底框架式钢烟囱计算分析
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第二十一章模板工程说明本章分为现浇构件模板、现场预制构件模板、加工厂预制构件模板和构筑物工程模板四个部分,使用时应分别套用。
为便于施工企业快速报价,在附录中列出了混凝土构件的模板含量表,供使用单位参考。
按设计图纸计算模板接触面积或使用混凝土含模量折算模板面积,两种方法仅能使用其中一种,相互不得混用。
使用含模量者,竣工结算时模板面积不得调整。
构筑物工程中的滑升模板按混凝土体积以立方米计算。
倒锥形水塔水箱提升以"座"为单位。
1.现浇构件模板子目按不同构件分别编制了组合钢模板配钢支撑、复合木模板配钢支撑,使用时,任选一种套用。
2.预制构件模板子目,按不同构件,分别以组合钢模板、复合木模板、木模板、定型钢模板、长线台钢拉模、加工厂预制构件配混凝土地模、现场预制构件配砖胎模、长线台配混凝土地胎模编制,使用其它模板时不予换算。
3.模板工作内容包括清理、场内运输、安装、刷隔离剂、浇灌混凝土时模板维护、拆模、集中堆放、场外运输。
木模板包括制作(预制构件包括刨光、现浇构件不包括刨光),组合钢模板、复合木模板包括装箱。
4.现浇钢筋混凝土柱、梁、墙、板的支模高度以净高(底层无地下室者高需另加室内外高差)在3.6m以内为准,净高超过3.6m的构件其钢支撑、零星卡具及模板人工分别乘以下表系数。
根据施工规范要求属于高大支模的,其费用另行计算。
构件净高超过3.6米增加系数表注:轴线未形成封闭框架的柱、梁、板称独立柱、梁、板。
5.支模高度净高(1)柱:无地下室底层是指设计室外地面至上层板底面、楼层板顶面至上层板底面;(2)梁:无地下室底层是指设计室外地面至上层板底面、楼层板顶面至上层板底面:(3)板:无地下室底层是指设计室外地面至上层板底面、楼层板顶面至上层板底面:(4)墙:整板基础板顶面(或反梁顶面)至上层板底面、楼层板顶面至上层板底面。
6.设计T、L、十形柱,其单面每边宽在1000mm内按T、L、十形柱相应子目执行,其余按直形墙相应定额执行。
脚手架工程量计算脚手架是为高空施工操作、堆放和运送材料而设置的架设工具或操作平台。
脚手架工程的工作内容主要是各种类型脚手架工程量的计算。
(1)外脚手架工程量计算规则①凡设计室外地坪至檐口(或女儿墙上表面)的砌筑高度在15米以下的按单排脚手架计算;砌筑高度在15米以上的或砌筑高度虽不足15米,但外墙门窗及装饰面积超过外墙表面积60%以上时,均按双排脚手架计算。
②外脚手架按外墙外边线长度,乘以外墙砌筑高度以平方米计算,突出外墙宽度在24cm 以内的墙垛,附墙烟囱等不计算脚手架;宽度超过24cm以外时按图示尺寸展开计算,并入外脚手架工程量之内。
不扣除门窗洞口所占面积。
③同一建筑物高度不同时,应按不同高度分别计算。
④各种独立柱按图示周长加3.6m乘以柱高,以平方米套用双排外脚手架。
(2)里脚手架工程量计算规则①建筑物内墙,凡设计室内地坪至顶板下表面的砌筑高度在3.6米以下的,按里脚手架计算,里脚手架按墙面垂直投影面积计算;砌筑高度超过3.6米以上时,按单排外脚手架计算。
②围墙脚手架,凡室外自然地坪至围墙顶面的砌筑高度在3.6米以下的,按里脚手架计算;砌筑高度超过3.6米以上时,按单排脚手架计算。
(3)满堂脚手架工程量计算规则①室内天棚装饰面距设计室内地坪在3.6米以上时,应计算满堂脚手架。
计算满堂脚手架后,墙面装饰工程则不再计算脚手架。
