结构设计论文范文

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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。

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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

篇3

2进口事故闸门及其启闭设备

在检修闸门下游侧设有1道1孔1扇事故闸门，在隧洞及出口工作闸门发生事故时可起到保护作用。事故闸门孔口尺寸为10.5m×10.5m，其底坎高程为224.00m，闸门挡水水位按万年校核水位268.50m设计，设计水头按系列水头取为45m，闸门检修平台高程为278.25m。事故闸门为焊接结构，闸门主体材料依据其工作环境温度、操作条件及荷载工况设计为Q345B，由于底主横梁荷载较大，采用箱型梁实腹等截面组合梁，其他主横梁采用工字型实腹等截面组合梁。闸门主轮材料依据轮压荷载选为ZG35Cr1Mo,采用偏心轴定轮支承，以便在现场安装时，调整各主轮踏面高度，使每个主轮踏面尽量在同一平面内。因闸门跨度较大，为保证主轮与主轨踏面接触良好，主轮轴承选用自关节轴承，以便适应主轮处转角。门叶按国家运输单元划分标准分5节设计、制造及运输，在工地焊接连成整体。闸门采用上游止水方式，以避免闸门长期处于挡水状态而使主轮泡水而发生锈蚀破坏。闸门的操作条件为利用配重动水闭门，闸门的配重可选择利用水柱和铸铁配重两种方式，考虑利用水柱闭门闸门结构复杂，启闭机容量大，投资相对较高，选用了简便易行的铸铁加重块布置固定在闸门门叶梁格内，用来满足动水闭门的要求。闸门充水平压方式可采用节间充水和小门充水两种方式，考虑闸门孔口尺寸较大，为大型平面定轮闸门，设计水头又高，为避免充水时引起闸门振动，埋下安全隐患，采用了在门体上开小门充水平压方式，当闸门前后水压差达到设定的数值后静水启门。闸门启闭设备考虑了固定卷扬式启闭机和液压启闭机两种启闭设备，对于该部位两种启闭设备都需要水工布置安装固定排架，如使用液压机需配拉杆，增加了施工及运行期安装与拆卸的工程量。固定卷扬式启闭机较液压启闭机造价低廉，更经济合理，足以满足操作闸门的要求。因此，闸门选择了2×2500kN高扬程固定卷扬式启闭机进行操作。闸门平时处于关闭状态，启闭机吊具直接与闸门吊耳相连接，由于闸门为上游止水，不存在钢丝绳泡水问题。启闭机安装高程根据启闭机上极限、小门充水行程高度及闸门整节吊离孔口在检修平台以上有一定的裕度综合考虑，确定启闭机布置在296.50m高程的平台上。

3出口工作闸门及其启闭设备

在隧洞出口闸室段设1道1孔弧形工作闸门，用来调节50年一遇及以下小频率洪水，闸门平时处于开启状态，当事故闸门开启需进行充水平压前，工作闸门下闸挡水，有局部开启要求。由于弧形闸门无门槽，水流条件较平面闸门好，能更好地满足闸门局部开启调节泄量的要求，因此，工作闸门型式选用弧形闸门。工作闸门孔口尺寸为8.8m×8.8m，其底坎高程为193.00m，支铰中心至底板距离确定为13.0m，闸门挡水水位按万年校核水位268.50m设计，设计水头按系列水头取为76m，弧门面板外缘半径为18m，经流激振动试验表明闸门布置合理满足泄洪时支铰不阻水及局部开启要求。闸门采用直支臂主纵梁焊接结构，按常用的计算方法，初步确定断面形式及尺寸，再通过有限元计算方法进行强度、刚度及稳定性分析，根据有限元计算成果加强了断面尺寸。门叶主纵梁为焊接组合箱型梁，纵隔板为实腹T型焊接结构，主梁和支臂均采用组合式焊接结构，闸门主体材料依据其工作环境温度、操作条件及荷载工况设计为Q345B。闸门顶水封结构形式在门叶和门楣上各设一道,门叶上P型橡皮顶止水可沿水流方向在水封座板上移动,避免了支臂受水压后的弹性压缩使闸门漏水，门楣上水封采用转角式,利用水压力将水封压紧在面板上。支铰型式为圆柱铰，支铰材料为ZG35Cr1Mo，支铰轴承为铜基镶嵌自球面轴承。支臂与门叶、支臂与支铰之间均采用螺栓联接，为了承受支铰的作用力和便于闸门的精确安装,设置了支承面经加工的支承钢梁,钢梁埋入二期混凝土内与一期混凝土埋件相连接，有效地将闸门所承受的荷载安全的传递到混凝土中去。潜孔弧形工作闸门启闭设备可选用弧门卷扬式启闭机和液压启闭机两种型式，但经计算该闸门需要1600kN闭门力才可动水闭门，使用弧门卷扬式启闭机操作需要加配重，这样必然增加启门力，启闭机的容量和重量以及外形尺寸都要相应增加，势必造成开挖量增大，造成浪费。液压启闭机本身可以设计成具有1600kN闭门力的型式，节省了配重，减小了启门力，外形尺寸小，布置整齐、美观。经综合比较选择了中间铰支摇摆式液压启闭机操作该闸门。液压启闭机布置在225.8m高程液压启闭机室内，启闭容量为4500kN/1600kN（启门力/闭门力），一台液压启闭机设置一套泵站进行操作和控制，液压启闭机吊点型式为单吊点，根据闸门的启闭高度，确定启闭机的工作行程13m，最大行程13.2m。

篇4

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；