高性能中浓纸浆泵研制和结构设计优化(修改稿)

高性能中浓纸浆泵研制和结构优化

摘要：采用计算流体力学CFD对中浓纸浆泵的水力部件进行模拟分析，通过模拟预测泵性能曲线优化结构，研制了新型的湍流发生器，可以提高效率和杨程。

关键词：中浓浆泵；计算流体力学；结构优化；湍流发生器

1前言

目前，ECF和TCF漂白工艺通常采用中浓氧脱木素、中浓二氧化氯漂白、中浓过氧化氢漂白、中浓臭氧漂白和高浓过氧化氢漂白，其中中浓漂白技术应用最广泛。采用中浓漂白技术不仅可以减少漂白污染，而且可以节约能源、节省漂白剂用量、减少漂白用水、提高纸浆白度。

要推广中浓TCF和ECF漂白工艺，必须有符合工艺要求的中浓设备。众多的中浓设备中，最重要的是用于输送中浓浆料的中浓浆泵。如果没有合适的中浓浆泵完成输送功能，推广应用新型无氯或少氯漂白将成为不可能。

纸浆浓度在5%以下时具有流动性，当浓度达到7%时，浆液本身已完全失去流动性，纸浆浓度在8％－18％称为中浓纸浆。由于中浓纸浆中的纤维容易形成网络结构并含有大量空气，因此中浓浆泵与低浓浆泵的技术和结构原理完全不同。

按用途分类，中浓浆泵分为低扬程和高扬程，其中用于中浓漂白工艺的属于高扬程中浓浆泵，低扬程中浓浆泵主要用于中浓磨浆、中浓打浆、中浓脱墨工艺。

国内目前只有个别公司生产高扬程中浓泵，但主要的问题是扬程低，在85m以下，不能满足中浓漂白工艺的需要，所以国内造纸厂基本从国外进口。以国内最常见的年产5-10万吨规模的纸浆厂为例，其中浓浆泵的扬程必须达到100－140 m。所以国内的ECF和TCF漂白项目多采用进口中浓浆泵，价格高、维护不便、备件价格高是阻碍国内造纸厂采用新型无氯或少氯漂白工艺的主要原因之一，阻碍了国内制浆漂白技术的发展，也是治理造纸漂白废水污染的主要障碍之一。

多年来，国内造纸设备行业对中浓技术进行了长时间的研究，也取得了很多成果，也研制成功了一些中浓装备例如低扬程的中浓浆泵，但至今未能研制出符合中浓漂白工艺要求的高扬程高性能中浓泵。根据国家造纸产业政策的规定，国内现有的大量纸浆厂近期将要进行

漂白工段技术改造，新上的制浆项目也必须使用TCF和ECF漂白工艺，市场需要大量的高扬程高性能中浓泵，因此研制国产的高扬程高性能中浓纸浆泵显得极为迫切。

本课题的目的是：(1)研制一台高效高扬程离心式中浓纸浆泵，能满足5万吨/年制浆生产线中浓漂白工段（氧脱木素、二氧化氯漂白、过氧化氢漂白）对中浓离心式纸浆泵的性能要求。(2)改变目前主要依赖进口的现状。

2整体结构设计

目前，中浓浆泵的总体结构有两种，一种是是湍流发生器与离心叶轮一体结构，也可以两个零件用螺栓连接，另外一种是两者完全分离的结构。两种结构的优缺点比较见表1。结构图如1所示：

表1 两种结构优缺点比较

结构制造成本电机效率

一体结构简单低2台高

分离结构复杂高3台略低

（a）分离结构（b）一体结构

图1 总体结构的比较

通过比较，选择一体化结构，为降低制造成本和备件成本，湍流发生器与离心叶轮分两件制造。

3水力部件的设计和优化

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD），是利用数值方法和计算机对流体流动进行数值模拟和分析。CFD是流体力学除理论、实验之外的另一种主要手段。用CFD 分析代替大量的实验，既可以节省大量的人力物力，又可准确直观的模拟水泵的内部流场，

设计出性能优化的水泵。

本课题中5万吨/年制浆线中浓浆泵的水力部件计算按相关泵理论进行，并充分考虑了中浓纸浆的特性。在设计完成后还采用CFD 方法对水力性能进行了模拟，预测和优化改进水力部件。

3.1 CFD 方法介绍

采用CFD 方法对泵进行性能预测主要包括：创建几何模型和网格模型；选择合适的数值模型对离散化的单元进行求解；后处理，得到相关数据，根据内部流场和外特性对泵的结构进行改进，并重复数值模拟，不断优化。本课题叶轮蜗壳设计中通过CFD 模拟，消除驼峰，提高效率和扬程，得到更加理想的结构。下图是叶轮和蜗壳的三维模型。

