膜结构结构选型及布置要点-郑州卓越空间结构工程有限公司
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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,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据!

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构造措施。

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、力学行为清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法,以及结构总体系和个分体系间的相互力学关系和简化近似设计方法?
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钢结构通常有框架、平面桁架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构形式。

其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等!
结构选型时,应考虑不同结构形式的特点!
在工业厂房中,当有较大悬挂荷载或大范围移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架?
基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度外不需考虑雪载),如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳,总雪载和坡屋面相比释放近一半?
降雨量大的地区相似考虑?
建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性;
而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。
宜选择周边巨型SRC柱,核心为支撑框架的结构体系!
我国半数以上的此类高层为前者,对抗震不利!

结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。
一般的说要刚度均匀!
力学模型清晰;

尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础。
柱间抗侧支撑的分布应均匀。
其形心要尽量靠近侧向力(风、震)的作用线!
否则应考虑结构的扭转?
结构的抗侧应有多道防线!
比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的总水平力;
框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足不同的要求!
通常为了减小截面沿短向布置次梁,但是这会使主梁截面加大,减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消,此时把次梁支撑在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子!
框架-抗震墙结构在实际工程中运用最多(对高层而言)布置要点是:位置和数量抗震墙的数量以满足刚度即满足层件位移限值为宜,位置相对灵活,但应符合规范第6!
8和6;
5条的规定a.沿房屋高度,抗震墙宜连续布置,宜全长贯通,避免切断,且洞口宜上下对齐,避免墙肢长度的突变;

对外墙而言较容易作到,这与上述的“八字方针”相统一,内墙有时相对较困难。
b.不宜开大洞口,避免削弱抗震墙的刚度取消了89规范对洞口面积的限值的规定,但在实际中对此条规定较难掌握,由此引起的争执亦屡见不鲜!
c.洞边距柱柱端(注意:指距柱内侧)不小于300;

以保证柱作为边缘构件的作用和约束边缘构件的长度。

d.双向抗侧力的结构形式。
且纵横墙宜相连,使彼此成为有翼缘的剪力墙不但可以增加刚度,同时还能有效地提高塑性变形的能力e.对于较长的房屋,不宜在房屋的端部设剪力墙以避免温度应力对剪力墙的不利影响!
f.对于一二级抗震墙,其连梁的跨高比不宜大于5?
且高度不小于400?

连梁有较大的刚度,可保证墙体的整体性能良好并能增大耗能能力。

g.柱中线与梁墙中线不宜大于柱宽的1/4。
以减少地震作用对柱的扭转效应!
否则应通过加水平腋?
加强柱内配箍率等方法加以弥补。
1.喷头的选型选择喷头时,除需考虑其本身的性能,如喷头的工作压力、流量、射程、组合喷灌强度、喷洒扇形角度可否调节之外,还必须同时考虑诸如土壤的允许喷灌强度、地块大小形状、水源条件、用户要求等因素?
另外,同一工程或一个工程的同一轮灌组中,最好选用一种型号或性能相似的喷头,以便于灌溉均匀度的控制和整个系统的运行管理!
在已建项目中,有的为片面追求水景效果,安装了各种性能截然不同的喷头,致使灌溉均匀度无法保证?
选择喷头时需特别注意的是,灌溉系统不是喷泉,其目的是为了弥补植物需水时空上的不足,而不是创作人工水景;
因此,只能在首先满足需水的前提下,尽量照顾到景观效果。

此类喷头品种繁多,按射程分,有0.6~5.8米的小射程喷头,4.3~9.1米的中小射程喷头,8.5~15.9米的中等射程喷头,20米以上的大射程喷头。

按喷洒类型分,有散射喷头,射线喷头,旋转喷头,射线旋转喷头。
按使用场合分,有园林喷头,高尔夫喷头等等;
这些喷头均可在加压喷水时自动弹出地面,而灌水停止时又缩入地面,不会影响园林景观上的机械作业;
1.1小射程喷头一般为非旋转散射式喷头,如PROS系列、PS系列以及INST系列!

