3,如果振型系数已经超出了3,那么,应取3的倍数,不过决不能比房屋层数高,在《建筑抗震设计规范》中有明确的规定,一个合理的振型个数通常能够取振型参与质量达到总质量的百分之九十所需的振型数。目前,中国建筑科学研究院已经具备了这一功能,能够及时的将这种参与质量的比值全面的输出。同时,通过耦合计算的地震剪力要比非耦合计算小,只有其结构发生极为明显的扭转时,才可以采用耦合计算的方式进行,必要时应采用非耦合计算加以补充。其次,框架结构或荷载最不利布置与组合;如果活荷载较大,那么,是否对活荷载进行最不利布置、组合,会严重的影响到计算全面的反映出来,很有可能导致结构不安全。并且在PKPM中难以将荷载规范表4.1.1中的第1(1)与第1(2)~12项进行明确的区分,无法满足荷载规范区分不同荷载类型采用各种楼面荷载折减系数的具体要求。所以,在对结构计算过程中,应对各种构件进行区分,然后进行分布计算,并且当荷载输入时,应进一步折减楼面活荷载。
3.结论
综上所述可知,本文论述了高层民用建筑结构设计过程中存在的问题,并针对问题制定了有效的措施,以确保结构设计具有较高的准确度、安全性以及较好的经济合理性。由于笔者能力有限,本文的论述不是很全面,以期相关人员提出宝贵的意见。
参考文献:
[1] 倪荣荣.高层建筑结构设计若干问题探讨[J].才智,2011年23期.
[2] 陈娟,王晓霞,李谦.高层建筑结构的若干关键设计分析[J].科技致富向导,2011年20期.
[3] 卜永庆.高层建筑结构分析与设计[J].中国新技术新产品,2011年14期.
Abstract: The quality of civil quality factors in addition to effect and site construction, another important factor is the structural design. This paper discusses some key problems in the design of civil building structure, and the study and analysis of the key points for simple.
Keywords: Chinese civil building structure; problem; analysis of the key points
中图分类号:TU318 文献标识码: 文章编号:
一、高层民用建筑结构的设计原则
1.结构坚固、耐久。除按荷载大小及结构要求确定构件的基本断而尺寸外,对阳台、楼梯栏杆、顶棚、门窗与墙体的连结等构造设计,都必须保证建筑物构、配件在使用时的安全。 2.应用先进技术。在进行建筑构造设计时、应大力改进传统的建筑方式,从材料、结构、施工等方面引入先进技术、并注意因地制宜。
3.合理降低造价。各种构造设计,均要注重整体建筑物的经济、社会和环境的三个效益,即综合效益。在经济上注意节约建筑造价,降低材料的能源消耗,又要有利于降低经常运行、维修和管理的费用。还须保证工程质量,不能单纯追求效益而偷工减料,降低质量标准,应做到合理降低造价。 4.注意美观大方。建筑物的形象除了取决于建筑设计中的体型组合和立面处理外,一些建筑细部的构造设计对整体美观也有很大影响。例如栏杆的型式、阳台的凸凹、室内外的细部装修,各种转角、收头、交接处的接头设计.都应合理处理.并相互协调,注意美观大方。
二、影响高层民用建筑结构设计的主要因素
1.外力作用的影响 作用在建筑物上的各种外力统称为荷载。荷载可分为恒荷载(如结构自重)和活荷载(如人群、家具、风雪及地震荷载)两类。荷载的大小是建筑结构设计的主要依据。也是结构选型及构造设计的重要基础,起着决定构件尺度、用料多少的重要作用。风载是高层建筑水平荷载的主要因素,风力随着地面的不同高度而变化,在沿江沿海地区,风力影响更大,设计时必须遵照有关设计规范执行。 地震荷载也是主要荷载。地基土的纵波使建筑物产生上下颤动;横波使建筑物产生前后或左右的水平方向的晃动。但这三个方向的运动并不同时产生,其中横波的振动往往超过风力的作用,所以地震力产生的横波是建筑物的主要侧向荷载。地震的大小用震级表示,震级的高低是根据地震时释放能量的多少来划分的,释放能量愈多,地震越大,震级也愈高。故震级是地震的大小指标。在进行建筑物抗震设计时,是以该地区所定地震烈度为依据,地震烈度是指在地震过程中,地表及建筑物受到影响和破坏的程度。
2.气候条件的影响 我国各地区地理位置及环境不同,从炎热的南方到寒冷的北方,气候条件有许多差异。太阳的辐射热、自然界的风、雨、雷、霜、地下水等构成了影响建筑物的多种因素。有的构、配件因热胀冷缩而开裂;有的部位出现渗漏水现象;有的因室内过冷或过热而妨碍工作等等.放在进行构造设计时,应该针对建筑物所受影响的性质与程度,对各有关构、配件及部位采取必要的防范措施.如防潮、防水、保温、隔热、设伸缩缝、设隔蒸汽层等等。以防患于未然。
3.各种人为因素的影响 人们在生产和生活活动中,往往遇到火灾、爆炸、机械振动、化学腐蚀、噪声等人为因素的影响。故在进行建筑构造设计时,必须针对这些影响因素,采取相应的防火、防爆、防振、防腐、隔声等构造措施,以防止建筑物遭受不应有的损失。
三、高层民用建筑结构设计过程中存在的问题
1.天然地基承载力与基础埋深的确定问题 首先是地基承载力的确定存在误差 ;在对地基承载力进行确定时不仅要对其性质加以充分的考虑,而且还要充分的考虑基础的埋置深度以及宽度,地基承载力会随着基础埋置深度的加深以及基础宽度的加大而逐渐的提高。但是如果属于软弱基地,那么将会使得地耐力取值进一步提高存在安全隐患。其次基础埋深通常从室外地面标高开始算起;填方区域应在填土后才可进行挖槽,可从填土面开始算起,填土主要是在上部结构而完成的,从天然地面标高开始算起。如果地下室采用的是箱形基础,那么基础埋深应从室外地面标高开始算起;比如分离式的基础的地下室也就是说内墙与内柱基础,具体埋置深度应从室内地面开始算起;而地下室外墙基础应采取室内与室外计算埋置深度的平均值。不过实际设计过程中通常没有考虑天然地面室外设计地面标高间存在的不同和填土的规范施工顺序,只一味的按照设计室内地面标高算起。这样一来就会使得基础计算埋深值进一步增大,最终导致按照深度调整后的地基承载力也较大,安全系数低。
2.结构计算存在的问题 建筑物结构计算存在的问题是荷载取值不够合理、验算底框砌体结构方面的问题以及结构周期折减系数的确定。如高层民用框架的建筑一般在采取独立的基础上以及其地基受力部位不具备软弱粘性土层的情况下,那么就非常有必要对地基的抗震承载力加以验算,在对其基础进行设计时,应充分的考虑风荷载的作用。因此必须将风荷载输入到高层民用建筑中。只有具有均匀的刚度时方可采用底部剪力法,假如其结构中存在薄弱层应充分考虑其因塑性变形集中所带来的影响;此外由于框架结构等都有填充墙,因此它的实际刚度要高于计算时的刚度,但其实际周期比计算周期小,因此最终所计算出的地震剪力通常较小,使得结构潜在了安全隐患,唯一的解决办法就是折减计算周期。
四、加强高层民用建筑结构设计措施
1.对地基承载力宽度与深度修正 在对地基承载力宽度与深度进行修正时,应结合工程具体情况,根据《建筑地基基础设计规范》中的规定、基本原理以及理论,明确基础埋置深度的取值,特别对于部分特殊情况,应充分的分析,合理的进行取舍。在施工中要求基础完成时还要在上部结构施工前回填完成,回填土应进行分层夯实。实际上地基承载力就是地基同时满足强度以及变形这两个条件时,单位面积所能承受的最大荷载。一般情况下上部结构体型较为简单,整体刚度较大,如果地基不均匀沉降有着极强的适应性,那么地基承载力就可取高值;如果基础宽度大,埋置深度深,那么地基承载力就会有所提高;高层建筑为了使得地基具有较好的稳定性,避免建筑物滑动与倾覆,通常都会要求基础整体刚度要大,埋置深度深,可采用箱形基础。另外基础埋深对于地基土体及上部结构所组成的相互作用体系的动力特性与动力反应有着一定的影响;各个学者在对这一问题进行研究后,所得出的结论存在着一定的差异,主要是因为上部结构刚度条件具有差异性。应对上部结构各种刚度条件加以全面的考虑,并进行大量的数值计算,从而获取到基础埋深对土体与结构共同作用体系的动力特性与反应影响的规律。