（a ）

（b ）

（c ）

（d ）

（e ）（a ）叶轮正叶片造型

（b ）叶轮背叶片造型

（c ）叶轮水力造型

（d ）蜗壳水力造型

（e ）水力装配造型

图2 水力部件的三维模型网格划分在ICEM 软件中进行。全部采用四面体非结构化网格。定义管路进口设置为速度进口，蜗壳出口面为压力出口，叶轮与进口管路相交处设置为interface ，叶轮出口与蜗壳进口处的环面也设置为interface ，叶轮叶片、前后盖板、蜗壳以及进口管路的其余面均为壁面。定义体的类型，进口管路、叶轮及蜗壳均为液体，指定求解器为FLUENT5/6，最后导出mesh 文件。

计算采用Fluent 商业求解器。在Fluent 中打开生成的mesh 文件，检查网格，无负体积，可以进行运算。选用粘性模拟采用最广泛的

双方程模型进行湍流计算。由于纸浆的流变

特性非常复杂，此处采用水作为输送流体。

定义边界条件：进口面类型为速度进口，设置其速度为叶轮设计时根据流量所计算的速度。出口面类型为压力出口，计算叶轮的扬程，估算其出口压力进行设置。叶轮工作面以及工作背面设置为旋转的面。其余面都为默认静止的面。进口管路和蜗壳内的液体为静止，默认即可。叶轮内部的液体区域运动方式选择为按照某一参考系运动，运动速度为轴的转动速度。最后用进口速度初始化流场，进行迭代。

采用上述方法对水力部件进行了三次修改，最后得到一组无驼峰和效率扬程都相对较高的结构进行制造。

3.2 叶轮出口宽度和间隙对性能的影响预测

叶轮出口宽度对泵的性能影响很大，一般水泵选择较小的出口宽度，但中浓纸浆的纤维和可压缩特性可能会导致堵塞，所以中浓浆泵通常选择较大的出口宽度，以期得到较大的流道。研究叶轮出口宽度对扬程、效率、轴功率影响，通过比较选择最佳出口宽度。此外，叶轮与泵壳的间隙也非常重要，水泵通常选择很小的间隙，使泵的效率提高。但中浓浆泵所输送的纤维纸浆则要求有较大的间隙，否则可能导致泵堵塞。在模拟计算时选择了4mm和7mm 两种间隙。

通过模拟计算得到各种不同出口宽度和间隙的泵性能曲线，如图所示。

图3 不同宽度叶轮扬程-流量曲线

图4 不同宽度叶轮效率-流量曲线

对比发现叶轮宽度增加，扬程增加，所需功率也增大，效率降低，但宽度小可能会导致中浓泵堵塞使生产线停顿。在工业化大生产的制浆厂，生产线停顿导致的损失是巨大的，远远大于效率降低所带来的损失。所以综合考虑，宁可牺牲效率而选择较大的叶轮出口宽度。

图5 叶轮出口宽度14mm的预测性能曲线

图6 叶轮出口宽度18mm的预测性能曲线

图7 叶轮出口宽度21mm的预测性能曲线

同样，模拟计算结果也表明随间隙增加理论上泵的杨程和效率会降低。实际上，湍流化的中浓纸浆仍然有小尺度的浆团存在，随着湍流发生器剪切强度的增加和剪切时间延长，浆团的尺度才逐渐变小[1]。所以小浆团的存在必然要求叶轮和泵壳的间隙加大，较小的间隙可能会导致堵塞。因此实际上中浓浆泵选择的间隙通常在5-7mm之间，远远大于水泵通常的2mm间隙。