②满堂脚手架按室内净面积计算,其高度在3.6-5.2m之间时,计算基本层,超过5.2m时,每增加1.2m按增加一层计算,不足0.6m的不计。
满堂脚手架增加层=(室内净高度-5.2)/1.2 (结果应四舍五入到整数)③整体满堂钢筋混凝土基础,凡其宽度超过3m以上时,按期地板面积计算满堂脚手架。
(4)其他脚手架工程量计算规则①高度超过3.6m墙面装饰不能利用原砌筑脚手架时,可以计算装饰脚手架。
装饰脚手架按双排脚手架乘以0.3计算。
②立挂式安全网,按架网部分的实挂长度乘以实挂高度计算。
脚手架工程量计算规则与范例一、脚手架工程量计算规则1.砌筑脚手架的工程量计算(1)外墙脚手架的工程量,按外墙外边线总长乘以外墙的砌筑高度以平方米(㎡)面积计算。
突出外墙面宽度在24cm以内的墙垛、附墙烟囱等,不另计算脚手架。
但突出外墙面宽度超过24cm时,按其图纸尺寸展开面积计算,并入外墙脚手架的工程量内。
(2)内墙里脚手架的工程量,按装饰墙面的垂直投影面积以平方米(㎡)计算.(3)砌筑独立柱脚手架的工程量,按图示柱外围周长另加3。
6m乘以柱高,以平方米(㎡)面积计算.2.现浇钢筋混凝土柱框架脚手架工程量计算(1)现浇混凝土柱的脚手架工程量,按柱图示周长另加3.6m乘以柱高,以平方米(㎡)面积计算。
(2)现浇混凝土梁、墙的脚手架工程量,按设计室内地坪或楼板上表面至楼板底之间的高度,乘以梁、墙的净长,以平方米(㎡)面积计算。
3.装饰工程脚手架的工程量计算(1)室内满堂脚手架的工程量,按室内主墙间净面积计算。
满堂脚手架基本层适用于搭设高度在3。
6m~5.2m之间,其高度超过5。
2m后,每超过1。
2m按一个增加层计算,超过高度不足0.6m的,不计算增加层。
但超过高度虽不足1.2m而大于0。
6m,应计算增加层。
(2)挑脚手架的工程量,按搭设长度和层数以延长米(m)计算。
(3)悬空脚手架的工程量,按搭设水平投影面积以平方米(㎡)计算.4.其他脚手架的工程量计算(1)水平防护架的工程量,按实际铺板的水平投影面积,以平方米(㎡)计算。
(2)垂直防护架的工程量,按自然地坪至最上一层横栏之间的搭设高度,乘以实际搭设长度以平方米(㎡)面积计算。
(3)架空运输脚手架的工程量,按搭设长度以延长米(m)计算。
(4)烟囱、水塔脚手架的工程量,应区分不同搭设高度,以座计算。
(5)电梯井脚手架的工程量,按单孔以座计算。
(6)附属斜道脚手架的工程量,应区分不同高度以座计算。
(7)砌筑贮仓脚手架的工程量,不分单筒或贮仓组,均按单筒外边线周长乘以室外地坪至贮仓上口之间的高度,以平方米(㎡)面积计算。
模板一般就是按照与砼接触面的面积进行计算,你可以按照当地的计算规则学习一下就可以了,也可以借鉴一下以下的,各地的具体规则只是局部有不大相同的一、本章中模板是分别按本省施工中常用的组合钢模板、定型钢模板、竹模板、木模板编制的,实际施工采用不同模板时可以调整。
二、现浇混凝土梁、板、柱、墙是按支撑高度3.6m编制的,超过3.6m时,每超过1m (不足1m者按1m计),超过部分工程量另按超高的项目计算。
三、拱形、弧形构件是按木模考虑的,如实际使用钢模时,套用直形构件项目,人工乘以系数1.2。
四、构造柱模板套用矩形柱项目。
五、倒锥壳水塔塔身钢滑升模板项目,也适用于一般水塔塔身滑升模板工程。
六、烟囱钢滑升模板项目均已包括烟囱筒身、牛腿、烟道口;水塔钢滑模均已包括直筒、门窗洞口等模板用量。
七、项目中钢筋混凝土烟囱筒身、圆形贮仓筒壁及造粒塔筒壁,是采用钢滑模或木模施工的。