2.结构计算参数的选择 具体有以下三方面:首先选择合理的地震力振型组合数;其对于高层建筑,在没有采取扭转耦联计算方式时,应取3,如果振型系数已经超出了3,那么应取3的倍数,不过决不能比房屋层数高,在《建筑抗震设计规范》中有明确的规定,一个合理的振型个数通常能够取振型参与质量达到总质量的百分之九十所需的振型数。目前中国建筑科学研究院已经具备了这一功能,能够及时的将这种参与质量的比值全面的输出。同时通过耦合计算的地震剪力要比非耦合计算小,只有其结构发生极为明显的扭转时,才可以采用耦合计算的方式进行,必要时应采用非耦合计算加以补充。其次框架结构或荷载最不利布置与组合;如果活荷载较大,那么是否对活荷载进行最不利布置、组合,会严重的影响到计算全面的反映出来,很有可能导致结构不安全。在对结构计算过程中,应对各种构件进行区分,然后进行分布计算,并且当荷载输入时,应进一步折减楼面活荷载。
五、结束语
民用建筑的结构设计是一个复杂的系统,其中存在的问题涉及到方方面面,要解决好这些问题就需要丰富的经验和先进的理论知识,在此前提下,建筑结构设计师通过综合考虑各方面设计因子,并与各种规范进行多重整合,运用科学的设计理念,做到建筑设计与结构设计的紧密结合,选择合理的结构体系,这样才能设计出真正满意的建筑。
参考文献:
关键词:锅炉房,燃气
0.背景
天然气作为一种清洁优质的能源,在世界大力推动低碳经济发展,以及在我国改善能源结构的过程中,获得了前所未有的大发展。随着天然气应用技术的不断发展,越来越多的工业、商业用户采用天然气作为燃料,因此在燃气设计中我们会接触各种不同类型的以天然气作为燃料的工业、商业用户的设计,在此主要针对以天然气为燃料的燃气锅炉房中的天然气管道设计进行探讨。
1.前期勘察
设计前期首先应对锅炉房的位置进行勘察,判断锅炉房的位置、建筑结构是否满足规范要求,前期勘察过程非常重要,锅炉房的位置和建筑结构是否满足要求是燃气管道系统设计的前提条件。前期勘察过程中应以《锅炉房设计规范》GB50041[1]作为依据来判断。锅炉房宜为独立的建筑物,当锅炉房和其他建筑物相连或设置在其内部时,严禁设置在人员密集场所和重要部门(如公共浴室、教室、餐厅、影剧院的观众厅、会议室、候车室、档案室、商店、银行、候诊室)的上一层、下一层、贴邻位置以及主要通道、疏散口的两旁,并应设置在首层或地下室一层靠建筑物外墙部位。住宅建筑物内,不宜设置锅炉房。锅炉房出入口的设置必须符合下列规定:出入口不应少于2个, 但对独立锅炉房,当炉前走道总长度小于12m,且总建筑面积小于200m2时,其出入口可设1个;非独立锅炉房,其人员出入口必须有1个直通室外;锅炉房为多层布置时,其各层的人员出入口不应少于2个。楼层上的人员出入口,应有直接通向地面的安全楼梯。论文参考网。锅炉房通向室外的门应向室外开启,锅炉房间内的工作间或生活间的门应向锅炉间内开启。依据《锅炉房设计规范》GB50041进行设计时应注意其使用范围:以水为介质的蒸汽锅炉锅炉房,其单台锅炉额定蒸发量为1~75t/h、额定出口蒸汽压力为0.10~3.82MPa(表压)、额定出口蒸汽温度小于等于450℃;热水锅炉锅炉房,其单台锅炉额定热功率为0.7~70MW、额定出口水压为0.10~2.50MPa(表压)、额定出口水温小于等于180℃(注:真空锅炉、直燃机组、导热油炉等不适用于《锅炉房设计规范》,用气量较大的采暖炉、热水炉不能使用《锅炉房设计规范》的可参考《燃气采暖热水炉应用技术规程》)。
2.锅炉房内天然气管道系统设计中注意的问题
2.1燃气调压设施
燃气锅炉的用气量比较大,用气压力也比一般的民用户要高,因此为了保证供气的稳定性锅炉房燃气宜从城市中压供气主管上铺设专用管道供给,经过滤、调压后使用,燃气调压设施宜单独设置且与建构筑物的安全间距应满足《城镇燃气设计规范》GB50028[2]和《建筑设计防火规范》GB50016[3];燃气调压设施是否选用备用或旁通应与用气方协商后确定,但为了不间断供气,建议调压装置采用双路(即一开一备)。
2.2燃气计量设施
常用燃气流量计的类型:膜式流量计、气体腰轮(罗茨)流量计和气体涡轮流量计,膜式和气体腰轮流量计属于容积式流量计,气体涡轮流量计属于速度式流量计。在流量计选型时面对众多类型的流量计应根据流量计的技术指标、工作性能、使用条件和适应范围进行认真分析比较,选择能满足测量要求的流量计。选择流量计时,应该选择合适的量程,减少测量误差,使测量精度在国家规定的范围内,但是流量计的测量精度不是流量计选型的唯一条件,设计还要根据燃气设备的实际运行工况,综合考虑流量计的使用成本及安装维护成本,合理选择满足测量要求的流量计。在流量计选型时,最好使得运行时的流量在计量表最大流量的20%~85%,应避免选用流量计量程过大或过小,如果流量计的量程过大则测量精度不够,容易造成计量不准,给用户或燃气公司造成经济损失,反之如果量程过小容易使燃气计量设施长期处于超负荷运作的状态。目前各种类型的流量设备都有进行温度和压力修正的装置,在选型时应根据介质的特性如压力、温度、密度、粘度、压缩性等因素,考虑贸易计量的公平性,确定是否需要进行补偿修正。
2.3锅炉房燃气放散管的设置
锅炉房内燃气管道应在下列位置设置放散管:锅炉房进气管总切断阀的前面(顺气流方向);燃气干管的末端,管道、设备的最高点;燃烧器前两切断阀之间的管段;放散管可根据具体布置情况分别引至室外或集中引至室外,放散管出口应安装在适当的位置,使放散出去的气体不致被吸入室内或通风装置内(与门窗的距离不应小于3.5米),放散管出口应高出屋脊2m以上。
3.锅炉房的防爆泄压要求
锅炉房的外墙、楼地面或屋顶,应有相应的防爆措施,并应有相当于锅炉间占地面积10%的泄压面积, 泄压方向不得朝向人员聚集的场所、房间和人行通道, 泄压处也不得与这些地方相邻。地下锅炉房采用竖井泄爆方式时, 竖井的净横断面积,应满足泄压面积的要求。当泄压面积不能满足上述要求时,可采用在锅炉房的内墙和顶部(顶棚)敷设金属爆炸减压板作补充。论文参考网。泄压面积可将玻璃窗、天窗、质量小于等于120kg/m2的轻质屋顶和薄弱墙等面积包括在内。锅炉房的泄爆口,未经原建筑设计单位书面同意,严禁在承重的墙、柱、梁等处开口,当不能满足要求时和用气方沟通协调。
4.锅炉房内的其他安全措施
锅炉房的通风量应满足锅炉燃烧所需要的空气量。锅炉房宜采用自然通风,当自然通风不能满足通风要求时,应设置机械通风,通风量应符合下列规定:正常通风量按换气次数不少于6次/h确定;事故通风量按换气次数不少于12次/h确定,燃气锅炉房应选用防爆型的事故排风机,该机械通风设施应设置导除静电的接地装置。锅炉房每台锅炉前的燃气干管道上应设手动快速切断阀和自动切断阀,自动切断阀应和泄漏报警器和送排风系统等连锁,其设计应符合下列要求:当燃气浓度达到爆炸下限的20%时,燃气浓度检测报警器应进行报警,电磁阀立即自动切断气源,同时启动自动送排风系统。同一锅炉房宜选用型号、容量和燃烧设备相同且是同一厂家的锅炉,若必须选用不同的锅炉时,其种类不应超过两种。锅炉房不宜设置在民用建筑物内,当确有困难必须设置在民用建筑内或锅炉房与民用建筑贴临时锅炉房内应设置火灾自动报警和自动灭火系统,并接至消防控制中心,且锅炉房与其他建筑物相邻时,其相邻的墙应为防火墙。论文参考网。对于热负荷较大的用气设备,并带有炉膛和烟道,按照规范要求,必须在炉膛和烟道处设爆破门,有专用的排烟设施,锅炉房内应设固定的防爆照明设备。
5.总结
锅炉房是具有一定爆炸性危险的建筑,因此在设计时要从多方面考虑安全问题,本文就锅炉房燃气设计时应该注意的问题进行了阐述,希望能给广大读者以启发。
参考文献
[1]锅炉房设计规范.GB20041-2008[S].
[2]城镇燃气设计规范.GB50028-2006[S].
[3]建筑设计防火规范.GB50016-2006[S].