4新型湍流发生器研制

离心式中浓浆泵的原理是通过高强度剪切使中浓纸浆发生湍流，具有近似于牛顿流体的特性，具有流动性，可实现离心输送，所以中浓浆泵的关键部件之一是湍流发生器。运用中

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建筑结构设计不规则性问题的分析董良发表时间：2018-06-15T09:59:12.437Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第1期作者：董良[导读] 建筑结构不规则性就是指在建筑工程之中，由于受到平面布局、水平或者垂直受力影响。山东文孚建筑设计有限公司山东济南 250000 摘要：伴随着我国现代化建筑行业的不断发展,同时其结构空间也得到不断进步,然而在对建筑结构进行设计过程中,不仅只是简单的进行对称的设计,已经开始进行不规则结构设计,针对不规则设计而言,在很多方法依然存在一些问题,并且对建筑结构也存在不良影响。对此在本文中笔者将从建筑结构设计不规则性分类出发，从而提出以下解决建筑结构设计不规则性问题措施，希望能够满足建筑结构稳定性要求。关键词：建筑结构设计；不规则性；问题建筑结构不规则性就是指在建筑工程之中，由于受到平面布局、水平或者垂直受力影响，从而导致建筑结构不规则，这对于建筑结构质量或者稳定性造成了严重的影响，因此在今后的建筑结构设计过程中，必须要加强建筑结构设计不规则性问题研究，从而为建筑企业创造更高的经济效益，推动我国建筑行业稳固发展。 1 建筑结构设计不规则性分类在建筑结构设计中,对于建筑结构的不规则性问题必须采取合理的计算方法以及计算参数,不断优化设计方案,同时加大对于建筑结构的重点部位以及薄弱部位的分析,从而保证不规则结构设计具有合理性,最大程度的提高不规则建筑的安全性以及稳定性。在进行建筑结构设计时，所表现出的不规则性主要分为两种，即平面结构不规则与竖向结构不规则，首先平面结合不规则是最常见的一种建筑结构设计不规则表现，具体而言主要体现在以下三个方面，①不规则扭转，在对不规则扭转进行判断时，设计者可以从建筑物的弹性水平位移进行判断。②不规则凹凸，在进行建筑结构设计时，设计者可以从建筑物的投影方向以及投影尺寸去进行对凹凸值进行判断，并且在这个过程中要求建筑结构中凹进去的一侧不能小于30％，这样可以防止建筑出现变形。③局部楼板不连续性，关于不连续判断可以从建筑物结构的平面刚度变化或者楼面面积出发。其次是竖向结构不规则，体现在以下四个方面，①不规则倾向刚度，在设计过程中要求不规则设计刚度值要小于70％，并且建筑物本身与周边建筑物的平均刚度值控制在80％以内。②竖向抗侧力构建不连续性，建筑物的竖向结构，抗侧力构建应该注重从水平方向到垂直方向的传递。③楼层承载能力不均匀，这要求设计人员楼层受力程度应该低于80％。④楼层质量不均匀性，也就是和下一层相比，应该高出上一层的1.5倍。 2 解决建筑结构设计不规则性问题措施 2.1 减少偏心距有数据显示建筑结构之所以会出现扭转与建筑物偏心距有着绝对的关系，并且两种之间呈线性函数关系，因此在进行建筑结构设计时，为了防止出现扭转现象，提升建筑物结构设计规则性，在进行建筑结构设计时，就必须要不断的减少偏心距，这样才能通过线性函数调节，从而使整体的建筑结构更加的平均分布，而减少偏心距的方法有很多种，如通过详细的数据计算，从而对主体结构以及平面空间分布进行调整，并且在设计图纸之中，将建筑结构的重量核心与刚度中心位置进行标注，除此之外，在进行偏心距调节时，还可以采用数据分析的方式，从而对建筑结构刚度进行重新分布，这样可以对核心较远的抗侧力进行调整。 2.2 提高建筑结构抗扭承载力在进行建筑结构设计时，会受到很多的因素影响，这些因素造成了建筑结构的不规则性转变，因此在进行建筑结构设计时提高建筑结构抗扭承载力就显得越发重要[2]。对此美国IBC规范曾经做出一个这样的调查，其发现在进行建筑结构设计时，每增加一个计算扭矩，地震扭矩也就是质心与刚心不重合时，就会与附加扭矩等比例放大，并且当位移小于等于1.2时，放大系数就会等于1，而当位移大于1.2时，位移系数也会大于1，由此可以看出，在附加扭矩不断增大的过程中，抗承载能力也会不断增加，而这会增加偏心距，而通过上述文章介绍也可以发现，偏心距是导致建筑结构设计不规则的主要原因，因此提高建筑结构抗扭承载力，是可以解决建筑结构设计不规则性问题的有效措施。 2.3 提高建筑物抗震性能在进行建筑物结构设计时，可以分为主体设计与基础设计两个部分，其中主体设计是建筑结构设计的重点内容，而在进行建筑物主体设计时，绝对不能忽视建筑物边缘构件的设计内容，因此从某个角度分析，建筑结构边缘设计对于建筑结构物的整体质量具有绝对的影响，而通过以往的相关研究中发现，建筑结构抗剪性设计有利于提升建筑边缘结构性能，尤其是当建筑物长期处于非弹性阶段时，当受到地震或者外力作用时，易出现一些偏心问题，从而导致建筑结构出现不规则性，因此在进行建筑结构设计时，能够提升抗震性能，强化建筑物边缘结构设计的抗剪强度，这可以从本质上提升建筑物的抗外力作用，从而发挥出建筑物的弹性作用，满足建筑物规则性要求[3]。 2.4 提高建筑抗侧刚度在进行建筑结构设计时，提高建筑物的抗侧刚度是有助于解决建筑物结构设计不规则性问题的，并且通过以往的数据调查研究发现，当建筑物主体结构出现扭转效应时，会与自我震动周期出现一个平方值函数关系，利用这种比例关系进行建筑结构设计可以减低建筑结构自我诊断周期，并且消除主体结构的扭转效应，为此在进行建筑结构设计时，应该采用科学的计算调整方法，从而对墙体长度与墙体厚度进行调节，进而使建筑结构刚度远离中心墙体，并且采取边缘装置柱梁的方式，从而对主体结构震动周期进行调整，这样有利于建筑结构刚度值的提升，从而实现改善扭转刚度的目的。 3 总结在经济建设迅速发展的过程中，建筑行业迅速崛起，在这个过程中对于建筑结构设计要求也在不断的提升，而在进行建筑结构设计过程中，不可避免的会出现一些不规则设计现象，这也为建筑结构设计增添了难度，因此为了能够更好的满足建筑结构合理设计要求，设计人员必须要加大建筑结构设计不规则性问题分析研究，从而不断的提高建筑结构设计的质量，满足建筑结构设计的需求，从而实现建筑结构设计工作的顺利完成，促进建筑行业长远发展。

