时间：2023-07-17 17:23:11
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇管道结构设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号： TU81 文献标识码： A 文章编号：
一、水龙头防冻裂结构的防冻裂原理分析
因外接结构与水龙头的防冻裂结构和原理相同 下面仅以水龙头的防冻裂结构为例来阐述它们的防冻裂原理
1、常温下防冻裂结构的密封与调节
如图1 所示 常温下 亦指气温处于水的冰点以上温度 管道内的水处于液体状态 我们此时可根据管道内的水压来调节弹力调节压块12 的松紧 当拧紧弹力调节压块12 时 弹力调节压块12 将压缩弹簧10 通过弹簧10 的弹力作用实现作用力向顶针11 的传递 当弹簧10对顶针11 和橡皮密封垫9 的作用力大于或远远大于水龙头体内的水对顶针11 和橡皮密封垫9 的作用力的时候 橡皮密封垫9 便会被压紧在防冻裂结构的出水口平台上 从而实现水龙头防冻裂结构的常温常闭密封状态需要注意的是 当在拧紧弹力调节压块12 的时候要注意弹簧的弹力大小要适度O 在刚好密封的前提下,可根据弹簧的刚度大小适当再拧紧一点就可以了, 不宜太紧,否则,时间一长,弹簧容易因疲劳而失去弹力作用,从而直接影响防冻裂结构的密封效果。
2、低温下防冻裂结构的防冻裂原理
当气温骤降至零度以下甚至更低,此时的水龙头体内的水就会结冰,水一旦结冰后即会引起水龙头体内水的体积膨胀,当膨胀后的冰水对图1 所示的橡皮密封垫9和顶针11 的推力大于弹簧10 对顶针11 和橡皮密封垫9的压力的时候,顶针11 和橡皮密封垫9 即被推开O 这样,水龙头体内因体积膨胀而产生多余的冰水即会由防冻裂结构的出水口流到其下方的储备空间, 若溢出的水量较大,水还可以通过弹力调节压块12 和封盖13 的小孔溢出水龙头体外,从而确保水龙头及防冻裂结构不会被冻裂。如果考虑到溢出的水不影响水龙头的体外环境,或者当冰解冻时不会造成水资源的浪费, 我们可以在产品的结构设计时采用下列方法来解决: ( 1) 将封盖13 的小孔改为盲孔,同时增大防冻裂结构的储备空间;( 2)若管道较粗,考虑速冻时可能有更多的水溢出,我们可以在外接的圆周方向增设更多的防冻裂结构。
3、温升解冻后防冻裂结构的自动复位
当气温回升冰体解冻时,顶针11 和橡皮密封垫9 便会在弹簧的弹力作用下自动复位, 从而恢复防冻裂结构初始时的常温常闭密封状态。
二、管道防冻裂阀门
1、防冻裂阀门的结构
这种阀门是在阀体内的两端分别设计一个胎腔，在每个胎腔内分别装一个橡皮制成的气胎，气胎类似自行车内胎，胎体具有较强的伸缩能力，胎内充满气体。
下面结合图1～5对该种阀门进一步说明(仅以闸阀阀体一例说明，其它阀门与此相同)。图1是阀体的结构示意图；图2是阀体的正剖视图；图3是图2的A—A剖视图；图4是气胎结构图；图5是图4的B．B剖视图。图中：①阀体、②胎腔、③铜环、④气胎。在图2中胎腔②与阀体①为一整体。图中，r2为胎腔腔体小半径，r4为气胎圆环小半径，r2=r4，R1
为阀门进口半径，R2为胎腔大圆半径，Ii4为气胎小圆中心线的半径。使用时气胎④装入胎腔②。
2、防冻裂阀门的工作原理
防冻裂阀门巧妙地利用水和气体的体积随温度变化的物理特性设计而成，水随着温度的降低、结冰，它的体积会逐渐膨胀，因而对密闭的阀门产生很大的压力，而气体却恰恰相反，随着温度的降低和压力的增大，它的体积会急剧缩小，而且气体相对水非常活泼，它的收缩程度远远大于水的膨胀程度，所以安装在阀体内的气胎随着阀体内水的结冰膨胀，会迅速收缩，让出空间，完全容纳了冰的膨胀部分，彻底消除了冰的膨胀部分对阀体的压力，从容地保护了阀体。而阀体内不设置气胎的一般普通阀门，由于其阀体内没有调节空间，当水随温度的降低、结冰，体积膨胀时，膨胀所产生的压力将全部作用于力，以至阀体不能承受而被胀破，造成阀门报废和管道泄漏事故。
3、防冻裂阀门的工作过程
阀门装于管道上正常使用时，气胎保持鼓起状态，当管道内的液体(水)随温度的降低、凝固、膨胀时，气胎内的气体的体积则因温度的降低和压力的增大而大幅缩小，加之胎体有较好的伸缩性，使水结冰后的膨胀部分进入胎腔，从而抵消了由于冰的膨胀对阀体的巨大压力，使阀体得到保护而不被胀破。随着温度的回复，冰体溶化，水的体积减小，胎内气体的体积随之增大，直到恢复原状。
三、电热防冻解冻阀的防冻解冻设计原理
1、常温状态下电热防冻解冻阀的压力调节
如图2，当水温处于冰点以上温度时，此时可根据管道内的水压大小调节弹力调节压块20的松紧，活塞3则在弹簧7的弹力作用下克服水压对它的作用力后顶靠在塑料内衬21的凸台上。此时两触点断开，电路不导通，电热器24不工作。要特别注意的是：弹力调节压块20的松紧度调节要适中。在刚好将活塞3顶靠在塑料内衬4的凸台上的前提下，可根据弹簧7的刚度大小适当再拧紧一点就可以了。活塞不宜调得太紧，否则弹簧会被过度压缩，时间一长，弹簧容易因疲劳而失去弹力作用。弹力作用一旦减弱，水压就会推动活塞3和塑料滑杆21下移。下移量过大，塑料滑杆21会造成行程开关的非正常接合，使得电路导通，电热器24就会在常温状态下不停加热。调得太松，弹簧7的弹力不够，活塞3则不能克服水压作用顶靠在塑料内衬4的凸台上。如果活塞离凸台的距离超过静触头可调支架10允许的极限数值时，即使我们将静触头可调支架10调节到长条孔右侧的极限位置，也不能将使行程开关的两触点断开，此时拆卸阀门重新调节弹力调节压块20则在所难免。
2、低温时电热防冻解冻阀的防冻解冻原理
当管道内的水处于冰点以下温度时，水一旦结冰即会引起管道内水的体积膨胀，当膨胀后的冰水对活塞3的作用力大于弹簧7对活塞3的作用力，活塞3即会下移(因为⋯0’型密封圈的密封作用，冰水不会渗透到活塞下方，从而保证了控制线路安全和电热防冻解冻阀的体外环境)。随着冰水体积的不断膨胀，活塞3连同塑料滑杆21亦不断下移。当行程达到静触头可调支架l 0设定的数值时，动触头簧片9便在塑料滑杆21的锥形部位推移下实现动、静两触头的接合。此时电路导通，氖管启辉，电热器24开始加热。随着加热后水温的不断升高，水中的冰即被溶化。在此过程中，管道内的冰水体积不断缩小，活塞3和塑料滑杆21便在弹簧7的弹力作用下不断上移，直至两触点脱开，电热器24才会停止加热，从而实现低温时电热防冻解冻阀对自来水管道设备的防冻和解冻功能。
3、电热防冻解冻阀设计的有益效果
(1)电热防冻解冻阀的设计成功，不仅解决了自来水管道设备的防冻裂问题，而且还具有自动解冻功能，能有效防止自来水管道设备在低温时的水结冰现象，从而保证了管道设备在低温时的水流畅通，实现用户的即时使用。
(2)图2所示电热防冻解冻水龙头仅是电热防冻解冻阀作为其他管道设备附属结构的实施例之一。电热防冻解冻阀在实现与水表、闸阀和水龙头等管道设备的一体化设计之后，对简化管道设备安装、缩小电热防冻解冻阀在管道中的空间占用，及其对主体结构的直接防冻和解冻起着十分重要的作用。
(3)本结构设计即便是在断电的情况下，仍能实现管道设备的防冻裂要求。
(4)本结构设计也可以通过去除电热器及其他电路控制部元件将其简化为一般的防冻裂结构。
(5)本文设计的电热防冻解冻阀不但适合在自来水管道中使用，还可以在小型密封水箱、间断性使用的机械或实验设备的水冷却管道中推广使用。
(6)本结构设计与现有的自来水管道设备的防冻(裂)装置相比，具有结构简单、投资少、安装使用方便及性能可靠等优点。
【参考文献】
[1]任继德.刘少辉寒区低压塑料管道在浅埋输水灌溉工程中的应用[期刊论文]-黑龙江水专学报2003,30(3)
[2] 单军.王志丹北京市村镇供水设施冻害防治措施[期刊论文]-北京水务2011(6)