关键词:钢结构;设计;民用建筑;难点
中图分类号:TU391文献标识码: A
引言
20世纪80年代以后,钢机构在候机楼、飞机库、体育馆等大型建筑中被广泛的使用,同时也应用到了节能窗、幕墙建筑等新的领域中。到了21世纪,随着我国农林牧业的日益规模化,钢结构又逐渐运用到了花卉展厅、温室餐厅中来。钢结构的快速发展与其丰富的产量以及辽阔的地域有着莫大的关系,在二十多年的发展过程中,钢结构的应用范围不断扩大,而钢结构的应用技术在软件的开发与优化下也日益成熟,质量逐渐稳定。
1、钢结构应用及钢结构设计目前现状
随着社会的发展,钢结构已经广泛的应用于各个领域,发挥着重要作用,其最大的优点是:首先,钢材的强度非常高,同时连接起来方便、可靠,同时能够进行可回收利用、对环境无污染;其次,钢结构的自重非常轻,安装起来更加方便容易,施工的周期短,抗争能力强等;在实际设计的过程中,钢结构的材料力学性能的可靠性和结构形式的灵活性使得钢结构得到了进一步的发展。所以,最近的几年,钢结构无论是在国内还是国际上其发展潜力越来越大,应用也是越来越广泛。
随着科学技术的不断发展,钢材的种类也是越来越多,特别是在高性能的钢材铲平已经在市场中占据着非常重要的位置,应用更加的广泛。尤其是在计算机软件方便,钢结构计算更加的方便,应用也是越来越全面,钢结构在有限元及空间作用的研究及应用会越来越普及。
2、钢结构在民用建筑上的推广势在必行
长期以来,我国的钢结构主要应用于工业建筑上,在民用建筑中应用并不是很广泛,其主要的原因是因为:
2.1、在以前,我国的钢结构产量非常低,并且钢结构的价格又特别高,所以建筑行业中使用钢结构会对大大增加成本,从而使得钢结构在建筑上的应用受到很大的限制,因此其主要用于了工业建筑中。
2.2、工业建筑通常的情况下都是具有一定的模数,钢结构的产品化高、施工速度快的特点刚好能够符合工业建筑的需求,所以,广泛的应用于工业建筑中,使得建筑能够提早的进入使用,促进生产。
2.3、钢材的耐火性和耐腐蚀性差。钢材一般都是曝露于空气中,如果在潮湿的空气中就特别容易发生缓慢的化学作用,双碟钢材发生腐蚀,使得建筑的美观受到很大影响;发生火灾的时候,钢结构的耐火性差,所以很少应用。对于民用建筑,不仅需要美观,而且,其内固定人口可能会很多,要求发生火灾等灾害时,能尽可能保证安全,所以对于所选的钢结构的要求是非常高的。
到目前为止,情况发生了很大改变。首先,在我国已经大大提高钢材产量,从而为钢材在民用建筑上的应用铺平了道路。其次,钢材用于民用建筑,经合理设计后,其综合经济指标很好,原因是:1)钢材是轻质高强材料,达到同样强度时,钢构件的截面尺寸相对较小,所占建筑面积较小,相对建筑的使用面积会增加,这对于“黄金地段”很重要。2)钢材的轻质使得结构的自重会有所降低,对地基的压力相对减小,节省地基造价。3)钢结构建筑的施工速度快,可使建筑很快投入使用。最后,随着科技水平的提高,研制出越来越多的新型材料,以加强钢材的防腐性能,提高钢的耐火极限(也有通过改善钢自身的组成,来提高这些性能)。
此外,钢结构用于民用建筑还有以下优势:l)钢结构的塑性和韧性好,合理设计后,会具有很好的抗震性能,以保证“大震不倒、小震不坏、中震可修”,这对于以人为本的民用建筑,至关重要。2)采用钢结构,可建成造型新颖别致的建筑。由于钢材良好的性能,使得其既可很大程度的发挥建筑师的创造灵感,又可最大限度满足用户对使用和建筑美观的要求。3)采用钢材能做到可持续发展,符合时代要求。现今社会,随着人们对美的追求,却不忘对自然的保护和对能源的节约,从而实现可持续发展。钢材属“环保、节能、产品化材料”,钢结构为“绿色建筑”,符合历史发展潮流。
3、钢结构设计中的难点
3.1、无法充分地发挥钢结构的多断面隐藏优势
在民用建筑钢结构设计中,由于技术人员和设计人员的职业水平还有待提高,因此其结构设计仍然比较单一。而过于强调施工的安全性,也让设计人员无法充分发挥想象力,导致结构设计出现了使用和审美上的质量缺陷,也不能充分展示钢结构的造型艺术魅力。因而,在设计时要高度重视装修细节,隐藏结构观感缺陷,改变目前钢结构梁柱和梁断形式,通过设计达到利用墙体和楼板等砌筑体隐藏钢结构的目的,使钢结构更加符合相关标准,满足建筑审美要求。
3.2、难以让楼板、管线以及钢结构墙体合理地交叉
钢结构设计中,很难避免专业管线从钢梁、墙体或者楼板等结构上穿过这种情况。在施工过程中需要在钢梁腹板上大量的开孔,由于开孔过程中必须要选择剪力较小的地方,或者是弯矩较小处,因而给结构设计人员的工作带来了挑战,在结构设计上要严格控制钢梁腹板的剪力点。而目前在民用建筑中,经常出现随处开孔的现象,这种操作具有危险性,会影响结构梁板的稳定性能,造成结构的安全隐患。在开孔施工中必须要慎重,一定要对设计进行反复审核,及时进行结构设计的加固,使结构不断满足住宅墙体楼板布设管线精度的要求。如果出现偏较大的情况,就必须要及时调整,避免不合理的管线交叉现象,以免影响墙体的隔音、保温和防渗透性能。
3.3、转换层的设计上需要注意
建筑功能的多样化使得建筑的上下结构以及使用功能也随之而变化,所以在实现建筑结构变化中,要尽量注意建筑转换层结构的设计。现在常用的转换层有厚板转换层、巨型梁转换等。细细来说,其一,进行转换层自身重量控制。采用梁系转换的方式来进行厚板厚度控制和转换层质量控制;其二,严格控制刚度。进行高位转换的同时,转换层的刚度提升相对较快,所以要对转换层上下部分的刚性比进行相对调整,用空间分析的方法,空间承载力能得到相应的控制;其三,进行转接控制。在转换梁与中筒连接设计中,要把钢筋混凝土柱连接在转接范围内的筒体处,加强连接,以防止地震时脱节现象的发生。
3.4、难以全面地保证围板墙的质量
在民用建筑中使用钢结构时,在选材方面就具有一定的难度,要考虑材料的可重复、可循环和可再生性,最大限度的节约材料资源。施工中很多因素都会影响围护墙板的质量,导致外墙裂缝现象、建筑物漏水等问题。目前外墙板应用在钢结构民用建筑方面的规模和推广范围比较小,这主要是由于部分墙体墙板的施工成本比较高。与常规墙体造价相比,其单位建筑面积的投资额会增加60元/m2,且会伴随墙体和结构衔接不够融洽的现象,尤其是定型板材与不同建筑结构相配套的问题。板材的选择工作十分重要,如果板材使用不合理就会出现板与板之间衔接裂缝,造成严重的质量问题。
结束语
钢结构在建筑物建造过程中具有很强的使用和推广价值,虽然目前在钢结构设计上还存在一些问题,无法实现钢结构的使用效果和价值,但是随着研究力度的不断加大,在不久的将来,钢结构设计水平一定会得到大幅提升,在民用建筑中充分展现钢结构魅力的同时也提高建筑物的质量。
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论文参考文献的撰写表明了作者是站在什么样的高的,以什么起点来进行学术研究的,没有一定的文献阅读参考,怎么能反映对这个学术领域研究的动态。下面是学术参考网的小编整理的关于建筑安全论文参考文献,欢迎大家阅读借鉴。
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【论文关键词】结构设计 ISO9001:2008 全面质量管理 表格 文本
在建筑工程领域中,建筑结构设计是极其重要的一个环节,它不同于其它专业设计,它的设计质量直接影响着工程周期、成本节约,可以说是一个工程中重要的生命线。对业主而言,在同行业中是视时间和成本为金钱的,有效地缩短工程周期和节约成本就意味着在市场中能取得先机,立于不败之地,获取更大的效益,业主对设计单位的要求就是如此。可以说能做到业主满意、以业主为服务中心就会增强设计单位的同行业竞争力。正因为如此,设计单位执行ISO9001:2008全面质量管理来保证设计质量是一种行之有效的方法。针对建筑结构设计全面质量管理,设计单位可采取如下过程管理方法,其中设计单位结构总工程师是建筑结构设计全面质量管理的总负责人,组织实施全面质量管理。
一、设计前期质量管理
1.根据业主要求设计单位组建设计项目组,安排结构设计各阶段的设计人员、校对人员、专业负责人、审核人员并安排相应的完成时间,形成设计进度计划表。
2.在签定设计合同时由设计人员了解业主对该项目的明确要求和隐含要求,向业主指定的业主代表收集设计资料,包括a.委托书、 b.立项文件、 c. 地质勘察报告、 d.环评报告、e.规划总平等等,同时对提供的资料要由业主代表签字确认。
3.针对建筑工程的不同类型,由专业负责人对设计和校对人员进行事先指导,形成事先指导表。同时专业负责人应起草本设计项目结构设计统一措施,经结构总工程师批准后,结构人员保证人手一份使用。设计项目结构设计统一措施可按以下选择a.工程地质勘察要求、b.结构设计制图标准、c.工业厂房结构设计统一措施、d.多层(砖混、框架等)民用建筑结构设计统一措施、e高层(框架、框架剪力墙、剪力墙等)民用建筑结构设计统一措施等。
二、设计过程质量管理
1.在方案设计、初步设计、施工图设计中设计人员应严格执行结构设计统一措施,如有异议应及时向专业负责人提出,由专业负责人和总工程师确定最终标准,而不能一意孤行,违反全面质量管理,影响设计进度。
2.建筑各专业在各阶段设计过程中应互提设计基础资料,形成配合资料互提单表,以此表来约束各专业人员的设计责任行为。结构设计人员应做到主动与建筑各专业沟通,做到设计严谨、不遗漏。
3.在初步设计结束后施工图设计过程中可根据工作情况,由各级负责人进行设计中间工作检查,形成中间检查表。各级负责人应做到主动及时发现问题及时解决问题,以免设计校对、审核时改动过大,影响设计进度。
4.设计人员应严格执行设计进度,如遇特殊情况不能在安排时间内完成,应及时把情况向专业负责人说明,由专业负责人另行安排设计人员协助工作,保证工作按时完成。在各阶段设计结束后进行设计校对、审核,并形成校对记录表、审核记录表。对校对过程中出现的问题,设计人员可以有自己的思路原则,说明理由经总工程师审核确认后,可以不修改,否则都应进行修改,而不能弄虚作假不修改。
5.最后设计图纸要进行图纸会签、加盖印章、晒图、打印、包装、交付、备份设计电子文件等工作,属于设计人员完成的要及时履行责任完成,不要影响下一步全面质量管理工作的进行。设计人员应按照本设计单位结构专业计算书的要求完成本专业计算书。
