时间:2022-04-22 20:13:08
引言:寻求写作上的突破?我们特意为您精选了12篇结构设计论文范文,希望这些范文能够成为您写作时的参考,帮助您的文章更加丰富和深入。
具体内容如下:
1.结构设计说明
主要是设计依据,抗震等级,人防等级,地基情况及承载力,防潮做法,活荷载值,材料等级,施工中的注意事项,选用详图,通用详图或节点,以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。如:正负零以下应采用水泥砂浆,以上采用混合砂浆。等等。
2.各层的结构布置图,包括:
(1).预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。标注预制板的块数和类型时,不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉,宜采用水平线或垂直线的方法,相同类型的房间直接标房间类型号。应全楼统一编号,可减少设计工作量,也方便施工人员看图。板缝尽量为40,此种板缝可不配筋或加一根筋。布板时从房间里面往外布板,尽量采用宽板,现浇板带留在靠窗处,现浇板带宽最好≥200(考虑水暖的立管穿板)。如果构造上要求有整浇层时,板缝应大于60。整浇层厚50,配双向φ6@250,混凝土C20。应采用横墙或横纵墙(横墙为主)混合承重方案,抗坍塌性能好。构造柱处不得布预制板。建议使用PMCAD的人工布板功能布预制板,自动布板可能不能满足用户的施工图要求,仅能满足定义荷载传递路线的要求。对楼层净高很敏感、跨度超过6.9米或不符合模数时可采用SP板,SP板120厚可做到7.2米跨。
(2).现浇板的配筋(板上、下钢筋,板厚尺寸)。尽量用二级钢包括直径φ10的二级钢。钢筋宜大直径大间距,但间距不大于200,间距尽量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂缝均可满足要求)。跨度小于2米的板上部钢筋不必断开,钢筋也可不画,仅说明钢筋为双向双排φ8@200。板上下钢筋间距宜相等,直径可不同,但钢筋直径类型也不宜过多。顶层及考虑抗裂时板上筋可不断,或50%连通,较大处附加钢筋。一般砖混结构的过街楼处板应现浇,并且钢筋双向双排布置。板配筋相同时,仅标出板号即可。一般可将板的下部筋相同和部分上部筋相同的板编为一个板号,将不相同的上部筋画在图上。当板的形状不同但配筋相同时也可编为一个板号。宜全楼统一编号。当考虑穿电线管时,板厚≥120,不采用薄板加垫层的做法。电的管井电线引出处的板因电线管过多有可能要加大板厚。宜尽量用大跨度板,不在房间内(尤其是住宅)加次梁。说明分布筋为φ6@250,温度影响较大处可为φ8@200。板顶标高不同时,板的上筋应断开或倾斜通过。现浇挑板阳角加辐射状附加筋(包括内墙上的阳角)。现浇挑板阴角的板下应加斜筋。顶层应建议甲方采用现浇楼板,以利防水,并加强结构的整体性及方便装饰性挑沿的稳定。外露的挑沿、雨罩、挑廊应每隔10~15米设一10mm的缝,钢筋不断。尽量采用现浇板,不采用予制板加整浇层方案。卫生间做法可为70厚+10高差(取消垫层)。8米以下的板均可以采用非预应力板。L、T或十字形建筑平面的阴角处附近的板应现浇并加厚,并双向双排配筋,附加45度的4根16的抗拉筋。现浇板的配筋建议采用PMCAD软件自动生成,一可加快速度,二来尽量减小笔误。自动生成楼板配筋时建议不对钢筋编号,因工程较大时可能编出上百个钢筋号,查找困难,如果要编号,编号不应出房间。配筋计算时,可考虑塑性内力重分布,将板上筋乘以0.8~0.9的折减系数,将板下筋乘以1.1~1.2的放大系数。值得注意的是,按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值,按此配筋是偏于保守的,不必再人为放大。支承在外墙上的板的负筋不宜过大,否则将对砖墙产生过大的附加弯距。一般:板厚>150时采用φ10@200;否则用φ8@200。PMCAD生成的板配筋图应注意以下几点:1.单向板是按塑性计算的,而双向板按弹性计算,宜改成一种计算方法。2.当厚板与薄板相接时,薄板支座按固定端考虑是适当的,但厚板就不合适,宜减小厚板支座配筋,增大跨中配筋。3.非矩形板宜减小支座配筋,增大跨中配筋。4.房间边数过多或凹形板应采用有限元程序验算其配筋。PMCAD生成的板配筋图为PM?.T。板一般可按塑性计算,尤其是基础底板和人防结构。但结构自防水、不允许出现裂缝和对防水要求严格的建筑,如坡、平屋顶、橱厕、配电间等应采用弹性计算。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋,一是轻隔墙有可能移位,二是板整体受力,应整体提高板的配筋。只有垂直单向板长边的不可能移位的隔墙,如厕所与其他房间的隔墙下才可以加粗钢筋。坡屋顶板为偏拉构件,应双向双排配筋。
(3).圈梁、构造柱布置及其剖面详图。圈梁要浇圈闭合拉通,穿过中间走廊,并隔一定距离将截面加强。注意圈粱(包括地基圈梁)在外墙楼梯、入口等处可能被截断,应在相应位置附加一道并满足搭接长度。坡屋顶为双层圈梁。单层空旷房屋层高超过4米宜在窗顶处增加一道圈梁。说明圈梁、构造柱纵筋的搭接及锚固长度。构造柱箍筋在上下端应加密。说明构造柱生根何处,当地面为刚性地面时,应将构造柱伸至基底。较大洞口两侧宜加构造柱(2.4米以上)。构造柱与下层相同的,可不标构造柱编号,但应在图中说明。圈梁、构造柱纵筋宜采用一级钢筋。为减少圈梁受温度变化的影响,和清水砖墙的立面效果,360外墙圈梁的外侧宜有120砖墙。设置构造柱后必须设置圈梁或暗圈梁。设置圈梁不一定设构造柱。斜交砖墙的交接处应增设构造柱,且构造柱间距不宜大于层高。建筑四角包括阴角,考虑到应力复杂和应力集中,应增大截面和配筋。请参照《设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程JGJ/T13-94》
(4).过梁布置。核算圈梁下的高度是否足够放预制过梁,如果不够,则应圈梁兼过梁或圈梁局部加高。尽量采用过梁与圈梁整浇方式。此法方便施工并对抗震有利。当过梁与柱或构造柱相接时,柱应甩筋,过梁现浇。过梁配筋不得过小,以考虑地震时过梁上墙体出现裂缝不能形成拱的作用。当有大梁压在过梁上时,过梁一般用较大截面,兼梁垫用。过梁支承长度改360,并应验算过梁下砌体的局部承压。360墙可用一120矩形过粱加一120带挑沿过粱。现浇过梁荷载取值参见《砌体结构设计规范GBJ3-88》
(5).雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图。注意:雨棚和阳台的竖板现浇时,最小厚度应为80,否则难以施工。竖筋应放在板中部。当做双排筋时,高度<900,最小板厚100;高度>900时,最小板厚120。阳台的竖板应尽量预制,与挑板的预埋件焊接。雨棚和阳台上有斜的装饰板时,板的钢筋放斜板的上面,并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁(即挑板双层布筋)。两侧的封板可采用泰柏板封堵,钢筋与泰柏板的钢丝焊接,不必采用混凝土结构。阳台的门联窗处窗台应使用轻体材料砌筑,方便以后装修时凿掉。挑板挑出长度大于2米时宜配置板下构造筋。挑板内跨板上筋长度应大于等于挑板出挑长度,尤其是挑板端部有集中荷载时。内挑板端部宜加小竖沿,防止清扫时灰尘落下。当顶层阳台的雨搭为无组织排水时,雨搭出挑长度应大于其下阳台出挑长度100。挑板配筋应有余地,并应采用大直径钢筋,防止踩弯。挑板内跨板跨度较小,跨中可能出现负弯距,应将挑板支座的负筋伸过全跨。
(6).楼梯布置。采用X型斜线表示楼梯间,并注明楼梯间另详。尽量用板式楼梯,方便设计及施工,也较美观。
(7).板顶标高。可在图名下说明大多数的板厚及板顶标高,厨厕及其它特殊处在其房间上另外标明。
(8).梁布置及其下的梁垫布置。也可在梁支座处将梁加宽至500来代替梁垫。
(9).板上开洞(厨、厕、电气及设备)洞口尺寸及其附加筋,附加筋不必一定锚入板支座,从洞边锚入La即可。板上开洞的附加筋,如果洞口处板仅有正弯距,可只在板下加筋;否则应在板上下均加附加筋。留筋后浇的板宜用虚线表示其范围,并注明用提高一级的膨胀混凝土浇筑。未浇筑前应采取有效支承措施。住宅跃层楼梯在楼板上所开大洞,周边不宜加梁,应采用有限元程序计算板的内力和配筋。板适当加厚,洞边加暗梁。
(10).屋面上人孔、通气孔位置及详图。
(11).在平面图上不能表达清楚的细节要加剖面,可在建筑墙体剖面做法的基础上,对应画结构详图。
3.基础平面图及详图:
(1).在墙下条基宽度较宽(大于2米,部分地区可能更窄)或地基不均匀及地基较软时宜采用柔性基础。应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素,适当加宽基础。
(2).当基础上留洞、首层开大洞的洞口宽度大于洞底至基底高度时,如要考虑洞口范围内地基的承载力,洞口下基础应做暗梁。或将基础局部降低。
(3).素混凝土基础下不必做垫层,但其内有暗梁时应注明底部钢筋保护层厚为70,或做垫层。地下水位较高时或冬季施工时,不得做灰土基础。刚性基础一般300厚。
(4).建筑地段较好,基础埋深大于3米时,应建议甲方做地下室。地下室底板,当地基承载力满足设计要求时,可不再外伸。地下室内墙可采用砖墙,外墙宜用混凝土墙。每隔30~40米设一后浇带,并注明两个月后用微膨胀混凝土浇注。不应设局部地下室,且地下室应有相同的埋深。地下室顶板应考虑施工时材料堆积荷载。
(5).地面以下墙体如被管沟消弱较多,应考虑抗震的不利影响,地下墙体宜加厚。
(6).抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。
(7).新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。如深于原有基础,其基础间的净距应不少于基础之间的高差的1.5至2倍。
(8).条形基础偏心不能过大,柔性基础必要时可作成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。一般情况下,基础底部不应因荷载的偏心而与地基脱开。
(9).当有独立柱基时,独立基础受弯配筋不必满足最小配筋率要求,除非此基础非常重要,但配筋也不得过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。
(10).基础圈梁在建筑入口处或底层房间地面下降处应调低标高。当基础圈梁顶标高为-0.060时可取消防潮层。当地基不均匀时基底应增设一道基础圈梁。
(11).基础平面图上应加指北针。
(12).基础底板混凝土不宜大于C30。
(13).在软土地基上的建筑应控制建筑的总沉降量,在地基较不均匀地区应控制建筑的沉降差,砖混结构对差异沉降很敏感。因建筑的实际沉降和计算值是有差异的,很难算准,所以应从构造上入手,采用整体性强的基础形式。
(14).可用JCCAD软件自动生成基础布置和基础详图。应注意,在使用砖混抗震验算菜单产生的砖混荷载生成基础图时,其墙下荷载为整片墙的平均压力,墙体各段的荷载差异较大时,荷载较大处的墙下基础是不安全的,应人工调整。生成的基础平面图名为JCPM.T,生成的基础详图名为JCXT?.T
请参照《建筑地基基础设计规范GBJ7-89》和各地方的地基基础规程。
4.暖沟图及基础留洞图:
(1).沟盖板在遇到楼梯间和电线管时下降(500),室外暖沟上一般有400厚的覆土。
(2).注明暖沟两侧墙体的厚度及材料作法。暖沟较深时应验算强度。