这些喷头的弹出高度有50mm、75mm、100mm、150mm和300mm,可选配喷洒形式繁多或可调角度的喷嘴,喷灌强度较大。

不但适用于小块灌溉,也可用于灌木、绿篱的灌水和洗尘。
这类喷头的喷嘴大多为“匹配灌溉强度喷嘴”,即无论全圆喷洒,还是半圆或90度及其他角度,其灌溉强度基本相同?
这种特性对保证系统的喷洒均匀度极为有利?
1.2中小射程喷头多为旋转喷头,如SRM、PGJ系列齿轮驱动顶部调节喷头,射程为4.3~11.3米,弹出高度有100mm、150mm、300mm;
这种喷头适用于中型面积绿地和灌木、花卉的喷灌;
特别的如,MP系列地埋射线旋转喷头,射程3~9米,以其独特的喷洒方式,和由此而来的不可比拟的节水特性,尤其适合坡地和新植喷洒!
1.3中等射程喷头多为旋转喷头,如亨特I-20、PGP系列地埋旋转喷头!
这些喷头适用于中型面积绿地的灌溉;
弹出高度有100mm和300mm两种,适用于较大面积的灌溉。

其中I-20喷头配有止溢阀,并且可选不锈钢升降柱,顶部带有独特阀门,可在系统运行时单独将某个喷头关闭,便于维修或更换喷嘴。

1.4大射程喷头,如亨特I-31、I-35系列、I-41系列、I-60系列、I-90系列均为旋转式齿轮驱动顶部有工具调节喷头,射程均在20米以上。
其特点是材料强度高,抗冲击性能好!
除用于大面积灌溉外,特别适合于运动场灌溉系统!
其中I-60系列喷头,独有低压大射程功能,在压力为2.8bars(0.28Mp)时,射程可达18.9米?
特别适合低压系统或者旧系统改造项目!
在各种射程的喷头中,均可选择“止溢型”喷头;

带止溢功能的喷头一般安装在地形起伏较大的喷灌系统中的地形较低的部位,可有效防止当灌水停止时管道中的水从低位喷头溢出,影响喷头周围的正常生长。
喷灌土壤的允许喷灌强度是影响喷头选型的主要因素之一!
喷灌强度是指单位时间内喷洒在地面上的水深。
我们一般考虑的是组合喷灌强度,因为灌溉系统基本上都是由多个喷头组合起来同时工作!
对于喷灌强度的要求是,水落到地面后能立即渗入土壤而不出现积水和地面径流,即要求喷头的组合喷灌强度(ρ组合)应小于等于土壤的水入渗率。
各类土壤的允许喷灌强度(ρ允许)的参考值见下表:各类土壤的允许喷灌强度(mm/h)土壤类别砂土壤砂土砂壤土壤土粘土允许喷灌强度201512108喷头组合喷灌强度的计算公式为:ρ组合(mm/h)=1000q/A式中:q为单喷头的流量(m3/h)?
A为单喷头的有效控制面积(m2)!
另外,土壤的允许喷灌强度随着地形坡度的增加而显着减小?

如坡度大于12%时,土壤的允许喷灌强度将降低50%以上。

因此,对于地形起伏的工程,在喷头选型时需格外注意。
2.喷头的布置喷灌系统中喷头的布置包括喷头的组合形式、喷头沿支管上的间距及支管间距等!
喷头布置的合理与否,直接关系到整个系统的灌水质量?
喷头的组合形式主要取决于地块形状以及风的影响,一般为矩形和三角形,或为其特例正方形和正三角形。

矩形或正方形布置,适用于地块规则,边缘成直角的条件。
这种形式设计简便,容易做到使各条支管的流量比较均衡。
三角形或正三角形布置,适用于不规则地块,或地块边界为开放式,即使喷洒范围超出部分边界也影响不大的情况!

这种布置抗风能力较强,喷洒均匀度要高于矩形或正方形,同时所用喷头的数量相对较少,但不易作到使各条支管的流量均衡。
有时地块形状十分复杂,或地块当中有障碍物,使喷头的组合形式为不规则形;
但在多数喷灌系统中,可尽量采用正方形或正三角形布置?
2.1正方形布置正方形布置时,喷头沿支管上的间距与支管间距相等,但对角喷头之间的距离是支管间距的1.41倍。
考虑到风的影响,推荐喷头间距为喷头射程(R)的0.9-1.1倍,见下表:风速(km/h)0-56-1112-20正方形最大间距1.1R1.0R0.9R2.2正三角形布置正三角形布置时,各个喷头之间的距离相等,但支管间距为喷头间距的0.866倍!
考虑到风的影响,推荐喷头间距为喷头射程(R)的1.0-1.2倍,见下表:风速(km/h)0-56-1112-20正三角形最大间距1.2R1.1R1.0R在喷头布置完毕后,应根据实际布置结果对系统的组合喷灌强度进行校核?
特别是在地块的边角区域,因喷头往往是半圆或90度而不是全圆喷洒,若选配的喷嘴与地块中间全圆喷洒的喷头相同,则该区域内的喷灌强度势必大大超过地块中间。

所以,为保证系统良好的喷洒均匀度,一般安装在边角的喷头须配置比地块中间的喷头小2-3个级别的喷嘴。