其他项目,是按组合式钢模或木模施工计算的,如实际施工方法或采用的模板品种、数量与项目规定不同时,可以调整。
八、采用钢滑模施工的项目内包括了提升支撑杆的用量,如设计不同时,可以调整。
如设计规定利用支撑杆代替结构钢筋,在计算钢筋用量时,应扣除支撑杆的重量,如支撑杆施工后拔出者,其回收率和拔杆费用另行计算。
九、如大面积模板需要加大刚度,在构件中设置对拉螺栓,并同混凝土一起现浇在构件中不取出周转使用,可根据经批准的施工组织设计,按实际用量及单价调整。
十、斜梁(板)是按坡度30°以内综合取定的。
坡度在45°以内,按相应项目人工乘以系数1.05。
坡度在60°以内,按相应项目人工乘以系数1.1。
十一、剪力墙计算时,按以下规定计算。
1、剪力墙较长边是墙厚的4倍以下时,按柱的相应项目计算。
2、剪力墙较长边是墙厚的4倍以上,7倍以下时,按短肢剪力墙项目计算。
3、剪力墙较长边是墙厚的7倍以上时,按墙的相应项目计算。
十二、现浇空心楼板执行平板项目。
00第二十章模板工程说明0本章分为现浇构件模板、现场预制构件模板、加工厂预制构件模板和构筑物工程模板四个部分,使用时应分别套用。
为便于施工企业快速报价,在附录中列出了混凝土构件的模板含量表,供使用单位参考。
按设计图纸计算模板接触面积或使用砼含模量折算模板面积,两种方法仅能使用其中一种,相互不得混用。
使用含模量者,竣工结算时模板面积不得调整。
构筑物工程中的滑升模板是以立方米险为单位的模板系综合考虑。
倒锥形水塔水箱提升以"座"为单位。
1、现浇构件模板子目按不同构件分别编制了组合钢模板配钢支撑、复合木模板配钢支撑,使用时,任选一种套用。
2、预制构件模板子目,按不同构件,分别以组合钢模板、复合木模板、木模板、定型钢模板、长线台钢拉模、加工厂预制构件配混凝土地模、现场预制构件配砖胎模、长线台配混凝土地胎模编制,使用其他模板肘,不予换算。
3、模板工作内容包括清理、场内运输、安装、刷隔离剂、浇灌混凝土时模板维护、拆模、集中堆放、场外运输。
木模板包括制作(预制构件包括刨光、现浇构件不包括刨光):组合钢模板、复合木模板包括装箱。
4、现浇钢筋混凝土柱、梁、墙、板的支模高度以净高(底层无地下室者高需另加室内外高差)在3.6m以内为准,净高超过3.6m的构件其钢支撑、零星卡具及模板人工分别乘以下系数。
但其脚手架费用另按脚手架工程有关规定执行。
注:轴线未形成封闭框架的柱、梁、板称独立柱、梁、板。
5、支模高度净高是指①柱:无地下室底层是指设计室外地面至上层板底面、楼层板顶面至上层板底面;②梁:无地下室底层是指设计室外地面至上层板底面、楼层板顶面至上层板底面;③板:无地下室底层是指设计室外地面至上层板底面、楼层板顶面至上层板底面;④墙:整板基础板顶面(或反梁顶面)至上层板底面、楼层板顶面至上层板底面。
6、设计⊥、L、+形柱,其单面每边宽在1000mm内按⊥、L、+形柱相应子目执行,每根柱两边之和超过2000mm则该柱按直形墙相应定额执行。
工程量计算规则一、现浇混凝土工程量,按以下规定计算:1、混凝土工程量除另有规定者外,均按图示尺寸实体积以立方米计算。
不扣除构件内钢筋、支架、螺栓孔、螺栓、预埋铁件及墙、板中0.3m2内的孔洞所占体积。
留洞所增加工、料不再另增费用。
2、基础(1)有梁带形混凝土基础,其梁高与梁宽之比在4:1以内的,按有梁式带形基础计算(带形基础梁高是指梁底部到上部的高度)。
超过4:1时,其基础底按无梁式带形基础计算,上部按墙计算。