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浅谈房屋建筑的结构设计优化技术李兵仁摘要：目前我国的经济发展已经达到了一定的水平，人们对于居住环境的要求也随之不断增加。在保证了房屋建筑所有的功能特点之后，应尽可能地控制施工成本，这就需要在进行房屋建筑设计时尽可能使用结构设计的优化技术。将从房屋建筑结构的优化技术的内容、房屋建筑的结构设计与经济性的关系以及优化技术在房屋建筑结构设计中的应用3个方面进行论述与分析，进而详细地对我国的建筑结构优化技术进行探讨。关键词：房屋建筑；结构设计；优化技术；应用引言如何实现结构的最优化设计，保证结构的功能性以及安全耐久性，同时最大限度节省建筑的占地面积以及追求经济性，是优化设计的主要目标。进行房屋建筑的结构优化包括进行整体房屋结构的优化设计以及细部结构的优化设计。计算机时代的降临，以及计算机结合相关设计理论，实现了工程设计问题向数学计算问题的一种转换。因此，对于相关计算机技术的掌握，也是实现最优化设计的一种前提条件。 1 房屋建筑结构的优化技术的内容要使用房屋建筑结构优化技术，就需要首先了解房屋建筑结构优化设计的主要内容，通常情况下，房屋建筑结构可以进行以下的优化技术。在考虑房屋建筑的结构使用功能以及安全设计要求的前提之下，应对于房屋结构设计过程中可能存在的问题进行考虑，通过最经济合理的方式来完成该结构设计的内容。这个过程就是房屋建筑的结构优化设计过程。其主要内容有：1）认真分析房屋建筑结构，对于整体设计过程进行最优化分析并进行相关的设计改进；2）对于房屋建筑结构设计的子结构作为单独对象进行最优化分析以及相关的设计改进。对于子结构的最优化分析与改进时，通常可以对于子结构进行进一步的细分，子结构主要包含细部构造、主体结构、屋盖结构、围护结构以及下部的基础结构部分。 2 房屋建筑与经济性的关系 1）如何处理房屋建筑结构设计的层数与用地面积之间的关系。我们知道多层建筑与高层建筑，随着层数的不断增加，由于其使用的土地面积一定，因此，使得单位层数所使用的土地面积就会减小。但是实际的设计中并非如此，随着建筑物层数的增加，建筑物的高度随之增加，然而为了确保建筑物内部的光线质量，需要适当地增加建筑物之间的间距，如此就会增加建筑物的用地面积。由此可见，建筑物的总建筑面积所使用的土地面积与建筑物层数之间的联系不是一种必然性。因此就需要使用房屋建筑结构优化设计来实现建筑物层数与建筑物的占地面积之间的关系进行协调。通常情况下，高层建筑物的优化设计方法是通过减小上部的面积来实现建筑物整体光照的效果，这样可以尽可能达到减小占地面积的效果，然而上部的建筑面积也会随之相对减小。如何寻找两者之间的相互协调点来实现这种平衡，是需要通过相关的优化设计技术来实现的。 2）如何处理房屋建筑的结构分部部分与建筑物层数之间的关系。由于同一个建筑物只需要一个公用屋盖，因此，建筑物的屋盖部分的单位设计成本会随着建筑物层数增加而降低。但是对于建筑物的基础部分则又有所不同，我们知道同一个建筑物的基础部分是属于共同的，随着建筑物层数的增加，基础部分承受的上部荷载也会随之增加，那么，设计中就需要提高基础构件的承载力，这样就会增

