纵梁式及桁架式管廊结构设计浅析-论文
- 格式:pdf
- 大小:283.53 KB
- 文档页数:4
建造钢结构管廊中存在的问题及解决方案摘要:本文是笔者结合自身多年工作经验、查阅相关文件总结,在建造钢结构管廊中存在的一些问题,提出相对应的解决方案。
关键词:管廊结构布置荷载存在问题解决方案Abstract: This article is the author combined with their years of work experience, relevant documents, summary, in the construction of steel structure pipe gallery in some of the problems, put forward the corresponding solutions.Key words: pipe gallery structure load problems solutions前言在相近的管架间设置纵向构件,例如纵梁或桁架,所构成的空间体系称为纵梁式管廊。
若结构构件采用型钢,就是我们通常所说的钢结构管廊,它是一种广泛应用于石油化工、冶金等行业的管道支撑结构。
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,使钢结构管廊得到越来越广泛的应用。
1结构基本布置、原因分析、解决方法建造管廊经常要跨越铁路、公路,由于跨度比较大,一般都采用桁架,而管道专业条件中往往只提管道底标高即结构的顶标高,若采用桁架上弦支撑管道,下弦离路面或轨顶的距离可能就满足不了最小净空的要求。
最小净空要求见《化工、石油化工管架、管墩设计规定》HG/T 20670-2000 (以下简称《设计规定》)。
选取上弦支撑管道致使下弦至铁路或公路中心顶净空不足时,可采用桁架下弦支撑管道。
若净空仍不满足,则应要求管道专业修改管底标高。
该问题一定要特别注意,否则等钢结构安装好之后再修改就会十分困难。
2垂直支撑布置、原因分析、解决方法管廊的水平是通过纵梁传递到垂直支撑,接着传到柱和基础。
浅谈大跨度空间管桁架的结构设计【摘要】近年来,钢管结构在工业及民用建筑中的应用日益广泛,大跨度的车站、机场、体育场馆等多采用钢管桁架结构,本人有幸参加大庆侏罗纪公园室内游乐场的设计,主体建筑为128米x112米的空间桁架结构。
本文通过对该建筑结构设计的回顾,在理论分析和实际工程计算紧密结合的基础上,总结了空间桁架结构设计的一些方法和经验。
【关键词】空间桁架;方案选择;计算分析;关键技术1、工程概况本工程位于大庆市区,单体建筑为八边形,建筑面积13475.74㎡,单向拱形屋面,长度128m,矢高12.8m;拱顶净高度28.5m。
桁架最大跨度64米。
室内景观游乐设施复杂繁多,地面高低起伏,建筑四周墙体均安装美国公司设计的布景,整个建筑对美观及空间要求很高,因此,整个建筑除四周设柱外,中间仅允许有4根圆柱支撑整个屋面体系。
屋面三角形桁架内设置通长猫道,兼做表演照明和电缆桥架使用,合理的利用了建筑空间。
2、钢管桁架结构的形式及特点2.1 管桁架的分类:根据受力特性和杆件布置不同,可分为平面管桁结构和空间管桁结构。
平面管桁结构的上弦、下弦和腹杆都在同一平面内,结构平面外刚度较差,一般需要通过侧向支撑保证结构的侧向稳定。
空间管桁结构通常为三角形截面,与平面管桁结构相比,它能够具有更大的跨度,且三角形桁架稳定性好,扭转刚度大且外表美观。
在不布置或不能布置面外支撑的场合,三角形桁架可提供较大跨度空间。
一组三角形桁架类似于一榀空间刚架结构,且更为经济。
可以减少侧向支撑构件,提高了侧向稳定性和扭转刚度。
对于小跨度结构,可以不布置侧向支撑。
2.2 连接件的截面形式常用的杆件截面形式为圆形、矩形、方形等,本建筑弦杆和腹杆均为圆管相贯。
2.3 桁架的外形:从桁架外形(即从弦杆类型来分)方面可分为:直线型与曲线型管桁架结构。
为了满足对建筑物美观和使用功能的要求,以及空间造型的多样性,管桁架结构多做成各种曲线形状,以丰富结构的立体效果。