(3).基础留洞大于400的应加过梁,暖沟应加通气孔
(4).基础埋深较浅时暖沟入口底及基础留洞有可能比基础还低,此时基础应局部降低。
(5).首层有门洞处不能用挑砖支承沟盖板
(6).湿陷性黄土地区或膨胀土地区暖沟做法不同于一般地区。应按湿陷性黄土地区或膨胀土地区的特殊要求设计。
(7).暖沟一般做成1200宽,1000的在维修时偏小。
5.楼梯详图:
(1).应注意:梯梁至下面的梯板高度是否够,以免碰头,尤其是建筑入口处。
(2).梯段高度高差不宜大于20,以免易摔跤
(3).两倍的梯段高度加梯段长度约等于600。幼儿园楼梯踏步宜120高。
(4).楼梯折板、折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,折梁还应加附加箍筋
(5).楼梯的建筑做法一般与楼面做法不同,注意楼梯板标高与楼面板的衔接。
(6).楼梯梯段板计算方法:当休息平台板厚为80~100,梯段板厚100~130,梯段板跨度小于4米时,应采用1/10的计算系数,并上下配筋;当休息平台板厚为80~100,梯段板厚160~200,梯段板跨度约6米左右时,应采用1/8的计算系数,板上配筋可取跨中的1/3~1/4,并不得过大。此两种计算方法是偏于保守的。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通,并应与梯段板的配筋相应。
(7).注意当板式楼梯跨度大于5米时,挠度不容易满足。应注明加大反拱。
6.梁、柱详图:
(1).梁上集中力处应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下,架在板上的梁,不必加附加筋。
(2).折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,还应加附加箍筋
(3).梁上有次梁时,应避免次梁搭接在主梁的支座附近,否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭,或增加构造抗扭纵筋和箍筋。
(4).有圆柱时,地下部分应改为方柱,方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋宜使用井字箍,并按规范加密。角柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。
(5).原则上柱的纵筋宜大直径大间距,但间距不宜大于200。梁纵筋宜小直径小间距,有利于抗裂,但应注意钢筋间距要满足要求,并与梁的断面相应。布筋时应将纵筋等距,箍筋肢距可不等。
(6).梁高大于300,并与构造柱相连接的进深梁,在梁端1.5倍梁高范围内箍筋宜加密。端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁,梁端支座可按简支考虑,但梁端箍筋应加密。
(7).考虑抗扭的梁,纵筋间距不应大于300和梁宽,即要求加腰筋,并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。
(8).反梁的板吊在梁底下,板荷载宜由箍筋承受,或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。
(9).挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小,作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时,注意要附加箍筋或吊筋。
(10).梁上开洞时,不但要计算洞口加筋,更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。一般挑梁根部不必附加斜筋,除非受剪承载力不足。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。
(11).梁净高大于500时,宜加腰筋,间距200,否则易出现垂直裂缝。挑梁出挑长度小于梁高时,应按牛腿计算。
(12).梁应按层编号,如L-1-XX,1指1层,XX为梁的编号。
7.关于墙体问题:楼梯间的墙体水平支撑较弱,顶层墙体较高,在8度和9度时,顶层楼梯间横墙和外墙宜沿墙高每隔500设2φ6的通长筋,9度时,在休息平台处宜增设一钢筋带。顶层,为防止墙体裂缝,可采取如下措施:保温层聚苯板由45加厚。为防止聚苯板在施工时被踩薄,可用水泥聚苯板代替普通聚苯板。圈梁加高,纵筋直径加大。架设隔热层,不采用现浇板带加预制板(为了解决挑檐抗倾覆)的方式。顶部山墙全部、纵墙端部(宽度为建筑宽度B/4范围)在过梁以上范围加钢筋网片。构造柱至洞口的墙长度小于300时,应全部做成混凝土的,否则难以砌筑。小截面的墙(<600)如窗间墙应做成混凝土的。否则无法砌墙或受压强度不够。注意:在砖混结构中(尤其是3层及以下),可以取消部分横墙,改为轻隔墙,以减轻自重和地震力,减小基础开挖,也方便以后的房间自由分隔,不必每道墙均为砖墙。多层砌体房屋的局部尺寸限值过严,一般工程难以满足,在增设构造柱后可放宽。
8.重点注意:
(1).抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。大开间房屋,应注意验算房屋的横墙间距。小进深房屋,应注意验算房屋的高宽比。外廊式或单面走廊建筑的走廊宽度不计入房间宽度。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范要求的垂直地震作用明显不足。
(2).雨蓬、阳台、挑沿及挑梁的抗倾覆验算,挑梁入墙长度为1.2L(楼层)、2L(屋面)。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。
(3).梁支座处局部承压验算(尤其是挑梁下)及梁下梁垫是否需要(6米以上的屋面梁和4.8米以上的楼面梁一般要加)。支承在独立砖柱上的梁,不论跨度大小均加梁垫。与构造柱相连接的梁进行局部抗压计算时,宜按砌体抗压强度考虑。梁垫与现浇梁应分开浇注。局部承压验算应留有余地。
(4).由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。
(5).较高层高(5米以上)的墙体的高厚比验算,不能满足时增加一道圈梁。
(6).楼梯间和门厅阳角的梁支撑长度为500,并与圈梁连接。
(7).验算长向板或受荷面积较大的板下预制过梁承载力。
(8).跨度超过6米的梁下240墙应加壁柱或构造柱,跨度不宜大于6.6米,超过时应采取措施。如梁垫宽小于墙宽,并与外墙皮平,以调整集中力的偏心。
(9).当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁或构造柱。
(10).问清配电箱的位置,防止配电箱与洞口相临,如相临,洞口间墙应大于360,并验算其强度。否则应加一大跨度过梁或采用混凝土小墙垛,小墙垛的顶、底部宜加大断面。严禁电线管沿水平方向埋设在承重墙内。
(11).电线管集中穿板处,板应验算抗剪强度或开洞。竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。
(12).构件不得向电梯井内伸出,否则应验算是否能装下。
(13).验算水箱下、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。
(14).当地下水位很高时,砖混结构的暖沟应做防水。一般可做U型混凝土暖沟,暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大于等于C25,混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法(阶梯式、企口式或加金属止水片),一般加金属止水片,较薄的混凝土墙做企口较难。
(15).上下层(含暖沟)洞口错开时,过粱上墙体有可能不能形成拱,所以过粱所受荷载不应按一般过粱所受荷载计算,并应考虑由于洞口错开产生的小墙肢的截面强度。
(16).突出屋面的楼电梯间的构造柱应向下延伸一层,不得直接锚入顶层圈梁。错层部位应采取加强措施。出屋面的烟筒四角应加构造柱或按97G329(七)P3地震区做法。女儿墙内加构造柱,顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高,均加构造柱,并应加密。错层处可加一大截面圈梁,上下层板均锚入此圈梁。
(17).砖混结构的长度较长时应设伸缩缝。高差大于6米和两层时应设沉降缝。
(18).在地震区不宜采用墙梁,因地震时可能造成墙体开裂,墙和混凝土梁不能整体工作。如果采用,建议墙梁按普通混凝土梁设计。也不宜采用内框架。
(19).当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状),此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚,并双层配筋。
(20).较大跨度的挑廊下墙体内跨板传来的荷载将大于板荷载的一半。挑梁道理相同。
(21).挑梁、板的上部筋,伸入顶层支座后水平段即可满足锚固要求时,因钢筋上部均为保护层,应适当增大锚固长度或增加一10d的垂直段。
(22).应避免将大梁穿过较大房间,在住宅中严禁梁穿房间。
(23).构造柱不得作为挑梁的根。
由于相机采用全反射光学系统,反射镜的背部不参与光束传输,因此,常采用刚度较高的背部支撑方式。
1.2柔性支撑结构设计
在主镜支撑结构上减弱了个别方向上的刚度,引入了一定的柔性,以此来抵消反射镜由于温度变化产生的热应力和微小变形。柔性铰链被广泛应用于支撑结构的柔性设计领域,其具有无机械摩擦、结构简单、释放自由度和灵敏度高等特点。柔性铰链通过在某一方向上切开一个柔性槽,以降低该方向上的刚度,体现其柔性,使其能够产生微小变形,释放热应力,只存在一个柔性槽的柔性铰链被称为单向柔性铰链,而在一般情况下,往往将多个柔性槽成组使用,即可实现在多方向上的柔性,达到释放多个自由度的目的,将其称之为多层柔性铰链。由于主镜采用背部3点支撑方式,在反射镜长度方向上对称分布支撑点位置,基于半运动学安装定位原理,每个柔性支撑结构需要约束两个方向的自由度,因此,采用3层组合式柔性铰链,释放4个方向的自由度,参考Bipod双脚架设计原理,设计柔性支撑结构,其分为两个部分,上部分与反射镜支撑孔粘接,下部分与支撑背板连接,上下两部分通过螺钉连接。3个柔性铰链对心安装,便可以恰好约束镜体6个方向的自由度,又不会因为过定位产生装配应力。支撑背板的作用是固定连接3个柔性支撑结构,将反射镜固定安装在框架指定位置,因此采用高强度的加强筋与薄壁组合的结构形式,组成多个结构封闭的四边形单元,以达到支撑背板高刚度的的要求。对比材料各项性能指标,综合考虑力学性能、热性能、对空间环境的适应性以及加工工艺性等因素,选用线胀系数经过特殊匹配的Invar作为反射镜柔性支撑结构的材料,采用比刚度高、导热性好、线胀系数低的高体份SiC/Al复合材料作为支撑背板的材料。
2镜体轻量化设计