【关键词】 给水工程；结构设计；管道抗浮；水平支墩；管道基础
湖北省孝感市大悟县芳畈水库至城区应急供水工程包括取水工程和引水工程两部分。其中取水工程采用泵船取水，配备三台水泵，两用一备；引水工程采用DN700（k9级T型接口）球墨铸铁管和碳钢管，输水管道从水源地芳畈水库开始，沿芳新线、S243省道、城关镇南路、澴河西路进入大悟县老水厂，通过已铺设界牌水库至大悟县城引水管道进入二水厂。管道总长约23公里，沿线多次穿越河道、S243省道和复杂地形及不良地质地段等，存在诸多结构安全问题，现就本工程设计施工过程中遇到的主要结构问题予以探讨。
1. 管道抗浮验算
2. 水平弯管支墩设计
上式中，为支墩抗推力侧的被动土压力标准值；为支墩迎推力侧的主动土压力标准值；为水平向支墩滑动平面上摩擦力标准值；为支墩抗滑稳定性抗力系数，不小于1.5；为水平向支墩承受截面外推力对支墩产生的水压合力标准值；为土壤内摩擦角；和分别为地下水位以上的原状土重度和回填土重度；和分别为支墩底和支墩顶在设计地面下的深度；和分别为支墩被动土压力和主动土压力侧支墩长度；为支墩的重量；为支墩顶部覆土的重量；为土对支墩底部的摩擦系数；为管道接口设计内径；为管道设计内水压力；为弯管角度。
3. 复杂环境下的管道基础处理
3.1. 含淤泥层的管道地基处理
管道底部淤泥层不厚时，可将淤泥层挖除而换以砂砾石、砂垫层；淤泥层较厚时，不宜采用换填法，在流砂现象不严重的情况下，可采用抛填块石的方法。块石挤入淤泥中，以增大淤泥的密度，增强地基承载力；同时，块石在管沟内形成一个整体，增大了支承管道的面积，使单位面积基础受管道传来的压力大大减小，能有效防止基础和管道沉降。块石宜采用大块和坚硬的，杜绝采用风化石。这种地基处理方法的优点是可不清理管底淤泥，能避免塌方，施工简单。本工程遇到的淤泥地基为原来的水田、水塘被人工填土覆盖，淤泥层厚度为1m～3m。现场采用人工抛填块石铺满整个沟底，然后进行夯实，同时在沟槽边开挖集水坑，将块石夯实挤出的泥浆水用人工或水泵排走，块石之间的缝隙则以砂砾石或砂填充，最后在块石上浇筑一层厚度为0.15m的C20混凝土，待混凝土凝固后即可铺设管道。
3.2. 斜坡路堤上的基础处理
本工程管道很多地方埋设在省道的路堤上，局部地方的路堤比较狭窄且坡度较陡，路堤边缘也没有护坡，直接开槽埋管可能存在安全问题，特别是在雨季，路面上的积水冲刷路堤上的管道基础，可能出现管道架空甚至滑移等，对输水管道的安全产生严重不利影响。对于这种局部不利情况，本工程采用人工挖孔灌注桩作为基础架设钢管，每隔10～12m设置一支墩，明敷钢管采取适当的保护措施。
本工程在各方的共同努力下历时百余天基本完工，在全线管道水压试验合格后，于2013年1月底正式通水，为大悟人民春节用水提供了有力保障，受到了建设方和大悟人民的一致好评。通过管道水压试验和正常供水期间的观测并未出现结构安全问题，说明在本工程中采用的结构设计方案是实用可行的，为长距离给水管道设计和施工提供了可靠的经验。
参考文献
[1] 《给水排水工程结构设计手册》（第二版）中国建筑工业出版社，2007.
[2]《给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程》CECS141：2002 中国工程建设标准化协会，2003.
[3] 《柔性接口给水管道支墩》10S505 中国计划出版社，2010.
[4] 《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008 中国建筑工业出版社，2009.
关键词：建筑设计；结构设计；协调统一
中图分类号：TU2文献标识码： A
引言
随着经济的发展，我国的城市化进程不断加快，越来越多的高楼大厦成为城市的一道美丽风景，特别是从我国加入WTO以来，国外的先进的设计技术和设计思路也不断被设计人员吸收、消化，极大的提高了我国建筑设计的整体水平。但是由于建筑工程个体的差异性，使得建筑设计千变万化，特别是人们生活水平的提高，对建筑外型、内部空间配置等提出了越来越多的要求。因此，建筑设计必须要与各专业设计进行有机的融合，只有这样才能实现建筑设计与各专业设计的协调统一和完美结合。
1、建筑设计与结构设计的协调统一
随着高层建筑的不断出现，以前竖向荷载起控制作用的结构设计也逐渐出现了水平荷载为主要控制荷载的现象，这种情况下，在建筑设计师进行建筑内部空间和竖向造型设计的过程中，要考虑地震和风荷载的作用，同时，也要考虑各个构件的刚度是否满足要求，这无形中对建筑设计提出了框框，设定了限制和约束，建筑设计师也只有考虑到这些因素，多与结构设计师沟通才能确保设计作品的实际效果。
建筑设计是建筑物外部型状和内部空间的相互组成，而结构设计是实现建筑设计思想的途径，通俗的说，建筑设计是人的五脏六腑和你所能看到的外貌，而结构设计是人的骨架，从而使人成为一个完整的实体。建筑设计和结构设计是建筑工程实体形成的两个重要途径，两者相互协调形成了整个建筑物的外观型状，确保了整体结构的稳定性。二者不仅相互协调而且也有互相制约，密不可分还相互矛盾，如果二者能够协调一致，则能实现在时代技术条件下的完美结合，创造具有代表性的历史性建筑物。而如果两者相互脱节，建筑设计一味的强调造型、先进，不以当代的技术条件为设计基础，其所作的只能成为纸上的方案，只能是海市蜃楼，在当前技术条件下无法短期实现的空中楼阁。作为建筑技术一种的建筑构造，其贯穿于建筑设计的方案选择、初设、技术设计和施工图设计的整个过程，在方案选择和初设阶段，就应该分析工程所处的社会环境、文化氛围、经济实力和技术能力，从而选择合理的结构体系，以实现建筑物的内部空间和外部造型。在技术设计这一阶段，需要对设计方案进行进一步的深化，找出结构设计、暖通设计、电气设计和给排水设计存在的技术方面的问题，并采取措施对其进行统一的协调、规划，在解决矛盾的过程中使得设计变得成熟。在详图设计阶段，是技术设计的进一步的深化，这个阶段的作用是用来处理建筑物局部构造与整体建筑物之间的矛盾，在这个阶段持续的协调建筑设计与结构设计之间的关系，使之更加协调，并为以后的工程施工提供依据。
建筑设计的时候必须考虑结构设计的可行性，比如，如果设计师将建筑的横截面设计成为一个三角形，这会使得其抗弯能力和抗侧向力的能力远远不如传统的多边形、圆形、矩形和正方形截面，在一定条件下，这种设计也是可以实现，但是要在结构上进行加强，无形中浪费了大量的钢筋和混凝土。另外，如果建筑设计者缺乏结构设计方面的知识和修养，在设计过程中忽视力学的基本规律，比如：在抗震规范要求的抗震设防区域，高层建筑的电梯设置在了大楼的某一个侧面，远离了建筑物的刚度中心，这就会造成整个建筑物的重心不重合，一旦出现地震，后果不堪设想，如果要避免此类事情发生，则需要结构设计采取多种措施，不仅给结构设计带来了极大的麻烦，而且会使得工程造价大幅攀升。所以，在进行整栋建筑的设计过程中，建筑设计必须与结构设计充分的协调，建筑设计师需要有结构设计师的基本素养，结构设计师要能最大限度的使用当前的先进的设计思想来实现建筑设想。
2、建筑设计与给排水专业的协调统一
由于有设备和设备基础，像水泵房、消防水泵房、水箱间及水处理间等组成了给排水专用房屋，而且这些房间的荷载远比一般房间大得多，尤其是高水位水箱间需要设在建筑顶部，荷载比较大，这就严重影响了建筑的造型美观。因此在设计的时候，应该尽量避免使用高水位水箱，最好将水泵房设置在地下室或者半地下室。
由于给排水管道的直径粗且数量多，针对这个问题在进行建筑设计的时候，应该考虑到对于管道的竖向布置尽量设置专门的管道井，如果不设置专门的管道井，就应该结合建筑设计，使功能用水的房间尽量保持上下一致，从而达到避免给排水管道在房间内乱设置的目的。另外，在建筑设计的时候，应该尽量避开水平管道，并且结合结构专业设计，使水平管道尽量不要穿过梁以及柱，以免对结构专业造成不利影响。在建筑布置方面，要做到避免管道绕梁绕柱带来的增加水阻力或满足不了水平管道坡降要求的弊端，而应该为管网系统创造有利条件。
