某设备间结构设计计算书

某设备间结构设计计算书（通用8篇）

篇1：某设备间结构设计计算书

纳滤间

结

构

计

算

书

计算：

校核：

二〇一一年八月

一、设计依据

1、主要设计规范：

《建筑结构可靠度设计统一标准》•

《建筑结构荷载规范（2006年版）•》《混凝土结构设计规范》•

《砌体结构设计规范》•

GB50068－2001 GB50009－2001 GB50010－2010 GB50003－2001 GB50007－2002 GB50011－2010 GB50032－2003

《建筑地基基础设计规范》•

《建筑抗震设计规范》•

《室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范》 •

2、地质勘察报告：

《凯里市炉山循环经济区一般工业固体废物填埋场工程岩土工程勘察报告》

3、其它设计依据：

•工艺、建筑以及电气等各专业提供的设计资料配合单。

二、设计原则与条件：

1、设计原则：

根据现行有关规范规定，本工程抗震设防及安全等级如下： •建、构筑物设计基本使用年限•抗震设防烈度

50年 6度 丙类 Ⅱ类 二级 1.0 丙级

•建、构筑物抗震设防类别•场地土类别

•建、构筑物结构安全等级•建、构筑物重要性系数 •地基基础设计等级

2、采用材料：

砼：垫层用C15，其余现浇构件均用C25砼；

钢筋：HPB300级钢筋，fy=270N/mm2；HRB335级钢筋，fy=300N/mm2。

砌体：±0.00以下用M7.5水泥砂浆砌筑Mu10页岩标砖，±0.00以上用M5混合砂浆砌筑Mu10页岩标砖。

3、地质资料：

根据勘察报告，基础持力层为红粘土，地基承载力特征值fak≥180kPa。

4、计算软件：

PKPM CAD 2010版——中国建筑科学研究院 PKPM CAD 工程部

三、荷载统计

1、屋面： ① 恒载：

防水层：找坡层：板底抹灰：

10.00×20.00×

Σq恒k1

0.072=0.025=

=

1.7100.7200.5002.930

kN/m2kN/m2kN/m2kN/m

2② 活载：

不上人屋面：q活k1＝0.5 kN/m22、墙体自重：

女儿墙：

四、结构计算

电算结果详附件。

22.00×0.24×0.50=

2.640kN/m

篇2：某设备间结构设计计算书

罐头食品厂的实罐车间不同于其他行业的一般生产车间。因罐藏原料多取自农副产品。具有品种多，生产季节集中和容易腐败变质的特点。所以，罐头食品厂的实罐车间多不是专用的。特别是以生产果蔬罐头为主的中小罐头食品厂。所建的实罐车间就应考虑它的通用性和生产的灵活性。以适应多品种不同产量的季节性生产。同时，实罐车间在生产中又散发大量水蒸汽和油气等气体，车间内温度和湿度较高，在原料处理和设备清洗时又排出大量废水，其中含有酸、碱、油脂等介质。再则，众所周知，罐头食品厂是专门生产人们吃的工厂，吃的东西就要求很卫生，因而在设计中还应考虑防蝇、防蚊、防尘、防毒、防腐和防鼠等措施。为此，SICOLAB现就一般中小罐头食品厂实罐车间的设计问题谈谈一些看法，以供一些正在建或打算建实罐车间的工厂参考。

一、位置的选择

在布置实罐车间时要有总体设计的全局的发展的观点。要考虑使一于交通运输、给排水、供电和供汽等等，以满足生产工艺上的各方面要求。一般实罐车间都位于生产区的中心，并要与厂区空罐车间、成品包装车间、锅炉房、冷库、配电室等配合协调。车间头部要靠近厂区主要通道，车间尾部要靠近成品保温库房。一罐头食品厂消耗蒸炸最多的主要是实罐车间成品保温库房。所以，实罐车间还应靠近锅炉房，但要位于锅炉房的上风方向，也要位于冷冻机房的上风方向。

二、工艺设计

实罐车间的工艺设计是整个车间设计的重点。在设计过程中，首先要根据已确定生产的品种，各品种的班产量以及不同季节品种乏间的相互调配，进行必要的物料计算，以及耗水、耗电、耗汽量计算。车间所要采用的工艺流程，应优先考虑先进的机械化的流水作业线，以生产果蔬罐头为主的中小罐头食品厂，还要考虑实罐车间的通用性。比如使建成后的车间既能适用于生产磨姑罐头，又能适用于糖水桔子罐头，还能适用于生产芦罐、蚕罐、青刀豆等果蔬罐头。有的资料上虽说生产果蔬罐头的车间不宜生产肉禽水产类罐头，但为了品种和季节性的调节，所以还要考虑能生产原汁猪肉、红烧扣肉、红烧排骨等肉类罐头。而生产午餐肉和蕃茄酱等类罐头的车间一般是专用车间。因它们需要专用设备进行生产，而且这些设备又不能随意搬动，一般的中小罐头食品厂在建厂初期也不具备生产这些罐头的条件。‘同时扩事物总是不断发展变化的，因而还要估计到以后产品和品种的发展变化。

鉴于上述这些原因，所以在进行实罐车间设备选型.时也要考虑到通用的可能，使其所选用的设备既能保证当前的工艺要求，又能保证产品的产二最和质量，更能适应心后一段时期的发展。然而，过去有的厂却不是这样，他们没有重视工艺设计的重要性。在考虑对设车间之时只是凭一时的热情和主观想象，没有以科学的态度来迸行精心地工艺设计，使共所娃成的车间使用几年就不适应生产工艺的要求了。有的甚至还没有建成就要改造。在当前蓬勃发展轻纺、食品工业的大好形势面前，对一些新兴的中小罐头食品厂在确定修建实罐车间之前应该弓起足够的重视，工艺设计的好坏将直接影响到设备布置和建筑设计，以至可能影响到以后的生产，弄得不好当然也就更谈不上充分发挥所建车间的经济效益，反而给国家造成经济损失。

三、设备布置

实罐车间的设备布置是以工艺设计为基础，设计时要具体考虑所使用的设备安全可靠，管理方便，操作简单，制造容易和投资较少。结合工艺要求和实罐车间的具体情况，为了使实罐车间达到通用的目的。还要考虑便于设备的搬迁。设备基础一般不应突出地坪面。而应该与地坪面保持水平。设备的传动部分也应尽量安装在机架上，以便于搬动。为了使车间内部整齐、美观，’所有工业管线(水管、蒸汽管、真空管、压缩空气管、动力线等)应沿车间外墙布置，这些管线规格的大小应着重考虑主要产品高峰时节要能基本上适应生产的需要。这样，虽然在建厂时着来要浪费一点材料和资金，但以后使用起来就主动得多。过去有的厂在生产旺季时因车间缺水、缺汽而造成原料浪费是有过深刻教训的(因制罐原料一般不易保存)所以在考虑水源和锅炉容量时也应注意，为了缩短罐头从封口到杀菌的时间，并减少车间内的机器噪音，又使车间看起来洁爽，封罐机和杀菌设备应布置在一起，与车间的整理、装罐等部分隔开。对于空压机，真空泵这些设备既要接近使用地点以减少输送管路和阻力损失，还要尽可能与车间其他部分分隔，集中布置在一起，以便子操作管理。究竟是在实罐车间后部安装杀菌设备，还是全厂统一设集中杀菌间。其中哪个方案最优越，现还无统一定论，不过，多数小厂在建厂初期限于条件常常是在实罐车间后部安装杀菌设备。不管怎样，根据美国FDA对杀菌锅操作的要求，我国有关部门已要求各出口厂限期对现有的杀菌锅进行改造，所以，现在建厂时就要考虑杀菌的自动控制和自动记录，在这方面，各地正在试验和研究。