三、设计后期质量管理
1.根据建筑设计审图中心提出的意见及时进行修改,设计人员如遇不理解之处,要主动早与审图人员沟通修改,并按审图中心的要求提供修改后的设计文件,争取早日通过,交付业主使用。
2.按照业主的要求进行技术交底,形成工程设计会审记录表,做好业主与施工单位的沟通桥梁作用。
3.对施工过程中提出的问题如果涉及设计变更,要及时做好设计变更,按照本设计单位的相关要求处理后形成设计变更通知书表交付施工单位使用。施工过程中出现的一般问题要及时处理,不拖沓,形成现场服务记录表。
4.在施工过程各部位验收中,设计人员要虚心向业主和施工单位收集设计质量信息反馈,并且从中要吸取教训,形成质量信息反馈单表。
5.主体工程验收后,设计人员要对整个设计过程文本、底图、表格、计算
书等资料存档保管并做好设计文件记录。
按照以上对建筑结构设计全面质量管理的阐述,可以形成以下组织结构表进行归纳:
从上面组织结构表可以看出,用一些规范的表格和文本是进行建筑结构设计全面质量管理的关键,这种过程可以是一目了然的,在执行时会很有条理,容易让人接受并执行。同时我们看到建筑结构设计全面质量管理很好地把握了全面质量管理八项原则,即以顾客为中心、领导作用、全员参与、过程方法、管理的系统方法、持续改进、基于事实的决策方法、互利的供方关系。
实际在建筑结构设计全面质量管理的过程中,常会遇到一些来自各方面的阻力,比如设计项目因某种原因突然受阻、施工图时扩初又进行修改、业主要求设计周期提前等等,有时是没有办法的。本着为业主服务的思想,设计人员应正确面对现状、克服存在的困难,比如增加设计人员力量、进行集体合作,保证业主的要求同时也要保重结构设计的质量,切实把建筑结构设计ISO9001:2008全面质量管理真正落实到实处。
关键词:高层建筑;结构设计;布置原则;控制参数
中图分类号:TU2文献标识码:A
1 引言
1.1高层建筑的定义
超过一定层数或高度的建筑将成为高层建筑。高层建筑的起点高度或层数,各国规定不一,且多无绝对、严格的标准。
(1) 我国对高层定义 。在我国,旧规范规定:8层以上的建筑都被称为高层建筑,而目前,接近20层的称为中高层,30层左右接近100m称为高层建筑,而50层左右200m以上称为超高层。在新《高规》即《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)里规定:10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时,称为超高层建筑。我国的房屋一般8层以上就需要设置电梯,对10层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范,因此我国的《民用建筑设计通则》(GB 50352—2005)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)将10层及10层以上的住宅建筑和高度超过24m的公共建筑和综合性建筑划称为高层建筑。(2) 国外对高层定义。在美国,24.6m或7层以上视为高层建筑;在日本,31m或8层及以上视为高层建筑;在英国,把等于或大于24.3m得建筑视为高层建筑。
1.2高层建筑的发展
1885年出现第一幢高层建筑-----芝加哥家庭保险大楼,框架结构,10层55M。到1989年,全世界10幢超过300M的高层建筑中,美国有9幢。英、法两国高层建筑占城市建筑的40%左右。据国外有关资料介绍,9--10层的建筑比5层的节约占地23—28%,16—17层的建筑比5层的节约用地32—49%。
由于高层建筑的受力和变形状态十分复杂,因此其设计与施工需要考虑的因素很多,涉及许多学科和部门,而且随着层数和高度的逐渐增加,它的建筑难度也越来越大。高层建筑的高度竞争,实际是整个建筑科学技术和人才的竞争,它不仅反应一个国家科学技术水平,而且也反应一个国家精神文明、物质文明和经济发展程度和水平。与此同时,高层建筑的高度竞争,必将不断推动和促进整个建筑科学、建筑材料和设备的发展,改变传统的设计概念、计算理论和施工方法,从而使现代高层建筑日臻完善,适应世界城市化的发展,满足人们的需求。现在,高层建筑的发展已成为历史的必然和时代的潮流。
1.3我国高层建筑的特点
(1)层数增多,高度加大。
(2)结构体系日益多样化。 悬挑结构、巨型框架结构。
(3)平面布置与竖向体型更加复杂。常用不对称、曲线型平面(城市规划、建筑功能的要求,计算机的广泛应用)。在竖向布置上,一方面竖向体型趋于多变,阶梯形内收、上部楼层外挑
2 高层建筑结构体系简介
目前,高层建筑基本上都是采用钢筋混凝土结构,其结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等,其中在高层住宅建筑中剪力墙结构和框架剪力墙结构使用较多。
2.1 剪力墙结构
剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,作为竖向承重和抵抗侧力的结构,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。该结构通常采用平面布置形式,由于剪力墙受竖向荷载和水平荷载共同作用,剪力墙应双向或多向布置。由于该结构全部由剪力墙组成,其刚度比框架剪力墙结构更好,常用于 40 层以下的高层住宅建筑等。该结构高宽比不宜大于6,其高度应考虑抗震要求。
2.2 框架剪力墙结构
框架剪力墙结构是由框架和剪力墙组合而成的结构体系。其中剪力墙承受绝大部分水平荷载,框架承受竖向荷载,两者共同受力,合理分工。剪力墙应均匀布置在建筑物的周边、电梯间、平面形状变化较大和竖向荷载较大等部位。由于该结构以框架结构为主,剪力墙为辅助,因此,该结构体系适用于 25 层以下的建筑,最高不宜大于 30 层。
3高层建筑各部位设计要点
3.1梁柱受力主筋位置的设计 一是节点设计原则:框架结构设计的原则是“强剪弱弯、强柱弱梁”,首先保证框架受力主筋的位置。 二是解决方法:(1)框架梁主筋在框架柱内侧通过。(2)为保证框架梁的截面尺寸,在框架梁靠近柱侧四角增加4根钢筋作为架立钢筋。
3.2墙梁节点钢筋设计
一是节点设计的原则。根据固定端框架梁的弯距形式,框架梁在支座位置上铁受拉,下铁受压;墙体暗梁或过梁受扭,尽量保证暗梁或连梁箍筋的完整性。
二是解决方法:(1)过梁下铁设置不超过六根主筋分为两排布置,框架梁下铁布置在过梁下铁第一排和第二排钢筋之间且框架梁的接头位置全部位于支座附近,接头按照50%的比例错开。(2)框架梁上铁直接搁置在过梁上铁上,保证框架梁主筋的锚固长度满足规范要求。根据GB50204-2000规范中规定,过梁的箍筋尺寸取负误差,框架梁箍筋的尺寸取正误差,从而保证过梁和框架梁保护层厚度。(3)将过梁或暗梁截面降低或减小5cm,框架梁上铁直接锚固在过梁上,保证框架梁及楼板钢筋的保护层的厚度。 3.3主梁论文秘籍网
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和次梁节点注意的问题 在框架剪力墙结构中,主梁和次梁的节点非常重要,主次梁钢筋的设计位置就成为我们关注的焦点。根据常规做法,次梁上铁钢筋在主梁钢筋之上,板筋在次梁主筋之上,如果主次梁节点钢筋设计不合理,就会造成板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小,不利于结构的抗震。 3.4高层建筑结构的防火设计
高层建筑的防火设计,必须遵循“预防为主,防消结合”的消防工作方针,针对高层建筑发生火灾的特点,立足自防自救,采用可靠的防火措施,做到安全适用、技术先进、经济合理。
4高层建筑结构设计的控制参数
高层建筑结构设计中各控制参数的选取直接影响结构的安全性、合理性等。因此。合理的选取各控制参数,有助于提高结构整体控制的效率,也有助于使结构设计更加安全、经济合理。
4.1 轴压比
限制结构的轴压比,以保证结构的延性要求。当不满足规范要求时可以通过增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度的办法调整。
4.2 剪重比
限制各楼层的最小水平地震剪力,确保周期较长的结构的安全。当偏小且与规范限值相差较大时,可通过增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。 4.3 刚重比:规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。当不满足规范下限要求时,可以通过调整增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。
4.4 层间位移角
限制结构在正常使用条件下的水平位移,确保高层结构应具备的刚度,避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。当不满足规范要求时,只能通过调整增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。
4.5 层间位移比
限制结构平面布置的不规则性,以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。当不满足规范要求时,可以改变结构平面布置,减小结构刚心与质心的偏心距达到规范要求。
4.6 周期比
限制结构的抗扭刚度不能太弱,使结构具有必要的抗扭刚度,减小扭转对结构产生的不利影响。当不满足规范要求时,只能通过调整改变结构布置,提高结构的抗扭刚度。
4.7 刚度比
主要为限制结构竖向布置的不规则性,避免结构刚度沿竖向突变,形成薄弱层。当不满足规范要求时,可以适当加强本层墙、柱和梁的刚度,或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度以满足要求。
本科毕业论文设计开题报告范文
1.课题名称:
钢筋混凝土多层、多跨框架软件开发
2.项目研究背景:
所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计,建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中,由若干构件,即组成结构的单元如梁、板、柱等,连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。
编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002,该规范与原混凝土结构设计规范GBJ10-89相比,新增内容约占15%,有重大修订的内容约占35%,保持和基本保持原规范内容的部分约占50%,规范全面总结了原规范实施以来的实践经验,借鉴了国外先进标准技术。
3. 项目研究意义:
建筑中,结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分,它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关,对发展新技术。新材料,提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。
由于结构计算牵扯的数学公式较多,并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大,近年来,随着经济进一步发展,城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化,更加剧了房屋设计的复杂性,许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上,都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样,结构软件开发就显得尤为重要。
一栋建筑的结构设计是否合理,主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决,结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了,因此原来在学校使用的手算方法,将被运用到具体的程序代码中去,精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法,还要想到如何把这些做法用代码来实现,
4.文献研究概况
在不同类型的结构设计中有些内容是一样的,做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错,计算机也是如此的。
建筑结构设计统一标准(GBJ68-84) 该标准是为了合理地统一各类材料的建筑结构设计的基本原则,是制定工业与民用建筑结构荷载规范、钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范以及地基基础和建筑抗震等设计规范应遵守的准则,这些规范均应按本标准的要求制定相应的具体规定。制定其它土木工程结构设计规范时,可参照此标准规定的原则。本标准适用于建筑物(包括一般构筑物)的整个结构,以及组成结构的构件和基础;适用于结构的使用阶段,以及结构构件的制作、运输与安装等施工阶段。本标准引进了现代结构可靠性设计理论,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定,即将各种影响结构可靠性的因素都视为随机变量,使设计的概念和方法都建立在统计数学的基础上,并以主要根据统计分析确定的失效概率来度量结构的可靠性,属于概率设计法,这是设计思想上的重要演进。这也是当代国际上工程结构设计方法发展的总趋势,而我国在设计规范(或标准)中采用概率极限状态设计法是迄今为止采用最广泛的国家。
结构的作用效应 常见的作用效应有:
1.内力。
轴向力,即作用引起的结构或构件某一正截面上的法向拉力或压力;
剪力,即作用引起的结构或构件某一截面上的切向力;
弯矩,即作用引起的结构或构件某一截面上的内力矩;
扭矩,即作用引起的结构或构件某一截面上的剪力构成的力偶矩。
2.应力。如正应力、剪应力、主应力等。
3.位移。作用引起的结构或构件中某点位变(线位移)或某线段方向的改变(角位移)。
4.挠度。构件轴线或中面上某点在弯短作用平面内垂直于轴线或中面的线位移。
六十年代,参加并担任贵州省十一个工厂的厂房加固设计及驻现场代表。自始至终参加了二个国家重点工程的设计和施工全过程,每项工程历时一年多。
四十多年中,主持了二个国家重点工程,四个省级重点工程和二十多个一般工程的土建结构设计,参加和审核了一百七十多项工程,五百多个子项工程的土建设计,绝大部分已建成。曾在总投资十亿多元的中外合资工程中,任中外合作设计项目的土建设计技术负责人。参加了与丹麦、德国、美国、日本的合作设计和对伊朗的设计技术服务工作。
一九八二年后,在《建筑技术》、《特种结构》、《水泥-石灰》等杂志及《地基处理与桩基础》国际学术会议均有专业,其中:《砌块式筒仓结构》、《空间框架的受扭计算》等内容均为国内首创,已在工程中推广使用;有的论文收入《中国建设科技文库》。2007年主编《工程建设项目管理基础教程》一书。
一九九年前担任〈重庆建工学院〉、〈同济大学〉、〈东南大学〉、〈河海大学〉学生的毕业设计指导工作。一九九年后受聘〈东南大学〉、〈河海大学〉研究生硕士、博士学位论文校外评阅人和答辩委员会委员,并为〈东南大学〉研究生讲课。
关键词:抗震施工技术;住宅建筑;建筑结构;居住环境
如何使建筑工程的抗震施工的相关技术在城市建设过程中发挥出重要的作用,已经成为城市建设当中重要的课题,我国还处于两大地震带,是多地震的国家,做好建筑工程的抗震施工意义更大。
1、关于建筑工程当中抗震施工技术的重要性
经过历次证明,房屋的倒塌大部分是由于地震灾害所造成的,这主要是因为大多数的建筑缺乏相对规范管理,而且其房屋的质量比较差,不仅不能抵挡强烈地震,而且一般在6级左右的中强地震,会出现比较强的震感,引起房屋损失,人身伤害。目前在众多建筑工程中,会出现再生钢材现象,但是因为钢筋抗拉强度达不到工程技术相关要求。所以提高房屋的抗震性能,能够避免一些地震灾害。以图1为例,在设计住宅时,需要在框架的节点上增加附加的钢筋,保证建筑架构的稳定性。
图1:住宅室内外针对抗震的设计
2、最常见的抗震结构性能的相关比较
就现在而言,我国的民用建筑最为常见的建筑结构包含了:钢结构、砖混结构、框架结构和砖木的结构,这些结构的建筑在抗震性有着一些区别。
2.1关于钢结构建筑的抗震性能
钢毕露构建筑是21世纪绿色的建筑,其独特的可循环使用建筑结构比较符合现在发展节能省地建筑,同时满足经济持续健康的发展。钢结构的建筑,首先是重量轻而且强度高,如果用钢结构构建住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一,所以其使用面积比钢筋混凝土的住宅要提高大概4%,其次是抗震性比较好,如技术钢材料具有匀质性和强韧性,会发生较大的变形,而且有可能承受比较大的动力荷载,一般情况下具有非常好的抗震性。根椐国内外震后调查,钢结构的建筑倒塌数相对比较少,而且从理论上看,钢结构的建筑比框架和砖混结构要结实得多,而且使用的年限也会比较长。
2.2关于砖混结构的构建筑抗震性能
砖混结构一般是由砖墙进行支撑、现浇以及预制钢筋混凝土构成,由于建筑质量有所不同,其抗震性也会有较大差异,所以砖的抗压性较差,在遇到六七度的地震时,会造成局开裂和慢慢散落,其裂缝会扩大。有些建筑的施工质量比较好,砖的形状和砂浆强度比较高,这类房屋在10度地震情况下极易破坏。
一般情况下这种结构的房屋容易发生问题,比如跨度大的横梁和楼梯间的墙体和较大洞口的墙体,在地震发生时,住房需要避开类似结构的部位和构件,可以进入结构相对稳定的空间,如厕所或者是小厨房。
对比砖混结构的抗震性能,明显好于砖砌体的相关结构,砖混结构在唐山地震中经受住了考验,这种结构相对比较实惠,冬暖夏凉。
3.住宅建筑抗震技术的应用和建议
根椐近年来,住宅的建筑抗震技术及相关的应用在慢慢完善,但是根椐实施过程中,我国仍然面临着许多弊端,所以需要根椐实际的工作,加强住宅建筑的抗震性。
3.1加强宅建墙体的抗震性
一般情况下住宅的建筑墙体框架结构是住宅的建筑抗震施工技术的关键,它属于围护构件的相关承重的范围,其所产生的抗震性能,是取决于建筑材料的质量,同时也需要考虑建筑承重的结构的连接,以及建筑地基的状态。在实际的抗震施工技术和应用中,需要在抗震施工中采用高标号的水泥,严格控制砂浆的比例,同样的墙体通过砂浆粘结构成墙面整体。
3.2加强住宅建筑的构造柱的抗震能力
抗震施工技术中,关于构造柱和圈梁的施工占有非常重要的位置,需要进行加强和改进其技术,所以在众多的砖混结构我们需要根椐住宅的要求,通过合理的设计构造柱和圈梁,从而保证其抗震的性能,可以实现住宅的最大的抗震的能力和相关的效果,需要特别注意构件之间的连接,注重强有力的施工的要求,这样两者就共同构成了其住宅的建筑的骨架,这样可以充分发挥有效约束的墙体的作用。以图二为例,需要根椐墙体构造柱的设置重点加强抗震的能力。
图二:
墙身构造柱的重要设置
3.3加强住宅建筑的框架节点的抗震性能
住宅建筑的框架的节点,需要充分发挥连接的框架和梁之间的重要作用,所以框架的节点需要符合抗震的相关标准,这样才能提高整体的抗震。如果框架的节点遭到破坏,那么就会导致住宅的建筑整体建筑的结构就会发生严重的移位,所以我们根椐框架的节点的抗震技术施工的现实和重要,所以全面加强框架的节点,在实际的抗震技术在施工的进程,需要将混凝土慢慢浇筑到梁底的标底,然后将框架节点连同梁板进行完美的浇筑,所以施工队伍需要不断地加强抗震施工技术应有识,坚决拒绝施工的隐患。
结束语
根椐大多数对于地震等自然灾害进行了解,所以我们和抗震有关的建筑设计的情况进行探寻和摸索,根椐现在的情况,其搞垮的相关设计还没有达到科学的程度,尤其是我国人口的分布相对比较广泛,所以单纯的依靠建筑来提高抗震性不是很科学,也不全面,这样不仅不能减少地震的损失。根椐我国发生地震的损伤来看,我们需要非常重视建筑结构的良好的抗震性能,同时还要加上强大的室内抗震设计,一起实现建筑的抗震,保证建筑物自身质量和功能的完整性。
参考文献
[1]杨文斌,韩世文,张敬军等.地震应急避难场所的规划建设与城市防灾[j].自然灾害学报,2011,(1):126-131.