在反射镜背部,布置一系列形状规则的三角形轻量化孔,具有轻量化率较高、刚度好、“网格效应”低、加工制造工艺成熟等优点。为确定主镜镜体最优的结构尺寸,在反射镜刚度最大和质量最小之间取得最佳平衡,需要对镜体进行优化设计。首先建立反射镜的有限元模型,分析其在1g重力作用下的变形,并提取镜面最大变形结果,生成优化过程中所需要的分析文件,然后,选择优化处理器,确定目标函数为反射镜质量最小,状态变量为1g重力作用下的镜面最大变形结果,设计变量为反射镜结构尺寸参量,选择背部3点支撑约束,指定优化方法及循环控制方式,便可以进行优化分析。但是,在主镜结构优化设计过程中,影响反射镜镜体质量和刚度的结构参量有很多,若都进行优化设计,会使设计变量增多,迭代次数增加,运算效率降低,甚至导致无法收敛。由于各结构尺寸的影响程度各不相同,可以首先分析各参量对镜体质量和1g重力条件下镜面最大变形量的影响。因此,在进行结构优化分析之前,先确定影响较小的结构尺寸参量,降低计算规模,再对影响较大的结构尺寸参量进行多变量优化。
3反射镜组件有限元分析
对经过分析和优化设计后的主镜组件进行有限元分析,在建立结构的有限元模型时,以六面体Hex6单元为主,以提高分析精度和效率。利用有限元分析软件,分析得到主镜组件在重力和温度影响下的变化结果,Fig.8Thefirst-orderfrequencyofprimarymirror由分析结果可以看出,主镜组件在重力和温度变化作用下,表征面形变化的PV值和均方根(rootmeansquare,RMS)值,以及表征位置变化的位移值和转角值均能满足设计要求,1阶频率为80.03Hz,满足卫星对载荷特征频率大于60Hz的要求,因此,主镜组件结构具有较好的力学适应性、温度适应性和动态刚度。
4力学振动试验
为了验证上述有限元分析结果的正确性,以及对实际加工装配后的主镜组件结构的稳定性有一个客观评价,对主镜进行了1g正弦扫频试验,测试结构的实Fig.9Vibrationtestofprimarymirror际模态,如图9所示。振动响应曲线如图10所示,纵坐标表示对测点加速度响应值Ma求以10为底的对数。从响应曲线可以看出,主镜组件的实际1阶频率为73.06Hz,动态刚度较高,且与有限元分析误差不到10%,说明了有限元分析结果精度较高。Fig.10Responsecurveof1gsinusoidalvibration
3)关于地震烈度的问题,一般是不会选错的,但是有这样的情况:根据GB50011-2001查得了抗震设防烈度,并依此进行设计。但按地方法规,抗震烈度与国标不同,有的变化很大,会从非抗震计算改为抗震计算,引起较大的返工,所以对于地方规定,我们也应遵守执行。
1.2缺点及存在的问题:(1)该结构由于内伸较长,一直内伸至罐中心,对1万方以上的储罐,油进出管均达到10m以上,储罐水压试验完成后,若发生地基沉降,油进出管随之发生弯曲,极易对罐壁焊接处产生非常大的拉力,使罐壁与油进出管焊接部位产生很大应力;(2)此外由于罐底均有一定的坡度,当油进出管中心高度较低时,极易使油进出管的防冲板或扩散管与罐底碰撞;
2新结构的设计方案
基于以上两种油进出管结构存在的问题,在综合考虑储罐的地基沉降、油品流动速度和流动状态等因素的基础上提出新型油进出管结构型式,具体结构如图3所示。该种结构分为两段,第一段管径与进口相等;第二段为扩散部分,设置带小孔的扩散管和防冲挡板;两段之间不采用焊接方式连接,仅需两段的中心线对齐即可,这样油品在通过第一段,可顺利流至第二段,通过扩散管和防冲板的作用降低流速。同时油进出管内伸为0.4D(D为储罐内径),且不应大于10m。该结构的优点:
2.1设置有扩散管和防冲挡板,可以有效降低油品的流速,避免产生静电;
2.2第一段与第二段不进行焊接,当发生地基沉降时,不会对罐壁产生拉力,避免油进出管与罐壁焊接部位产生过大的应力;
2.3油进出管内伸为0.4D,可使出口尽量靠近罐中心,不使罐内介质产生旋转运动;
2.4同时,油进出管内伸不超过10m,当扩散管直径较大时,可有效避免油进出管与罐底发生碰撞。
3结语
3.1油进出管设计应考虑地基沉降作用,避免地基沉降使油进出管对罐壁产生过大拉力;
3.2油进出管设计应考虑油品出口流速过大引起的摩擦静电;
3.3油进出管设计应使罐内油品流动平稳,避免形成油品旋转运动;
2抗震性能目标及抗震构造加强措施
主楼超限内容[3]为:1)超过B级适用高度15%;2)2层局部挖空楼板,形成跃层柱。根据超限情况,确定主楼抗震性能目标为C级,多遇地震下满足第1水准,设防地震下满足第3水准,罕遇地震下满足第4水准,具体构件抗震性能目标如表2所示,并要求结构在罕遇地震作用下最大层间位移角不超过1/100。本工程2012年6月已通过广东省超限委员会的超限高层建筑专项审查。
3计算分析
3.1小震弹性反应谱分析小震弹性反应谱分析采用SATWE及MIDASBuilding软件。沿X,Y向输入地震波,安评谱计算的基底剪力大于规范谱的计算结果,故采用安评谱进行分析。考虑偶然偏心,采用刚性楼板假定,主楼周期折减系数为0.9,连梁刚度折减系数取0.7,嵌固端取地下室顶板,分析模型包含3层屋顶架构,共46层。主要分析结果见表3,从表3可以看出,两种软件计算结果比较吻合,各项指标均符合高规[4]和广东省高规[5](层间位移角限值为1/565)的要求。SATWE软件计算的层间位移角曲线见图4,楼层抗剪承载力比值曲线见图5。
3.2小震弹性时程分析小震弹性时程分析仍采用SATWE软件,采用2条天然波(Oakwh波、Sanfern波)及1条安评波。分析结果见表4。由表4可知,X,Y向单条地震波计算所得基底剪力最小值占CQC法计算结果的百分比分别为84%,78%,X,Y向3条地震波计算所得基底剪力平均值占CQC法计算结果的百分比分别为85%,86%,符合高规[4]的相关规定。
3.3中震分析中震分析采用SATWE软件,连梁刚度折减系数仍取0.7,不考虑构件承载力抗震调整系数及与抗震等级相关的内力调整系数,材料强度中震弹性取设计值,中震不屈服取标准值,其余输入参数(考虑偶然偏心、周期折减系数、双向输入地震力)同小震分析。配筋较大的第10层墙、柱、梁的配筋见表5,其中各构件编号见图3(b)。由表5可知,墙柱配筋取小震分析结果即可满足中震分析要求,梁的配筋取小震和中震分析的较大值。首层典型剪力墙抗剪承载力见表6。由表6可知,剪力墙抗剪承载力有很大富余。由表5,6可知,各构件均符合抗震性能目标的要求。
3.4大震动力弹塑性时程分析
3.4.1基底剪力和层间位移角采用MIDASBuilding进行大震动力弹塑性时程分析,梁柱铰特性值均采用武田三折线模型(考虑刚度退化修正),剪力墙采用纤维单元模拟,并采用施工图的实配钢筋。采用小震弹性时程分析的3条地震波,峰值加速度均为220cm/s2,持续时间均为30s,地震波的时间间距为0.02s。主要分析结果见表7,层间位移角响应见图6。由表7可知,大震动力弹塑性时程分析的基底剪力与小震弹性时程分析的基底剪力的比值的平均值为3.53(X向)、3.78(Y向),满足高规[4]要求,同时也说明结构耗能良好。Sanfern波作用下结构响应最大,X,Y向的最大层间位移角分别为1/195,1/189,均小于高规[4]限值1/100的要求。由图6可知,X向层间位移角呈弯剪型,Y向层间位移角呈剪切型,主楼X向采用弱连梁连接的双筒,比Y向有较好的耗能机制和耗能次序。
3.4.2结构抗侧力体系损伤情况取结构响应最大的1条天然波(Sanfern波)X向地震作用下的结果进行分析。由图7,8可知,在罕遇地震作用下,塔楼结构主要抗侧力构件没有发生严重破坏,大部分连梁和框架梁屈服耗能,框架柱未屈服,底部加强区墙体少量进入抗弯屈服状态,墙体未出现剪切屈服,这说明结构是“梁铰破坏”机制。计算结果还表明,结构的耗能机制和耗能次序为:弱连梁耗能屈服强连梁及框架梁耗能屈服核心筒部分抗弯耗能屈服框架柱部分开裂。这说明结构是通过弱连梁和框架梁的屈服作为第1道耗能防线,双核心筒作为第2道耗能防线,框架柱作为第3道耗能防线,实现了良好的耗能机制,有效保护了竖向构件,延缓了主体结构的损伤。由图9可知,弱连梁延性系数大部分在0.5~3.5之间,极少部分在3.5~5之间,弱连梁仍具有较大变形能力,可以承受竖向荷载作用,结构整体和各类构件还有较大的弹塑性变形能力储备。
3.5无梁楼盖的屈曲分析本工程设5层地下室,为满足在相同净空要求的前提下能有效减小建筑层高,同时也能够减少土方开挖量,地下3层~地下1层地下室楼盖采用无梁楼盖体系,板厚270mm,柱帽厚550mm。由于埋深较深,土的侧压力和水压力较大,故采用SAP2000软件(V15.2.1版)对地下3层无梁楼盖(图10)进行屈曲分析。取恒载G+活载L作为初始荷载,屈曲荷载工况为:(Kaγh1+γwh1)h。其中Ka为静止土压力系数;γ为土的浮容重;γw为水容重;h1为计算点深度;h为地下室层高。屈曲模态见图11。计算结果表明,第1阶屈曲模态特征值为54.1,第2阶屈曲模态特征值为62.5,第3阶屈曲模态特征值为72.3。由此可见屈曲模态特征值远大于10,无梁楼盖稳定性有足够的安全储备。
3.6抗震构造加强措施根据主楼超限内容及计算分析的结果,采取如下的抗震构造加强措施:1)全楼抗震等级按一级采用,适当提高核心筒剪力墙分布筋的配筋率。2)对于连接双核心筒的弱连梁,其承载力为抗弯控制,抗剪承载力富余较大,同时配置加强箍筋及横向拉筋,提高该处连梁的变形能力。3)底部第2层由于建筑双层柱廊要求,结构楼板缩进,形成边框柱跨两层高。柱计算长度l为14m,l/b(b为柱宽)为8.5>4,为中长柱,其稳定系数接近于1,具有很好的延性。为了提高1~2层结构的侧向刚度及水平承载力,采取了加大底部两层墙体厚度和加大边框柱截面的措施。4)工程无竖向不规则,无抗剪承载力突变,无楼层质量不均匀,除顶部局部平面不规则外无平面不规则;无扭转不规则,除个别楼层外,其余楼层的扭转位移比均在1.2以内;通过改变柱尺寸、剪力墙厚度、采用剪力墙开洞口等方式逐步缩短剪力墙长度,使结构刚度由下至上逐渐均匀减小,不出现刚度突变。5)工程双筒的连梁配筋取小震作用下两端刚接和两端铰接的较大值。
1.2球与滚道之间的摩擦力分析球与滚道之间的摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦,滑动摩擦因数一般较大,摩擦的能量损失也较大,球在轨道上滑动的整个过程中产生的损失也最大,而整个过程中滚动摩擦力只是把平动动能转化为转动动能,因为转动动能在碰撞过程中大部分损失,所以为了减小碰撞的整个运动过程中能量的损失,必须尽可能地减小平动动能转化为转动能,较好的方法就是通过增加轨道和滚球的刚度,从而减小滚动摩擦因数μ以及正压力f。由f=μmgcosθ可知,滚槽的水平倾角θ越大,正压力越小。因此,θ越大,小球与滑槽之间的摩擦力越小。
1.3轨道基本轨迹的确定综上,对于该单摆球滚道“永动器”的轨道路径设计为圆弧-直线的组合式轨道,如图3(b)所示选用直线形轨迹,由于希望保持对心碰撞,轨迹底部加工出一段小水平直线,且该段直线的粗糙度较大,便于在小球碰撞摆锤时,小球将转动能转化为较大的摩擦力作用在摆锤上。考虑到命题要求以及工程上的因素,我们选用的轨道为圆弧-直线式组合轨道,其示意图如图4所示。
2摆系统设计
2.1摆锤与滚球的选取摆锤到达最低点与位于轨道上的小球发生正碰,由动量守恒定律,因此,当摆锤以速度v1的速度正碰静止的小球时,理想状态下,摆锤和小球可达到速度交换,从而实现永动碰撞的效果。由此类推,小球的质量是摆锤的3倍时,依然可以实现速度交换,理论上,两种方案都能实现速度交换,从而实现不断碰撞,但由于碰撞能量损失和小球在轨道上滚动时的摩擦,因此摆锤和小球的速度不断地交换下去实际上是不可能的。当选用方案二时,通过碰撞的速度交换规律得知,摆锤与滚球在实际中更容易在碰撞后一起摆动。为了尽可能地实现摆锤与小球多次碰撞,应选用方案一,即小球的质量与摆锤的质量相等。其摆锤和小球的参数为:小球直径为20mm,摆锤直径为20mm,二者都为实心钢球。