在进行建筑设计和给排水设计的同事，要与暖通、电气等其它专业一起考虑管道设置问题，这样做不仅有利于建筑的合理布局还有利于节约成本。
3、建筑设计与暖通空调专业的协调统一
有空调的建筑物，建筑设计与暖通空调专业的关系就更密切。对于高层建筑的竖向设计中，暖通空调专业与给排水和电气等集中布置在设备层。针对建筑空调设备的以上特点，在建筑设计的时候要充分考虑到核心区以及设备层的楼面荷载大，预留管道附件多，设备层高于标准层层高等特点。目前建筑外墙设置的室外空调板大多数仅仅是为了造型的美观，一旦业主入住装修的时候，空调摆放位置很随意，导致了楼房使用后墙面造型的错落凌乱。因此，我们在建筑设计的时候，不应该仅仅考虑造型的美观，更应该考虑到设施的实用性。
4、建筑设计与电气专业的协调统一
电气设备用房包括高、低压变配电房、发电机房、消防控制室、弱电机房等。由于高、低压变配电房、发电机房所占用的面积较大，且对周边的功能用房使用有干扰，所以一般设置于地下一层。建筑专业在布置平面时，在不同的防火分区应分别设置独立的电气竖井,电气设备用房应避免设在卫生间、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。选择合理的机房位置，节约设备成本。
建筑层高应考虑电气专业室内敷线的影响，应该尽量避免绕梁、穿梁。当梁上有管道需要通过的时候，为了防止在施工过程中对预置梁进行打孔而影响结构强度，就应该在预置梁期间进行孔道的预留，从而合理解决各系统的缆线敷设通道，保证系统安全和缆线的传输性能。
结束语
由以上可以知道，建筑工程设计不是指的某一个专业的设计，其是由多个专业，进行多道程序设计完成的一个复杂的系统工程，而参与建筑设计的人员都会体会到，若仅仅力求满足本专业设计的最完美，必将对其它专业带来不良的影响甚至产生难以解决的问题。总之，在进行建筑设计过程中，不能盲目，不能闭门造车，需要建筑设计师在掌握一定的其他专业方面的知识的基础上与各专业设计师进行有效的协作，做到建筑设计与各专业设计相协调、相统一，只有这样才能真正的实现建筑设计与各专业设计艺术性的相结合，从而创造出真正具有艺术性的建筑作品。
参考文献
[1]罗志.浅谈建筑设计与各专业设计的协调统一[J].城市建设理论研究，2012（03）.
[2]徐传亮.建筑设计与结构设计的差别.北京：中国建筑工业出版社，2008:113-119
关键词：管架；结构；设计
1 概述
在化工行业，管架是最常见的构筑物，是液相、气相介质管道及电气、仪表电缆桥架的支撑结构。文章主要阐述，管架设计中碰到的一些设计要点问题，以期达到不断优化设计的目的。
2 管架的分类
管架按结构形式主要分为独立式管架、管廊式管架。独立式管架适合于层高低、管道管径小荷载小的单层管架，如T型管架。管廊式管架，一般简称管廊，适合于层高高、层数多、管道管径大荷载大的多层管架。液相介质管道直径大于或等于500mm、气相介质管道直径大于或等于600mm、输送易燃、易爆、剧毒、高温、高压介质的管道，支撑此类管道的管架应采用管廊式管架，且固定架处应设置水平撑、垂直撑等传力构件。
管架管道在管架上的支承条件分为固定管架和活动管架。固定管架横梁上的管道设置了限位，将管道和横梁紧紧地连接在一起，管道与管架之间不允许产生相对位移。固定架承受着纵向区段内产生的全部水平力，所以，一般此处设有水平撑、垂直撑，以减小水平力的传力途径。
管架按结构材料分为钢筋混凝土管架、钢结构管架和混合结构管架。由于钢结构具有易于工厂加工、安装速度快、构件断面相对较小等优点，钢结构管廊得到了越来越广泛的应用。混合结构管架指横向一榀柱与横向主梁采用钢筋混凝土现浇结构，纵向钢梁、水平撑、垂直撑采用钢结构。混合结构管架适用于工期要求不高的工程，尤其在钢材成本高的时期可以降低造价。
3 管架的设计要点
管架的布置是管廊设计的重点，优化的布置会让管廊结构受力更合理。首先管廊整体走向不宜布置成L型，因为“L”型管廊，两条管廊横纵相交处是整体应力集中处，尤其在地震工况下。其次，钢结构管廊的区段长度需满足伸缩要求，一般不超过120m为宜。固定架位置一般选在在管道水平力较大处，以实现传力途径最短，同时需考虑固定架处垂直对检修通道、消防通道等的影响，避免出现垂直撑挡路的问题。基于以上内容，在结构设计时，应将管廊的轴线不断地进行调整，以使管廊的布置趋于结构设计合理、使用功能合理。
不可以忽略电缆桥架所受风荷载对结构产生的影响。当竖向电缆桥架高度较大且数量较多时，风荷载将对整个结构和局部构件产生较大影响，特别是在风荷载较大的地区，忽略了往往导致结构计算偏于危险。同时，对于风荷载的计算，应该严格按照规范，将管廊柱、纵梁、管道、电缆桥架上的荷载一并计算，以保证每个工况下，结构计算的正确。
管廊横向主、次梁上的垂直管道荷载传递问题。管径小于等于2寸时，管道的最大支承长度为3米；管径大于2寸且小于等于6寸时，管道的最大支承长度为6米；管径大于6寸且小于等于12寸时，管道的最大支承长度为9米。对于大直径的管道一般只在横向主梁上支承，如果横向主梁的荷载范围按相邻两个半跨取值，横向主梁上的荷载就会大大偏小，造成横向主梁的计算偏于危险。所以，横向主梁的荷载取值范围应取相邻半个柱距范围内的荷载。
管廊横梁与管道之间的水平摩擦力该如何考虑的问题。管道在一定区段内会设置Π型补偿器，Π型补偿器是管廊纵向力的释放点。两个Π型补偿器之间的管道为一个刚性受力体，此段管道会与管廊钢梁以限位的形式固定在一起，使此段管道和此段管廊成为一个整体。对于这个整体来说，管廊横梁与管道之间的水平摩擦力是内部力，不是外部荷载，所以，整体内部的内力无需计算。但是，对于某一根横梁来说，管廊横梁与管道之间的水平摩擦力就是外部力，此力需要计算。
管廊纵梁受力计算。纵梁除支撑次梁、管道外，还要将管道或其他作用产生的水平推力传递到垂直支撑。当水平力较大时，纵梁的轴力往往是不能忽略的。在我们用PKPM建模计算时，纵梁当然都是按梁输入的，PK的计算程序就只按梁的应力计算公式Mx/（？渍bWx）+My/（？酌yWy）≤f来验算，轴力并没有体现出来，这样是偏于危险的。解决方法：《设计规定》中第8.2.11条中规定纵梁应按拉弯或压弯构件计算。计算公式按《规范》5.2.1条N/An+Mx/（？酌xWx）+My/（？酌yWy）≤f来计算。另外还要特别注意纵梁连接节点的验算，如高强螺栓、焊缝抗剪及节点板验算等。
结构构件的挠度超过限值。没有设计经验的工程师通常只注意结构构件的应力计算而没有注意到《化工工程管架、管墩设计规定》中对构件挠度的限制。管架的挠度主要应满足管道要求，防止管道挠度过大发生积液导致流阻加大。工程上已发生该类事故。所以，除单个构件需满足《设计规定》3.0.9条中的限值外，装置内管廊在一个柱距内，管道支点最大挠度之差不大于30mm。管廊纵向构件及其上的钢次梁挠度叠加为总挠度，支撑在钢次梁上的小管道的挠度值为该挠度与框架横梁挠度之差。
固定架处基础没有按双向受力进行计算。没有设计经验的工程师认为管廊固定架处只要按传到基础顶面的纵向力计算就可以。实际上在固定架处，在纵向最不利荷载组合下，横向在恒载和活载作用下仍可能存在弯矩和剪力，忽略横向的力将导致基础计算不安全。基础应按双向受力计算，通常独立基础两个方向所受力如图3。
4 结束语
管架在化工行业比较常见，但是各种疑难问题较多，结构设计中不可掉以轻心，应认真分析结构特点、详细计算、精于布置，才能绘出安全、合理、经济的设计方案。
参考文献
[1]祝亚茹.厂区内管廊的配管设计[J].北京：石油和化工设备，2016.