四、建筑设计

车间的建筑设计是在工艺设计和设备布置的基础上进行的。建筑设计要适应生产工艺的要求。

实罐车间的长度以60米以上，70米左右为宜。过短不便于组织流水作业;过长又不便于管理。

实罐车间的宽度:对中小罐头食品厂来说，考虑到工艺上适用，结构上合理(既要符合建筑模数，便于选用构件，又便于施工，即在无机械化施工设备的条件下也可以施工)。经济效果较好，可以选择18米宽，主跨12米，偏跨6米。实践证明，这样的车间大小适中，是可以适用于日产2即屯以上磨姑罐头、蚕豆罐头或糖水桔子罐头生产的。

车间的高度，就中小罐头食品厂而言，特别是对于初建的厂，为便于施工，使其建厂快，又便于生产管理，一般都先建单层厂房。并且由于车间的生活室一般都利用.分层布置在车间的端头，综合考虑通风、采光和外形比较整齐大方等因素。一般应在6米以上，最好取为7米左右。以后若要将这样的车间改造为生产12吨/日的蕃茄酱车间还是可能的。只要将局部屋面升高就行了。如建多层厂房，一般都建议层高不宜低于6米。

车间的柱距，目前中小罐头食品厂一般选用3.9米，4.2米，4.5米的较多。如施工条件较好，一般可选6米柱距。因6米柱距是我国目前工业厂房的基本柱距，在实际中应用较广，经济效果也较好，就实用而言，扩大柱距还不仅能提高厂房的通用性，而且还能扩大生产面积，因每个柱子周围都有一块不好利用的面积。

车间的排气，对实罐车间附属的预煮、调味、油炸、排气、杀菌等排出大量水蒸汽和油气的部分应该分隔开，.设在偏跨内或车间后部，以利排气，避免影响其它部分操作，随着科学技术的发展，按要求实罐车间应进行空气调节，以造成适合于实罐车车间生产工艺的人工气候，这无疑是发展的方向。但搞空调所需的投资较大，操作管理技术要求较高，所以，目前已采用空调的厂不多。对于我国南方的厂，在没有空调的情况下，在实罐车间排出大量水蒸汽和油气部位的屋顶上的适当位置。可以选用安装全国通用通风标准图集《筒形风帽》，这种排气装置不需要消耗动力，也不受风向的影响。自然通风的效果是比较好的。比起设夭窗来要优越一些。因设天窗在结构处理上要麻烦些，尤其是在地震区。历次地震震害均表明突出屋面的天窗系统是震害较普遍和严重的部位。

实罐车间的结构不适宜用木结构。并且采用钢结构也不够理想。在一般施工技术条件下可采用砖混结构。实罐车间对地坪的要求是耐磨、耐热、耐腐蚀，不起灰和防滑，还要便于搞清洁卫生，不易生霉菌。目前，四川的罐头食品厂大都采用水磨石地面。在考虑今后有可能变动的地方嵌水磨石块。水磨石地面的造价虽比水泥砂浆面层高1~2倍，但比起用花岗石做地坪(有人核算用花岗石做地面每平方米造价40元左右)来要低一半多(每平方米造价不到20元)，并且取材容易，施工比较方便，使用效果也比较好。当然，随着科学技术的不断发展，新型材料将不断涌现，希望今后有关部门能研制出既符合实罐车间工艺要求，而价格又比花岗石做地坪的塑料地面，·那当然是很理想的。比如，现已研制成功一种能防酸防碱耐腐的叫被“26。:聚醋树醋整体地坪”。

实罐车间的内墙面必须具有防腐、防霉、防油、防水，不集灰的性能，并要求洁白卫生。所以墙裙一般都贴白瓷砖，高度应齐窗台，以便车间整齐化一。对于其它部分墙面和顶棚面，可采用上海市建筑科学研究所最近研制成功的106内墙涂粉刷。实践证明，用白水泥砂浆粉刷的墙面，容易脱落变色，而且价格很贵。或者，采用天津某单位已研制成的耐水洗的“酸改性水玻璃内外墙涂料”。

实罐车间的出人口为防蚊蝇进入车间应安装风幕，而水幕因要打湿衣服。一般工人不大喜欢，或者采用暗道再安装风幕。

实罐车间的窗户采用双层平开窗，一层纱窗，一层玻璃窗。纱窗应采用塑料纱窗或尼龙纱窗，因它们不生锈，并且颜色最好是白色的。

篇3：某设备间结构设计计算书

本案例工程机、炉、电采用集中控制, 两机一控, 集控楼设在两台锅炉房之间。集控室及电子设备间布置于集控楼12.60m层, 有吊顶, 吊顶不通风;下一层为电缆夹层, 设置通风系统;上一层为空调机房, 设置冬季采暖系统。集控室部分无外墙, 完全处于主厂房内。集控室面积525m2, 1号机和2号机电子设备间面积均为260m2。

为了确保各种仪器、仪表及控制元件的可靠运行, 实现电厂的安全、可靠、正常运行, 根据规定要求, 设置全年性空调, 采用集中式全空气空调系统, 室内设计温、湿度参数分别为:

集控室:夏季:t=22~28℃, ψ=40%~65%;冬季:t=18~24℃, ψ=30%~60%。

电子设备间:夏季:t= (26±1) ℃, ψ=50%±10%;冬季:t= (20±1) ℃, ψ=50%±10%。

选择城市气象参数, 见表1。

2空调房间的夏季冷负荷主要项目

1) 通过围护结构的传热量和太阳辐射热量

计算说明:集控室和电子设备间处于12.60m层, 下一层为电缆夹层, 按照40℃计算 (DL/T5035—2004中6.10.1条规定, 电缆隧道夏季排风温度不超过40℃) ;上一层为机房, 且12.60m层有吊顶, 吊顶内无通风, 按照室外温度加3℃计算;走廊按照室外温度计算;汽机房按照32℃计算 (DL/T 5035—2004中表3.0.15, 工作地点的夏季空气温度32℃) 。外墙、内墙、屋顶的传热系数均为1W/ (m2·K) , 楼板传热系数为3.5W/ (m2·K) , 外窗的传热系数均为3.3W/ (m2·K) 。

2) 电子仪表和电气设备散热量

计算说明:电子设备间工艺柜子110台, 每台散热量300W, 设备散热量总计300W×110台=33 000W;集控室电脑29台, 大屏幕6块, 打印机12个, 设备散热量19 600W。

3) 照明散热量:18W/m2。

4) 人体散热量和散湿量

计算说明:电子设备间人数为0, 集控室人数30人。

3 夏季计算结果

处理过程为夏季一次回风, 为了方便计算比较, 电子设备间和集中控制室, 夏季室内温度均设26℃, 相对湿度取值分60%, 50%两种。新风量:集控室为5%, 电子设备间为10%。