2.2摆锤与摆杆的连接命题要求摆杆直径为5mm的实心刚性杆件,由于摆杆自身的重量从而影响摆锤与滚球发生质心碰撞,因此为尽可能减小这种影响,摆杆的材料采用铝合金。摆锤的直径为20mm,考虑到摆球为刚性实心小球,其强度较大,不易攻螺纹孔,因此采用激光打通孔,在摆杆端部打一个M2.5的螺纹孔,通过紧固螺纹件将摆锤和摆杆相连。其三维设计图如图5所示。
3螺杆轴的强度校核
根据圆轴在扭转和弯曲组合变形下的强度条件。
4总体设计与调试
对于该装置,我们已经讨论得出其各个方面的大致情况,下面进行结构尺寸设计与调试。我们在调试中发现两个小球的碰撞过程分离开的时间极短,经过少量的几次碰撞后两个小球就会在一起摆动,这对于运动时间的延长极为不利,现进行如下分析:1)运动的小球在轨道上的速度衰减量极大,且最后近似于单摆的简谐运动,在空气阻力的影响下,经过若干次的振动后近似趋于静止。2)调试阶段我们选取了杆套与滑动摩擦的部分进行分析,观察发现其影响不大。且分析发现滑动转轴的精度如果设计不够好,会极大地损耗能量。3)摆锤与摆球的质量影响也比较大,且在运动的过程中我们发现,当大球碰撞小球时其运动过程较小球碰撞大球更易粘在一起运动。4)小球在轨道上下滚速度太快,致使摆锤与小球在第一次碰撞后运动过程无规律性,且最终的结果不太理想,这与周期有关。5)摆锤与小球碰撞点影响极大,因此在设计过程中需要能够满足支架和杆套可以进行一定的微调。单摆-球滚道“永动器”总体设计的示意图如图6所示。
5轨道工艺分析
为了防止轨道过于笨重,以及便于加工,轨道材料选用铝合金相对比较适宜。滑槽为矩形槽,其加工有两种方案[5]:方案一:用四轴联动的数控机床铣。方案二:将轨道分成两部分进行加工,即直接平面数控铣中间的滑槽面,另一边的挡板再用螺栓固定。但是方案一加工难度大,成本高,且滑槽面的精度不够高,而方案二采用普通的数控铣机床就可以加工,因此,从工程管理上考虑优先采用方案二加工。
2结构设计的阶段
结构设计的阶段大体可以分为三个阶段,结构方案阶段,结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为:根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度,工程地质勘查报告,建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式(例如,砖混结构,框架结构,框剪结构,剪力墙结构,筒体结构,混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式)。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。
结构计算阶段的内容为:2.1荷载的计算。荷载包括外部荷载(例如,风荷载,雪荷载,施工荷载,地下水的荷载,地震荷载,人防荷载等等)和内部荷载(例如,结构的自重荷载,使用荷载,装修荷载等等)上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。2.2构件的试算。根据计算出的荷载值,构造措施要求,使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。2.3内力的计算。根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算,包括弯矩,剪力,扭矩,轴心压力及拉力等等。2.4构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制(比如,轴压比,剪跨比,跨高比,裂缝和挠度等等)来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。
施工图设计阶段的内容为:根据上述计算结果,来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。
3各设计阶段的基本方法
根据方案阶段的主要内容,其基本方法就是根据各种结构形式的适用范围和特点来确定结构应该使用的最佳结构形式,这要看规范中对于各种结构形式的界定和工程的具体情况而定,关键是清楚各种结构形式的极限适用范围。还要考虑合理性和经济性。
在结构计算阶段,就是根据方案阶段确定的结构形式和体系,依据规范上规定的具体的计算方法来进行详细的结构计算,规范上的方法有多种,关键是结合工程的实际情况来选择合适的计算方法,以楼板为例,就有弹性计算法,塑性计算法及弹塑性计算法。所以选择符合工程实际的计算方法是合理的结构设计的前提,是十分重要的。
在施工图设计阶段,就是根据结构计算的结果来用结构语言表达在图纸上。首先表达的东西要符合结构计算的要求,同时还要符合规范中的构造要求,最后还要考虑施工的可操作性。这就要求结构设计人员对规范要很好的理解和把握。另外还要对施工的工艺和流程有一定的了解。这样设计出的结构,才会是合理的结构。
4规范、手册及标准图集和计算机在具体工作中的应用
结构设计的准则和依据就是各种规范和标准图集。在进行不同结构形式的设计时必须要紧扣不同的规范,但这些规范又都是相互联系密不可分的。在不同的工程中往往会使用多种规范,在一个工程确定了结构形式后,首先要根据《建筑结构可靠度设计统一标准》来确定建筑的可靠度和重要性;然后再根据《中国地震动参数区划图》,《建筑抗震设防分类标准》《建筑抗震设计规范》确定建筑在抗震设防方面的规定和要求,在荷载的取值时要按照《建筑结构荷载规范》来确定,这是建筑总体需要运用的规范。在工程的具体设计方面,涉及到砌体部分的要遵循《砌体结构设计规范》的规定;涉及到混凝土部分的要遵循《混凝土结构设计规范》的规定;涉及到钢筋部分的要遵循《钢筋焊接及验收规程》和《钢筋机械连接通用技术规程》的规定;在基础部分的设计时需要遵循的是《建筑地基基础设计规范》的规定。最后在结构绘图时则要符合《建筑结构制图标准》的要求。
在各种结构设计手册中,给出了该结构形式设计的原理,方法,一般规定和计算的算例以及用来直接选用的各种表格。这对于深刻理解和具体设计各种结构形式具有良好的指导作用。推荐最好能参照设计手册来手算典型的结构形式。
标准图集是依据规范来制定的国家和省市地方统一的设计标准和施工做法构造。不同的结构形式有不同的标准图集。设计中常用的有,结构绘图时采用:平法制图(03G101-1),砌体中的钢筋混凝土过梁采用:过梁(L03G303),砖混结构抗震构造详图采用:L03G313,钢筋混凝土结构抗震构造详图采用:L03G323,地沟及盖板采用:02J331。需要说明的是,在选用标准图集时一定要根据具体工程的实际情况来酌情选用,必要时应说明选用的页号和图集号,不可盲目采用。
计算机在结构设计设计中起着极其重要的作用,现在工程中已经很少用手来绘制施工图,绝大部分的图纸是靠计算机来完成的。这就需要设计者要精通设计软件和软件的计算原理。现在结构设计中用到的软件种类很多,其中以中国建筑科学研究院的PKPM最为普及,当然还有很多应用CAD,天正,广夏结构等等。
地震破坏力是往覆水平剪切力,上部结构的反作用力是垂直于地面的。这样两个方向互相垂直,并处于运动冲击状态的作用力,在一个平面上会交了。地震破坏力以强大的往覆水平推动力,推动着(抓住)建筑物基础做水平往覆运动,因而很容易分析,在这两种力的会交面上,实质上形成了远大于地震破坏力的往覆剪切力。因此,建筑物的抗震能力在插入式整体结构中是很难达到实际抗震设计要求的,现在的建筑物一般都是偏于保守的理想设计和建造,因而投资也在大大增加,即便如此,在实际的地震灾害中,建筑物受破坏的程度依然是很严重的,进而也无法摆脱和减轻地震灾害,给人民的生命和财产造成的巨大损失。
历史的教训足已充分说明,插入式建筑结构体系受到了严峻的检验,即似地球为相当好的惯性参考系,又将建筑物体插入地球,形成不可分割的刚体。在过去的年代,建筑物还处于低层范围时,问题还不严重,而在现代化高层、重型建筑中,仍然是采用插入式刚箍捆住内力的结构,在实际的地震灾害中存在着严重的隐患。插入式整体建筑物结构体系在正常情况下,即非地震静止状态,是没有问题,而在地震灾害爆发时,插入式整体建筑物体系的结构受力传力路线明显发生混乱,建筑结构设计的极其重要的力学原则:
(1)、不论在任何情况下,结构的传力路线必须清楚。
(2)、以当地的最不利外界因素为设计依据,如很多地区必须考虑可能发生的最大地震破坏力。这就是说建筑物抵抗地震破坏的正确条件是:运动中建筑结构内力的传递必须正确、清楚。
插入式整体建筑结构在地震时,将地震破坏力直接传递给上部结构,使上部结构发生摇晃,由于上部结构是刚箍捆住内力的结构,因而在摇晃中产生的巨大能量没有释放点,而被迫返回基础,地震又很快的不断的冲击建筑物的基础,向上部结构输送地震能量。这样上部结构返回的作用力,同基础传来的地震内力发生冲撞,冲撞最厉害的集中点,就是能量集中释放的突破点,也是结构的破坏点,通常都在基础与上部结构的交面上,破坏的形式是剪切破坏,而整个建筑物不是倒塌就是倾斜。
目前,许多国家在高层建筑的抗震设计方案中,已经出现了新的结构,如:美国纽约的42层高层建筑物,建在于基础分离的98个橡胶弹簧上,日本的建在弧型钢条上防地震建筑物,前苏联的建在与基础分离的沙垫层上的建筑物,以及在中国已经获得了美国、中国和英国发明专利权的,刚柔性隔震、减震、消震建筑结构与抗震低层楼房加层结构,都十分成功的应用于工程实践中,都明显的在建筑结构体型上,改变了传统的插入式刚箍捆住内力(吸收地震能量)的结构体系。总之都在建筑设计的结构方面设法摆脱在地震灾害时,严重威胁着人们的生命安全的插入式刚箍捆住内力的结构体系。其实质都反映了对“似地球为相当好的惯性参考系”为指导理论,所制定的现行抗震硬抗、死抗地震打击设计规范的动摇,本质上也是改变了建筑结构受力体系,而不在似地球为绝对静止不动的惯性参考系了。
1、现行建筑结构抗震设计与地震场地效应的问题现行建筑结构的抗震设计,是根据结构力学和建筑结构设计的理论基础而来的。结构力学和结构抗震设计规范,将地震破坏力简化并规定为在建筑物上部结构中的水平运动力,对建筑物的水平作用力与反作用力的硬抗平衡,这一规定实质上存在着严重的问题和错误。
其一:地震爆发时,首先是大地在做往覆水平运动,由于建筑物基础插入大地,因而必然随大地的往覆水平运动而运动,建筑物上部结构也因此被迫运动,但是建筑物上部结构的运动形式不是水平运动(因而根本就没有受水平的作用),而是因基础在受地震水平力运动中,产生的运动力传递到上部结构,迫使上部结构沿地震受力方向,作反方向S形式倾斜摆动;
其二:地震爆发时的冲击波只有两个方向,而现在所有城市的建筑物的规划设计,是根据城市的道路按东西南北方向和建设的需要各自排列的。将建筑物上部结构视为受水平运动,也只能有30%的建筑物的结构抗震设计受力方向与地震冲击波受力方向相同,而70%的建筑物的抗震设计受力方向与实际地震冲击波的冲击方向,处于非常不利的位置,当地震爆发时,只有少数正好与地震冲击波方向协调一致的建筑物不一定破坏,而大多数与地震冲击波方向不一致的建筑物,自然就很难逃脱地震冲击破坏倒塌的后果。地震对建筑物的冲击破坏,主要是对建筑物基础产生的水平往覆冲击剪切力,从而使基础被冲击破坏失去稳定后,造成上部建筑物的破坏和倒塌,地震冲击波首先是破坏了基础,而不是破坏上部建筑结构,所谓万丈高楼从地(基)起,就是这个道理。基础都破坏了,上部建筑自然就保不住了;