[2]李春梅.石油化工装置内管廊上管道的布置设计[M].广东：中国石油和化工标准与质量，2014.
随着社会经济的发展，超高层与高层建筑逐渐得到了广泛推广。对于建筑企业而言，最重要的问题之一就是怎样在确保结构设计与人们要求相符合[2]的前提下使投入的资金减少。建筑企业必须在确保房屋建筑质量合格的情况下，系统化分析设计方案，采用先进的设计观念和技术理念整体化管理工程建筑。在房屋结构设计过程中，科学优化建筑结构设计除了可以使建筑的美观感与实用性增强，同时还可以使工程的整体造价得到最大化控制。使建筑材料与机械设备的性能得到全面开发，节约资金投入，系统性结合房屋结构的层次，提高房屋质量与居住安全性。
2建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的操作步骤
2.1创建优化建筑结构设计的模型
首先需要科学、合理地设计变量。一般情况下，主要的变量是对建筑本身结构造成影响的重要参数。对于部分由局部性有关要素就可以使设计要求得到满足或者变化范围很小、影响也较小的参数，通常可采用预定参数加以表示，不仅可以使计算数量与设计数量减少，而且有关的编程工作量也会减少，有助于工作效率的提升。其次，要确定目标函数。在优化设计建筑结构时，为减少整体的工程造价，需要找到失效的概率函数与尺寸符合预定条件的钢筋截面积。最后，要合理确定约束条件。
2.2合理优化设计有关的方案
将可靠度作为优化房屋结构设计的依据时，一般约束条件较多，还可能出现非有关的非线性问题，因此在计算过程中，需要学会适当转换，将有约束的优化向无约束转化，可采用拉氏乘子法等计算。
2.3相关应用程序的设计
无论是将可靠度作为优化房屋结构设计的基本依据，还是运用有关的计算方式进行设计，为了有效达到相应的效果，都要将这些因素编纂为具有科学性、综合性、功能全面、运算速度较快的应用程度，从而高效、全面地实施整个优化设计方案。
2.4综合分析结果
得到相关计算结果后，需要分析与比较其必要性，进而选出最适合的设计方案。进行分析时，应当对有关问题进行全面考虑，多角度分析相应的问题，确保所选设计方案的合理性，增强房屋建筑整体的实用性、安全性和美观性，与此同时还不会导致工程的资金投入增加。优化设计建筑结构要求我们同时兼顾经济节约与施工技术要求，做到全面考虑，科学配置，实现预期的建设目标。
3建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的具体应用
3.1房屋建筑的局部性和整体性优化
建筑结构通常都具有复杂性与层次性的特点，在设计时需要分别考虑建筑的安装体系。结构相关体系和整体设计体系等，其中每一个体系又会延伸出若干个下属体系，设计者在设计房屋时需要优化下属系统，将横向关联性冲破，达到叠加工程的效果；在复杂性方面，涉及到建筑零部件、材料等的选择，需要从整体着手，实现设计优化的目的。
3.2阶段性优化、建筑寿命与桩基础的优化
当建筑工程未超过使用年限时，房屋设计者需要根据不同阶段特点，结合实际情况确定优化方式，实施阶段性优化，延长建筑的整体寿命，在确保建筑质量的同时还能增加经济效益。预制桩与灌注桩都属于建筑桩基础，在整体施工时，后者的操作技巧复杂，质量控制难度较大，耗时较长，所以在满足沉降标准的情况下，可与预制桩施工相结合，使工序减少。需要注意的是，在桩基逐渐加深会增大土壤对桩基的摩擦力，所以一定要采用长度足够的预制桩。
3.3良好协调建筑优化和结构优化
在优化设计建筑结构时，需要实现建筑整体平面和整体结构紧密配合的效果。打造简洁的建筑系统，支柱和墙体不可发生错位等情况，截面面积和高度要相同。设计楼体时，由于转角区域自身受力较多，所以需要将承重材料选为高强建材，起到降低自重的效果。确保建筑整体的质心、刚心和重心正确交叠，避免发生扭转。
3.4良好协调排水系统和结构优化
专门用来管理排水系统的房间中机械设备很多，有较大的荷载强度与荷载能力。因此最好在地下室放置这些设备，确保管道预留深度，预留尺寸和相应标准相符合，加固楼板的钻孔位置。注意避免梁或柱被水平方向的管线贯穿，妥善加固有管道穿过的墙体，协调好管道网与结构设置，避免管道绕梁或绕柱。
3.5良好协调电气优化与结构优化
在楼板、墙体等地方或金属管体外部以导线的形式安装电器管线，会增加预制结构施工的难度。因此，若想在梁体中穿过管线，需要提前将相应的孔洞预留在梁体上，确保梁体宽度等于有关墙体的[3]宽度。设计者需要单独分析和计算电梯部分的建筑，提高设计的安全性及合理性，保证施工质量。
4结语
关键词:市政工程；给排水；结构设计
中图分类号：TU99文献标识码： A 文章编号：
随着城市建设的快速发展，城市道路的排水系统是整个城市功能的重要组成部分，排水系统能否运行通畅对于保障车辆的行驶安全和居民的出行生活都将造成重要的影响。另一方面，城市道路排水系统能否及时的排除雨水、生活污水及相关废水，也同样会对居民的日常生活造成很大的不便。但是由于多项目是在市区设计，环境复杂，既有的地下管线及电缆情况不明，在确保既有工程安全的前提下，还要考虑地上交通等因素的影响，导致施工难度增加，保证质量和工期往往无法保证。因此，城市道路的排水系统不仅需要完善、合理的设计，同时在高质量的设计基础之上，还需要高效率、高质量的完成城市道路排水系统的设计。只有在排水系统的设计上狠抓质量，才能够保证排水系统的正常运转。
一、现场踏勘
结构设计人员应会同给排水、概预算等专业设计人员共同进行现场踏勘和选线，了解管道线路拟通过的沿线地带地形地貌、地质概况，必要时应在施工图阶段对个别疑难地段重新踏勘。给排水管道距离相对较长，或穿越城镇密集区，或敷设在农田，或跨越山丘和河流，还有可能横跨铁路、公路及桥涵。一管道工程同时会遇到上述几种或所有的地形和地貌，其复杂的地形和地貌若现场查看，则很难全面完成设计。结构设计人员应会同给排水、概预算等专业设计人员共同进行现场踏勘和选线，了解管道线路拟通过的沿线地带地形地貌、地质概况，必要时应在施工图阶段对个别疑难地段重新踏勘。
二、市政道路现场测量和地勘要求
要准确地反应管道沿线的地形地貌和水文地质情况，必须有测量和勘探部门提供的准确的地形和水文地质资料。
1.勘探点间距和钻孔深度
勘探点应布置在管道的中线上，并不得偏离中线3m，间距应根据地形复杂程度确定的30～100m，较复杂和地质变化较大的地段应适当加密，深度应达到管道埋设深度以下1m以上，遇河流应钻至河床最大冲刷深度以下2～3m。
2.提供勘探成果要求
划分沿线地质单元;查明管道埋设深度范围内的地层成因、岩性特征和厚度；调查岩层产状和分化破碎程度及对管道有影响的全部活动断裂带的性质和分布特点:调查沿线滑坡、崩塌、泥石流、冲沟等不良地质现象的范围、性质、发展趋势及其对管道的影响；查明沿线井、泉的分布和水位等影响;查明拟穿、跨河流的岸坡稳定性，河床及两岸的地层岩性和洪水淹没范围。
三、结构设计内容
1.结构形式
管道的结构形式主要由给排水专业确定，结构专业应根据管道的用途(给水还是排水，污水还是雨水)、工作环境(承压还是非承压)、口径、流量、埋置深度、水文地质情况、敷设方式和经济指标等从专业角度提出参考意见。
一般情况下，承压管道常采用预应力钢筋混凝土管、钢管、铸铁管、玻璃钢管、UPVC管、PE管、现浇钢筋混凝土箱涵。非承压管常采用混凝土管、钢筋混凝土管、砌体盖板涵、现浇钢筋混凝土箱涵等。当污水管道口径较大时应采用现浇钢筋混凝土箱涵，特殊情况、特殊地段(过河渠、公路、铁路等)、局部地段非承压管也采用钢管等形式。大型给排水管道工程也有采用盾构结构形式的。
2.结构设计
道规格、埋置深度、地面荷载、地下水位、工作和试验压力对管道的刚度和强度进行计算及复核，提供管道壁厚、管道等级、或结构配筋图。
对于一些必须采取加固方法才能满足刚度和强度要求的管道，应根据计算采用具体的加强加固措施。通常采用的加固措施有管廊、混凝土或钢筋混凝土包管等，当钢管计算出的壁厚不经济时，应采用加肋的方法处理。加固的具体方式和方法应根据实际情况和经济指标来确定。
3.敷设方式
敷设方式的选择应根据埋置深度、地面地下障碍物等因素确定，一般有沟埋式、上埋式、顶管及架空，较为常用敷设方式采用沟埋式，当沟埋式有一定的难度时，可选择顶管和架空等敷设方式。不同的敷设方式，其结构设计亦不同。