关键词:建筑方案设计;抗震;作用分析
中图分类号: TU2文献标识码: A
1、建筑方案设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题分析
1.1 建筑体型设计问题
建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空间形状的设计。震害表明,许多平面形状复杂,例如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。海城地震和唐山地震中有不少这样的震例。而平面形状简单规则的建筑(包括单
层和多层建筑)在地震中都未出现较重的破坏;有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂ss和不规则,例如相邻单元的高差过大、出屋面建筑部分的高度过高、有的建筑装饰悬伸过大过高,这些沿高度形状上的变化,在地震时都会造成震害,特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。在历次地震中工业与民用建筑都有此类震例。
所以,在建筑体型的设计中,应尽可能的使平面和空间的形状简洁、规则;在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说,都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体形,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼,在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度
比较均匀地分布,避免产生因体形不对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在地震时发生对抗震极不利的扭转反应。在建筑方案设计中,特别是高层建筑的建筑方案设计中,为了建筑立面美观和艺术上创意,复杂的建筑体型是难以避免的,但是,在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同结构抗震安全很好的地结合起来。
1.2 建筑平面布置设计问题
建筑物的平面布置在建筑方案设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离,内墙的布置,空间活动面积的大小,通道和楼梯的位置,电梯井的布置,房间的数量和布置等等,都要在建筑的平面布置图上明确下来;而且,由于建筑使用功能
的不同,每个楼层的布置有可能差异很大。因此,这就带来一个建筑平面布置的多样化如何同时考虑结构抗震要求的问题。一个比较突出的问题是,建筑平面上的墙体(包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙)布置不对称;墙体与柱的分布不对称,不
协调;造成建筑结构质量与刚度在平面上分布的不对称,不协调;使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利。根据抗震设计审查结果统计,有的城市在建筑平面布置上不合理的达17%,在墙体设置上不符合抗震要求的达24%。
1.3 地展力问题
在高层建筑方案设计中,除了考虑垂直荷载和水平荷载外,还要考虑地展力。往往由水平地震力产生的内力,成为设计控制的主要因素。高层建筑的结构体系有多种,当地震烈度低于8度时,只要建筑物体型合理。垂直刚度均匀,九层以下的高层建筑,仍可采用钢筋混凝土框架结构。然而,由于高层建筑结构体系自身的柔性较大。加上设计师在建筑方案设计时因商业要求,无法建筑结构上进行合理的设计,从而引起建筑结构设计不合理,造成这类建筑抗震性能先天不足,加上临街一面底层抗震墙设簧减少,引起底层的侧移刚度比纵横墙较多的第二层要小,这种结构的建筑物其地震倾覆力矩主要由钢筋砼框架柱承担,使得底层钢筋砼框架柱的承载能力大为降低,当地震时,因为下柔上刚,从而危及整座建筑的安全。如何才能克服这些闲难就是建筑方案设计者所面临问题。
1.4 缺乏理论指导和经验
建筑抗震设计中缺乏科学规范的理论指导,缺乏实际经验的积累;我国对地质地震的认识尚不够完善,对地震的成因,预测,防治研究不够深入,地震防治规范不够科学。因此,在进行建筑结构抗震设计时候,缺乏一定的科学依据,或依据的是不完善的理论。因此,难以在建筑结构设计中完美融合防震设计理念。设计中,没有能够深入研究地震对建筑结构破坏的层次和顺序,难以做到重视主体的设计而兼顾细节问题。没有能根据实际情况灵活变通的运用抗震设计准则。
2、建筑方案设计和抗震设计的关系分析
建筑方案设计对建筑抗震起重要的基础作用。建筑的结构设计难以对建筑方案设计有很大的改动,建筑方案设计已经初步形成了,建筑结构就必须按照原则服从建筑方案设计的要求。设计师在建筑方案能够全面的考虑到抗震设计的要求,那么结构设计人员按照建筑方案
对结构部件进行科学、合理的布置,保证建筑结构质量与结构刚度均匀分布,结构受力和结构变形共同协调,提高建筑结构抗震性能和抗震承载能力;如果建筑方案没有考虑到抗震的要求,直接给结构抗震设计带来更大的难题,建筑布局设计限制结构抗震布局设计。为了进
一步提高结构部件抗震承载能力,就必须增大结构构件的截面面积,这样又会造成很多不必要的浪费。所以,在建筑抗震设计的过程中建筑单位要对建筑体型设计、建筑平面布置设计、屋顶建筑抗震设计等问题加以关注。
3、在建筑方案设计中考虑抗震问题的作用
3.1 体型设计中能够避免质量和刚度分布不均
建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。平面形状简单规则的建筑在地震中未出现较重的破坏,有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则在地震时都会造成震害。特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。因此在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则:在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体型,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼。在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体型不对称导致质量与刚度不对称的扭转反应。
3.2 屋顶建筑的抗震设计作用
屋顶建筑的抗震设计人员常被人们忽视,这是因为屋顶并不是结构承重的重要部分。所以人们并不重视这一方面的设计。事实上恰恰相反。屋顶建筑是建筑方案设计的非常重要的一部分,根据现在一些地震的破坏来看。屋顶建筑是地震破坏最严重的地方之一。在这一部
分的设计中应该尽量降低屋顶建筑的高度,在材质上选择用高强轻质的建筑材料和轻型的建筑造型,保证屋顶建筑的结构质量和刚度的均匀分布,这样就能保证地震作用沿结构方向的均匀传递。同时在设计的过程中,要注意屋顶建筑与整体建筑的重心应该保持一致,这样能
够显著提高屋顶建筑的抗震稳定性。减少地震过程中扭转、变形等情况对建筑物自身的破坏。
结语:
总之,建筑方案设计在建筑的抗震设计中非常重要,二者之间有着非常密切的关系。因此,对于建筑方案的抗震设计,我们要有足够的重视并且使其能够发挥它的作用。从而保证建筑的抗震能力,保障人们的生命财产安全。
参考文献:
[1]蒋山.浅谈建筑方案设计在建筑抗震设计中的作用,[期刊论文]中国房地产业,2011 年10 期
[2] 陆伟权.浅析建筑方案设计在建筑抗震中的作用,[期刊论文]城市建设理论研究,2012 年14 期
[3]曾锐.重视建筑方案设计在建筑抗震设计中的作用,[会议论文]中国铁道学会铁路房建管理会议,2010
论文摘要:软弱地基处理的优劣,关系到整个工程的质量。合理的软弱地基处理、上部结构设计,可以减轻和消除软弱地基对上部建筑物的不利影响。
1软弱地基的工程特征及主要处理方法
(1)软弱土包括淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土及饱和松散粉细砂与粉土,这类土的工程特性为天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、渗透性差、抗剪强度低等不利的工程性质,如何去保证在软弱地区修建的建筑物稳定性和正常使用一直以来都是一个重大的技术课题。