其三:城市中建筑物的类型是多种多样的,主要反映在超高层、高层、多层和轻重型建筑之分,而这些不同类型的建筑,又以基础深度的差别体现在地震冲击波的大小上,基础越深、越大,受地震冲击波的冲击自然很大,在加上城市地下建筑设施不少(如:地下建筑、地铁、地下大型管道等),都是构成城市地震场地效应发生互相变化的种种直接因素。现行抗震设计中,都没有考虑地下建筑设施的自身抗震,以及对地面建筑物基础和地基的地震场地效应所产生的严重问题。
2、现行建筑结构抗震桩基设计与地震场地效应的严重问题现行抗震设计中的桩基础的设计有两种类型,一种是端承桩类型,另一种是摩擦桩类型。端承桩是将深层的地基反作用力通过桩传递给地面,构成对上部建筑物作用力(压力)的平衡。摩擦桩是通过桩基础与一定深度的地基土层十分紧密的挤压结合中产生足够的反作用力,通过桩传递到地面,构成对上部建筑物的作用力(压力)的平衡。这里必须指出的是,这两种类型的桩基础在对上部建筑物的作用力(压力)构成平衡的充分条件是:静力荷载,即在没有外力的作用下成立的。
在端承桩中,端桩是反作用力的顶点,桩身是传递反作用力的通道,桩身四周的土层是给桩身起到了极其重要的稳定作用,由此,可以定义:桩端的承载力,桩身的强度是和桩身四周的土层构成了端桩基础的整体,缺一不可。
在摩擦桩中,桩身的强度与桩身四周土层紧密挤压所产生的反作用力,构成了摩擦桩基础的整体,也是缺一不可的。这两种类型的桩基础在地震爆发时,强大的地震水平往覆冲击波,完全改变了上述状态,使端承桩在地震冲击波中,使端承桩的承载力发生水平往覆运动,不但失去对桩身的稳定,反而对桩身构成了往覆水平冲击,其结果:端承桩不是破坏,就是下沉失稳。随着端承桩的破坏和失稳,建筑物上部结构自然也就处于破坏倒塌的危险境地,而摩擦桩的危险就来的更快了,地震冲击波迫使摩擦桩桩身必须与四周土层与桩基松开,失去摩擦桩身必须与四周土层紧密挤压的必要条件,并且土层对桩身构成水平冲击力,随着摩擦桩中四周土层与桩身摩擦力的解除和改变,桩不是破坏就是失稳,其上部建筑物随之处于时刻会破坏和倒塌的危险之中。
3、现行予应力建筑结构在地震中的严重问题所谓予应力建筑结构,是人为的在建筑结构的主要承力构件中,对主要承力构件中混凝土施加予应力,一般是通过对结构中承力构件的钢筋进行张拉,利用钢筋的回弹力挤压混凝土来实现的。根据对承力构件中钢筋的张拉,与混凝土的先后关系,又可分为先张法和后张法两大类。
从建筑结构中的予应力构件,到予应力结构的发展,已经有较长的时间了,在建筑结构中应用予应力构件和发展予应力结构的优势,在很多城市的建设中,得到了较广泛的应用。在城市建设和发展中,推广和应用予应力构件和予应力结构,的确能起到一定的积极作用。但是,有一个十分重要的结构动力学问题需要特别注重,所谓建筑结构动力学方面的问题,也就是地震爆发时,地震冲击波迫使建筑结构产生振动的动态反应,地震冲击波冲击建筑结构,使其产生的内力在结构中传递,而予应力构件和予应力结构的力学模型是:1)予应力张拉两端的固端成支座,是不允许有任何改变的;2)予应力构件或予应力结构在使用过程中,其构件和结构是不允许发生水平推动,振动弯曲和上下振动的。也就是说,予应力构件和予应力结构,只有在没有任何外力的情况下,才能达到予应力构件和予应力结构设计的使用要求。因此可以定义:予应力构件和予应力结构的安全使用条件,是不能承受任何外力(尤其是地震冲击力)的静力使用状态。
地震冲击波在建筑结构中,将无情的迫使建筑结构中的所有梁、柱、板、墙体等受力构件发生变形,即地震冲击力能完全改变予应力构件和予应力结构的两端边界条件,使其构件和结构中的予应力偿失。任何在使用中的予应力构件和予应力结构,当予应力衰退和偿失后,其构件和结构必然破坏。因此,在地震设防城市的建设中,是不能使用予应力构件和予应力结构的。但是,现在许多城市的建设中都使用了予应力结构,这是十分危险的。因此,应尽快在地震爆发之前,采取补救措施,否则,后果一定是十分严重的。
综上所述,现行世界各国所实行的建筑结构体系,是与地震冲击波相对抗、硬抗(死抗)的捆住地震内力的结构体系。从结构动态平衡的根本原理来分析,这种与地震力相对抗的结构体系的静态平衡在地震中完全破坏了。也就是说,现行的建筑结构体系,只能满足静态(无地震冲击波)状况下的作用力与反作用力的平衡。当地震爆发时,建筑结构内力的静态平衡被破坏了。这就是现行建筑结构体系抵抗不了地震冲击破坏的根本原因所在。现行建筑结构的抗震设计,只是加大了建筑结构的刚变,使其增加了对地震冲击力的对抗力(死抗力),没有从结构动态平衡的基础上去寻求,建筑结构与地震冲击波的动态平衡,建立一个与地震内力相适应(不是相违背)的“释放地震内力的建筑结构动态平衡体系”。
总之,几百年来,人类所推行的静态(加大刚度)的建筑结构体系,违背了地球地震的客观规律。因此,给人类自己造成了巨大的灾难。人类为了在地球上更好的生存和发展下去,就得从根本上解决适应地球地震客观规律的建筑结构体系。因此,一种与地震力相适应的“释放地震内力的建筑结构动态平衡体系”的动态平衡的力学理论的建立,并制定新的建筑结构释放地震冲击波的设计标准(在也不是对抗的标准),将是人类发展的方向和目标。
二、释放地震内力的建筑结构体系1、释放地震内力建筑结构体系的理论基础我们从现代地球物理学家关于地球板快运动理论的力学分析中,以及对地震客观规律的不断揭示,更进一步对地球的认识,有了新的力学见解,我们认为地球是一个在运动中自身求得内力平衡的结构体系,它有两个阶段的运动规律:
(1)、地球内力的平衡阶段:地球结构体,在自转和围绕太阳周转运动的过程中,所产生的内力,在平衡阶段,地表运动处于内力平衡,地球运动处于静止状态,此阶段可似地球为惯性参考系阶段。
(2)、地球结构体系处于内力平衡阶段后,其内力仍然在不断的增加,而地球结构体不能承受日益增大的内力,而在运动中,通过地球板快的运动,地震和火山等形式释放出来,以求得新的内力平衡,这个阶段是地表的活跃阶段。其不断增加的内力将在地球内力集中点释放出来,此阶段可似为非惯性参考阶段。地球内力平衡过程中的这两个阶段,在地球内部不断循环下去,形成了地球生态平衡的必然规律。
人类是在地球生态的环境中生存的,因此,人类必须遵循地球生态环境中的各种自然规律去发展。从人们开始认识到对过去认识的不足,即理论上的不足和错误,又不断的在生活实践中,提高了对地球生态环境的认识,进而不断的揭示自然规律,掌握和运用规律为现代人类和将来造福。应该明确的指出,人类对地球认识的提高和深化,其指导人类如何适应地球生态的科学理论,也就随之进入了更高的阶段。
2、释放地震内力建筑结构体系新技术的应用:已经获得中国、美国和英国发明专利权的新技术“建筑物抗震减震装置”、“建筑物消震装置”和“高层建筑隔震消能装置”完全改变了传统的插入式刚箍捆住地震内力的建筑结构体系,将建筑物整体有机的隔离成两个受力体系,这样地震破坏力的传递媒介改变了,由直接传递转化为间接传递。不言而喻,“建筑物抗震减震装置”将大大减少地震对上部结构的冲击,反之,上部结构对基础的作用力也大大减小。
2三频天线高度≥7.5mm,面积≥700mm2,有效容积≥5500mm3
3PIFA天线与连接器之间的压紧材料必须采用白色EVA(强度高/吸波少)
4圆形外置天线尽量设计成螺母旋入方式非圆形外置天线尽量设计成螺丝锁方式。
5外置天线有电镀帽时,电镀帽与天线内部外壳不要设计成通孔式,否则ESD难通过。
6内置单棍天线,电子器件离开天线X方向10(低限8),天线尽量靠壳体侧壁,天线倾斜不得超过5度,PCB天线触点背面不允许有金属。
7内置双棍天线如附图所示,效果非常不好,硬件建议最好不要采用
8天线与SIM卡座的距离要大于30MMGUHE电工天线,周围3mm以内不允许布件,6mm以内不允许布超过2mm高的器件,古河天线正对的PCB板背面平面方向周围3mm以内不允许有任何金属件
二.翻盖转轴处的设计:
1尽量采用直径5.8hinge,
2转轴头凸出转轴孔2.2,5.8X5.1端与壳体周圈间隙设计单边0.02,2D图上标识孔出模斜度为0
3孔与hinge模具实配,为避免hinge本体金属裁切毛边与壳体干涉,
45.8X5.1端壳体孔头部做一级凹槽(深度0.5,周圈比孔大单边0.1),
54.6X4.2端与壳体周圈间隙设计单边0.02,,2D图上标识孔出模斜度为0,
6孔与hinge模具实配,hinge尾端(最细部分)与壳体周圈间隙设计0.1
7深度方向5.8X5.1端间隙0,4.6X4.2端设计间隙≥0.2,试模适配到装入方便,翻盖无异音,T1前完成
8壳体装配转轴的孔周圈壁厚≥1.0非转轴孔周圈壁厚≥1.2
9主机、翻盖转轴孔开口处必须设计导向斜角≥C0.2
10壳体非转轴孔与另壳体凸圈圆周配合间隙设计单边0.05,不允许喷漆,
深度方向间隙≥0.2,试模适配到装入方便,翻盖无异音,T1前完成
11凸圈凸起高度1.5,壁厚≥0.8,内要设计加强筋(见附图)
12非转轴孔开口处必须设计导向斜角≥C0.2,凸圈必须设计导向圆角≥R0.2
13HINGE处翻盖与主机壳体总宽度,单边设计0.1,试模适配到喷涂后装入方便,翻盖无异音,T1前完成
14翻转部分与静止部分壳体周圈间隙≥0.3
15翻盖FPC过槽正常情况开到中心位,为FPC宽度修改留余量
16转轴位置胶太厚要掏胶防缩水
17转轴过10万次的要求,根部加圆角≥R0.3(左右凸肩根部)
18hinge翻开预压角5~7度(2.0英寸以上LCM双屏翻盖手机采用7度);合盖预压为20度左右
19拆hinge采用内拨方式时,hinge距离最近壳体或导光条距离≥5。如果导光条距离hinge距离小于5,设计筋位顶住壳体侧面。
三.镜片设计
1翻盖机MAINLCDLENS模切厚度≥0.8;注塑厚度≥1.0,设计时凹入FLIPREAR0.05
2翻盖机SUBLCDLENS模切厚度≥1.2;注塑厚度≥1.2(从内往外装配的LENS厚度各增加0.2)
3直板机LENS模切厚度≥1.2;注塑厚度≥1.4(从内往外装配的LENS厚度各增加0.2)
4cameralens厚度≥0.6(300K象素以上camera,LENS必须采用GLASS)
5LENS与壳体单边间隙:模切LENS:0.05;注塑LENS:0.1LENS双面胶最小宽度≥1.2(只限局部)
6LENS镭射纸位置双面胶避空让开,烫金工艺无需避空
7LENS保护膜必须是静电保护模,要设计手柄,手柄不露出手机外形,不遮蔽出音孔
8LENS在3D上丝印区要画出线,IMD/IML工艺LENS丝印线在2D图上标注详细尺寸,并CHECKIDARTWORK正确
9LENS入水口在壳体上要减胶避开.(侧入水口壳体设计插穿凹槽,侧入水口插入凹槽,凹槽背面贴静电保护膜防ESD)
10LENS尽量设计成最后装入,防灰尘.
四.电芯规格
1电芯规格和供应商在做ARCH时就要确定完成
2电芯3D必须参考SPEC最大尺寸
3电芯与电池壳体厚度方向单边留间隙0.2(膨胀空间0.1mm+双面胶0.1)
4胶框超声+尾部底面接触方式内置电池,电池总长方向预留8以上(如果电芯是聚合物型,封装口3MM不计算在内),宽度方向预留2。左右胶框各1.0,前后胶框各1.5,保护PCB宽5.0。
5普通锂电芯四周胶框+正反面卷纸方式+尾部侧面接触方式内置电池,电池总长方向预留5以上,宽度方向预留3。左右前3处胶框各1.5,后部3.5做保护PCB和胶框。外置电池前端(活动端)与base_rear配合间隙0.15,后端配死
6外置电池定位要求全在电池面壳batt_front。外置电池后面三卡扣,中间定左右(0.05间隙),两边定上下(0配0)。外置电池前端左右各一个5度斜面定位(0.05间隙),外置电池前下边界线导C0.3以上斜角,方便装配。电池壳前端小扣位顶面倒个大斜角,最小距离处与主机壳体间隙0.05,小扣位扣住0.35
7外置电池/内置电池/电池外壳设计取出结构(扣手位或BASEREAR设计2个弹片)