4.抗浮稳定
有些管道敷设的地段地下水位较高或者施工期间多雨，因而管道的抗浮稳定应引起结构设计人员的重视。设计时应根据计算采取相应的抗浮措施，避免浮管现象的出现。
5.抗震设计
5.1场地和管材的选择
确定管线走向时应尽量避开对抗震不利的场地、地基，如不可避免而必须通过地震断裂带或可液化土地基时，应根据工程的重要性、使用条件综合考虑。
给水管道应选择抗拉、抗折强度高且具有较好延性的钢管，并要求做好防腐措施。有抗震要求的排水管道应采用钢筋混凝土结构，并有相应的构造措施，尽量避免严重破坏。
5．2构造措施
承插管设置柔性连接;砖石砌体的矩形、拱形无压管道，除砌体材料应满足砖石结构杭震要求外，一般可加强整体刚度(顶底板采用整体式)、减少在地震影响下产生的变形，提高管道的抗震性能;圆形排水管应设置不小于120度的混凝土管基，管道接口采用钢丝网水泥带，液化地段采用柔性接口的钢筋混凝土管；管道穿越构筑物时应在
管道与套管的缝隙内填充柔性填料，若管道必须与墙体嵌固时，应在墙外就近设置柔性连接；管道附属构筑物应采用符合抗震要求的材料和整体刚度好的结构型式。
(1)地基处理。出图时应包含地基处理的平、纵断面图。扫描矢量化需要处理的地段的地勘资料纵断面，选择参考点并根据给排水专业的平、纵断面将管道基底轮廓线放在地质纵断面上，划分地质单元并注明桩号和基底高程，标明沟槽范围内和基底以下土层构造以及地下水位。根据纵断面地质单元的划分(桩号划分)，确定需处理的范围，针对不同的地质情况和厚度分别采取相应的处理方法。具体的处理方法有:换填、抛石挤淤、砂石挤密、水泥搅拌桩、灰砂桩、木麻黄桩等方法。具体设计按地基处理规范规程执行。
(2)管道支墩及镇墩。对承插接口的压力管道，应设置水平和垂直支墩。设计时应根据管道转角、土的参数、工作压力和试验压力计算所需支墩的大小。埋地钢管可不设管道支墩。
四、给排水管道设计中的其他问题
1.在用户管线出口建立格栅
中纤维、塑料等沉积物、悬浮物和漂浮物的大量存在，给管道的清掏和疏通维护作业带来了很大困难。特别是抽升泵站的格栅间，每天都会拦截到大量的漂浮物。有的漂浮物通过格栅进人泵房后，常导致水泵叶轮堵塞、磨损损坏现象的发生。尽管格栅条的间距一再减小，但仍有大量的漂浮物进人泵站造成堵塞。为了解决上述问题，建议在庭院或住宅小区的管道出口处设置简易人工拦污格栅，定期进行清理、清掏，从源头上控制漂浮物进入市政管网，以减轻市政管网维护管理的工作量。
2.在检查井井底设置沉淀池
中的沉积物在管道内水流量小、流速慢时会发生沉淀，造成管道淤积堵塞、通水不畅，而管道的疏通工作又费时费力。因此，针对传统的检查井做法，建议将其井底改为沉淀式的，井底下沉30～50cm。这样中的沉积物多数会沉积在检查井中，不至于流入下游管段，只要定期清掏检查井内的沉积物即可，减少了管道维护作业的工作量。这种做法也可用于雨水检查井。
3.在检查井内设置闸槽
在检查井内设置闸槽的干管中的流量和流速均较大，有的检查井内的水位较高，管道维护作业或户线管接头时，需将管道内的水位降低或断流。为了方便维护作业，建议在干管的管道交汇处检查井、转弯处检查井或直线段的每隔一定距离的检查井内根据需要设置闸槽，通过闸槽的开闭控制水流，便于维护作业。同时为方便户线支管接头时的施工，建议能研制一种较轻便、实用的管道阻水设备。
关键词：公路桥梁 结构设计 耐久性
0引言
随着社会不断发展，我国公路桥梁建设事业蓬勃发展，取得了显著成果。然而，公路桥梁结构耐久性问题也随之突显，理应引起公路桥梁结构设计、工程施工和维护等相关方面的重视。本文结合多年的公路桥梁结构耐久性设计实践经验，从保证混凝土结构耐久性、保证钢筋混凝土保护层厚度、保证构造配筋科学、保证后张法预应力钢筋管道压浆质量、保证桥面铺装层防水等几个主要方面就公路桥梁结构耐久性设计进行了以下论述。
1结构设计耐久性分析
桥梁建设作为我国的基础建设项目，已经成为国家综合实力的重要体现之一。近年来，我国公路桥梁数量猛增，由于其在经济发展中起着至关重要的作用，人们对其结构耐久性设计越来越加以重视。公路桥梁结构设计的根本任务归根结底就是用最经济合理的途径保证桥梁结构的安全、耐久和适用，使桥梁结构在工程施工和使用期内承受住各种预期的荷载作用。但公路桥梁在建造和使用期间，会遭受来自于环境、有害化学物质的侵蚀，还要承受来自于车辆、风雪、地震、疲劳使用及各种外来因素作用，与此同时，桥梁本身使用的建设材料性能也在逐渐退化，受多种因素影响，桥梁结构各部分必然会有不同程度的损伤和破坏，导致公路桥梁结构耐久性差。大量病害实例表明，除工程施工、建设材料、运营管理和维护等原因外，设计缺陷是影响公路桥梁结构耐久性差的决定性因素。因此，公路桥梁结构耐久性设计在保证经济合理的前提下，还要注意桥梁结构分析、构件和连接的设计，取用规范规定的安全系数或可靠性指标，充分考虑建设材料和环境影响等因素，提高工程施工水平，加强运营管理和维护，以保证公路桥梁结构的耐久性。
2保证混凝土结构耐久性
近年来，我国公路桥梁事故频发，造成重大经济损失，产生了严重后果和影响。经调查研究证实，大多事故原因是由于设计不规范和施工质量差造成。施工过程中偷工减料、以次充好，，结构设计时态度不端正、不严谨，计算失误等等因素造成了桥梁安全隐患存在重大问题。值得深思的是，目前公路桥梁结构耐久性设计，仅仅具有参考价值，而没有计算出具体安全使用年限，更没有对桥梁结构耐久性进行专业调查研究。此种情况不仅造成了桥梁事故频发，也严重违背了国际上对桥梁结构耐久性日益重视的发展趋势。要解决桥梁结构耐久性问题，首先应该保证混凝土结构的耐久性，而提高混凝土本身的耐久性是解决这一问题的关键，这就需要在施工过程中对水灰比例、水泥使用量、强度等级等混凝土材料组成情况进行严格控制把关。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）（以下简称《桥规JTG D62》）对公路桥梁结构耐久性设计做出了明确规定，要求公路桥涵应根据所处环境进行耐久性设计，结构混凝土耐久性的基本要求应符合（表1）要求，这也是公路桥梁结构耐久性设计必须遵循的基本原则。
3保证钢筋混凝土保护层厚度
钢筋混凝土由钢筋和混凝土复合型建筑材料构成。保护层厚度是指从钢筋外边缘到混凝土外边缘的最短距离。钢筋混凝土保护层具有提高混凝土构件截面受力性能，保护钢筋不被锈蚀，增强耐火能力等作用。因此，保护层厚度对公路桥梁结构的耐久性、安全性、抗腐性、耐火性等起着决定性作用。我国现行规范中，已对钢筋混凝土受力钢筋保护层厚度提高了等级，可见其对桥梁结构的影响作用。正常情况下，随着时间的延长，钢筋混凝土的碳化程度会随之加深，碳化达到一定程度后，钢筋混凝土表面的强度和密度逐步降低，水蒸汽和其它有害气体随之侵入，此时保护层厚度决定了钢筋混凝土的碳化时间长短，当保护层完全碳化后，钢筋就会被锈蚀。钢筋表面被锈蚀后会产生膨胀力（在混凝土体积中会增加2～4倍），形成向外胀力，并拱裂混凝土保护层，使有害气体直接侵蚀钢筋，从而影响公路桥
梁结构安全和使用年限。由此可以看出，保证钢筋混凝土保护层的厚度是保护钢筋不被锈蚀，提高混凝土结构耐久性、安全性、抗腐性、耐火性的重要举措。《桥规JTGD62》中的普通钢筋和预应力直线钢筋最小混凝土保护层厚度（表2）规定与国际通用设计规范存在一些差距，设计者应根据实际情况保证钢筋混凝土保护层的厚度。
4保证后张法预应力钢筋管道压浆质量
《桥规JTGD62》中对预应力钢筋管道压浆质量有明确规定，用水泥浆抗压强度要高于30MPa，水灰比应在0.4～0.5之间，可以在试验后掺入膨胀剂以减少收缩）。除此之外，《混凝土结构耐久性设计与施工CCES01》中也有相关说明，预应力钢筋的锈蚀会破坏混凝土结构，且事先发现困难，因此设计时应特别注意，采用必要的防护手段保护。后张法预应力钢
筋管道应尽量使用具备良好密封性的高密度塑料波形管为宜，事先要对钢筋管道灌浆材料和方法进行试验验证，最大程度地减少浆体硬化后形成的气孔，并使用真空灌浆，可适时掺入阻锈剂。
5保证桥面铺装层防水