计算表见表2。

4 空调房间的冬季热负荷

计算说明: (1) 不考虑设备散热量; (2) 冬季热负荷主要包括围护结构基本耗热量及附加耗热量; (3) 电缆夹层按照冬季空调室外计算干球温度, 空调机房按照18℃, 汽机房按照5℃。

5 冬季计算结果

处理过程为冬季一次回风, 冬季室内温度均设为20℃, 相对湿度50%。新风量:集控室为5%, 电子设备间为10%。计算表见表3。

6 结论分析

首先, 不管是集控室还是电子设备间, 所选3个城市中, 夏季冷负荷相差不多, 但济南的新风负荷最大, 从而造成济南的机组制冷量比其他两个城市大很多。所以, 若按照冷指标估算空调制冷量时, 需根据工程所在地的气象参数对指标做调整, 相对湿度比较低的地方比如奇台, 或夏季空调室外计算干球温度比较低的地方比如成山头, 冷负荷指标较小;而夏季空调室外计算干球温度比较高, 同时相对湿度也比较高的地方, 指标就比较大。

其次, 将室内相对湿度由60%减小到50%, 可减小30%的机组送风量, 从而降低了空调机组造价, 节省了投资。

再次, 与空调厂家样本比较, 相同制冷量, 送风量的计算数据比样本中的数据大很多, 所以估算完空调机组制冷量后选设备时, 不能直接按照样本选风量, 而是要用映湿图计算风量。如果计算完制冷量以后, 采用了样本风量, 即制冷量合适风量偏低, 那导致的结果反映在焓湿图上就是室内点偏离, 比如温度还是26℃, 但湿度可能变为30%, 这是不符合规范要求的。

最后, 冬季计算中, 3个城市集控室新风负荷占制热量的23%~39%, 电子设备间新风负荷占制热量的19%~30%, 所以, 不能简单按照热负荷计算确定机组制热量, 必须按照焓湿图计算。

摘要：电厂的集控室与电子设备间空调设备选型时, 多为按照指标估算机组制冷量, 按照冬季热负荷确定制热量, 再按照厂家样本进行选型。论文选择了3个气象参数典型的不同城市, 按照逐时法计算夏季冷负荷及冬季热负荷, 用焓湿图计算机组制冷量、送风量以及制热量, 并对计算结果进行分析。

关键词：夏季冷负荷,冷指标,制冷量,冬季热负荷,制热量

参考文献

[1]李善化, 康慧, 孙相军, 等.火力发电厂及变电所供暖通风空调设计手册[K].北京:中国电力出版社, 2001.

[2]GB50660—2011大中型火力发电厂设计规范[S].

篇4：某设备间结构设计计算书

【关键词】建筑智能化；楼宇自控；设备监控

在建筑智能化系统中，建筑设备监控系统（BAS）是最能体现建筑节能的系统，是和建筑环境联系最密切的系统，同时也是关联技术最多的系统。要设计一个先进合理，经济适用的建筑设备监控系统，需要设计人员对设备、工艺、机电系统十分熟悉，也需要设计人员与业主、物业管理公司和其他相关专业工程师做充分的沟通和需求分析。笔者有幸参与了深圳某国内著名品牌购物中心的建筑设备监控系统设计，该工程的BAS系统设计遵循了“面向用户、以用户需求为导向”的设计原则，在对空调设备监控策略的设计上有自己的特色。

根据该项目机电系统的设计和业主的需求，建筑设备监控系统的监控内容包含如下9个方面：

1、换热站系统监控

2、环境监测（温度、湿度、CO2浓度）检测

3、天面风井水位监测

4、给水，消防系统分区减压阀监测

5、商铺水阀监控

6、通风空调系统监控

7、送排风系统监控

8、给排水系统监控

9、扶梯、电梯系统监控

其中，换热站系统监控和扶梯、电梯系统监控由区域冷站设计单位和电梯厂家提供配套群控系统，并通过高阶接口接入本项目建筑设备管理系统（BMS）。笔者负责其余内容的设计。下面，笔者将结合工程实际和用户需求，与读者分享本项目BAS系统设计的一些特别之处。

一、通过优化AHU空调系统监控策略避免商业中庭送风冷热不均的问题

该购物中心共有五层，地上四层、地下一层，内部通过中庭的大洞将建筑物内的公共空间连成一个整理，中庭的顶部设计了自然采光的玻璃顶棚。空调工程师在进行中庭空调系统的设计时，采用了全空气系统（AHU）+变风量末端的空调形式。这种空调形式上类似于变风量空调系统（VAV），如果BA监控策略采用VAV空调系统常用的定静压或者变静压控制——即通过风道压力来控制送风温度和冷水阀开度，通过送风温度控制末端VAV Box阀门开度，将会造成低层中庭中过冷而高层中庭过热的问题。因为，玻璃顶棚会造成中庭顶部的温度较高，顶层VAV Box阀门往往是开到最大，而冷气通过中庭的大洞流向底层，底层的VAV Box阀门因为温度过低而关闭。末端风阀的开度不均衡导致空调系统高低楼层送风量差别较大，从而造成了中庭送风冷热不均，顶层过热、底层过冷。这也是有中庭的购物中心项目常见的空调问题。

通过和空调工程师与物业管理方的深入沟通，对AHU空调系统监控策略提出以下改进措施：

（一）在AHU送风主管上加装温度传感器，空调季节时，AHU冷水阀开度由原来的根据风道压力控制改为根据送风温度控制，保证AHU送风温度稳定在设定温度。而作为AHU冷水阀开度的控制依据，送风温度由物业根据运行经验和气温状况手动设定；

（二）AHU风量控制由原来的根据风道压力控制风机变频改为根据中庭顶部回风温度控制控制风机变频。

（三）其他监控策略不变。

商场中庭监控原理图

上述监控测策略对建筑中庭和采光顶棚对室温的影响提出了务实、创新的监控思路，通过将送风温度改为手动可调，避免了末端风阀的开度不均衡的问题。实际运行结果证明，该策略能够有效缓解中庭冷热不均的问题。

二、结合物业管理模式优化BA系统设计

BAS系统设计除了要考虑对常规机电设备的监控，还应该考虑通过BAS系统帮助物业管理公司解决一些在日常管理工作中遇到的实际问题。

该购物中心物业管理公司向我们提出了以下四个问题：

（一）购物中心营业时间结束后，首层临街商铺和地下一层的超市还要继续营业一段时间，所以空调系统不能完全关闭，冷冻水泵还要继续运行。如果能关闭商场已经停止营业区域的空调冷冻水管，就能减少这部分冷冻水循环所需要的动能，从而节约冷冻水泵耗电量。

（二）购物中心天面有大量风井送排风口，这些风口考虑到美观往往被要求不能突出天面设置风口，所以建筑一般采用下沉风井侧面开百叶的做法，并在下沉风井内考虑排水措施。如何能有效预防雨水通过天面风井进入建筑屋内？