8内置电池靠近金手指侧设计两个扣插入壳体,深度方向间隙0,左右两个定位面,间隙0.05
9内置电池,壳体左右或上下(远离扣位)设计卡扣固定电池另一端:卡扣设计成圆弧面与电池接触(可参考SHIELDING的卡扣)。以方便取出为准。
10内置电池要设计取出结构(扣手位)
11内置电池与壳体X方向间隙单边0.1,Y方向靠近金手指侧0,另侧0.2
12内置电池的电池盖按压扣手位,与后壳深度避空0.8,避空面积>140,避空位半圆的半径>8。(参考Stella项目)
13电池盖/或外置电池所有插入壳体的卡扣受力角必须有R0.3圆角,壳体对应的槽顶边必须有R0.3圆角,避免受力集中断裂
14电池的卡扣要设在电池的接触片附近来防止电池变形过大
15电池接触片(弹片处于压缩工作状态)要Batt_connector对正
16尽量选用中间有接触凸筋或较窄的电池connector,保证connector弹片倾斜也不会接触壳
17电池连接器在整机未装电池的状态下可以用探针接触(不要被housing盖住)
18金手指间电池壳筋设计0.3宽,壳体周圈倒角C0.1X45度,保证电池金手指尽量宽(金手指宽度1.2)
19金手指沉入电池壳0.1,要求金手指采用表面插入方式(不允许采用从内往外装配方式)保证强度
20电池底要留0.1深的标签位,标签槽要有斜角对标签防呆
21正负极在壳体上要画出来,并需要由硬件确认
22电池超声线设计成整条(不要做成间断状,跌落易开)并设计溢胶槽。(前部是最容易开的地方).(可以通过超声线下面走斜顶方式防缩水).电池的超声线尺寸底部宽0.40mm,高0.40mm,前后壳间隙为0.10mm,超声线熔掉0.30mm保证前后壳的结合强度
23外置电池与电池扣配合的勾槽设计在外壳上,避免多次拆卸超声线损坏
24内置电池扣手位设计在带电池插扣的壳上,避免多次拆卸超声线损坏
25外置电池或电池盖应有防磨的高点
26电池扣的参考设计
五.胶塞的结构设计
1所有tpu塞全部放在塑胶模具厂(rubber塞子放在keypad厂)
2所有塞子要设计拆卸口(≥R0.5半圆形)
3所有塞子(特别是IO塞)不能有0.4厚度的薄胶位,因插几次后易变形
4所有的翻盖机都要有大档块,在翻盖打开与大档块接触时,翻盖面与主机面两凸肩的距离要在0.5MM以上,要求大档块与翻盖在小于翻开角度2度时接触,接触面为斜面,斜面尽量通过轴的法线
5FLIP旋转过程中,转轴处flip与base圆周间隙≥0.3,大挡垫底面凹入壳体0.3,与周圈壳体周圈间隙0.05大挡垫设计两个或三个拉手,尽量靠边,倒扣高1.0(直伸边0.30),勾住壳体单边0.3,否则难拉入
6壳体耳机处开口大于耳机插座(PLUG)单边0.3
7耳机塞外形与主机面配合单边0.05间隙
8耳机塞卡位如不是侧卡在壳体上方式的,设计椭圆旋转90度装配方式。旋转前单边钩住0.2,旋转后单边钩住0.65
9耳机塞插入耳机座部分设计“十”筋形状,深度插入耳机座2.0,筋宽0.8,外轮廓与phonejack孔周圈过盈单边0.05。“十”筋顶面倒R0.3圆角,方便插入。如果耳机塞是采用侧耳挂勾在壳体方式的,靠近挂勾的筋顶面导C0.5斜角,保证塞子斜着能塞入。连接部位,在外观面或内面做一个反弹凹槽(胶厚0.6,宽度0.7,)方便塞子弯折,(如果胶厚<=0.6,不需要设计反弹凹槽)
10I/O塞与主机面配合单边0.05间隙
11I/O塞加筋与I/O单边过盈0.05,倒C角利于装配.I/O塞加筋应避开I/OCONNECTOR口部突出部位---进行实物对照
12RF测试孔ф4.6mm
13RF塞与主机底0对0配合
14RF塞设计防呆
15RF塞和螺丝塞底部设计环形过盈单边0.1较深螺丝冒设计排气槽
六.壳体结构方面
1平均壳体厚度≥1.2,周边壳体厚度≥1.4
2壁厚突变不能超过1.6倍
3筋条厚度与壁厚的比例为不大于0.75,所有可接触外观面不允许利角,R≥R0.3
4止口宽0.65mm,高度≥0.8mm(保证止口配合面足够,挡住ESD)
5止口深度非配合面间隙0.15止口配合面5度拔模,方便装配
6止口配合面单边间隙0.05美工槽0.3X0.3,翻盖/主机均要设计。设计在内斜顶出的凹卡扣壳体上。(不允许设计在外滑块出的凸卡扣壳体上,避免滑块破坏美工槽外观)
7死卡(最后拆卸位置)扣位配合≥0.7;活卡扣位配合0.5mm(详见图)
8卡扣位置必须封0.2左右厚度胶。即增加了卡扣的强度也挡住了ESD
9扣斜销行位不得少于4mm.在此范围内应无其他影响行位运动的特征
10螺丝柱内孔φ2.2不拔模,外径φ3.8要加胶0.5度拔模,内外根部都要倒R0.2圆角
11螺母沉入螺丝柱表面0.05螺丝柱内孔底部要留0.3以上的螺母溶胶位,内部厚度≥0.8.根部倒圆角
12与螺丝柱配合的boss孔直径φ4,与螺丝柱配合单边间隙0.1(详见图14)
13boss孔位置要加防拆标签,壳体凹槽厚度0.1
14翻盖底(大LENS)与主机面(键帽上表面)间隙≥0.4
15检查胶厚或薄的地方,防止缩水等缺陷(X\Y\Z方向做厚度检查)
16主机面连接器通过槽宽度按实际计算,连接器厚度单边加0.3MM
17主机连接器要有泡棉压住
18主机转轴到前螺丝柱间是否有筋位加强结构
19主机面转轴处所有利角地方要加R
20主机转轴胶厚处是否掏胶防缩水
21主机底电池底下面最薄≥0.6(公模要求模具开排气块)
22挂绳孔胶厚≥1.5X1.8,挂绳孔宽度≥1.5
23翻盖缓冲垫太小时(V8项目),不采用双面胶粘,设计拉手,倒扣钩住壳体0.3
24凡是形状对称,而装配时有方向要求的结构件,必须加防呆措施。也就是其它任何方向都无法装配到位
25SIM卡座处遮挡片,在壳上对应处加筋压住遮光片,防止遮光片翘起影响SIM卡插入
26flip上、下壳体之间加上反卡位,防止壳体上下,左右外张,上下壳加支撑筋,防止上下按压,感觉壳体软(如附图所示,参考stella项目)
27双色喷涂件在设计时要考虑给喷漆治具留装卡的位置,0.6宽x0.5深的工艺槽
28双色喷涂分界处周边轮廓线尽量圆滑,曲线变化处R角≥0.5
29双色喷涂的治具模具,要求是精密模具,一模一穴,治具注塑材料采用壳体基材相同
30做干涉检查
31PC料统一成三星PCHF-1023IM
32PCABS料统一成GEPCABSC1200HF
33弧面外观装饰件双面胶要求选用DIC8810SA(高低温/耐冲击性能好)
34平面外观装饰件双面胶采用3M9495,或DIC8810SA(高低温/耐冲击性能好)
35双面胶最小宽度≥1.0(LENS位置最小1.2)
36可移动双面胶可选用3M9415(其粘性两面强度不同,弱面拆卸方便)热熔胶采用?
37遇水后变色标签可选用3M5557(适用于防水标签)
38Foam最小宽度≥1.0mmPIFA天线下面连接器等需要压,采用EVA白色材质,吸波最少。不可以采用黑色foam(里面含有炭粉,吸波)
39主LCDfoam材质可选用SR-S-40P
40副LCDfoam材质可选用SR-S-40P
41翻盖打开设计角度的装配图,Plastic装配图,Mockup装配图,运动件运动到极限位置的装配图(电池为对角线位置装配图),整机装配顺序是否合理??
42所有的塞子都要做翻过来的干涉检查(IO塞翻过来与充电器是否干涉的检查等)
43零件处于正常状态干涉检查
44零件处于运动极限状态干涉检查(电池为对角线位置装配图)FLIP/SIMCARD/电池扣/电池/电池盖/电池弹出片/SIDEKEY/KEY/抽屉式塞子/带微距camera调焦钮/手写笔/三向键/三档键/五向摇杆键/摄像头盖
七.按键设计
1导航键分成4个60度的按键灵敏区域,4个30度的盲区,用手写笔点按键60度灵敏区域与盲区的交界处,检查按键是否出错,具体见附图
2keypadrubber平均壁厚0.25~0.3,键与键间距离小于2时,rubber必须局部去胶到0.15厚度,以保证弹性壁的弹性
3keypadrubber导电基高度0.3,直径φ2.0(φ5dome),直径φ1.7(φ4dome),加胶拔模3度4,keypadrubber导电基中心与keypad外形中心距离必须小于keypad对应外形宽度的
1/6,尽量在其几何中心
5keypadrubber除定位孔外不允许有通孔,以防ESD
6keypadrubber与壳体压PCB的凸筋平面间隙0.3,深度间隙0.1
7keypadrubber柱与DOME之间间隙为0
8keypaddome接地设计:
(1).DOME两侧或顶部凸出两个接地角,用导电布粘在PCB接地焊盘上
(2).DOME两侧凸起两个接地角,翻到PCB背面,用导电布粘在是shielding或者接地焊盘上(不允许采用接地角折180压接方式,银浆容易断)
9直板机key位置的rubber比较厚,要求keyplastic部分加筋伸入rubber,凸筋距离dome0.5,凸筋与rubber周圈间隙0.05
10翻盖机键盘间隙(拔模后最小距离):键与键之间间隙0.2,导航键与壳体间隙0.15,独立键与壳体间隙0.12,导航键中心的圆键与导航键间隙0.1
11直板机键盘间隙(拔模后最小距离):键与键之间间隙0.2,导航键与壳体间隙0.2,独立键与壳体间隙0.15,导航键中心的圆键与导航键间隙0.1
12键盘唇边宽与厚度为0.4X0.4
13数字键唇边外形与壳体避开0.2,导航键唇边外形与壳体避开0.3
14keypad键帽裙边到rubber防水边≥0.5
15键盘上表面距离LENS的距离为≥0.4mm
16数字键唇边深度方向与壳体间隙0.05,导航键深度方向与壳体间隙0.1
17按键与按键之间的壳体如果有筋相连,那么这条筋的宽度尽量做到2.5mm以上,以增强按键的手感,并且导航键周围要有筋,以方便导航键做裙边
18钢琴键,键与键之间的间隙是0.20MM,键与壳体之间的间隙是0.15MM,钢板的厚度是0.20毫米。钢琴键钢板与键帽之间的距离0.40,键帽最薄0.80,钢板不需要粘贴在RUBBER上,否则导致键盘手感不好
19结构空间允许的情况下,钢琴键也可以不用钢板,用PC支架代替钢板,PC支架的厚度是≥0.50MM
20侧键与胶壳之间的间隙为0.1。
21所有sidekey四周方向都需要设计唇边/或设计套环把keypad套在sideswith或筋上,sidekeyrubber四周卷边包住sidekey唇边外缘,防止ESD通过
22sidekey附近housing最好局部凹入0.3,方便手指压入,手感会好
23sidekey凸出housing大面0.2~0.3(sideswitch),sidekey凸出housing大面0.5~0.6(DOME)。太大跌落测试会冲击坏内部sideswith或dome。
24sidekey附近housing要求ID设计凹入面(深度0.3以上),否则sidekey手感会不好
25两个侧键为独立键时,其裙边和RUBBER要设计成连体式。手感好、方便组装、侧键不会晃动;侧键的定位框,(可能的情况下)最好能做成一个整体的,方便装配。
26侧键外形面法线方向要求水平,否则侧键手感差。侧键下压方向与switch运动方向有角度。
27sideswitch必须采用带凸柱式,PCB孔与凸柱单边间隙0.05。没有柱sideswitch在SMT中会随焊锡漂移,手感不稳定
28sidekey_fpc_sheetmetal(侧键钢片)两侧边底部倒大斜角,方便装配
29sidekey_fpc_sheetmetal开口避开fpc单边1.0以上,顶部设计圆角。避免fpc被刮断
30侧键尽量放在前壳上,以方便装配,保证侧键手感(V8有这样的问题)
31dome尽量采用φ5,总高度为0.3
32dome基材表面刷银浆,最远两点导电值要求小于1.5欧姆???