(2)满堂(板式)基础有梁式(包括反梁)、无梁式应分别计算,仅带有边肋者,按无梁式满堂基础套用子目。
(3)设备基础除块体以外,其他类型设备基础分别按基础、梁、柱、板、墙等有关规定计算,套相应的项目。
(4)独立柱基、桩承台:按图示尺寸实体积以立方米算至基础扩大顶面。
(5)杯形基础套用独立柱基项目。
杯口外壁高度大于杯口外长边的杯形基础,套“高颈杯形基础”项目。
3、柱:按图示断面尺寸乘柱高以立方米计算。
柱高按下列规定确定:(1)有梁板的柱高自柱基上表面(或楼板上表面)算至楼板下表面处(如一根柱的部分断面与板相交,柱高应算至板顶面,但与板重叠部分应扣除)。
(2)无梁板的柱高,自柱基上表面(或楼板上表面)至柱帽下表面的高度计算。
(3)有预制板的框架柱柱高自柱基上表面至柱顶高度计算。
(4)构造柱按全高计算,应扣除与现浇板、梁相交部分的体积,与砖墙嵌接部分的砼体积并入柱身体积内计算。
(5)依附柱上的牛腿,并入相应柱身体积内计算。
4、梁:按图示断面尺寸乘梁长以立方米计算,梁长按下列规定确定:(1)梁与柱连接时,梁长算至柱侧面。
(2)主梁与次梁连接时,次梁长算至主梁侧面。
伸入砖墙内的梁头、梁垫体积并入梁体积内计算。
(3)圈梁、过梁应分别计算,过梁长度按图示尺寸,图纸无明确表示时,按门窗洞口外围宽另加500mm计算。
平板与砖墙上砼圈梁相交时,圈梁高应算至板底面。
(4)依附于梁(包括阳台梁、圈过梁)上的砼线条(包括弧形线条)按延长米另行计算(梁宽算至线条内侧)。
底框架式钢烟囱计算分析
【摘要】利用sap2000软件对底框架式钢烟囱进行整体受力分析,对比底框架式钢烟囱整体计算与分离单独简化计算结果的差异,分析底框架式钢烟囱简化计算的弊端.总结此类结构的有效计算方法。
【关键词】底框架式钢烟囱;风荷载;基本自振周期
1.引言
在工业建筑中,高耸结构是一种常见的结构类型,例如烟囱,水塔,石油化工塔,输电高塔等各类塔体结构,他们有其独特的计算方法,同时必须满足与其相应的各种规范。
烟囱是高耸结构中最具代表性的一种构筑物,按材料不同可分为钢筋混凝土烟囱,砖烟囱和钢烟囱;按结构形式不同,钢烟囱又可分为塔架式、自立式和拉索式三种。
自立式钢烟囱是最常用的一种,其受力明确,计算和构造均较简单,但由于工艺布置要求,烟囱常常无法落地或需要架高,这就需要在底部做一个框架底座,这就形成了底框架式钢烟囱。
2.基本概况
本例为某1080m3高炉工程,在其冲渣系统中,渣沟上方需设置排气烟囱,底部设计为混凝土框架跨过渣沟,上部为钢筒体。
烟囱顶部高度为40m,直径3m,底部用16个螺栓与框架相连。
基本风压为0.6kn/m2,抗震设防烈度6度,如图1。
3.计算方法
烟囱的荷载和作用有三类,永久荷载与作用(如结构自重),可变荷载与作用(如风荷载,温度作用,常遇地震作用及烟气压力等),偶然荷载(如罕遇地震作用,爆炸等)。
本例中风荷载起控制作用,分析中仅考虑了风荷载对结构的影响。
3.1简化计算
框架式钢烟囱简化计算时常常把钢烟囱和框架分开来计算,钢烟囱按自立式钢烟囱计算,然后将底部反力施加到框架上再行计算框架。
图1. 水渣烟囱
3.1.1风荷载计算
采用sap2000软件建立上部钢烟囱模型,得出t1=0.301
据《建筑结构荷载规范》7.4节:
w0t12=0.054,查表得ξ=1.746;
βz=1+ξvφz/μz=1+1.746×0.85×1/1.56=1.951
wk=βzμsμz w0d=1.951×0.6×1.56×0.6×3=3.287kn/m