（三）商场结束营业后，有的商铺往往忘记关闭风机盘管，从而造成用电浪费。

（四）商场大卖场空调一般由卖场租户自己建设，空调形式一般为AHU。租户AHU与建筑其他区域共用新风竖井。如何防止租户出于减少AHU耗电量考虑，故意浪费新风？

针对物业管理公司提出的问题，对本项目BAS设计提出以下优化措施：

（一）通过与空调工程师深入配合，将商场首层临街商铺和地下一层商铺的支干管独立设置。由原设计分区域接入竖向水管改为支干管水平走管。这样一来，商场首层临街商铺区域和地下一层商铺区域冷冻水支干管和商场其他区域的冷冻水支干管相对独立，在商场其他区域的冷冻水支干管上装设电动水阀并由BAS按照商场营业时间自动控制开闭，就能满足物业管理公司提出的管理要求，可以节约冷冻水泵用电。

（二）在天面下沉风井内装设液位开关，当积水达到报警水位（低于潜污泵溢流水位）时报警，提醒物业管理人员注意，并采取相关措施。

（三）设计与电气工程师协商，优化入户电箱配电结线设计，在户内风机盘管配电回路加装接触器，BAS通过该接触器通断并监视该回路工作状态。同事，与空调工程师沟通，风机盘管水阀采用断电自动关闭的电动二通阀。这样一来，物业对商场租户空调便有了控制权，当营业时间结束后，物业可以考虑切断所有商铺的风机盘管配电。

（四）由于大卖场租户AHU和建筑其他区域共用新风竖井。而其他区域由于采用风机盘管+新风的空调形式。在空调季，这部分新风已经经过一次空气处理。有的大卖场租户故意将AHU新风阀全开，以减少AHU空气处理耗电量。这样做对整个新风竖井而言，却增加了空气处理耗电量，而这部分电费往往是通过公摊电费包在物业管理费中。大卖场租户的行为无疑增加了物业的运营成本。设计在与暖通工程师充分沟通后，建议他们在大卖场租户的新风竖井接口处装设电动多叶调节阀。在空调季，电动多叶调节阀保证合理开度，即保证大卖场新风量满足设计要求，又防止租户自己将AHU新风阀全开；在过渡季节，电动多叶调节阀全开，租户AHU可以尽量使用未经空气处理的室外空气，从而节约建筑物空调耗能。

从上述的实际案例可以看出，对空调通风系统、工艺的了解和熟悉对BAS系统设计是非常重要的。阀门、传感器设置在合适的位置并通过合理的监控策略可以起到节约能源、提高管理效率的作用；相反，如果设置在错误的位置，不但达不到预期的效果，反而会影响机电系统正常运行。

三、结束语

篇5：某设备间结构设计计算书

建筑安全等级为2级，已知上部框架结构由柱子传来的荷载： ,，H = 50kN；

柱的截面尺寸为：400×400mm；

承台底面埋深：D ＝ 2.0m。

2、根据地质资料，以黄土粉质粘土为桩尖持力层，钢筋混凝土预制桩断面尺寸为300×300，桩长为10.0m 3、桩身资料：

混凝土为C30，轴心抗压强度设计值＝ 15MPa，弯曲强度设计值为 ＝16.5MPa，主筋采用：4Φ16，强度设计值：＝310MPa 4、承台设计资料：混凝土为C30，轴心抗压强度设计值为＝15MPa，弯曲抗压强度设计值为＝1.5MPa。、附：1）：土层主要物理力学指标；

2）：桩静载荷试验曲线。

附表一：

土层代号 名称 厚 度 m 含 水 量 w % 天 然 重 度 r KN/ 孔 隙 比 e MPa 塑性 指数 液性 指数 直剪 试验（快剪）压缩 模量（kPa）承载力标准值(kPa)内摩擦角° ψ° 粘聚力 C（kPa）1－2 杂填土 2.0 18.8 2－1 粉质粘土 9.0 38.2 18.9 1.02 0.34 19.8 1.0 21 12 4.6 120 2－2 粉质粘土 4.0 26.7 19.6 0.75 0.6 15 0.60 20 16 7.0 220 3 粉沙夹粉质粘土 >10 21.6 20.1 0.54 1.0 12 0.4 25 15 8.2 260 附表二：

二：设计要求：

1、单桩竖向承载力标准值和设计值的计算；

2、确定桩数和桩的平面布置图；

3、群桩中基桩的受力验算 4、承台结构设计及验算；

5、桩及承台的施工图设计：包括桩的平面布置图，桩身配筋图，承台配筋和必要的施工说明；

6、需要提交的报告：计算说明书和桩基础施工图。

三：桩基础设计（一）：必要资料准备 1、建筑物的类型机规模：住宅楼 2、岩土工程勘察报告：见上页附表 3、环境及检测条件：地下水无腐蚀性，Q—S曲线见附表（二）：外部荷载及桩型确定 1、柱传来荷载：V = 3200kN、M = 400kNm、H = 50kN 2、桩型确定：1）、由题意选桩为钢筋混凝土预制桩；

2）、构造尺寸：桩长L＝10.0m，截面尺寸：300×300mm 3）、桩身：混凝土强度 C30、＝15MPa、＝16.5MPa 4φ16 ＝310MPa 4）、承台材料：混凝土强度C30、＝15MPa、＝16.5MPa ＝1.5MPa（三）：单桩承载力确定 1、单桩竖向承载力的确定：