33metaldome预留装配定位孔(2xφ1.0)
34dome球面上必须选择带凹点的
35metaldome要设计两个接地凸边,弯折后压在PCB接地焊盘上(弯折部分取消PET基材),或者dome避开接地焊盘,用导电布接通
八.LCD部分
1LCM/TP底屏蔽罩与LCM周圈单边间隙0.1,深度方向间隙0
2LCM/TP底屏蔽罩避开LCDLENS部分,触压在塑胶架上
3LCM/TP底屏蔽罩四角开2.0口,避免跌落应力集中
4LCM/TP底屏蔽罩加工料口方向要避开LCM
5LCM/TP底屏蔽罩/SMT的屏蔽罩厚度≥0.2TP装配到shield顶面,TP顶面与壳体间有0.4以上厚度foam隔开,TP底屏蔽罩不允许与TP接触,间隙大于0.3
6触摸屏放在屏蔽框内的情况下,TP面屏蔽罩与TP周圈间隙≥0.2,深度方向用压缩后0.2泡棉隔开
7PCB屏蔽罩与电子件周圈间隙0.3,深度方向间隙0.3
8屏蔽罩_cover与屏蔽罩_frame之间周圈间隙0.05,深度方向间隙0.05;屏蔽罩_cover与屏蔽罩_cover之间周圈间隙0.5
9屏蔽罩_frame筋宽应大于4
10屏蔽罩下如果有无铅芯片,则需要在对应芯片四个角处留出不小于φ2.0的孔或槽(点胶工艺孔)
11射频件的SHIELD最好做成单层的
12SMT屏蔽罩要设计吸盘(≥φ6.0)
13SMT屏蔽罩吸盘如果需要设计预断位(两面),参考附图方式。
14FPC在转轴孔内部分做成5度斜线(非水平),FLIP与BASE交点为FPC斜线起点(目的:减小FPC与hinge孔摩擦的可能性)
15FPC在hinge孔内的扭曲部分宽度要求≥8,越大越好
16FPC两个连接器的X方向距离等同于FLIPPCB与MAINPCB两连接器的X方向距离
17FPCflip部分Y方向长度计算办法:连接器边距hinge中心孔的直线距离+0.2(具体加多少视实际情况而定,0.2是个参考值)
18FPC下弯部分与BASEFRONT间隙≥0.3
19FPC过渡尽量圆滑,内侧圆角设计成R1到R1.5
20壳体上FPC过孔位置不要利角分模线(如壳体上无法避免,FPC对应位置加贴泡棉)
21在有壳体的情况下,FPC在发数据前要剪1比1手工样品装配试验。CHECK没问题后发出。
22接地点要避开折弯处,要避开壳体FPC孔
23flip穿FPC槽原始设计宽度开通到中心线,方便FPC加宽
24FPC2DDXF必须就厚度有每层的尺寸要求(单层FPC可做到0.05厚),并实物测量
25SPK出声孔面积≥6.0mm2,孔宽≥0.8mm;圆孔≥φ1.0
26SPK出声孔要过渡圆滑,避免利角,锐角SPK前音腔高度≥1.0(包括泡棉厚度)
27SPK后音腔必须密封,尽量设计独立后音腔,容积≥1500mm3
28SPK定位筋宽度0.6,与Spk单边间隙0.1,顶部有导向斜角C0.2~0.3
29speaker背面轭要求达到10KGF10秒钟压力不内陷,否则轭容易脱落
30壳体上与spearker对应的压筋要求超出轭2.0,避免所有压力集中在轭上(存在把轭压陷风险)
31SPK泡棉要用双面胶直接粘在壳体上,避免漏音
32SPK与壳体间必须有防尘网
33REC出声孔面积≥1.5mm2,孔宽≥0.6mm;圆孔≥φ1.0
34REC出声孔要过渡圆滑,避免利角,锐角
35REC前音腔高度≥0.6(housing环形凸筋+foam总高度)
36SPEAKER/REC一体双面发声,REC与定位圈单边间隙0.2,定位圈不能密封。否则SPEAKER背面出气孔被堵,声音发不出来。SPEAKER周圈壳体内平面必须光滑,特别是独立后音腔,否则异响.REC定位筋宽度0.6,与REC单边间隙0.1,顶部有导向斜角C0.2~0.3
37REC泡棉要用双面胶直接粘在壳体上,避免漏音
38REC与壳体间必需有防尘网
39MIC出声孔面积≥1.0mm2,圆孔≥φ1.0MIC出声孔要过渡圆滑,避免利角,锐角
40MIC与壳体间必须MIC套(允许用KEYPADRUBBER方式),防止MIC和SPEAKER在壳体内形成腔体回路
41MIC与壳体外观面距离大于3.0,MIC设计导音套
42尽量采用双环的TECHFAITHME新研发vibrator,定位简单,震动效果好。
43三星马达前端用0.4厚度筋档住,间隙0;rubber前端避开0.2,后端预压0.2。马达头要画成整圆柱,与壳体圆周方向间隙单边≥0.7,长度方向间隙≥0.7
44Camera预压泡棉厚度≥0.2camera准确定位环接触面要大于camear的凹槽,与camera单边间隙0.1,筋顶部设计C0.3斜角导向
45Camera头部固定筋与ZIF加强板是否有干涉
46Camera视角图必须画出来,LENS丝印区域稍大于视角图.如带字体图案LENS本体无法设计防呆,可以把防呆装置设计在保护膜上.Camera身部预定位固定抽屉与cameraXY单边间隙0.2,Z方向抽屉顶部间隙0.2
47CameraLens厚度≥0.6(如果LENS采用PMMA,要严格控制lens的透光率,并在2D图纸技术要求内加入透光率要求信息.?????)
48camerafpc接触端的中心与PCBconnector中心必须在同一条线上,避免fpc扭曲损坏
49插座式camera,cameraholder内底面设计双面胶。保证跌落测试时camera不会脱落
50cameraholder磁铁与霍尔开关XY方向位置对准
51当磁铁与霍尔开关的距离大于8毫米时,要注意磁铁的大小(目前已经量产的有5X5X3和4X4X3型号),保证磁力
52磁铁要用泡棉或筋骨压住
53霍尔开关要远离speaker等带磁性的元器件
54霍尔开关要远离天线区域
九.ID部分
1检查ID提供的CMF图,判断各零件的工艺是否合理:ME是否能达到;零件是否会影响HW和生产。
2检查ID提供的SURFACE的拔模角度,外观面的拨模角度≥3度,尽量不要有倒拔模出现。(装配lens等非外观位置允许1度拔模)
3严格按照手机厚度堆层图和各部件的设计要求来检查ID提供的SURFACE(检查是否有足够的空间来满足ME设计):LCM、camera、speaker&receiver、motor、hinge(FPC)、connector、mic、battery、audiojack、keypad、simcard、I/O、sidekey、SDcard、pen、等
4检查IDsurface是否符合arch和ME要求:key(mainkeypad、sidekey、MP3key)的位置是否对准arch;螺丝孔位;RF孔位;speaker、receiver孔位;camera孔位等有关实现功能的ID造型是否符合arch。
十.装配结构部分
1翻盖机翻转检查:
(1)检查翻转过程中flip和base最近距离要求≥0.3
(2)检查翻开后flip是否与base发生干涉(要求间隙大于0.5)
(3)在翻开最大角度之前两度时,flip与stoper垫刚好接触
(4)flip翻开后,检查camera视角是否被主机挡住
2要考虑厚电的可能性,如V8,现在待机时间很短,但没法做厚电
3电芯要提前定供应商并且要按最大尺寸来画3D,如供应商提供电芯为(38*34*50)公差+/-0.5,3D尺寸应为34.5*50.5.确保所有都在SURFACE内
4一般供应商提供的LAB上的电芯容量比实际容量要小20-50MA,须提前与客户确认是否OK.
5螺丝位和扣位最好能画出3D图来;特殊结构要求画出(如player项目滑动的摄像头盖)。n形和u形翻盖机,主机上壳靠近keypad侧凸肩根部圆角≥R4
6PCB邮票口要描述在3D上(SUB_PCB,MAIN_PCB…...)PCB与壳体支撑位≥6处,尽量布在边缘角落等受力最大位置(含螺丝柱)
7FPCB与壳体支撑位≥4处,尽量布在边缘角落等受力最大位置,PCB焊盘要求单边大于接触片0.5以上(接触片必须设计成压缩状态)
8PCB焊盘与接触片X/Y方向必须居中(接触片必须设计成压缩状态)
9PCB上要预留接地焊盘(FPC/METALDOME…...)PCB上要预留壳体装配定位孔(2Xφ1.2),尽量在对角(MAINPCB至少三个孔)
10PCB上要预留METALDOME装配定位孔(2Xφ1.0),尽量在对角PCB螺丝柱定位孔边缘1mm范围之内不得放置元件,避免与壳体干涉(正常螺丝柱直径3.8/PCB孔直径4.0/不允许布件区
直径6.0)PCB螺丝柱定位孔直径6.0内布铜
11普通测试点:测试点的直径≥ф1.5mm,如果需要在壳体上开孔,孔径≥ф2.7mm;相邻的两个测试点圆心间距大于2.54mm。
12电池连接器:在整机未装电池的状态下可以用探针垂直方向直接接触(V8就是错误例子)PCB上要印贴DOME的白线,可目检DOME是否贴正
13PCB外形和孔必须符合铣刀加工工艺(大于R0.5毫米)
14simholder要求有自锁机构,(推荐后期新项目采用带bridge的simholder。避免sim鼓起掉卡),amphenol3.1mm/TYCO1483856-12.6mm系列simholderME结构设计参考V86的结构
15SIM卡座:装配成整机后,各种锁定装置不得遮盖卡座上的测试点,所有的6个接触点都可以被方便的测取.需要保证以接触点为圆心在ф3mm内无遮挡。同时如果需要贴遮挡片,遮挡片不能覆盖测试点。
16LCD:
(1)主LCD与壳体间泡棉压缩后厚度≥0.3
(2)副LCD与壳体间泡棉厚度≥0.3
(3)LCM定位筋与LCM或屏蔽罩单边间隙0.1
(4)LCM定位筋四个角要切开,单边2mm
(5)LCM定位筋顶部有0.3C角导向
(6)壳体和屏蔽罩等避开LCM连接FPC/IC等易损坏部位0.3以上
(7)LENS丝印区开口比LCDAA区单边大0.2-0.5
(8)housing开口比丝印区大0.5(如果LENS背胶区域太窄允许0.3,但要求housing开口底部导斜角(留0.3直身位)),泡棉比housing开口大0.2
(9)shield开口比LCDAA区单边大0.7
(10)housingfoam压LCD单边宽度≥0.8,mainLCDfoam两面背胶,与壳间粘性大,与屏间粘性小些,否则粉尘测试会fail(此项针对NEC项目,其余项目还是单面背胶)
(11)SUBLCD周边flipfront上要加筋压住subpcb,如有导电泡棉,就压在导电泡棉上
(12)TPAA大于LCDAA区单边0.3
(13)壳体开口大于TPAA区单边0.1~0.3
(14)TPfoam远离TP禁压区0.2(TPfoam远离TPAA区1.7),工作厚度≥0.4
引言
建筑工程质量直接关系到人民生命和财产的安全,而施工图的设计质量又是整个工程质量的基础,一份高质量的施工图是工程建设质量保证的前提。但是目前施工图纸的质量远没有人们所想象的那么精确和完善。通过在多项建筑结构设计施工图的设计及审查中发现,结构设计中存在比较常见的问题有:超长结构与基础设计、板面设置温度应力筋及梁筏基础板筋位置等问题。
1有关超长结构与基础设计
混凝土结构设计规范第91111条中规定钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距为55m,而71112条则规定当采取后浇带分段施工,专门的预加应力措施或采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施且有充分依据的,伸缩缝间距可适当增大。这两条使我们在实际设计过程中较难把握。工程实例中超过55m就设置伸缩缝,这显然是很难保证的,但采取后浇带分段施工后究竟应控制房屋长度多少而不至于产生裂缝等不良现象呢?笔者认为这取决于各地区的温差及混凝土不同的收缩应力。按本人在广东省地区所做的工程实例经验,多层房屋长度超过55m但在75m以内时,采取设置施工后浇带及相应的构造加强措施后,不设置伸缩缝是可行的,这在许多工程竣工使用多年后也已得到证实,多个工程(比如有40m×72m的四层厂房,10m×72m的九层教学楼,2m×65m的九层宿舍,还有长达近100m的三层商业建筑等)均未产生严重的裂缝。但在结构设计中必须对梁柱配筋进行概念上的调整。首先是长向板钢筋应双层设置,并适当加强后浇带处的梁板配筋;而两端梁柱,特别是边跨的柱配筋必须加强,以抵抗温度应力带来的推力;另外,超长结构在角部容易产生扭转效应,我们在设计中也必须对角部结构进行加强。当框架结构超过75m时,笔者认为必须采取特殊的措施才能不设置伸缩缝,譬如说采用预加应力,掺入抗裂外加剂等等,而且作为超过75m的结构,必须对温度及收缩裂缝采取定量的分析,并相应施加预应力,这在许多工程实例中应用的效果也是众目共睹的。如果对超长结构,不能有效的分析清楚受力情况,本人建议还是应按规范要求设置伸缩缝,毕竟建筑上缝只要处理得当还是不影响观瞻的。目前的短肢剪力墙体系小高层由于考虑埋置深度的要求,一般均设置地下室。基础则采用桩筏基础。如何对桩进行合理选型,将对整个地下室设计的经济性产生重要影响。
2防止由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏
预防或减少不均匀沉降的危害,可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。诸如:避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;避免立面体形变化过大;将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元;加强上部结构和基础的刚度;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。应该引起重视的是:对高层建筑来说,由于需要一定的埋置深度,从经济的角度考虑,基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式,此时应保证箱体的整体刚度,群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时,应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中,并应考虑可能产生的液化影响。
3从结构计算和构造上满足规范要求
3.1从结构计算角度,看结构计算应注意的问题:
避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重。底框砌体结构验算时就应注意:底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响,通常对底层地震剪力乘以1.2—1.5的增大系数;底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替;双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则,由于跨巾弯矩未进行调整,将使计算值偏小对电算结果的正确性进行正确评价。
3.2从构造角度看应注意的问题:
注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足最小配筋的要求。严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂,必须采取有效的通风散热措施。按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通,上至女儿墙压顶,下伸人基础圈梁,或伸人室外地面以下500毫米,构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
4剪力墙设计
布置:剪力墙布置必须均匀合理,使整个建筑物的质心和刚心趋于重合,且X,Y两向的刚重比接近。在结构布置应避免一字形剪力墙,若出现则应布置成长墙(h/w>8)应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上,若无法避免,则剪力墙相应部位应设置暗柱,当梁高大于墙厚的215倍时,应计算暗柱配筋,转角处墙肢应尽可能长,因转角处应力容易集中,有条件两个方向均应布置成长墙;规范中对普通墙及短肢墙的界定是墙高厚比8倍以下为短墙,大于8倍则为普通墙,这就引起高厚比为719倍及811倍的两种墙的受力特性截然不同,而配筋亦大相径庭,这显得比较机械而不合理,因此笔者建议布置长墙时高厚比能大于9。超级秘书网
5结束语
以上几点是对设计中经常出现的几个问题的理解。在今后的设计过程中,设计者要把提高设计质量作为终身奋斗的目标,应以规范为依据,不断总结,因为安全才是人民利益的根本所在,使我们的设计更经济合理。
参考文献:
李必瑜.房屋建筑学.武汉:武汉理工大学出版社,2003.