桥面铺装层的防水对桥面起着重要的保护作用，在结构设计和工程施工中要认真对待。桥面铺装层应使用密实性较好的C30以上等级混凝土，铺装层内设置钢筋网，以防混凝土开裂。或者使用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入XYPEX（赛柏斯）水泥基渗透结晶型防水材料，效果较好。公路桥面铺装层的损伤破坏以及板梁铰缝渗漏水问题，一度引起了相关部门对桥面铺装层的防水施工工艺、施工材料的注意。实践表明，选择适宜的铺装层防水形式不仅可以达到良好的防水效果，保证公路桥梁主体结构安全，更能延长桥面铺装的使用年限，降低工程造价。良好桥面铺装层的防水需具备以下特点：1、与桥面砼粘结性良好，没有起皮和脱落现象发生；2、能与沥青混凝土桥面铺装融为一体；3、没有透水现象发生，耐刺破性能强，具备应有的抗拉强度和延性适应变形能力；4、对桥面砼表面质量没有特别要求，保障施工顺利进行。
PKPM系统包括了规划、建筑、结构、设备、造价、施工管理、绿色设计等各个方面，在建筑全生命周期内，实现了建筑各个专业之间的信息互用，从而提高企业的生产效率。PKPM建筑工程软件系统各个专业的模型数据之间一次建模，各个专业之间又是一模多算。模型数据时三维的、可视化的，在建筑工程可以随时查询，充分利用了网络的信息化，为建筑工程提供最新的信息数据。PKPM利用三维数据模型，把建筑项目的建筑设计、结构设计、概念设计、图纸设计、设备设计、工程量计算及造价报表等环节有效的连接起来，实现建筑工程软件系统信息数据化、模型通用化以及数据模型化。在工程软件系统中应用BIM技术，能够保证建筑数据库在全寿命周期内得到充分利用。
1.规划设计
PKPM建筑工程软件系统中可以利用三维数据模型可以针对居住规划设计、城市规划、房地产前期方案评估等设计进行有效的建模及规划设计。利用先进的三维建模技术，对这些地区进行三维模拟以及改造、建筑布局、绿化设计、建筑信息处理、道路设计、日照评估以及动态数据核算。软件采用三维建模技术、建筑信息模型技术、数字地形模型构建技术、指标动态监控技术、动态阴影模拟技术、返回光线计算、以及瞬时渲染技术等众多关键技术，实现了高效的设计数据管理与直观的三维效果展示。
2.建筑设计
PKPM的建筑设计软件APM是在BIM技术的基础之上研发出来的一种建筑软件。这种软件从模型输入到建立建筑模型核心数据，每一个功能模块都要根据核心数据来计量，以数据为核心驱动，各类施工图均是由核心数据自动产生的成果。APM的建模是根据数据核心驱动来进行建模，以数据为图形的表象。APM核心数据和图形有效结合，数据一旦发生变化，图形就会随之发生改变。
3.结构设计
在结构设计阶段，利用BIM技术有利于与建筑师和机电工程师的协调，在方案的选择上可以灵活多变，为客户展现三维的立体效果，以便迅速做出决定。目前基于BIM技术的软件在给结构设计提供的功能都能很好的达到最开始设计的效果。基于目前BIM理念的工具软件尚有些技术问题还没有得到很好的解决，从3D模型到传统的施工图文档还不能达到充分的链接，所以在实际应用中，在工程建筑结构设计时，最好是部分性的应用BIM技术，在取得好的成效时再逐步推开。同样也可以大大提高工作效率。比如，利用软件工具来创建3D模型，并自动生成各层平面结构图和剖面图的优点，来完成结构设计。把结构设计条件图以2D的图的形式导出来，一提为了供给其它专业作为结构条件用，另外也是自己在2D工具中制作配筋详图和节点详图的基准底图。在2D详图工具软件（如AutoCAD）中外部引用3D模型导出的结构条件图，并关掉配筋图和大样图中一些不需要的图层，以便在今后如果3D模型有较多的改动和发生设计变更，可以简单的再次导出一次条件图并覆盖旧的条件图文件，这样与模板图有关的修改内容（构件大小和位置）就在与之关联的全部配筋图和大样图中自动更新，避免了重复打开每张图的麻烦。
4.设备设计
PKPM建筑工程软件系统中，PKPM设备采用单位参数化设计，为采暖、电气、排水、空调等设计提供数据共享，这些设备设计度可以通过PKPM建筑软件以及BIM模型进行设计。利用BIM模型建造出来的管道，可以为工程设计的各专业协同工作提供辅助手段。根据BIM模型可检查管道与设备、管道与结构构件、管道与管道之间的关系，明确碰撞位置，实现专业化的碰撞检查。在三维图上显示碰撞位置和碰撞实体，三维漫游各专业的综合实体，以动画的形式显示安装效果，建有设备图形模型数据库。
5.造价
造价也叫概预算，利用BIM技术在建筑设计环节上进行模型建造，在PKPM建筑设计上，模型建造的建筑星系是可以被再次利用的。通过BIM技术在建筑信息模型中输入相关的建筑信息，这些建筑信息被利用就很节省造价工程师的时间，从而减少工作量。由于只是进行一些模型上的数据构建，与真实的数据信息会有一定的差入，在建筑结构设计过程中，就必须对这些不完整的信息利用PKPM软件技术进行补充。自动套取相对应的定清单编码，从而完成建筑工程的工程量的计算，通过对进场材料进行有效的分析，为造价师提供造价要用的各种数据，在有些数据还不完整的情况下，可以利用程序的转图功能，将工程施工的图文件分析出场地材料得出数据，从而使确立BIM模型数据。
6.绿色环保建筑设计
随着市场节能经济的发展，利用BIM模型数据建立的PKPM系统具有建筑节能、日照分析、节水工序、通风设备、采光设备、环境噪音以及绿化等特点，这种系统是采用BIM模型数据建立数据分析库，均采用统一的建筑模型数据进行各类建筑性能的分析。PKPM建筑节能软件是按照科学的方法编制而成的，适应于住宅建筑、公共建筑、各类气候不同的地区，同时为民用建筑能效评及居住建筑节能提供检测计算。PKPM日照分析软件作为绿色建筑设计中的重要环节，与规划设计和建筑设计数据相结合，特点是计算速度快，计算结果准确可靠，并具有坡地日照分析、遮阳板优化设计、拟建区域极限容积计算等扩展功能。
7.施工管理
工程设计阶段的建筑模型数据以及造价阶段统计的工程量数据是建筑工程施工项目管理的基础数据。PKPM设计数据以及造价数据能够在施工项目软件中再次被利用起来。施工项目管理软件可以根据设计软件和造价软件提供的数据进行入场材料的分析，并做出施工进度安排，为施工项目管理中的进度以及造价成本的控制提供重要的依据。PKPM施工项目管理软件可以读取工程概预算数据，自动生成带有工程量和资源分配的施工工序的工作信息表单。PKPM系统软件会根据工程的工程量以及资源计划安排及实施情况自动计算各工序的工期、资源消耗状况、造价成本状况，为节省工程成本的投入提供可靠的依据
二、结语
关键词：高层；设计；结构设计；原则
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
中图分类号：B032.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，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、我国高层建设发展及高层设计原则
我国对于高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过100m为超高层建筑。国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求，制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》(YB 4104-2000)，比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/ T1591-94)又前进了一步，其性能指标优于国外同类产品。国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定，在一般情况下，应遵守规范的规定，否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大，具有可操作性。我们也在高层建筑结构设计的原则方面更进一步严格控制：
1 .选用适当的计算简图：计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生，所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证