1）、根据桩身材料强度（＝1.0按0.25折减，配筋 φ16）2）、根据地基基础规范公式计算：

1°、桩尖土端承载力计算：

粉质粘土，＝0.60，入土深度为12.0m 2°、桩侧土摩擦力：

粉质粘土层1：，取18kPa 粉质粘土层2：

，取28kPa 3）、根据静载荷试验数据计算：

根据静载荷单桩承载力试验曲线，按明显拐点法得单桩极限承载力 单桩承载力标准值：

根据以上各种条件下的计算结果，取单桩竖向承载力标准值 单桩竖向承载力设计值 4）、确桩数和桩的布置：

1°、初步假定承台的尺寸为 上部结构传来垂直荷载：

承台和土自重：

取 根 桩距 ：

取 2°、承台平面尺寸及柱排列如下图：

（四）：单桩受力验算：

1、单桩所受平均力：

2、单桩所受最大及最小力：

3、单桩水平承载力计算：

，即 与合力 与的夹角小于 单桩水平承载力满足要求，不需要进一步的验算。

（五）：群桩承载力验算：

1、根据实体基础法进行验算：

1）、实体基础底面尺寸计算：

桩所穿过的土层的摩擦角：

，取，边桩外围之间的尺寸为：

实体基础底面宽：

实体基础底面长：

2）、桩尖土承载力设计值：

1° 实体基础埋深范围内的土的平均重度（地下水位下取有效重度）2° 实体基础底面粉质粘土修正后的承载力特征值为：

根据书上表2－5 取，3°取，基础自重为：

4°实体基础底面压力计算：

当仅有轴力作用时：

考虑轴力和弯矩时计算：

由以上验算，单桩及整体承载力满足要求。

（六）、承台设计：

承台尺寸由图1所示，无垫层，钢筋保护层厚取100mm。

1、单桩净反力的计算：

单桩净反力，即不考虑承台及覆土重量时桩所受的力 1）、单桩净反力的最大值：

2）、平均单桩净反力：

2、承台冲切验算：

1）、柱边冲切：

冲切力：

受冲切承载力截面高度影响系数的计算：

冲夸比与系数的计算：

3、角桩向上冲切：

4、承台抗剪验算：

斜截面受剪承载力可按下面公式计算：

，Ⅰ－Ⅰ截面处承台抗剪验算：

边上一排桩净反力最大值，按3根桩进行计算。

剪力 承台抗剪时的截面尺寸近似的定为：平均宽度 , Ⅱ－Ⅱ截面处承台抗剪验算：

边排桩单桩净反力平均值，按4根桩计算。

剪切力 承台抗剪时的截面尺寸：平均宽度，斜截面上受压区混凝土的抗剪强度为：

5、承台弯矩计算及配筋计算：

1）、承台弯矩计算：

多桩承台的弯矩可在长，宽两个方向分别按单向受弯计算：

Ⅰ－Ⅰ截面，按3根桩计算：

Ⅱ－Ⅱ截面，按4根桩计算：

2）、承台配筋计算：取。

长向配筋：

选配 短向配筋：

选配 承台配筋图：

（七）、桩的强度验算 桩的截面尺寸为，桩长为，配筋为，为通长配筋，钢筋保护层厚度选。

因桩的长度不大，桩吊运及吊立时的吊点位置宜采用同一位置，如下图所示，控制 弯矩为吊立时的情况：

篇6：某设备间结构设计计算书

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７６

能 源 技 术 与 管 理

２００８ 年第 １ 期

某化工厂氨制冷设备节能设计及改造

李宏涛

（徐州矿务集团 化工公司，江苏 徐州 ２２１０１１）

［摘

通过对徐州矿务集团化工公司两套氨制冷冷冻机组使用状况的分析，通过计算确 定，设计改造为行业先进的螺杆式冷冻机，合理布局，优化供冷水、冷风管网，达到 节能减排、提高经济效益的目的。［ 关键词］ 氨制冷冷冻机组； 螺杆式冷冻机； 台数控制调节技术 ［ 中图分类号］ ＴＢ６５７ ［ 文献标识码］ Ｂ ［ 文章编号］ １６７２!９９４３（２００８）０１!００７６!０２ 热负荷为 １３ ｋＷ 湿负荷为 ３０．８ ｋｇ／ｈ 按除湿量选型，选一台 ＣＦＬＳＺ３０ 型降温除湿 机

要］

１

问题的提出

徐州矿务集团化工公司制冷除湿设备改造前

使用状况为： 两套氨制冷冷冻机，一套向粉乳包装 车间（４００ ｍ）供冷风，另一 套 分 别 向 胶 乳 乳 化 机

２

２．２

乳化车间乳化器冷却设备 热负荷为 １０２ ｋＷ 选用两台 ＬＳＱＲＦＭ６０ 型风冷冷水机组

提供冷却和雷管车间供冷风。粉乳包装车间由冷冻机提供 ７ ℃冷冻水，再 经过冷冻站内的蒸发器进行冷冻水和空气的冷热 交换，把空气冷却后通过管道送至车间内，它有三 个缺点： ①有回风不符合民爆行业全新风的要求；

２．３

雷管车间 面 积 １ ７００ ｍ２，按 １３０ Ｗ／ｍ２ 冷 量 配 置，需 冷

量 ２２１ ｋＷ。选用一台 ＢＸＬＳＢＬＧ－ ２５０ 型水冷冷水机组。

②目前设备陈旧，设备维修工作量大； ③ 送风管道 远，能量损失大，而设备属淘汰产品； ④ 制冷系统

为氨系统，操作上安全性能差。胶乳生产车间冷冻水是和雷管车间共用一个 冷冻机组，它的用冷量很小，但设备容量很大，能 量又不可调，所以运行浪费相当的大，而且冷冻水 的输送管道长达 ５６０ ｍ（管道为 ＤＮ７５ 碳钢管，岩 棉保温，支架架空安装），超长的管道损失了极大 的冷量，冷冻机组实际输送到工房的冷量为始端 的 ５５％。雷管车间主要作用是降温、除湿，环境温 度要求在 ２４ ℃～ ℃，冷冻机提供 ７ ℃的冷冻水 ２６ 到车间的蒸发器，通过冷冻水和空气进行热交换，把低温的空气送至车间内。以上就是原设备的使用情况。二个冷冻站制 冷设备均为氨系统，主机功率及配套设备功率庞 大，而且设备每年均需锅检所检验，并有专人操作 维修，运行复杂，效率很低。为适应安全生产和节 能减排工作的需要，该公司于近期完成了上述冷 冻系统节能技改项目。

３

改造方案（１）粉乳包装车间。改造方案： 冷冻机组停止

使用，在粉乳包装车间安一台 ＣＦＬＳＺ３０ 型降温型 除湿机，并配套一台 ２０ ｔ／ｈ 冷却塔、水泵及送风管 道总功率在 ３０ ｋＷ。（２）胶乳冷却系统改造方案是停止冷冻机组 向乳化机输送冷冻水，添加一台压缩机功率为

１５ ｋＷ，制冷量为 ６２ ｋＷ 的风冷冷水机组，产生冷

冻水直接供给乳化机，回水回到冷冻机组。机组能 自动温度控制，无水源浪费。（３）

雷管车间改造方案是停止冷冻机组向蒸 发器供冷冻水，直接在空调机房安装一台

ＢＸＬＳＢＬＧ－ ２５０ 型水冷冷水机组，同时向二台现有 蒸发器提供冷冻水，把空气降温至 ２４ ℃时输送至

工房内，并通过过道回风。（４）新冷冻机组在容量调节方面，选择了机械 式容量控制中的台数控制调节，即多台定容量压 缩机负责一个被冷却对象。通 过 启 ／ 停 部 分 压 缩 机，以改变该系统的制冷量，使之与被冷却对象的 需要量相适应，故又称为启／ 停（ｏｎ／ｏｆｆ）控制。这种

２

２．１

设备改造方案的计算 粉乳包装车间

２００８ 年第 １ 期

李宏涛

某化工厂氨制冷设备节能设计及改造 却塔： ５．５ ｋＷ； 合计： ８０．５ ｋＷ。

７７

调节方式简单易行，但由于控制调节是分级进行 的，故能级间的跃幅较大，控温精度不高，而我们 在实际应用中，采取了用多台定容量压缩机和一 台变频压缩机组合，通过转速调节和机械调节相 结合，实现了较精准的容量调节。

（４）经济比较。运行时间： 每天 １２ ｈ，每年运 行 １８０ ｄ，每年节约电费约 ２３ 万元。该整体改造，粉乳包装车间投资约 ７．２ 万元，胶乳化器及雷管车间投资约 ２８．８ 万元，改造后每 年可节约电费约 ４１ 万元，并能提高产品产量和质 量，也能带来很大的经济利效益。