建筑结构优化设计分析

建筑结构优化设计分析摘要：建筑结构设计的优化主要体现在通过结构设计优化达到性能及经济的完美协调。不管对建设方或者居住者，都有着直接的影响。本文根据结构优化设计实例进行分析。关键词：建筑结构；结构设计；优化方法前言结构设计优化技术所指的是建筑结构的设计过程中，设计人员会面临着各种各样的问题，比较成本、性能和建筑材料等问题。如何通过结构优化，从而达到利用最少的资金建设出合理科学的建筑结构。其优化的意义所在就是节省工程造价，提高建筑的质量。当前建筑结构的成本占比较重，合理科学的建筑结构可以产生巨大的经济效益，并还能够提高工程的质量。 1、建筑结构设计优化的步骤 1.1建立合理模型可以通过3步来实现对房屋结构设计的优化，具体步骤是：第一步，需合理选择设计的变量。一般情况下，在选择合理的设计变量的时侯，应当将对建筑结构具有较大影响的因素做为主要设计变量的参数。例如，结构的造价C1与损失的期望C2等有关参数使目标控制产生较大的影响，以及诸如结构的可靠度PS等有关参数使约束控制产生较大的影响，这就需要对这些影响设计变量的参数进行合理选择。相反，对那些影响不大的因素，在进行优化的时侯可以采取预定参数的方式来表示，使让优化过程中的计算量、设计量和编制程序的工作量有所降低。第二步，需确立目标的函数。在采用建筑结构设计优化技术对房屋结构设计进行优化过程中，应当尽可能的寻找几组可以满足有关预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋的截面积以及相应的失效的概率的函数，让工程的造价费用有所减少。第三步，确定约束的条件。在采用建筑结构设计优化技术对房屋结构设计进行优化过程中，应当对结构的可靠性以及用来优化设计的有关约束条件做进一步确定。其中，设计优化的约束条件包含有结构体系约束、应力约束、构件单元约束、尺寸约束、结构强度约束、裂缝宽度约束等。在对房屋结构设计进行优化的时侯，必需充分将实际性约束条件和目标性约束条件作对比，然而保证每一个约束条件均可以满足需求，以便达到最佳的设计。 1.2设定计算方案依照可靠性对房屋结构设计进行的优化也会出现非线性的优化问题以及多约束性的优化问题，并且还会使多变量复杂化。所以，为了减少这些问题需要在进行分析计算的时侯，将有约束的优化问题转化为没有约束的优化问题进行求解。常常采取的优化设计的计算方法是Powell法、复合形法和拉氏乘子法等3种方法。 1.3设计相关程序依照可靠性对房屋结构设计优化的基本模型和选择的计算方法可以编写一个具有运算速度快以及功能齐全的综合应用程序，通过程序的优化提高设计的时效。 1.4作好结果分析在对房屋结构设计进行优化设计的过程中，应当对最终得到的有关计算结果作一定的对比分析，以便为最终的优化设计方案提供科学、合理、有效的依据。而在这个过程当中就要求设计人员必需全面周密的考虑问题，只有这样才能够科学、合理、有效地选择设计的方案，才可以保证建筑结构的实用、经济、合理、安全以及美观，才能够尽可能少的资金投入获得最大的收益。尤其需要注意的是，在进行建筑结构优化设计的过程中，并不能够只一味的强调经济上的节约而降低了技术上标准；或者仅考虑技术上的要求却忽视了经济上的节约，这些都是不正确的。只有在众多因素中寻找最佳结合点，探索优化设计的平衡点，才能够达到有关设计要求。因此，必须做好结构的分析与运用。 2、某工程空心楼板优化设计的实例分析 2.1原方案原设计方案板厚300mm，拟用空心管直径200mm。相邻空心管之间设一道肋，梁宽度 60mm。肋梁区域受力钢筋上、下铁都为2Ф14（Ⅲ级钢），空心管区域受力钢筋上、下铁都

建筑结构优化设计

无堵塞纸浆泵

WS型高效无堵塞无泄漏纸浆泵 WS Type High Efficiency Non Clogging Non Leaking Pulp Pump 使用说明书 INSTRUCTION 江苏苏华泵业有限公司 JIANGSU SUHUA PUMP CO,LTD