大跨度钢桁架连廊的结构设计与分析摘要:高层建筑能够有效提高土地利用率,为大众提供更为舒适便利的居住、商用条件。
在现阶段,为了进一步丰富高层建筑的功能,提高建筑空间利用率,大跨度钢结构连廊已经成为当下高层建筑中极其常见的结构,其作为空中连廊结构不仅能够更好实现相邻塔楼之间的联系,增加建筑的采光和空间,同时还具备极好的美观性和观赏性。
但是大跨度钢结构连廊设计难度较高,在具体设计时需要综合考虑多方面因素的影响,因此文章结合具体工程实例探讨了高层建筑大跨度钢结构连廊设计中的要点和关键,以供参考。
关键词:大跨度钢结构连廊;竖向自振频率;时程分析;峰值加速度1大跨度钢结构连廊结构的特点大跨度钢结构连廊的设计关键在于做好各组成部分之间关系的分析和连接。
尤其对于大跨度钢结构连廊这类结构,更要进行重点关注,全面考虑风载、地震、人行激励下的动力响应等的影响。
钢结构连廊两端与主体结构的连接可以采用刚接或固定铰支座、滑动铰支座连接,一般情况下宜尽量采用刚接,当连廊处在建筑底部的1/3高度范围内时(低位连接)也可采用滑动支座连接[1]。
连廊两侧塔楼宜采用双轴对称的平面形式,如果两侧塔楼不对称,在地震中将会出现复杂的X、Y、θ相互藕联的振动,扭转影响大,对抗震不利,进而会对连廊产生严重破坏甚至塌落,同时使主体结构中与连廊相连的部位结构严重破坏[2]。
为满足行人的舒适感,大跨度钢结构连廊的舒适度分析也是至关重要的。
钢结构连廊在具体设计时需要从受力条件和环境入手展开仔细的分析计算,合理进行科学连接方式的选择及采取足够的保障措施,确保连廊的安全性。
2高层建筑大跨度钢结构连廊设计中的关键点分析2.1工程概况以及相关设计参数某高层商业建筑包括两栋塔楼,两栋塔楼在7层处设置钢结构连廊,连廊的跨度、宽度和高度分别为50.4m、5.8m和4.5米,底标高为28.7m,其两端分别作者简介:何振华(1985~),男,浙江湖州人,中华人民共和国一级注册结构工程师。
浅析钢结构管桁架的设计及施工技术建筑的基本原则就是经济安全、美观实用,美观性与实用性在当今的建筑法则中,被重点突出出来,这就要求建筑的设计到施工技术都要与时俱进、不断创新。
本文通过对管桁架的设计及安装进行探讨。
标签管桁架;施工;安装;拼装;焊接一、管桁架的初步认识管桁架依据杆架布置的不同以及受力特征的不同,一般分为平面、空间两种管桁结构。
顾名思义,平面管桁结构就是上、下弦以及腹杆全部处于同一平面。
这种结构的外部刚度较差。
空间管桁结构的上、下弦同腹杆通常处在三角形截面上,这种结构的跨度大,稳定性高,外观通常也比较富有美感。
在外支撑不能布置的时候,采用稳定性高的三角形桁架来构建一个跨度大的空间。
这种结构方式减少了支撑够件的数量,所以比较经济。
二、案例——工程概况及施工安装浅析2.1 工程概况坐落于“人间天堂”——苏州的苏州科技学院,为新校区建设篮球馆。
该篮球馆工程采用大跨度钢结构管桁架进行施工,整个篮球馆呈正方形,建筑设计边长为79.2m,最高处为22.22m。
共有10榀纵向主桁架以及12榀横向次桁架。
这当中有7榀单榀主桁架,2榀单片次桁架,最重主桁架重21.6t。
2.2 工程技术特点1)该篮球馆工程的屋顶桁架设计中,共有7榀长约61.6m的整体大跨度主桁架,桁架的跨度较大,单榀桁架的自身重量较大,标高较高,对于施工来说,如何在有限的施工场地对桁架进行组合安装,对设计及施工人员来说是一个不小的挑战;2)该篮球馆工程的桁架与桁架间、桁架与支撑结构节点间都是选用的高精度的管材相贯节点,这就要求桁架的起吊与节点的焊接保证精密、牢靠。
在各个构件的加工与安装的过程中保质保量;3)大的桁架在运输过程中需要被分解成小桁架片,安装前要将这些小桁架片进行从新组合,在重新组合的过程中,要注意桁架的原有形态,保持高水平度的总拼胎架。
针对大跨度管桁架的施工安装,主要从吊装的有关细节进行分析。
2.3 管桁架的吊装方法国内目前对于大跨度钢结构管桁架的吊装主要有整体吊装、分段吊装、以及高空散拼等方法。
石油化工装置纵梁式管架的设计与分析摘要:根据纵梁式管架的特点并结合对以往工程实例的计算、统计和分析,说明了牵制系数取值、管架跨度、间距对管架用钢量的影响,提出了减少纵梁式管架用钢量的措施,推荐了比较经济的管架跨度、间距,同时对桁架式纵梁进行了计算分析,表明采用桁架式纵梁可减少纵梁用钢量30%以上。