４

４．１

改造前后的节能分析

粉乳包装车间（１）原空调配置。１２５ Ａ 压缩机： １３０ ｋＷ； 冷却

５

试运行效果

自 ２００７ 年 ５ 月新机组代替原有机组试运行

水泵： ３０ ｋＷ； 冷冻水泵： ３０ ｋＷ； 送风机： １８．５ ｋＷ； 冷却塔功率： ５．５ ｋＷ； 总功率在 ２００ ｋＷ 左右。（２）改造后的配置。压缩机功率： １５ ｋＷ； 冷却 塔 ： ０．５ ｋＷ； 冷 冻 水 泵 ： １．５ ｋＷ； 送 风 机 ： ３ ｋＷ； 总 功率在 ２０ ｋＷ。（３）经济比较。原空调系统每天（１２ ｈ）耗电：

后，经实际抄表，与去年同期相比，该公司制冷系 统耗电量 ５ 月（１７ 工作日），６ 月（２２ 工作日）分别 降低 ２２ ６３５ ｋＷ／ｈ 和 ６９ １４４ ｋＷ／ｈ，可以认为达到 了设计要求。

２ ４００ 度； 改造后空调系统按每天（１２ ｈ）耗电： ２４０ 度。每日电费按 ０．８３ 元／度，空调运行 １００ ｄ 计算，每年节约电费约 １８ 万元。４．２ 胶乳乳化冷却和雷管车间（１）原空调系统功率。压缩机功率： ２００ ｋＷ； 冷 却 水 泵 ： ３０ ｋＷ； 冷 冻 水 泵 ： ３０ ｋＷ； 冷 却 塔 ： ７．５ ｋＷ； 总功率在 ２５０ ｋＷ 以上。（２）改造后乳胶制冷功率。风冷冷水机组功 率： ３６ ｋＷ； 冷冻水泵： ３ ｋＷ； 合计： ３９ ｋＷ。（３）改造后雷管车间设备功率。压缩机功率： ６０ ｋＷ； 冷 却 水 泵 ： ７．５ ｋＷ； 冷 冻 水 泵 ： ７．５ ｋＷ； 冷

６

结

语

制冷改造工程的实施，新型螺杆冷冻机组投 入运行使用及其供冷水、冷风管网优化极大的改 变了原系统能耗高、设备运行不稳定、与车间工房 安全距离不符合民爆行业规范等缺陷。促进了该 公司的安全生产，取得较好的安全、经济效益。

［ 作者简介］ 李宏涛（１９７６－），男，江苏徐州人，助理工程师，大专学 历，现工作于徐州矿务集团化工公司。［ 收稿日期： ２００７－ １１－ ３０］

（上接第６３ 页）

［ 参 考 文 献］ ［ １ ］ 杨复兴，胶带输送机结构、原理与计算［ Ｍ］ ． 北 京 ：煤 炭 工业出版社，１９８３． ［ ２ ］ 机械工业部北京起重机械研究所 ． ＤＴⅡ 型通用固定式 带式输送机设计选用手册 ［ Ｍ］ ． 北京： 冶金工业出版 社，２００２． ［ 作者简介］ 高峰（１９７１－），男，山东肥城人，１９９９ 年毕业于山东科 技大学，现工作于山东鲁能菏泽煤电开发有限公司。［ 收稿日期： ２００７－ １１－ ３０］

３

结

论

篇7：某防雨棚结构有限元分析计算报告

某防雨棚结构 有限元分析计算报告

XXXXXXXX XXXX.XX.XX

防雨棚结构有限元分析计算报告

目录

第一章负载分析计算.......................................................................................................................3

1.1 钢化夹胶玻璃负载分析计算............................................................................................3 1.2 铝单板负载分析计算........................................................................................................4 1.3 钢结构负载分析计算........................................................................................................6 第二章钢化夹胶玻璃分析...............................................................................................................7

2.1有限元模型建立.................................................................................................................7 2.2 材料模型的建立................................................................................................................8 2.3 边界条件设置及加载........................................................................................................9 2.4有限元结果分析.................................................................................................................9

2.4.1 总体位移分析.........................................................................................................9 2.4.2 总体应力分析.......................................................................................................10 第三章铝板分析.............................................................................................................................11 3.1有限元模型建立...............................................................................................................11 3.2 材料模型的建立..............................................................................................................12 3.3 边界条件设置及加载......................................................................................................13 3.4有限元结果分析...............................................................................................................13 3.4.1 总体位移分析.......................................................................................................13 3.4.2 总体应力分析.......................................................................................................14 第四章钢结构分析.........................................................................................................................16 4.1 有限元模型建立..............................................................................................................17 4.2 材料模型的建立..............................................................................................................17 4.3 边界条件设置及加载......................................................................................................18 4.4有限元结果分析...............................................................................................................19 4.4.1 总体位移分析.......................................................................................................19 4.4.2 总体应力分析.......................................................................................................20 4.4.3 关键部位总体位移分析.......................................................................................20 4.4.4 关键部位总体应变分析.......................................................................................21

防雨棚结构有限元分析计算报告

第一章负载分析计算

玻璃雨棚（如图1.1所示）主要由三部分组成，钢化夹胶玻璃、铝单板以及钢结构。

图1.1 玻璃雨棚三维图

1.1 钢化夹胶玻璃负载分析计算

图1.2 钢化夹胶玻璃三维图

防雨棚结构有限元分析计算报告

钢化夹胶玻璃采用6+0.76PVB+6钢化夹胶玻璃，长度11400mm，宽度5700mm，钢化玻璃密度2.5g/cm3，弹性模量是72GPa，泊松比是0.20，抗拉强度290Mpa，屈服强度330Mpa。PVB密度1.234g/cm3，弹性模量极小，载荷为自重2010.34Kg，共有55个受力支撑点。

1.2 铝单板负载分析计算

图1.3 铝单板三维图

铝单板采用国产优质产品（颜色以样板为准）为2.5mm氟碳喷涂铝单板，弹性模量71.7GPa；泊松比: μ=0.3；抗拉强度180-280Mpa，屈服强度100-170Mpa，截面如图4.2所示，两侧边长6000mm，正面长12000mm，密度2.7g/cm3，载荷为自重280.64Kg，经简化共有19个受力支撑点。

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图1.4铝单板截面

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1.3 钢结构负载分析计算

图1.5钢结构

112.0110钢结构如图1.5所示，采用优质Q235，弹性模量E=Pa；泊松比: μ=0.25；抗拉强度375Mpa；屈服强度235Mpa。一端预埋在墙体，整体受自重载荷作用，自重3412.97Kg，以及钢化夹胶玻璃与铝单板共同组成的外部载荷，可将外部载荷简化55个受力点，钢结构外围19个受力点承受钢化夹胶玻璃与铝单板重量的共同作用，单点载荷为51.32Kg；内部36个受力点仅承受钢化夹胶玻璃重量的作用，载荷为36.55Kg。

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第二章钢化夹胶玻璃分析

本章主要分析了某防雨棚钢化夹胶玻璃，如图2.1所示，在自身重力下所承受的应力及变形（静力分析），并给出了计算结果及图示，最终分析验证其强度安全性。

图2.1钢化夹胶玻璃几何模型

钢化夹胶玻璃采用6+0.76PVB+6钢化夹胶玻璃，长度11400mm，宽度5700mm，钢化玻璃密度2.5g/cm3，弹性模量是72GPa，泊松比是0.20，抗拉强度290Mpa，屈服强度330Mpa。PVB密度1.234g/cm3，弹性模量极小，载荷为自重2010.34Kg，共有55个受力支撑点。