一、概述General Introduction WS型高效无堵塞无泄漏纸浆泵是在消化吸收国外先进泵类产品的基础上，结合国内造纸、制浆企业用泵要求而研制开发的新一代纸浆泵产品，具有明显的高效，防堵塞性能好及运行时无泄漏、安装维修方便等优点，广泛应用于造纸、制浆企业纸浆介质的输送，同时也适用于企业制糖、淀粉加工、化工原料等介质的输送。 WS type high efficiency non clogging non leaking pulp pump in the digestion on the basis of absorbing foreign advanced pump products,combined with the domestic paper pulp pump requirements and developed a new generation of pulp pump products,efficient,anti-clogging, good performance,no leakage,easy installation and maintenance advantages,widely used in papermaking,pulp mills,pulp medium of transportation,also applies to enterprise sugar,starch processing,chemical raw materials,such as the transmission medium. 二、适用范围Application Scope ★制浆造纸Pulp and Paper ★制糖淀粉Sugar Starch ★化工原料Chemical Raw Material ★工业污水Industrial Wastewater ★环保工程Environmental Engineering ★市路工程City Road Project 三、性能范围Performance Scope 流量Capacity:40-3300m3／h 扬程Head:5-100m 纸浆浓度Pulp Concentration≤6% 工作温度Working Temperature≤1200C 五、结构特点Structure Features 1、该泵为后开门结构，维修时不必拆卸管路 The pump is back door structure,do not have to disassemble pipeline maintenance. 2、泵的进出口法兰按1.6MPa压力设计 Pump outlet flanges of pressure1.6Mpa design. 3、叶轮采用三叶片（或六叶片），敞开式叶轮，效率很高且不需要轴向推力补偿，易于维修，堵塞机会低 Impeller with three blades(or six blades),open impeller,very efficient and does not require the axial thrust compensation,easy maintenance,low clogging opportunity. 4、泵轴由使用油润滑且重载耐磨擦的进口SKF圆柱滚子轴承和径向推力球轴承（角接触球轴承）组合支承，圆柱滚子轴承安装在泵端，径向推力球轴承则面对面安装在传动端. The pump shaft use oil lubrication and overloaded abrasion imports SKF cylindrical roller thrust bearings and radial ball bearings(angular contact ball bearings)combination of support,cylindrical roller bearings installed in the pump end,radial thrust ball bearings face to face installed in the drive end. 5、轴封主要有标准单端面机械密封、前后排列的机械密封、双机檄密封、填料密封、动态

建筑结构选型案例分析(1)

1 混合结构体系混合结构体系概述混合结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土和砖木建造的。如一幢房屋的梁是用钢筋混凝土制成，以砖墙为承重墙，或者梁是用木材建造，柱是用钢筋混凝土建造。由两种或两种以上不同材料的承重结构所共同组成的结构体系均为混合结构。混合结构,又可以说是砖混结构.虽然也用钢筋浇柱\梁,但墙体具是承重功能,不能乱拆. 特点：质量较框架略差,质量较好,寿命较长.造价略低，适合6层以下，横向刚度大，整体性好，但平面灵活性差。分类：型钢柱+混凝土梁+混凝土筒归入混凝土结构型钢柱/钢管混凝土+钢梁+混凝土筒归入型钢框架混凝土核心筒结构实例工程项目概况金茂大厦（JinMaoTower），又称金茂大楼，位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区，楼高米，是上海目前第2高的摩天大楼（截至2008年）、中国大陆第3高楼、世界第8高楼。大厦于1994年开工，1999年建成，有地上88层，若再加上尖塔的楼层共有93层，地下3层，楼面面积27万8,707平方米，有多达130部电梯与555间客房，现已成为上海的一座地标，是集现代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体，融汇中国塔型风格与西方建筑技术的多功能型摩天大楼，由著名的美国芝加哥SOM设计事务所的设计师Adrian Smith设计。因为中国人喜欢塔所以中国才把金茂大厦设计成这样。实例工程项目结构选型与结构布置分析其结构体系为巨型型钢混凝土翼柱+ 内筒混合结构体系。这种混合结构体系的巨型型钢混凝土柱和钢筋混凝土内筒通过刚性大梁构成一个整体的抗侧力体系, 而且其抗侧力体系的力矩很大, 效率很高。这种体系还可提供较大的使用空间, 其外围洞口可以做得很大。 2框架结构体系框架结构体系概述框架结构是利用梁柱组成的纵、横向框架，同时承受竖向荷载及水平荷载的