2. 选择合适的基础方案：基础设计应根据工程地质条件，上部结构类型与载荷分布，相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析，选择经济合理的基础方案，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。
3.合理选择结构方案：一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案，也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。
4.正确分析计算结果：在结构设计中普遍采用计算机技术，但是由于目前软件种类繁多，不同软件往往会导致不同的计算结果。因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。
二、高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：
1.水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，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，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
关键词：门式刚架轻型钢结构厂房设计
引言
伴随着我国轻重工业的快速发展，钢结构房屋特别是门式刚架轻型钢结构厂房以其自重轻、抗震性能好、施工进度快在轻重工业厂区应用最为广泛。
门式刚架轻型钢结构厂房依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102:2002(以下简称《门规》)主要是指单跨或多跨，具有轻质屋盖、轻质外墙或砖砌外墙，无桥式吊车或起重量小于等于20t的A1~A5工作级别的桥式吊车、不大于3t悬挂式起重机的单层钢结构厂房。
门式刚架轻型钢结构厂房设计过程
依据笔者设计经验，门式刚架轻型钢结构厂房设计过程如下：
依据工艺等专业提资条件和天车条件确定厂房跨度，跨度尺寸尽量符合建筑模数，有时由于场地等因素的限制，不能按照以上模数取值，轻钢厂房也是完全可以做到的；柱距尺寸尽量符合建筑模数，有时因其它因素也可以灵活布置；按有无天车条件及厂房内部净空的要求来确定厂房的檐口高度；按照当地的降雨情况等因素确定厂房屋面的坡度，一般取值1/8~1/20；还有根据地域或工艺等专业要求确定屋面、墙面的维护材料。
设计荷载的取值：
（1）、屋面荷载依据维护材料、当地的气候条件、屋面的积灰情况等确定屋面恒活荷载的取值。一般彩钢板维护时取恒荷载标准值为：0.3kN/m2，活荷载标准值按《门规》可取0.5kN/m2，当受荷水平投影面积大于60m2时，屋面均布活荷载标准值可取为0.3 kN/m2；当厂房是多跨或高低跨计算雪荷载时，应按《建筑结构荷载规范》6.2章节选取积雪分布系数；当积灰荷载、屋面活荷载、雪荷载同时存在时应按照《建筑结构荷载规范》4.4.3条和《门规》3.2.5条合理取值；
（2）、吊车荷载，对有吊车的轻钢厂房应计算作用在排架牛腿上的竖向荷载和横向水平荷载，此荷载可按照《建筑结构荷载规范》第5章节计算。
（3）、风荷载，主要是风荷载标准值、风荷载体型系数、风压高度变化系数的取值。此荷载可按照《建筑结构荷载规范》和《门规》相关章节进行取值。
（4）其它荷载，依据笔者的设计经验主要有屋面梁悬挂吊车荷载，屋面梁通风天窗荷载、柱侧管道支架荷载等荷载。屋面梁悬挂吊车荷载可分恒、活荷载加载在悬挂吊车作用屋面梁处；屋面梁通风天窗荷载可分恒、活、凤荷载作用于天窗与屋面梁节点处；柱侧管道支架荷载可分恒、活荷载作用在柱侧支架与柱节点处。
3、刚架构件的设计：
（1）依据《门规》4.1.4条厂房柱脚可设计为铰接或刚接。柱脚铰接时柱依据结构的受力情况可设计为变截面柱，变截面柱使柱外侧平齐，柱的定位轴线可按柱下端（较小端）中心；柱脚刚接时应将柱做成等截面柱，柱的定位轴线应根据上柱的高度、吊车边缘到上柱内边缘的距离确定，此时轴线会不在柱截面中心线处。
（2）构件材料的选择.，经常选择的是Q235和Q345.。当稳定控制时,宜使用Q235；强度起控制作用时,可选择Q345。依据《钢结构设计规范》3.3章节，对选用Q235钢，有些部位不能应用沸腾钢，对于需要验算疲劳的焊接构件应依据当地的气候条件适当选取B、C、D类钢材。
（3）柱截面按长细比估算. 通常按50＜λ＜150, 一般取值在80左右。柱与梁设计为刚接，梁的截面可依据受力包罗图分段设计，当为单跨且中间无柱时，一般依据跨度按0.25~0.50~0.25来对称划分截面，将两端0.25部分取变截面，中间0.50部分取等截面，这样设计可以充分发挥梁截面的受力性能，减少钢材用量，降低工程造价；梁截面高度一般在跨度的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，可避免钢梁的整体稳定的复杂计算，这种设计方法较简单，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估算；梁截面选取时尽量做到“高腹薄壁”；有时为加快工程进度也可选取成型钢材。
（4）梁柱截面的验算包括强度、稳定性、刚度三方面。对钢柱一般均为压弯剪构件，钢梁起控制作用的为弯剪力，相关验算按照《门规》和《钢结构设计规范》等规范相关章节计算。这里需要注意的是柱的平面外计算长度可依据《钢结构设计规范》5.3.7条取值，梁的平面外计算长度可依据隅撑的间距取值。
当验算截面不能满足时，加大截面应该分两种情况： (1) 强度不满足时,通常加大截面的板件厚度,抗弯不满足加大翼缘厚度，抗剪不满足加大腹板厚度（腹板抗剪，翼缘抗弯）。(2) 变形超限，通常加大截面的高度，因为截面特性与截面高度是n次方的关系，加大截面厚度会很不经济。
（5）刚架节点连接，主要有梁柱节点、梁梁节点、牛腿节点、柱脚节点设计。梁柱节点、梁梁节点连接中通常采取摩擦型高强度螺栓连接，相关计算参见《门规》和《钢结构设计规范》等规范相关章节；牛腿节点主要受弯剪力，设计时应利用腹板抗剪，翼缘抗弯，通常牛腿上下翼缘与柱采用焊透的V形对接焊缝，也可以采用角焊缝，此时角焊缝的大小应根据牛腿翼缘传来的水平力F=M/H计算，腹板采用的角焊缝大小由剪力V确定；柱脚节点应依据刚接和铰接形式进行设计，相关设计参见《门规》和《钢结构设计规范》等相关章节，此时因钢结构自重较轻，依据《钢结构设计规范》8.4.13条，一般情况下均需设置抗剪键。
参考文献：
[1] 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102:2002中国计划出版社
[2] 《钢结构设计规范》GB50017-2003中国计划出版社
[3] 《建筑结构荷载规范》GB5009-2001(2006年版) 中国建筑工业出版社[作者简介：
王彬 ，出生年月：1980.01，性别：男，民族：汉，籍贯（省市县）：河南省郑州市，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：工民建结构设计，从事的工作：工民建结构设计。
轩兴华，出生年月：1980.11，性别：女，民族：汉，籍贯（省市县）：江苏省无锡市，学历：本科，职称：无，研究方向：工民建结构设计，从事的工作：工民建结构设计。
作者简介：
关键词： 锅炉房 平面布置 结构设计 专业结合
工业场地锅炉房是个比较繁琐的工程，设计起来应理清思路，循序渐进，下面就本人设计的工业场地锅炉房谈几点体会。
中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：
一、建筑平面布置及相关要求：
工业场地锅炉房一般由锅炉间、辅助间、凝结水箱间、配电间、控制室、烟筒烟道等组成。首先应根据设备专业、选煤专业、总图专业等提供的房屋尺寸功能、地形合理布置平面结构选型，然后根据《锅炉房设计规范》的具体要求详细布置建筑平立剖图。以下是建筑设计中一些值得注意的问题：
1、锅炉间与其他房间应用防火墙隔开；
2、锅炉间门窗的开洞应满足该房间占地面积10%的泄压面积，且应满足通风和采光的要求；
3、化验室应设有洗涤设施，窗户应防尘，墙面应为白色、不反光，化验台及地面应有防腐措施；