3.1.2传于框架上的荷载
由程序计算可得
水平荷载v=60.5kn
底部弯矩m=1025.4kn·m
地脚螺栓最大拉力pmax=240kn
3.1.3框架内力
采用sap2000软件建立底部框架模型,将上部荷载传于模型上,
即可得到底部框架的内力、位移等供于设计的数据,如图2。
图2底部框架弯矩与位移图
(mmax=47 kn·m, dmax=5.2㎜)
3.2整体计算
采用sap2000软件对整体进行有限元建模,筒体采用壳单元模拟,框架采用杆系单元模拟,建模中构件截面尺寸与真实结构一致,模型如图3所示。
3.2.1风荷载计算
图2 水渣烟囱整体模型
自振周期由程序计算得t1=0.636
w0t12=0.243,查表得ξ=2.083;
βz=1+ξvφz/μz=1+2.083×0.85×1/1.56=2.135
wk=βzμsμz w0d=2.135×0.6×1.56×0.6×3=3.60 kn/m
3.2.2传于框架上的荷载
由程序计算可得
水平荷载v=66.2kn
底部弯矩m=1122.0kn·m
地脚螺栓最大拉力pmax=230kn
3.2.3框架内力
内力由程序计算,如图所示
图4整体结构弯矩与位移图
(mmax=52 kn·m, dmax=5.6㎜)
4.对比分析
对比以上两种计算方法的结果,我们发现,似乎框架内力和位移的差别并不是很大,主要的差别在结构的自振周期上,整体模型的自振周期是单独模型的两倍多;而在风荷载的计算中,自振周期的大小影响了风振系数的计算,从而改变了风荷载的取值;整体结构的风荷载是单独结构的1.1倍,最终导致框架的内力和位移也产生了1.1倍的差别。
对结构而言,上部钢烟囱是一个较高的柔性结构,底部框架是一个可刚可柔的结构,两者组合而成的是一个整体,人为分割开来考虑是欠妥当的。
自振周期是结构的固有特性,分离单独简化计算改变了结构的固有特性,自振周期必然会有较大的差别。
表1中列举了底部框架相同,上部烟囱高度不同的几个结构的自振周期,随着烟囱高度的降低,结构越来越刚强,自振周期越来越小,整体结构与上部钢烟囱自振周期的差距越来越大,随之风荷载的差距也越来越大,见表2。
由于30m高烟囱的自振周期t1≤0.25s,按照荷载规范的要求可不计算风振系数,这与整体结构考虑风振系数相差较大,风荷载相差多达一倍有余。
表1 底部框架相同的结构自振周期对比
表2 底部框架相同的结构风荷载对比
表3中列举了上部钢烟囱高度相同,而底部框架刚度不同的几个结构的自振周期,随着底部框架刚度的减弱,结构越来越柔,自振周期越来越大,整体结构与上部钢烟囱自振周期的差距越来越大,
随之风荷载的差距也越来越大,见表4。
表3 烟囱高度相同的结构自振周期对比
表4 烟囱高度相同的结构风荷载对比
5.结论
框架式钢烟囱是一个整体,分离单独简化计算时,其结构固有特性发生了改变,自振周期与整体计算的结果相差较大,这将引起后续一系列的问题,荷载、内力、构造都将有很大的不同,可见用其数据进行设计是偏于不安全的。
现在各种结构设计软件众多,整体计算并不是什么难事,对此类结构必须进行整体建模计算以求得到更为真实可靠的结果,用以指导我们的设计。
参考文献
[1]中国工程建设标准化协会,编.建筑结构荷载规范.中国建筑工业出版社,中国建筑工业出版社,2005-02
[2]烟囱设计规范.中国计划出版社,2008-05-01
[3]烟囱工程手册.中国计划出版社,2004-07-01
[4]sap2000中文版使用指南.人民交通出版社,2011年12月29日。