2.1有限元模型建立

计算初始，对其防雨棚钢化夹胶玻璃细节作了简化。模型采用Solid45实体单元，采用四面体自由网格划分，在主要受压力的区域和关注其变形的区域进行了网格加密与细化。有限元网格模型如图

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2.2所示。

图2.2 有限元模型的建立

2.2 材料模型的建立

图2.3 材料参数

钢化夹胶玻璃采用6+0.76PVB+6钢化夹胶玻璃，主要机械性能如

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下：弹性模量是72GPa，泊松比是0.20，抗拉强度为290Mpa，屈服强度为330Mpa。

2.3 边界条件设置及加载

图2.4 边界条件的加载

在钢化夹胶玻璃与钢结构接触点上施加了固定约束；考虑到钢化夹胶玻璃自身的重力，施加了重力载荷，载荷为自重约2010.34Kg，共有55个受力支撑点。

2.4有限元结果分析 2.4.1 总体位移分析

由图2.5总体位移云图可以看出，防雨棚钢化夹胶玻璃的最大位移为0.2245mm。其最大位移发生在防雨棚钢化夹胶玻璃中间区域，即与钢架接触的支撑点中间位置，但其值非常低，完全能满足使用要求。

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图2.5 总体位移云图

2.4.2 总体应力分析

图2.6 总体应力云图

由总体应力云图可以看出，防雨棚钢化夹胶玻璃的最大应力值为4.2963Mpa，出现在钢化夹胶玻璃最内侧支撑点上，但该最大应力值远小于材料的屈服强度值330Mpa。

综上可知：该防雨棚的钢化夹胶玻璃强度和刚度皆能满足其使用要求，其结构安全、可靠。

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第三章铝板分析

本章主要对某防雨棚铝板进行了结构静力学分析，如图3.1所示，在自身重力下所承受的应力及变形（静力分析），并给出了计算结果及图示，最终分析验证其强度安全性。

图3.1铝板几何模型

铝单板采用国产优质产品（颜色以样板为准）为2.5mm氟碳喷涂铝单板，弹性模量71.7GPa；泊松比：μ=0.3；抗拉强度180-280Mpa，屈服强度100-170Mpa，截面如图4.2所示，两侧边长6000mm，正面长12000mm，密度2.7g/cm3，载荷为自重280.64Kg，经简化共有19个受力支撑点。

3.1有限元模型建立

计算初始，对其防雨棚铝单板细节作了简化。模型采用Solid45实体单元，采用四面体自由网格划分，在主要受压力的区域和关注其

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变形的区域进行了网格加密与细化。有限元网格模型如图3.2所示。

图3.2 有限元模型的建立

3.2 材料模型的建立

防雨棚铝板采用2.5mm氟碳喷涂铝单板，主要机械性能如下：弹性模量71.7GPa；泊松比：μ=0.3；抗拉强度180-280Mpa，屈服强度100-170Mpa。

图3.3 材料参数

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3.3 边界条件设置及加载

图3.4 边界条件的加载

各个零部件间均采用绑定接触进行连接。特别地，将零件之间的焊接连接也设置为绑定接触。

在铝板与钢结构接触点上施加了固定约束；考虑到铝板自身的重力，施加了重力载荷，载荷为自重280.64Kg，经简化共有19个受力支撑点。

3.4有限元结果分析 3.4.1 总体位移分析

由图3.5总体位移云图可以看出，防雨棚铝板的最大位移为0.27234 mm。其最大位移发生在防雨棚铝板两侧，具体为铝板两边与钢架连接且靠近墙体周围的内侧区域，如图3.6所示，其值非常低，完全能满足使用要求。

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图3.5 总体位移云图

图3.6 最大位移点

3.4.2 总体应力分析

图3.7 总体应力云图

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图3.8 最大应力点

由总体应力云图可以看出，防雨棚铝板的最大应力值为8.3439Mpa，出现在铝板两侧两个支撑点中间区域，该最大应力值远小于材料的屈服强度值100-170Mpa。

综上可知：该防雨棚的铝板强度和刚度皆能满足其使用要求，其结构安全、可靠。

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第四章钢结构分析

本章主要分析了某防雨棚钢结构，如图4.1所示，在自身重力以及钢化夹胶玻璃与外围铝板共同压力下所承受的应力及变形（静力分析），并给出了计算结果及图示，最终分析验证其强度安全性。

图4.1 钢结构几何模型

112.0110钢结构采用优质Q235，弹性模量E=Pa；泊松比: μ=0.25；抗拉强度375Mpa；屈服强度235Mpa。如图所示，一端预埋在墙体，整体受自重载荷作用，自重3412.97Kg，以及钢化夹胶玻璃与铝单板共同组成的外部载荷，可将外部载荷简化27个受力点，钢结构外围19个受力点承受钢化夹胶玻璃与铝单板重量的共同作用，单点载荷为51.32Kg；内部36个个受力点仅承受钢化夹胶玻璃重量的作用，载荷为36.55Kg。

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4.1 有限元模型建立

计算初始，对其防雨棚钢结构细节作了简化。模型采用Solid45实体单元，采用四面体自由网格划分，在主要受压力的区域和关注其变形的区域进行了网格加密与细化。有限元网格模型如图4.2所示。

图4.2有限元模型的建立

4.2 材料模型的建立

防雨棚钢结构主要材料为Q235钢，材料主要机械性能如下：弹性模量E=2.011011Pa；泊松比: μ=0.25；抗拉强度375Mpa；屈服强度235Mpa。

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图4.3 材料参数

4.3 边界条件设置及加载

各个零部件间均采用绑定接触进行连接。特别地，将零件之间的焊接连接也设置为绑定接触。

在防雨棚与墙壁接触的面上施加了固定约束；考虑到防雨棚自身的重力，施加了重力载荷；防雨棚上表面安置有夹胶玻璃，外围设计有铝单板，将外部载荷简化55个受力点，钢结构外围19个受力点承受钢化夹胶玻璃与铝单板重量的共同作用，单点载荷为51.32Kg；内部36个个受力点仅承受钢化夹胶玻璃重量的作用，载荷为36.55Kg。

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图4.4 边界条件的加载

4.4有限元结果分析 4.4.1 总体位移分析

由总体位移云图可以看出，防雨棚钢结构的最大位移为1.9673mm。其最大位移发生在防雨棚最前端横梁处。这是因为此防雨棚结构为悬臂梁结构，在不承受任何外力的情况下，与墙壁接触的一端为固定支撑，变形最小，另一端为悬空，其边缘处变形必然最大，但其值非常低，完全能满足使用要求。