关键词:纵梁式管架;牵制系数;桁架式纵梁;用钢量1 引言纵梁式管架是石油化工装置中管架的常用形式,是组合式管架的一种,它是由纵梁把各自独立的管架联系起来,形成的一个支承管道的管架系统,是石化装置中的一种重要构筑物,它支撑着纵横联结的管道网,担负着输送各种介质(液体、气体或固体粒料等)的任务。
做好纵梁式管架的设计,对提高石化装置的设计水平,加快建设速度,节约土建投资等都具有重要意义。
目前,在一些装置管架的设计中出现了“肥梁胖柱”,为何会出现这种情况?装置管架如何设计才能使其更经济合理呢?本文将结合具体的设计实践对纵梁式管架的设计作一分析、探讨。
2 纵梁式管架的特点管道支承在管架上,从外观上,管架是支承管道的结构,然而从整体上看,管道又把各自互不相关的管架连成了一个整体,使整个管网在实际上形成了一个空间体系。
此外,一个管架上通常敷设有很多管线,由于各管道中的介质温度各不相同,生产过程中的升温次序也参差不齐,因此管架上管道的膨胀、收缩也各不相同。
一般说来,在一个管架上,不会出现所有管道在同一瞬间向同一方向膨胀或收缩的情况,因此,各管道由于热胀冷缩而作用于管架上的水平推力就不一致,管道之间存在着相互牵制的作用。
纵梁式管架管道的水平推力通过横梁、柱传给纵梁,而纵梁又把整个管架的不平衡水平力传给柱间支撑,一般情况下管架柱可不考虑水平推力作用,而主要承受轴向力。
因此,设计时应根据管架的这些特点,结合具体情况,采用合理的管架荷载。
3 管架竖向荷载目前设计工作中由于设计周期短等原因,管道竖向荷载常取(自重+保温重+充水重)×1.2,为管道充水时的荷载,而正常生产时实际竖向荷载的计算公式应为:输送液体、固体粒料的管道:Q=1.2×(自重+保温重+管道内介质重);输送气体的管道:Q=1.2×(自重+保温重+管道内冷凝液重量);气体管道内冷凝液重量:dg<100时,按冷凝液占管道截面的20%计算;dg=100~500时,按冷凝液占管道截面的15%计算;dg>500时,按冷凝液占管道截面的10%计算。
某大型石油化工项目管廊结构设计分析【摘要】:石油化工装置的一大特点就是管线特别多,所以管廊就成为石化装置的重要结构。
本文结合工程实例,简要介绍管廊结构的方案布置、荷载计算及建模等。
【关键词】:结构方案管廊结构荷载计算中图分类号:p618.13 文献标识码:a 文章编号:一、工程概况该石化装置为我公司总承包,沙特一家大型公司投资,项目场地位于沙特境内。
本人主要参与管廊结构的设计。
管廊总长276.75m,主要柱距6 m,局部柱距14 m;跨距6m;高9 m,主要结构3层,局部错层并附带悬挑构件,见图1。
图1管廊现场照片二、设计规定1.设计依据:由于该项目为涉外项目,主要按照业主指定的标准(sbaic engineering standards)及美国相关规范进行设计,同时兼顾我公司统一规定及国内行标《石油化工管架设计规范》(sh/t 3055-2007)、《化工、石油化工管架、管墩设计规定》(hg/t 20670-2000)等。
2.管廊结构方案:依据工艺管线布置及管线自身挠度要求,选用纵梁式管廊。
(1)横向管架:梁柱及柱脚均采用刚接,基础承担柱底弯矩,梁柱均采用w型钢。
(2)纵向管架:梁柱为铰接连接,每个温度区段长度不大于100m,温度区段间的连接采用滑动连接,并在温度区段中部设置柱间支撑,承担管道的纵向水平推力(由固定管架推力和中间滑动管架摩擦力共同组成);采用铰接柱脚,柱底无弯矩;柱间支撑采用t型钢3.管廊布置要求:(1)管廊纵向平行于道路是,路边与管廊外边柱中心线间距不小于1.5m。
(2)管廊跨马路时,路边与管廊外边柱中心线间距不小于1.5m;跨越主要道路时,管廊梁底高于道路最高点不小于6.5m,跨越二级道路时,管廊梁底高于道路最高点不小于5m.4.水平支撑系统的设置(采用t型钢):(1)管廊纵向跨度不小于7.6 m时,须设置水平支撑。
(2)管道的固定支座支撑梁承担平面外弯矩和扭矩时,须设置水平支撑。