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应惠清.土木工程施工.同济大学出版社,2001,2.
龙驭球、包世华.结构力学教程.北京:高等教育出版社,2003.
2水文地质情况
洪泥河全长25.8km,设计流量50m3/s,为区管二级河道,六级航道,性质为排水,规划上河口宽度为50m、下河口宽度为25m。现状洪泥河上河口宽度为45m、下河口宽度为25m、两侧放坡各10m;堤岸为土质边坡,边坡系数为1∶2.5。河底高程为-2.7m,堤顶标高为3.2~3.6m,洪泥河常水位为1.4m,洪水位为2.5m。根据区域地质资料和勘察,本工程所在场地为第四系全新统(Q4)海相、陆相及海陆交互沉积地层。从上而下地层呈层状分布,按成因分为8层,按力学性质可进一步分成15个亚层。该区域主要由杂填土、素填土、粘土、淤泥质土、粉质粘土、粉土组成,各层土水平方向上总体分布稳定,从上而下土质渐好。本工程特殊性岩土主要为人工填土及淤泥质土,填土土质松散,淤泥质土土质软对桥梁桩基施工有一定影响。
3地铁与海沽道线位相对位置关系及安全要求
3.1位置关系
海沽道道路红线宽50m,线位与洪泥河河道斜交,角度为17°。1号线地铁线位分为左右双线,在洪泥河处线位间距为14.8m,每条线位地铁盾构区间宽为6.2m,地铁盾构区间净距为8.6m,地铁盾构顶埋深标高为-9~-15m之间。洪泥河中桥处地铁与海沽道平面位置关系详见图1。
3.2地铁盾构安全距离要求
地铁1号线盾构隧道与跨河桥梁桩基相距较近,二者之间安全间距要求以及附近土层是否需要加固与施工工序有很大关系。为了尽量减小本工程拟建桥梁与地铁1号线之间的相互影响确保工程实施的可行性,经与地铁1号线设计单位多次沟通,由地铁1号线设计单位对地铁盾构施工与桥梁桩基施工之间的安全距离提出具体要求。
(1)桩基先于盾构隧道施工(方案Ⅰ):①在此工况下,桥梁桩基础外边缘距离盾构结构外边缘的距离不得小于1.5m,隧道穿越时,周边土体不需要加固;但桩基设计应考虑桩侧摩阻局部损失。②为了保证桥梁桩基达到其设计强度,桥梁承台及桩基施工完成至盾构侧穿桩基的时间间隔应至少保证1个月。
(2)盾构隧道先于桩基施工(方案Ⅱ)。当盾构区间先行推进,桩基后施工,此种工况对区间隧道影响较大,桥梁桩基外边缘至盾构结构外边缘的最小距离不得小于4m,且周边土体需要加固。方案Ⅰ对本工程桩基影响最小;方案Ⅱ对本工程桩基影响非常大,由于安全距离要求大,周边土体需要加固,直接导致桥梁工程桩基不能实施。由于地铁规划1号线线位与海沽道线位已定,不能调整。最终经各方面沟通协调确定桥梁工程按先于地铁盾构施工进行设计和施工,即满足方案Ⅰ中的要求即可。
4桥梁下部结构设计
4.1桥梁下部结构设计方案的确定
洪泥河中桥桥梁中心桩号为K2+946.274,位于直线上,斜交角度为17°,采用分离式双幅桥,左幅桥宽为25.5m,右幅桥宽为23.5m,跨径为3×25m,梁高1.40m,结构形式采用预应力混凝土简支变连续小箱梁结构。桥梁下部结构的设计为了尽量减少对河道的影响,减少阻水效果,通常采用排架墩。由于地铁盾构的影响,与桩位有冲突,此桥不能采用排架墩,需特殊设计。经设计计算,采用较大跨径盖梁,盖梁下设双柱墩,墩底设承台及桩基,桩基之间预留地铁盾构空间,可以确保与地铁盾构之间安全距离大于1.5m的要求,以此保证后期地铁施工的安全性。地铁盾构间距内桩基1.5m,地铁盾构外侧桩基1.2m,立柱采用1.8m的圆柱墩,以减少河流阻力。由于桥位与河道斜交角度较大为17°,立柱间距较大为19.425m/cos17°=20.313m,导致盖梁截面较大,盖梁梁高2.5m,顺桥向宽度为2.0m,普通的钢筋混凝土结构已经不能满足计算要求,需要采用预应力混凝土结构进行设计。
4.2桥梁下部结构设计的特殊性及处理方法
由于地铁盾构的影响,通过下部结构特殊设计,可满足桩基边缘距盾构边缘距离大于1.5m安全距离的要求;但地铁盾构施工过程中对周围土体产生扰动,引起土体水平位移和竖向位移以及桩基受力及变形发生变化,仍有可能对桥梁桩基造成影响,因此设计及施工中采取以下措施:
(1)设计中不考虑盾构施工影响区域内土的桩侧正摩阻力,对桩长进行加长设计。
(2)设计中在位于地铁上下行之间的桥梁桩基盾构施工影响区域以上采用钢护筒进行防护,该钢护筒不拔出,作为永久性结构使用。
(3)根据地质报告本场地埋深约10.00m以上主要为欠固结软土,软土在自重及其它外荷载作用下将产生固结沉降,对桩侧产生负摩阻力。设计中在验算桩基承载力时,要充分考虑桩侧负摩阻力的影响。
(4)场地分布人工填土及淤泥质软土,填土土质松散,淤泥质土土质软,钻孔灌注桩桩身穿越填土及淤泥质软土时,须注意孔壁坍塌及缩颈现象,可采取埋设护筒、合理调配泥浆比重等措施。
(5)钻孔灌注桩桩身穿越厚层粉土、粉砂时,因钻进速度慢,钻孔施工时间长,易产生塌孔、桩身夹泥等不良现象,施工时应采取调节泥浆比重、成孔后加强清孔等措施防止塌孔、桩身夹泥等不良现象发生,确保成桩质量。
(6)在施工过程中,尚应进行必要的施工监测。检查施工引起的地表沉降是否超过允许范围,决定是否需要采取保护措施,并为确定经济、合理的保护措施提供依据,对桥梁的沉降及倾斜变形应进行相应的实时的监测。一旦发现实测位移超过警戒值应立即对桩周土体进行注浆加固。
(7)盾构施工至少应在桩基施工完成一个月后进行,桩基施工结束后,应对桩身完整性进行检测,在盾构顶进结束后,应重新对地铁上下行之间的桩基完整性进行检测,在检测结果满足规范要求后,方可施工承台。
5盾构施工注意事项
(1)合理安排盾构推进顺序。盾构施工至少应在桩基施工完成一个月后进行,先掘进左线,后掘进右线,为了减少对土的扰动,左右线盾构始发时间间隔为一个月。
(2)桥区段穿越前做好准备工作。在盾构到达桥区段30m界限前,检查刀具磨损量,有磨损立即更换滚刀;确保管片防水和拼装质量;选用质量优良的盾尾油脂。
(3)合理安排施工工序,安排专人负责掘进出土与管片拼装等主要工序,尽量缩短测量、管片、渣土车等待时间,提高运输效率,维持作业面连续施工,加快管片拼装作业,减少对周边土体的影响。
(4)控制施工进度,严格控制盾构纠偏量,稳步前进。增加刀盘转速,降低盾构推进速度,控制油缸推进力,减小盾构推进过程中对周边土体的剪切挤压作用,及时有效的纠正推进偏差。
(5)同步注浆。严格控制同步注浆量和浆液质量,通过同步注浆及时填充建筑空隙,减少施工过程中的土体变形,同步注浆量增加到建筑空隙的200%~250%左右。
(6)二次注浆。为减少同步注浆液早期强度低、隧道受侧向分力影响大、效果不佳等问题,在管片出盾尾5环后,需要进行二次注浆。浆液为瞬凝性好、具有较高的早期强度的双液浆。注浆量根据变形监测情况确定。
(7)根据施工进程和监测结果,及时调整同步注浆和二次注浆的配合比。
2铝-空气电池系统的结构
根据上述思路,确定铝-空气电池系统的总体结构,见图1。本文所述铝-空气电堆至少是由两个彼此以电串联的单体铝-空气电池连接成的电堆,以此获得较大的输出功率和稳定的输出电能。在电堆的下方设有两个液流配置室,上方则是配液器。各单体铝-空气电池经各自的出液管与液流配置室相通,而该液流配置室经其各自的输液管与泵液腔、液流泵相通,该液流泵的送液管与上述配液器相通。配液器通过各进液管与位于其下方的各单体铝-空气电池相联通,从而构成完整的液流回路。铝-空气电池系统运行时,调节与液流配置室相连接的出液管开关,控制电池组的电解液交替流入两液流配置室之一,电解液在该液流配置室、泵液腔、配液器和电池组之间循环,而另一液流配置室则处于电解液静置、沉淀物沉降处理过程中。位于该电堆外侧的电能输出端分别与电堆的空气电极集流板和铝合金电极集流板相连通,并对外供电。
2.1铝-空气单体电池电堆铝-空气电池电堆设计成由若干个铝-空气电池单体串联而成。单体铝-空气电池具有腔体结构,如图2所示,主要包括以下三部分:进液分割室、电池反应室和出液分割室。电解液经进液管流至进液分割室,再经该分割室下部的进液管流入电池反应室。在该进液分割室上方,装有进液切割器,流进该分割室的电解液恰好注入转动的进液切割器栅格上,被该进液切割器的栅格斩断后流入电池反应室。电池反应室侧壁为空气电极,铝合金电极位于电池反应室内。空气电极与铝合金电极同时处于电解液中。铝合金电极和空气电极分别与铝合金电极集流板和空气电极集流板连接以输出电池反应的电流。出液分割室分隔为汇流区和出液区,通过汇流管连通。电池反应室内的电解液经溢流槽流入汇流区,经汇流管流入其下部的出液区。在出液区内装有出液切割器,由汇流管流出的电解液恰好注入该出液切割器的栅格上,即该电解液是被该出液切割器的栅格斩断后才流进该出液区。铝-空气单体电池中设计的进液切割器和出液切割器,可在电解液冲击下自行转动来斩断流过的电解液液流,来解决电堆中单体电池间液流短路的问题。
2.2液流配置室铝-空气电池系统运行期间,会有氧化铝等沉淀物生成。形成于单体铝-空气电池内的氧化铝若不及时移除,会覆盖在铝阳极和空气阴极的表面,降低铝阳极放电效率,堵塞空气电极的进气孔道,增大电池电阻,进而影响铝-空气电池系统的正常运行。为了将形成的氧化铝沉淀物及时排出单体电池,设计了完全对称的液流配置室。当其中一个液流配置室工作时,另一个液流配置室用于沉降和排出沉淀物,这样可以保持铝-空气电池长时间不间断地工作,又能保证沉淀物的及时排出。液流配置室的内部结构如图3所示。液流配置室通过出液管与铝-空气电池电堆相连接。当出液管流出的电解液撞击液流挡板后流进液流配置室中,沉淀物会在配置室底部沉积,通过沉淀物排出管排出铝-空气电池系统。
2.3配液器铝-空气电池系统的电堆由铝-空气电池单体串联而成,为保证电解液在单体电池内均匀分配,本系统设计了配液器,结构如图4所示,配液器为中空结构,通过送液管与液流泵相连,电解液经送液管进入配液器,在配液器中均匀分配电解液。并通过若干个出液管与每个铝-空气电池单体相通,将电解液均匀地分配到各个单体铝-空气电池中,结构如图5所示。
2.4液流泵液流泵和泵液腔使电解液不断循环,带出反应中各个单体所产生的沉淀及产生的热量。并且生成的沉淀也能在泵液腔中沉积,通过出液管将沉淀排出。液流泵的出液口与配液器的进液口相连,使电解液能源源不断地在铝-空气电池系统中循环。