图4.5 总体位移云图

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4.4.2 总体应力分析

图4.6 总体应力云图

由总体应力云图可以看出，防雨棚钢结构的最大应力值为32.465Mpa，出现在防雨棚的侧梁靠近墙体位置。且该最大应力值远小于材料的屈服强度值235Mpa。

4.4.3 关键部位总体位移分析

图4.7 前横梁总体位移云图

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图4.8 斜拉杆总体位移云图

如图4.7-8所示，前横梁最大位移1.9673mm，在横梁中间位置，这是由其悬臂结构所决定的；斜拉杆最大位移0.86612mm，在斜拉杆中间区域。

4.4.4 关键部位总体应变分析

如图4.9-10所示，前横梁的最大应力值为8.6704Mpa，斜拉杆最大应力为32.465Mpa，最大应力值远小于材料的屈服强度值235Mpa。

图4.9 前横梁总体应力云图

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图4.10 斜拉杆总体应力云图

篇8：某飞控数据检测设备通信接口设计

引言

随着新一代战斗机、大型客机、运输机等军民用飞机的试飞科目的日益复杂, 数字飞控作为新型飞机不可或缺的控制系统, 对飞行安全中起着至关重要的作用, 所以在地面准备过程中, 对飞机飞控数据进行有效的检测显得尤为重要。

随着技术的发展, 检测装置也在发生着日新月异的变革, 结合目前在某试飞领域最新引进的一种且在试验机上应用较为广泛的检测装置, 它的关键环节就是如何实现该检测设备与机上飞控系统进行稳定可靠的通信, 考虑到实际应用的可靠性、稳定性和经济性, 该通信装置的核心部件选用应用较成熟的C8051芯片, 这就使得机上飞控系统的SRAM与检测装置的C8051之间通信连接接口的实现就成为迫在眉睫需要解决的问题, 本文就是基于此背景, 解决了SRAM与C8051通过地址锁存器实现了可靠的连接, 进而实现了两者之间的数据和控制指令的通信。

飞控通信检测装置

本文以C8051F000微处理器和TC74VHC537FW为控制处理核心, 其他还包括一些供电等外围电路, 实现了对机上飞控核心部件SRAM的读写控制, 原理框图如图1所示。

这里的微处理器和控制处理芯片是基于一个支持实时通信和嵌入式跟踪的32位ARM7TDMI-S CPU, 并带有128KB嵌入式的高速Flash存储器。较小的封装和很低的功耗, 以及8位ADC和10位DAC, 使其特别适用于工业控制以及航空测试系统。

该方案设计中使用的是LY6164JL-121型高速静态存储器, 假定对其访问时间为10ns。如果所用SRAM的访问时间大于45ns, 则需要加入NOP指令以延长地址建立时间及读/写选通时间。需要的引脚数取决于所支持的地址空间。对于本设计的128K字节地址空间, 需要21个引脚。

另外, 本文对外部SRAM接口电路的设计方案, 对任何一个通用SRAM器件都可以在类似的方式下工作。

检测装置接口电路的硬件环境

C8051F000、SRAM、地址锁存器之间的硬件连接框图如图2所示。

微处理器C8051的地址线和SRAM的地址次线分别对应相连, 进行地址的选通;“CS”、“WR”、“RD”等控制指令分别相连, 进行读、写的控制, AD[7:0]为地址、数据复用总线, 分别与锁存器和SRAM的输入输出接口相连, 进行相应的地址与数据的通信。

检测装置C8051F000、 (128k×8) SRAM和地址锁存器硬件电路

接口部分采用地址和数据总线复用的方式以减少所需要的端口引脚数。当传输数据时低位地址保持在一个锁存器中。图3给出了该实现方案经过验证的电源电路图和C8051F000、SRAM、地址锁存器之间详细的电路配置图。

双向端口操作

接口部分采用地址和数据总线复用的方式以减少所需要的端口引脚数。当传输数据时低位地址保持在一个锁存器中, “Data1”用作数据输入总线输出总线和部分地址总线, 对总线的复用需要对端口的配置进行动态改变使端口按需要设置为输入或输出。

为了将一个端口引脚配置为输入, 必须将其相应的端口配置寄存器位 (PRTn CF.x) 设置为“0”使其输出方式为“漏极开路”, 寄存器锁存位 (Pn.x) 必须设置为“1”, 使其输出状态为高阻态。例如下面的代码将端口0的所有引脚配置为输入:

mov PRT0CF, #00h;漏极开路输出方式

mov P0, #0ffh;高阻抗

下面的代码将端口0的所有引脚配置为推挽输出方式:

mov PRT0CF, #0ffh;推挽输出方式

SRAM_Read子程序 (见程序代码部分) 给出改变端口方向的一个例子, 在程序执行的前一阶段“DATA1”口被配置为输出, 将低字节地址输出到端口锁存器, 在程序执行的第二阶段“DATA1”口被配置为输入, 从外部SRAM读取数据。

接口电路程序控制实现

该程序控制系统由初始化SRAM接口逻辑程序、读外部SRAM程序、写外部SRAM程序等组成, 功能是通过该接口电路程序实现硬件间的有效连接, 实现稳定的通信, 从而实现对记录盘的各种配置以及对记录数据进行精确管理。

软件操作

“SRAM_Init”、“SRAM_Read”和“SRAM_Write”是用于访问外部SRAM的三个子程序。

“SRAM_Init”程序初始化SRAM接口逻辑和端口配置。该程序只在器件的初始化过程中被调用。该程序假定交叉开关已经被允许 (XBR2.6=1) 例如:

mov XBR@, #40h;允许交叉开关

acall SRAM_Init;初始化SRAM

“SRAM_Read”程序从外部SRAM读一个字节, 调用该程序之前, 先将DPTR装入16位的待读地址, 然后调用”SRAM_Read”, 该程序将从DPTR所指向的地址读到的数据返回到ACC。

例如:

mov DPH, #00h;装入高字节地址

mov DPL, #00h;装入低字节地址

acall SRAM_Read;进行读操作, 数据返回到ACC

“SRAM_Write”程序将ACC中的一个字节写入到外部SRAM, 地址由DPTR指定, 调用该程序之前, 将待写数据装入ACC, 将DPTR装入16位的待写地址, 然后调用“SRAM_Write”

例如:

mov DPH, #00h;装入高字节地址

mov DPL, #00h;装入低字节地址

mov a, #55h;装入待写数据

acall SRAM_Write;进行写操作

程序代码中的主程序概述了如何对该外部128KB SRAM的每一个字节进行读写, 该程序向外部SRAM写入一个字节, 再从写入的地址读回, 然后比较回读的值与写入的值是否一致, 程序接着处理下一个地址, 直到整个64K的存储块写完, 一旦低存储块写完, 程序将“A16位”置1 (见示例代码中“常数和声明”一节) , 切换到高存储块。程序将接着对高存储块的每个字节进行同样的读、写和校验操作。

时序说明

图4和图5分别给出按示例代码实现的读和写时序波形。表1给出这些图形中的时间值。

读时序说明

“t RDSU” (表1) 是指从读选通信号有效到输出数据有效的时间。与这一时序相对应的代码为:

clr RD;使读选通有效

;NOP;加入NOP指令延长t RDSU

mov a, DATA;读数据

如上所示, 为了满足SRAM的建立时间, 需要在“clr RD”之后加入NOP指令。

写时序说明

如表1所示“t WR”是指“/WR”脉冲的宽度, 下面的代码段用于产生这一脉冲。

clr WR;使写选通有效

;NOP;加入NOP指令延长t WRSU

setb WR;使写选通无效

如上所示, 为了满足SRAM的建立时间, 需要在“clr WR”之后加入NOP指令。

结语