浅谈化工厂管廊结构设计摘要:化工工程占据着国民经济增长的主导地位。
本文从加强化工厂管廊结构设计分析的重要性及化工厂管廊结构设计要点等方面进行了分析。
关键词:化工厂;管廊;设计一、前言近年来,我国在化工厂管廊结构的建设中取得了很大的成绩,但随之而来的设计方面的问题也越来越多。
新时期下,我们要加强对化工厂管廊结构设计问题的分析,根据实际情况,设计出合理的管廊结构设计方案,解决因设计不合理而产生的问题。
二、必要性管廊结构作为最常见的结构形式,一直以来就存在范围较广、数量众多的特点,并伴随着我国近年来石化行业的大发展,装置规模越做越大,管廊相应也日趋大型化、复杂化。
因此有必要深入了解其结构特性,重视其不同形式间的工程用量比较,总结经验,以使管廊设计在技术上先进、经济上合理、工程上安全可靠。
三、化工厂管廊结构设计1、管廊宽度的设计要点在对化工工厂内管廊进行基础设计时,应当根据P&ID作出管廊管道走向图,对管廊上管道数量和管径大小进行确定。
在计算管间间距总和时,应当将管廊上管道最大密度处作为计算依据,得出管廊宽度,并预留出20%-30%的增添管道余量。
同时,在计算过程中还应当考虑保温和伴热管线的保温层厚度,以及应力管线在管廊上的径向位移量。
2、管廊的高度设计要点化工工厂内的管廊在道路上横穿时,其净空高度必须大于 4.5m;在大型消防车通行的情况下,其净空高度必须大于5m;若设有人行通道,则管廊净空高度必须大于2.2m;若管廊采用桁架时,还必须根据桁架底高进行计算。
为了提高管廊空间的利用效率,应在管廊下布置泵,在布置泵时要充分考虑泵的维护操作问题,所以要预留超过3.5m的空间。
若需要布置换热器,还必须考虑换热器的安装高度及其上方配管所需的空间。
四、管廊结构设计要点1、纵梁式管架的设计要点纵梁式全钢外管架一般以一个温度区段作为计算单元。
按《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)要求,除了对其强度、整体稳定性以及连接强度进行计算外,在结构计算分析中还应注意以下问题。
钢结构桁架式通廊设计优化与工程应用分析孙喆【摘要】文章围绕钢结构桁架式通廊的设计优化与工程应用问题展开分析探讨,结合XX公司XX生产线输送通廊实例,分析了通廊钢结构与钢支架在设计优化方面的关键要点与问题,望能够引起各方重视,以提高通廊结构整体稳定性。
【期刊名称】《四川水泥》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】1页(P103-103)【关键词】钢结构桁架;通廊;设计优化;工程应用【作者】孙喆【作者单位】南京苏夏工程设计有限公司,江苏南京 210036【正文语种】中文【中图分类】TU7在大型钢厂、矿山、水泥厂等工业厂房中,胶带机、皮带机输送系统以往所使用的通廊多为混凝土结构。
随着工业技术的发展与优化,传统的混凝土结构通廊在受力、布置等方面开始出现一定的局限性。
而新提出的钢结构桁架式通廊则具有计算模型简单、跨度大、自身重量轻、施工工期短、布置灵活、受力分析明确、以及制作简便等多个方面的优势,因而得到了广泛的应用。
为了能够更进一步的提高此结构通廊的应用性能,本文详细探讨钢结构桁架式通廊的设计优化与工程应用要点,望引起重视。
XX公司XX生产线布置有一条输送通廊,内设置有一条胶带输送机(宽度为1.2m),输送机正常运行状态下爬升高度在13.0m~26.0m范围内,整体长度为115.0m。
为了方便工作人员通过与检修,通廊宽度为3.1m。
所处现场地震设防烈度为6度,风压取值为0.3kN。
考虑到本工程中通廊高度达,再加之地面管网道路构成情况比较复杂,因此对通廊跨度有较高要求,故选择钢结构桁架式通廊体系。
本工程中钢结构桁架式通廊受力模型如下图所示(如图1)。
结合图1,通廊两端与转运站之间通过滚动支座的方式实现连接,其他部分的连接形式均为铰接。
通廊自身重力,人行(包括活灰)等活载作用力、以及设备荷载作用力均通过钢结构桁架式通廊支座传递至转运站以及钢支架。
其中,固定支架与中间支架承担横向水平荷载作用力,固定支架、中间支架、以及转运站支座共同承担竖向垂直荷载作用力。