浅谈装配式建筑的结构设计优化

浅谈装配式建筑的结构设计优化装配式建筑的主要构件为预制构件，即将建筑的全部构件或者是部分构件分割为若干个单元，在工厂内预制完成后，运输到现场，将这些预制构件采取可靠连接方式搭建起来。与传统建筑相比，装配式建筑结构、装配式建筑物的制作工艺有着很大的不同，且装配式建筑结构设计过程中缺乏综合考虑，建设成本较高，导致装配式建筑的应用范围十分有限，无法得到更为广泛的应用。面对这样的问题，装配式建筑的结构设计优化，显得十分重要，也十分必要。本研究主要对装配式建筑的结构设计要点进行了分析，并探讨了装配式建筑的结构设计优化措施，以供参考。标签：装配式建筑；结构设计；优化相比较于传统建筑，装配式建筑的建造速度快、受气候影响较小，可以减少建筑垃圾的产生与建筑污水的排放，也能减少粉尘、噪声及有害气体，符合节能减排、绿色环保的现代化建筑理念的要求，因此，装配式建筑近年来得到了越来越多的关注与重视。 1、装配式建筑的结构优化设计要点装配式建筑的结构设计中，为确保结构设计的可操作性与可行性，必须明确掌握装配式建筑的结构设计要点。装配式建筑结构优化设计指的是，在确保装配式建筑功能性、安全性的基础上，应尽可能地降低能源消耗，采取精细化、标准化、专业化的结构设计，通过多专业协作、多方案比较、精细化设计、标准化管理，实现土建成本、建筑功能以及结构安全的有机结合，实现装配式建筑的效益最大化[1]。装配式建筑的结构设计中，首先，要充分考虑装配式建筑的功能需求，深入分析装配式建筑的立面造型、户型、柱网布置以及分缝等方面的内容，提出可行性建议，将建筑的不规则度、高度以及复杂度控制在合理的范围之内。其次，初步设计阶段，必须综合考虑建筑的结构布置、结构体系、建筑材料、基础型式以及各项参数，对多种方案进行可行性、经济性分析，从中选出最优方案，实现对土建造价的有效控制[2]。最后，施工图阶段，通过标准化配筋方法、精确的计算把控、科学的模型调整，并对施工图进行精细化内审、优化，实现对土建造价的进一步控制。 2、装配式建筑的结构设计优化措施 2.1有效利用相关政策相比较于传统建筑，装配式建筑的建设成本相对较高，现阶段，我国为促进装配式建筑的发展，国家及各地区纷纷出台相关优惠政策，为装配式建筑的发展提供了良好的驱动力。在装配式建筑结构设计中有效利用相关政策，便可以在很