(2)目前软基处理的主要方法有:①换填垫层法;②挤密法;③深层搅拌法;④灌浆法;⑤强夯法等。
换填垫层法。换填垫层法主要作用是提高地基的承载力。其方法是将基底下一定范围内的软弱土挖去,换填砂、碎石和素土等散体料,并分层夯实成低压缩性的地基持力层。
挤密法。挤密法即先往土中打入桩管成孔,然后在孔内填入砾石、砂、石灰,灰土等捣实而成。此法适用于含砂粒、瓦屑的杂填土及含砂量较多的松散土地基,对粘性大的饱和软土地基,由于渗透性小,在加固过程中不能排出很多水分,故挤密效果不大。
深层搅拌法。此法通过特制的搅拌轴的轮叶,从地面开始破土搅拌至加固的深度,打开阀门将水泥浆或水泥粉由搅拌头注入地基中,用搅拌头强制搅拌均匀。
灌浆法。用钻机成孔,将注浆管放入孔中需要灌浆的深度,钻孔四周顶部封死。启动压力泵,将搅拌均匀的水泥浆或水泥砂浆压入土的孔隙和岩石的裂隙中,同时挤出土中的自由水。水泥浆凝固后,土体与岩石裂隙胶结成整体。此法基本上不改变原状土的结构和体积,所用灌浆压力较小。适用于卵石、中、粗砂和有裂隙的岩石。如是粘性土,则用较高的压力灌入浓度较大的水泥浆或水泥砂浆。
强夯法。强夯法是将重锤起重到一定高度,然后自由下落,重复夯打,以加固地基,使强度提高,压缩性减小。此法一般适用于无粘性土,杂填土和半饱和土。
2建筑结构设计中采用的措施
(1)增强结构整体刚度。建筑物常因功能的需要,使本身具有一定的刚度,一般工业及民用建筑刚度比较大的有两种,一种为绝对刚性,如钢筋混凝土筒仓,烟囱等;另一种为相对刚性,如多层砖石房屋,多层钢筋混凝土框架,它具有一定的刚度,可是它的强度较低,不能与它的刚度协调一致,其抗拉能力尤弱,因此碰到软土地基时应适当增加其关键部位的抗拉强度,这样有利于利用建筑物的刚度来调整建筑物部分不均匀沉降。此外在建筑物的相应部位可设置沉降缝以减少不均匀沉降。沉降缝设置的部位应在:①建筑物长高比过大的适当部位。②平面形状复杂建筑物的转折部位。③地基压缩性有明显不同处。④建筑结构类型不同处。⑤建筑物高度和荷载差异处。⑥分期建造房屋的交界处。⑦拟设置伸缩缝处。通过以上部位设置沉降缝可大大减少由于地基土软弱引起的不均匀沉降缝。
(2)注意相连建筑物的相互影响。建筑物荷载不仅使本建筑物下的土层产生压缩变形,在它以外一定范围内的土层,由于受到基础压力扩散的影响也将产生压缩变形,这种变形随着距离增加值逐渐减小,由于软土地基的压缩性很高,当两建筑物之间距离较近时,这类附加不均匀压缩变形甚大,常造成邻近建筑物的倾斜或损坏,若被影响建筑物的刚度强度较差时,危害主要表现为产生裂缝;当刚度强度较好时则表现为建筑物的倾斜。
(3)减轻建筑物的自重。减轻自重可减少建筑物的总沉降量,从而有利于对不均匀沉降的控制。也可在预先估计沉降量大的部分减轻自重,用以直接调整不均匀沉降。由于一般砖石结构民用建筑墙身重量所占比例很大,故若能用轻质材料和改变结构体系来减轻这部分的重量,对控制沉降会有明显效果。另一个减轻自重的途径是采用架空地面来代替填土,一般此部分约占地基容许承载力地10~40%,因此这部分若应用得当会有很好效果,此时基础形式可做空心基础,薄壳基础,沉井等,有时也可做成地下室,在大量减轻自重的同时,还会增加一定的使用价值。
3软土地基的处理方法综合应用
由于地基存在的问题往往相互联系和相互影响,除土质条件外,不同的构造物对地基有各种不同的要求。单一的处理方法,由于受工期、资金等多方面限制,往往难以解决问题,如饱和软粘土为软弱土层,其作地基的主要障碍是含水量大(呈饱和状态),因此沉降量大、承载力低、强度和稳定性差。要使其固结并具有足够的承载力,一般情况下难以办到,若单一采用堆载预压来提高承载力,则短期内难见成效;若采用复合的方法,综合发挥几种方法的各自优势,问题就不难解决。
关键词:民用高层建筑;供配电设计;安全性
中图分类号: TU97文献标识码: A
一、我国民用高层建筑供配电系统的主要内容
与工业建筑或其它建筑类型相比,民用高层建筑有着自身的显著特点。首先,使用人员较为密集。民用高层建筑由于建筑体较高,建筑及使用面积大,因此,可以容纳较多人员。其次,民用高层建筑功能多样化。在现代社会中,很多民用高层建筑具有非常多的功能,往往集办公、娱乐以及商业等于一身,体现出多元化倾向。再次,民用高层建筑的配套电气设备多。由于建筑具有较多功能,因此必须考虑到使用以及安全等方面的需要,包括消防、空调等专业化需求以及与日常管理维护所需电气设备等。最后,民用高层建筑内部装饰复杂。由于需要满足多种使用功能,所以民用高层建筑的装修标准高、装饰程序复杂,这样才能充分
满足日常生活的需要。但是,由于这类建筑中人员密集、设备较多以及经常开展各种商业性活动等,这又易于造成较大的火灾或者其他安全隐患,因此必须充分考虑到消防以及安全维护等的需要。具体来说,民用高层建筑供配电系统设计主要包括以下内容:
(一)供配电系统必须安全可靠,充分满足各种特殊情况的需要。对于民用高层建筑来说,由于属于人员密集场所,因此,供配电系统的可靠性、安全性与人员以及机器设备的安全状况等紧密相关。如果供配电系统缺乏安全可靠性,就易于造成严重的安全隐患。所以,为了避免各种安全事故的发生,民用高层建筑必须高度重视供配电系统设计的可靠性与安全性。同时,在现实生活中,由于民用高层建筑的各类电气设备多,用电负荷较大,因此必须要充分考虑特殊情况,确保供配电系统正常运转。所以,为了充分保证供配电的可靠性以及工作人员及电气设备的安全,应当取两路或两路以上的独立电源进行供电,并设置柴油发电机组作为应急电源。当采用柴油发电机、EPS作应急电源时,其容量应满足消防设备持续运行时间的要求。在此值得一提的是EPS应急电源装置的初装容量应保证蓄电池组在更换之前的任意时间内都能满足消防设备持续运行时间的要求。
(二)采取有效措施满足电气设备对于质量的要求。对于民用高层建筑物来说,由于楼层较高,供配电线路长,线路损耗以及电压损失较大,因此,在对供配电系统进行设计的时候,配电变压器应当根据实际情况进行分层布置,确保供配电的安全。同时,对于所选用的设备、元件以及电气材料应当确保符合国家相关规定和使用标准,做到安全可靠。
(三)供配电系统在使用中必须简单可靠,易于操作,并且检修方便。在供配电系统设计中,必须做到正常工作电源与柴油发电机组的应急电源可以自成系统,独立配电。这样就可以确保万一发生事故时,能够自动切换,确保供配电系统的安全可靠。要做到即使在发生火灾等特殊情况下,消防设备也能够由应急电源提供连续稳定的用电保障。同时,从安全角度考虑,低压配电级数不宜设置过多。
(四)供配电设备的设置应当科学合理。一般来说,民用高层建筑的地下有两层,配电室机房应当放置在地下一层,这主要是从维护设备性能的角度进行考虑的,这样做不仅有助于电气设备的通风冷却,而且也可以与其他电气设备共用运输通道。同时,楼层配电室要设在电气竖井内,而且配电箱与电缆应当安装在竖井的不同侧面。另一方面,供配电系统的网络设计也应当合理科学。由于民用高层建筑的低压配电网络多采用混合式配电系统,因此应当根据电压负荷大小以及楼层情况,采用不同结构的配电系统。
二、民用高层建筑供配电设计应遵循的基本原则
由于民用高层建筑的特殊性,因此,在对民用高层建筑的供配电系统进行设计的过程中,必须严格遵循一定的原则。具体来说,主要包括以下内容:
(一)可靠性原则。在民用高层建筑中,由于使用人员密集,涉及面广,因此,供配电系统设计必须坚持安全性与可靠性。在规划设计的过程中,应当首先科学分析实际用电负荷等级,在此基础上保证供配电系统能够在任何运行方式下都可以持续性提供电力保障,从而确保电力供应的安全可靠。
(二)简洁性原则。由于高层建筑电气设备较多,因此在日常使用以及维护的过程中,供配电系统的线路设计要追求简单、清晰,尽量避免过多的电气设备。同时,电气设备及线路的设计要方便使用、易于操作。只有这样,才能充分保障供配电系统的安全运行,并且也有助于对各种故障进行及时处理。
(三)保障安全性原则。在民用高层建筑中,由于电气设备以及功能需求较多,因此,在日常工作过程中,应当充分保证操作人员在日常工作以及在检修维修过程中的安全性。
三、民用高层建筑供配电设计的基本思路
民用高层建筑供配电系统设计的主要目的,就是要采取科学有效的技术手段,充分满足各种电气设备的用电需求,确保供电设备及其性能的安全性与可靠性。因此,在设计的过程中,为保障民用建筑中电气设备的安全运行,必须要在把握供配电设备性能的基础上,对电气设备以及其线路的运行及其维护提供可靠的安全保障,及时防范和化解安全风险及电气事故的发生。