管桁架结构设计与分析作者:王柱成王诗瑶刘广鹏任盛鑫来源:《装饰装修天地》2018年第20期摘要:近年来,随着我国钢材产量的不断增长,钢结构以其自身的优势在建筑中所占的比重越来越大,钢管结构也取得了很大的突破。
钢管结构的最大优点是能很好地结合人们对建筑的功能要求、感官要求和经济效益要求。
钢管桁架结构以其独特的优点受到人们的青睐。
关键词:管桁架;结构设计;分析1 管桁架结构的力学特性管桁架结构是在网架结构的基础上发展起来的。
与空间桁架结构相比,管桁架结构具有独特的优势和实用性,结构的用钢量也相对经济。
与空间桁架结构相比,管桁架结构省去了空间桁架下弦杆和球节点,能满足不同建筑形式的要求,特别是圆拱和任意曲线形状比空间桁架结构更为有利。
四面稳定,节省材料消耗。
与传统的开口截面钢桁架(h型钢和I型钢)相比,管桁架结构的截面材料绕中性轴均匀分布,使截面具有良好的压扭承载力和较大的刚度,不需要节点板,结构简单。
最重要的是管桁架结构外形美观,造型方便,具有一定的装饰效果。
该管桁架结构整体性能好,抗扭刚度高,外形美观,制造、安装、翻转、吊装相对容易。
冷弯薄壁型钢屋架具有结构轻巧、刚度好、节约钢材、充分利用材料强度等优点。
特别是在长细比控制的压杆和支撑体系中更为经济。
目前,采用这种结构的建筑物基本上属于公共建筑物。
该结构具有外形美观(可做成平板形、圆弧形、任意曲线形)、制作安装方便、结构稳定性好、屋面刚度大、经济效果好等特点。
2 管桁架结构的结构计算2.1 基本设计规则三维桁架的高度可为跨度的1/12~1/16。
三维拱的拱厚可达跨度的1/20~1/30,拱高可达跨度的1/3~1/6。
弦(主管)与腹杆(支管)和两腹杆(支管)夹角不得小于30度。
当立体桁架跨度较大(一般不小于30m钢结构)时,可考虑起拱,起拱值不大于立体桁架跨度的1/300(一般为1/500)。
此时杆件内力变化较小,设计时不能用拱计算。
管桁架结构在恒载和活载标准下的最大挠度值不应超过短跨度的1/250,悬臂不应超过跨度的1/125。
城市地下综合管廊结构设计要点与施工分析[摘要]综合管廊的建设有效利用了道路下的空间,避免了土壤对管线的腐蚀,延长了管线的使用寿命;节约了城市用地,并为地下空间开发提供有利条件。
同时,减少了城市道路重复开挖,对优化城市环境,起到良好的推动作用。
全国各大城市都已建成或正在规划建设综合管廊。
本文根据某工程案例,对城市地下综合管廊结构设计与施工进行了分析和探讨。
[关键词]城市地下综合管廊设计施工1.城市综合管廊概述城市综合管廊指的是建设在城市地下用来容纳两类及以上城市工程管线构筑物以及其附属设施,它包括用来满足人们的日常生活、生产所需的给水、雨水、污水、再生水、天然气、电力、通信等的市政公用管线,其中它不包括工业管线。
综合管廊要进行统一规划、设计、施工以及维护工作,以此来满足管线的使用和运营维护所需,并同步建设消防、供电、照明、通风、排水、标识等的附属设施。
2.城市综合管廊设计的优势2.1 实现市政管线统一管理城市综合管廊内包含多个专业的管线,在城市的统一监督管理下,实现了管线的统一维护管理,大大提高了城市管线的管理效率和管理水平。
2.2 提高了城市地下空间的利用率随着城市化进程的不断推进,城市土地资源越来越紧张,城市的可利用空间越来越少。
为了美化现代化城市的形象,城市逐渐将传统的电话线、电力线、通讯线等架空管线转移到地下,这也导致了城市地下管线越来越多,各类管线的规划设计越来越复杂,科学合理的进行城市综合管廊设计能够实现有序的布置城市各类管线,从而大大提高了城市地下空间的利用率。
2.3 具有明显的经济效益城市综合管廊的前期建设成本较高,然而其一旦建成,就能够节省大量的后期维护管理费用,其具有明显的经济效益。
其经济效益主要表现在:(1)需要更新、补充管线时不需要反复开挖路面,有利于减少管线施工对城市交通的影响,同时避免了道路开挖对道路周边植被的破坏,节省了大量的维护、管理、修复费用。
(2)地下的各类管线很容易受到地下水以及土壤中酸碱物质的腐蚀,而将各类管线放置于综合管廊内能够有效延长管线的使用寿命,很大程度上减少了管道的维护更新成本。