建筑结构设计的优化方法及应用分析何彬

建筑结构设计的优化方法及应用分析何彬发表时间：2018-09-13T14:30:03.330Z 来源：《建筑细部》2018年2月中作者：何彬 [导读] 文章以建筑结构设计的优化方法及应用分析为研究对象，首先对建筑结构设计优化必要性进行了阐述分析四川省大卫建筑设计有限公司四川省成都市 610000 摘要：文章以建筑结构设计的优化方法及应用分析为研究对象，首先对建筑结构设计优化必要性进行了阐述分析，随后简单介绍了建筑结构优化设计方法步骤，最后以装配式工艺为例，对建筑结构设计的优化应用进行了分析研究以供参考。关键词：建筑结构；设计优化方法；应用分析前言：建筑结构作为整体建筑核心组成部分，针对于建筑结构的设计不仅关系到建筑建设经济适用性，同时对于建筑整体功能性发挥具有重要的影响意义。在低碳环保理念、可持续发展理念日益深入人心的当下，需要进一步加强对建筑结构设计优化方法的应用与分析，从而有效提升建筑节能效率，最大限度地降低对环境的负面影响，促进建筑建设质量提升，推动我国建筑行业实现可持续发展。一、建筑结构设计优化必要性随着我国城市建设进程不断加快，国民经济水平不断提升，有效带动了我国建筑行业的发展。当下人们对于建筑建设提出了更高的要求，其不仅要求在建筑质量方面更加稳定，同时要求具备良好的建筑功能性，建筑造型设计要独特、新颖，整体建筑外观结合自身功能性不同具有一定艺术特质，给人以美的感受；还要响应国家关于绿色建筑的政策号召，能够减少建筑施工中不必要的资源浪费，提升建筑的低碳、环保性能，经济适用性更强，从而带给人更好的居住体验。建筑结构作为建筑的核心组成部分，在满足上述要求上发挥着关键性作用。首先，建筑整体结构合理与否，决定着建筑的抗震性能、质量及稳定性实现，是提升建筑建设水平与质量的关键；其次，建筑结构与建筑的整体造型设计也具有密切的联系，在建筑造型设计方面发挥着重要的作用。最后，建筑结构建设关系到建筑的用材、施工技术选择、等因素，而上述这些因素决定着建筑资源的利用率的高低，能够有效减少不必要的建筑资源浪费，使得建筑施工建设更加低碳环保。基于以上种种分析，很有有必要加强对建筑结构设计的优化，进一步推广建筑结构设计优化应用，从而有效实现建筑成本的节约，提升建筑建设质量，确保建筑节能标准得到有效落实，有效减少建筑施工建设过程中各种违法、资源浪费、破坏问题的发生，从而推动建筑行业实现绿色健康可持续发展。二、建筑结构优化设计方法步骤（一）构建建筑结构优化模型在建筑结构优化过程中，首先需要借助数学函数关系，通过构建建筑结构设计约束条件与可变条件之间的关系式，从而实现建筑结构应用模型的建立，在此基础之上，借助相应模型对影响建筑结构优化的因素进行全面的分析，从中获得最佳的优化方式，为整体建筑结构优化奠定坚实的基础。例如结合对建筑墙体保温板与墙体受压能力的分析，通过构建相应模型进行全面的数据分析，从而推动建筑结构的优化得到有效实现。（二）制定科学合理的建筑结构优化设计方案在数据模型运行阶段，通过对房屋建筑的模型相关条件进行处理分析，在有效保证建筑结构在实际实施中功能性得到良好的发挥的基础之上，通常对线性分析加以应用，做好线性条件的检验，通过对数学模型中的函数进行变置转化应用，以此为依据，实现建筑结构优化设计的实施方案制定，有效提升建筑结构优化设计的可实施性及可操作性，保证建筑结构设计优化得到全面有效的落实。（三）综合应用分析建筑程序通过利用现代测量技术与建筑结构设计相结合，进一步将抽象的数据资源转化为房屋建筑中的实际执行操作，确保建筑结构在优化后，发挥出应有的作用价值。例如在房屋墙体设计上应用建筑结构设计优化方法，以墙体建设各种因素为依据，全面分析外墙和内墙建设实施，最终形成专门针对于建筑中墙体施工实际方案，发挥建筑结构设计优化方法的引导作用，提升建筑结构优化设计水平与质量。三、建筑结构设计优化应用，以装配式工艺为例在建筑结构设计建造方面，相对于传统的现浇施工工艺，装配式建筑工艺作为新型建筑工业化应用典范，其在建筑结构设计方面主张在信息技术的支持下，实现对建筑结构的预制化生产、装配化施工的生产方式，以设计标准化、构件部品化、施工机械化为特征，通过对建筑结构设计、生产、施工等整个产业链进行整合，从而有效实现建筑产品节能、环保、全生命周期价值最大化的可持续发展的建筑生产方式。以成都建工工业化建筑有限公司青白江生产基地办公楼建设施工为例，该建筑便是采用全装配式混凝土结构，其中主要的建筑结构如梁柱、板墙等均为预制，并且按照三星级绿色建筑标准进行设计、施工和运营，是四川省第一座全装配式的混凝土结构建筑，预制率接近100%。在完全达到传统建筑的防震、安全、耐用要求同时，还具有省时、省工、省钱、无污水、无噪声、无粉尘等优点。在具体的装配式工艺应用中，某幼儿园建设项目作出了良好的示范，该建设项目外墙结构采用的瓷砖反打工艺。具体来说，即是将建筑外墙用饰面石材在工厂事先打到混凝土里，形成一体的建筑预制构件，这种工艺对于建筑结构起到了良好的优化作用，使得建筑结构表面更加平整，附着也非常牢固，更为重要的是，其有效提升了整体建筑装配的施工效率。通过运用该工艺，可以有效避免出现目前存在的外墙砖脱落和空鼓现象，提升了建筑外墙结构的品质及质量，对于工期缩短也有着较为积极的影响意义，但如果造型特殊，规模量小，相应单方造价就会比传统工艺要高。建筑结构优化设计不仅包含建筑自身结构的设计与优化，还需要立足于整个建筑施工过程，并且同时也涉及了建筑工程建造过程中的方方面面。据相关数据统计，我国的年建筑量已经达到20亿平方米以上，而在建筑施工总量中，作为施工必备条件的建筑工程临时设施，如道路、围墙等，尽管在相对量上所占的比例较小，但由于使用多为一次性，因而其绝对量随着建设工程总量的增加而显著增加。这种大量使用一次性临时设施造成了建筑资源的浪费，增加了我国实现节能减排目标的难度。在建筑施工设施优化中，针对于铺装板通过进行设计优化使其具备可拆卸、可重复利用功能，若在房建工程前期的三通一平中加以利用，可以起到良好的环保节约作用。装配式工艺不仅在结构设计层面能够体现出良好的应用价值发挥，在具体落实应用方面产生的经济、社会效益效果也非常明显。以中石油加油站的扩改工程为例，该工程使得装配式工艺的经济、社会效益价值得到了充分的体现。该工程地处成都市一环路，占地面积