(一)根据供电需要计算电力负荷。在现实生活中,由于电力负荷事故所造成损失及社会影响的程度不同,一般将电力负荷分为一、二、三等级别。一般来说,造成的影响越大,损失程度越高,对供电可靠性的要求就更加严格。根据《民用建筑电气设计规范》等相关文件的要求,电力负荷等级要根据高层建筑的性质、规模以及当地供电实际等情况,综合确定民用高层建筑的电力等级、电源回路数以及是否设置自备电源等。
(二)综合考察并确定供电电压。民用高层建筑供配电系统的正常运行与供电电压之间存在着紧密联系,而供电电压主要取决于电力负荷、供电距离以及供电线路的回路数等因素。在一般情况下,有些高层建筑没有特别重要的电力负荷,且一级负荷容量较小,可以采用两路电网电源供电或者一路电网电源加应急发电机组供电的方式提供电力。供电电源采用独立的10kv高压电源,由电网电源引入民用建筑开关房。低压配电电压采用380/220V,设置柴油发电机,以确保消防设备用电。如果对用电负荷有特殊要求时,可以由柴油发电机组提供电力保障。
(三)科学确定高压供配电系统的设计。对于民用高层建筑的供配电系统来说,一般包括高压供配电系统和低压供配电系统。而设计高层建筑的供配电系统,不仅要考虑技术因素和规范要求等因素,而且要充分研究日常使用以及管理维护等方面的需要。
民用高层建筑应当充分考虑从电网获取电力供应。在通常情况下,住宅区的高压配电,一般按照总建筑面积等确定配电所,以提供有效的电力保障和电力供应。而对于单体建筑面积较大用电负荷相对分散的大型民用建筑或者高层建筑来说,可以考虑采取多台变压器分散配置的方式来解决。在那些民用高层建筑中,除了底层以及地下层之外,也可以在电力负荷比较集中的中间楼层以及建筑物顶层设置变压器。而对于那些用电负荷特别大,对供电可靠性要求较高的民用高层建筑,也可以采用双电源同时工作的方式进行设计安排。
(四)根据现实需要合理设计低压配电系统的设计。在日常使用的过程中,低压配电系统主要承担着分配电源的功能,在维护和提高变压器的运行效能,提供应急供电保障等方面发挥着重要作用。因此,在对民用高层建筑低压配电系统进行设计的过程中,不仅要考虑满足负荷条件下正常用电的需要,而且要在发生各种故障的情况下,可以持续提供电力保障。可见,民用高层建筑的低压配电系统,应着眼于满足管理、供电及可靠性等方面的要求。
在特殊情况下,为了避免安全事故的发生,及时解决电力供应中出现的各种问题,还要设置应急电源。在一般情况下,民用高层建筑会选择使用柴油发电机组作应急电源,以进一步提高供电的可靠性及安全性。当电网供电中断时,柴油发电机组可以快速启动,在15s内正常带负荷运行,及时恢复电力供应。当电网供电恢复时,柴油机组快速退出工作并延时停机。
四、结论
当前,随着社会经济的快速发展,人们对于民用高层建筑的供配电系统更加重视,对供配电的安全性与可靠性等提出了更高的要求。因此,在进行民用高层建筑供配电设计的过程中,应当结合电力供应、建筑物规模以及人们电力需求等因素制定出科学合理的解决方案。在设计以及建设的过程中,工程设计及施工人员应当遵循可靠性、简洁性以及保障安全性等原则,只有这样,才能设计出安全科学的民用建筑供配电系统,充分满足人们现实生活的需求。
参考文献
关键词:钢结构,防火,防火涂料
0.前言
钢结构建筑是继钢筋砼建筑之后的最具革命性的建筑新发展和新应用,与普通钢筋砼相比具有结构断面小、自重轻、强度高、抗震性能好、质量易于保证等优点,适用于大跨度,大空间高耸建筑结构以及在软地基土上进行建造。随着经济建设得不断发展,我国钢材的产量和需求量每年也在不断攀升,钢结构应用也越来越广泛。然而钢结构在使用过程却也存在着一些缺点,特别是钢材的不耐火性。
1.钢结构的防火性能
1.1 钢材在高温条件下的力学性能
钢结构属非燃烧体,其耐热性能高于钢筋混凝土结构,但耐火性差,在无防护措施的条件下钢结构耐火极限只是15分钟左右。当火灾发生时,随着温度的升高,钢材的性能有很大的变化,钢材的屈服点、抗压强度、弹性模量等力学性能迅速下降。当温度达150℃以上时就必须采取防护措施;在300~400℃时,钢材强度开始迅速下降;600℃左右失去承载能力,发生很大的形变。而一般火灾现场的温度都会达到800~1000℃,在这样的高温下裸露的钢结构构件强度会迅速降低,出现塑性变形,产生局部破坏,最终导致辞钢结构建筑物整体倒塌破坏。
1.2钢结构建筑防火的措施和方法论
钢结构具有不耐火性,因此需要对其进行防火保护,以减轻钢结构在火灾中的破坏,避免结构在火灾中由于建筑倒塌对人身安全造成威胁。钢结构防火的目的就是提高结构的耐火极限,防止钢材构件在火灾中迅速,为灭火救人争取时间,以及减少灾后的修复费用和结构恢复时间。目前,提高钢结构防火性能的主要方法有截流法和疏导法。。截流法是截断或阻滞火灾产生的热量向构件的传输,从而使构件在规定的时间内温度上升不超过其临界温度,其做法是构件表面设置一层保护材料。具体有喷涂法,包封法,屏蔽法和水喷淋法。与截留法不同,疏异法则允许热量传到构件上,然后设法把热量引导走或者消耗,使得温度无法达到临界温度,从而起到保护结构的作用。在各类防火方法中,采用防火涂料进行防火的方法是目前为止被认为最有效也是应用最广的措施。
2.防火涂料
防火涂料又称阻燃涂料,主要由成膜物、成炭剂、在炭催化剂、发泡济、无机颜料、填料等组成,它不仅具有普通涂料的装饰性,而且具有防腐蚀、防锈、耐酸碱等性能,且其本身具有不燃性或难燃性,故在火灾中能阻止或延滞附着物的燃烧。
2.1防火涂料的分类
防火涂料分类方法较多,可按不同的原则划分。。依其防火机理不同可分为非膨胀型与膨胀型两类。非膨胀型防火的作用是一是涂层自身难燃或不燃,二是在火焰或高温的作用下能释放出灭火气体,并形成非燃气体的无机层来隔绝空气。膨胀型防火涂料遇火膨胀发泡,使内部结构不直接与空气污染接触从而延缓结构燃烧或破坏。按阻燃形式分有阻燃涂料、烧蚀涂料、璃状熔融。按分散介质不同可分为水性防火涂料和溶剂型防火涂料两大类。使用范围可分为室内防火涂料和室外防火涂料。以添加阻燃剂方式来划分可分为添加型防火涂料和反应型防火涂料。若按其功能与具体的防护基材可分为饰面型防火涂料、电缆防火涂料、钢结构防火涂料以及隧道防火涂料。
2.2钢结构防火涂料
钢结构防火涂料是将防火涂料涂覆于钢材表面,以形成耐火隔热恋保护层,阻碍火焰的侵袭从而提高钢结构的耐火极限。涂料涂层对钢基材起屏蔽作钢结构防火涂料的防火原理是:①包裹钢基材火灾时使其不直接暴露在高温或火焰中。②防火涂层吸热后部分物质分解放出的水蒸汽或其他不燃气体,消耗部分热量从而降低了火焰温度和燃烧速度以及稀释氧气的作用。③由于防火涂层轻质多孔且受热后将形成碳化泡沫层,阻止了热量向钢基材地传递,推迟了钢基材强度的降低,从而达到提高了钢结构的耐火极限的目的。。
2.2.1厚涂型钢结构防火涂料
厚涂型钢结构防火涂料是指其涂层厚度在8~50mm之间,耐火极限一般≥2h。它是利用材料的不燃性、低导热或涂层中材料的吸热性来延缓钢材的温升。其防火涂料主要是由非膨胀型无机防火涂料组成,具有耐热恋性、隔热性和完全不燃、不发烟等特点。其原料易得,成本较低,施工时采取喷涂或抹涂,可分人室内和室外两种类型。
2.2.2薄型钢结构防火涂料
薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度在3~7mm之间,耐火极限一般2h小时以内,通常取用喷涂施工。此类防火涂料主要是以水溶型为主,一般选用合适的水性聚合物作基料,再配以阴燃剂复合体系、防炎添加剂、耐火纤维等。其具有较的装饰性和理化性能,装饰性优于厚型防火涂料,稍逊色于超薄型钢结构防火涂料。火灾时受火膨胀发泡,形成耐火隔热层来延缓钢材的温升,起到保护钢构件作用。这类涂料可用于高层民用建筑中的梁,一般工业与民用建筑中支承单层的柱、梁、楼板和层顶承重构件。
2.2.3超薄型钢结构防火涂料
超薄型钢结构防火涂料是指涂层厚度3mm以内,耐火极限要求2h小时以内,以溶型为主,具有良好的装饰和理化性能,受火时膨胀泡形成致密、强度高的防火隔层,该防火隔层极大地延缓了钢材温度的提高,从而提高了钢结构的耐火极限,是一类新型防火材料。由于其厚度较薄,在工程中与厚型、薄型钢结构防火涂料相比用料大大减少,因而可降低工程总费用。该防火涂料可用于一类建筑物中的梁楼板与层顶承重构件和二类建筑中的柱、梁、楼板中的钢结构的保护。
3.结束语
现今,高层钢结构建筑日趋增多,特别是一些大跨度,大空间,超高层建筑采用钢结构材料尤为广泛,。然而我们必须意识到这些高层建筑一旦发生火灾,短时间内火将难以扑灭,这就要求在建筑设计时必须加大对建筑材料的防火保护,同时制定必要的应急方案在火灾发生的第一时间迅速疏散人群,以减少人员伤亡和财产损失。我们还需加强新的钢结构防火涂料的研究,开发新型防火涂料,使其充分发挥防火功能。
参考文献
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