4、油泵房、凝结水箱间、地沟、水池等应符合《工业建筑防腐规范》的相关规定；
5、锅炉房应预留能通过设备最大搬运件的安装洞，安装洞最好设在门窗洞或非承重墙的位置；
6、控制室的观察窗应朝锅炉操作面开设，要有足够的实现，且要有一定的抗爆能力；
7、锅炉房内一般装有鼓风机、水泵等振动大的设备，应采取必要的隔振措施。
二、结构设计中的意事项：
一般多层结构多为框架结构，材料多为钢筋混凝土，也有部分工程为钢结构，混凝土较钢结构的耐久性要好。下面对结构设计中提几点注意事项：
1、主结构的基础形式优先选用筏板基础，也可用柱下独立基础。筏板基础的整体性好，砌体填充墙落至筏板，由于锅炉房设备及管道繁多，墙体开洞较多，直接将墙体落至筏板，可有效避免地基梁与预留洞的冲撞；
2、锅炉荷载大，体积大，锅炉基础应做成钢筋混凝土基础，该基础的形式比较复杂，预留孔及埋件多而杂；3、设备基础在锅炉房设计中也是很重要的一部分，其中包含辅助间、凝结水箱间、鼓风机间的设备以及除尘器的基础。这些基础应根据设备运行重量及受力方式来计算，若落于回填土上，应夯实填平，不满足承载力要求的应采取相应的处理措施；
4、锅炉房楼地面和屋面的活荷载应根据工艺设备和检修的荷载要求确定，可参考规范具体规定；
5、由于锅炉房的设备及管道预留洞多而杂，所以墙体应选用砖墙；
6、锅炉间与辅助间等其他房间往往由于功能不同导致的层高不同，造成框架结构的错层多，柱子的计算长度不统一，针对此情况应准确计算框架柱计算长度，采取加强措施；
7、漏斗设计也是一个相对复杂的过程，应考虑其漏斗内部满载的煤重量、漏斗口的设备重量以及漏斗口预埋件的设置等问题；
8、烟筒及烟道之间应设置沉降缝。
三、相关专业的结合
锅炉房设计涵盖了暖通、给排水、配电、选煤、总图等专业，预留洞、管沟、设备基础多而杂，相互之间的关系应梳理清楚，这就需要我们对锅炉等设备的工作原理及工艺流程有大致的了解，在设计中和各个专业多沟通，才能在设计中条理清晰，融会贯通。
参 考 文 献
[关键词]石油井 机器人 机构设计 仿真
中图分类号：TE938 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0145-01
前言：就当前的现状来看，在石油井机器人行走过程中仍然存在着局部错位、凸起、缩径等故障现象影响到了井下作业效果，并在井下套管变形现象的影响下，削弱了石油井机器人使用性能。为此，在石油井机器人实践操控过程中应提高对此问题的重视程度，并注重通过仿真模拟形式探究主要零部件设计参数，达到最佳的机构设计效果。以下就是对刚柔混合行走机构设计问题的详细阐述，望其能为当前设计工序的有序开展提供有利参考。
一、石油井机器人刚柔混合行走机构设计
（一）总体结构设计
在石油井机器人刚柔混合行走机构设计过程中应首先明晰总体结构设计要求，即在总体结构设计作业过程中，应将最大外径值控制在70mm，管径长度为150mm，并适应2.5in-7in行走环境，同时，亦应确保井下送进设备重量为600kg，机器人牵引力最大值为5kN，满足结构设计需求。其次，在总体结构设计过程中应将其划分行走机构、扶正机构、伸缩机构3个组成部分，其中行走机构由液压缸、端接头、套筒、弹簧片、连杆等若干个零件构成，同时，连杆与连杆、弹簧片与连杆、连杆与液压缸盖间保持销轴连接状态，由此达到最佳的行走作业效果[1]。再次，在总体结构设计过程中，由于连杆与液压缸、弹簧片与套筒、连杆与弹簧片连接处角度将随时发生变化，为此，在总体结构设计过程中应保证连接处具有自由转动能力，就此减少弯曲应力，便于石油井机器人快速适应到井下作业环境中，且可依据井下实际作业环境，连接不同尺寸弹簧片，达到最佳的行走机构设计效果。
（二）主要零部件结构设计
在石油井机器人刚柔混合行走机构零部件结构设计过程中应注重从以下几个层面入手：
第一，在弹簧弓片设计过程中应严格遵从“抛物线形”设计要求，并于弹簧两端预留销孔，连接端接头，同时将弹簧弓片中间部分延展至支撑筋，保持支撑筋与弹簧弓片两端平衡性，继而当石油井机器人处在收起行走状态时，外圆直径最小[2]；
第二，在连杆、套筒、液压缸端盖等零部件设计过程中，需以平键形方法完成连杆设计，并在连杆某一端，铣出1/2台阶，继而通过销孔与另一个连杆进行连接，就此满足行走机构设计条件，同时以A-A、B-B剖面连接形式，增加连杆行走环境中拉力与压力，并稳固行走状态。而在套筒设计过程中，应将角耳与弹簧片一端进行连接，且将套筒置于液压缸指定位置，形成稳定行走机构。除此之外，在液压缸端盖设计过程中，应铣出3个平面，继而通过B-B剖面连接形式，连接角耳与连杆，最终以一体化液压缸设计模式，提升行走机构运行效果，满足石油井机器人刚柔混合行走条件。
（三）行走机构零部件参数设计
在石油井机器人刚柔混合行走机构设计过程中为了适应井下环境，应在零部件参数设计过程中注意以下几点：
第一，在连杆长度设计过程中，应将连杆与水平夹角控制在55°左右，且当行走机构中心距H1为29.5mm、连杆长度为55mm时，应将连杆与弹簧支片连接点间距离H2控制在10mm，并通过公式：S=2，获取工作行程S数值，就此实现对连杆参数信息的精准化设计；
第二，在液压缸各项参数设计过程中，为了满足刚柔混合行走机构运行条件，应注重将工作压力最大值控制在>25MPa的状态下，而荷载最大值>15kN，行程最大值>60mm。同时，在缸筒内径D设计过程中，应注重严格遵从相关规章标准，并利用公式：D=，对D值进行计算，且在D值计算过程中，设定Fmax为15kN，p为25MPa，d为25mm，最终将D值控制在37.587mm状态下，满足行走机构设计要求，实现对石油井机器人的高效应用[3]；
第三，在缸筒长度设计过程中，为了达到精准化参数设计效果，需综合考虑材料应力、安全系数等因素的影响，满足刚柔混合行走机构设计要求。
二、刚柔混合行走机构动力学仿真
（一）多体动力学仿真软件
在刚柔混合行走机构动力学仿真过程中，为了规范行走机构设计，应注重利用仿真软件RecurDyn，同时，在仿真软件应用过程中，借助MFBD、Solid Contact、Colink、AutoDesign等功能，建构仿真模型。即在仿真模型建构过程中，健全端接头、活塞杆、液压缸盖、液压缸体、套筒等部件，且将仿真模型视为一体化结构，就此通过转动副操控形式，观察去除行走机构连接销轴运行关系，并借助RecurDyn中She114，对仿真模型进行网格划分，同时保持弹簧支片主体中，宽度为20mm，厚度为3mm，长度为280mm，而单元网格为6.3mm，继而观察细化后网格效果。此外，在仿真模型建构的基础上，亦需选用60Si2MnA为柔性弹簧支片材料，模量E为206GPa，就此整合仿真结果，分析石油井机器人行走机构适应性能，达到最佳的机构设计状态。
（二）仿真数据分析
从仿真模型观察中获知，当缩径变形幅度为150-145mm时，最大正压力为15377N，液缸最大推力为19034N，被动位移39mm。而当凸起变形幅度为15mm时，最大正压力为15371N，液缸最大推力为733N，被动位移为102mm，当局部错位变形幅度为15mm时，最大正压力为8926N，液缸最大推力为19316N，被动位移为39mm，为此，为了保障行走机构具备变形井段适应性，应注重在行走机构设计过程中综合考虑缩径、凸起、错位等变形因素的影响，达到最佳的行走机构设计状态，满足石油井机器人应用条件。
结论：综上可知，为了适应井下环境，在石油井机器人操控过程中，应注重分析凸起、错位、缩径变形范围，同时，在石油井机器人刚柔混合行走机构设计过程中，应注重从总体结构设计、主要零部件结构设计、行走机构零部件参数设计等层面入手，优化行走机构设计细则，且适应于不同井下环境中，带动未来钻修井作业环节的有序开展，缓解石油资源短缺等问题。
参考文献：
[1]肖玉瑛，王子文.石油管道焊缝处理机器人设计及仿真[J].制造业自动化，2014，11（01）：45-47+56.
[2]王庆红，刘晓悦，车威威等.石油管道焊缝防腐机器人自适应管径控制系统设计[J].电子技术与软件工程，2014，20（11）：258-259.
[3]吴红磊，白梅.海洋石油工程H型钢切割机器人的应用研究[J].中国重型装备，2015，12（01）：42-44.
