建筑结构设计煤炭工业论文

2022-04-16

（煤炭工业合肥设计研究院）摘要：工业厂房属于房屋建筑类型中的重要代表，不同于民用住宅结构设计建设，工业厂房的结构设计在原则和理念方面要更加先进，自有其独到之处。随着社会经济的发展，新工业化时期的生产要求不断提高，为适应这种新型变化，工业厂房结构设计水平也不断提高，多层工业厂房的结构在企业自身发展中就起到了至关重要的作用。今天小编为大家精心挑选了关于《建筑结构设计煤炭工业论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

建筑结构设计煤炭工业论文篇1：

大跨度型钢混凝土转换梁中腹板厚度对受力性能的影响

【摘要】论文以某结构框架—剪力墙井塔结构为模型，对该结构标高18.2m处进行抽柱处理，并将转换大梁设计为型钢混凝土转换梁。利用有限元软件对大跨度型钢混凝土转换梁受力性能进行了竖向荷载下的受力分析，发现在改变型钢腹板厚度时，不断增大型钢腹板厚度并不能持续增强转换梁的承载能力。

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【关键词】型钢混凝土;腹板厚度;转换梁;受力性能

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1 工程概况

某矿井项目工程主立井井塔，采用框架—剪力墙的箱框结构。长28m，宽24m，总高度为96.5m。为了加快表层土和部分基岩段的施工进度，立井采用冻结法施工，但这导致原方案中框架柱下无法到达设计深度[1]。为了降低成本，考虑采用底层抽柱的设计方案，从而形成带转换梁结构的井塔。

2 模型建立

通过ABAQUS有限元软件，按照设计比例进行建模，根据要求的边界条件进行定义，并进行竖向荷载的布置[2]。转换梁和框支柱的设计尺寸较大且内部钢筋排布密集，由于文章着重对转换梁进行分析，因此对转换梁以及框支柱依据实际情况建模，并将上部框架结构和下部转换结构进行耦合。

3 型钢混凝土中腹板厚度对转换梁受力性能的影响

拟用腹板厚度作为变化参数对转换梁受力性能进行测试研究，原模型的腹板厚度为70mm，在此基础上分别将厚度增大到75mm、80mm、85mm，采用静力逐级加载，荷载的取值采用原模型数值。由于原工程采用冻土法施工，柱底为刚接，所以在软件模拟中约束柱底三个方向自由度，在重力方向施加均布荷载，采用多级逐级加载[3]。

经过非线性有限元计算得出不同腹板参数下，型钢跨中应力与挠度的曲线关系如图1（a）所示、底部受拉钢筋跨中应力与挠度曲线关系如图1（b）所示。

由图1（a）曲线所示的关系可知，当型钢翼腹板厚度为70mm、75mm、80mm、85mm时，型钢进入屈服时，转换梁竖向位移分别为65mm、77mm、71mm、76mm;跨中受拉钢筋进入屈服时，转换梁竖向位移分别为87mm、83mm、79mm、76mm。

由图中曲线得出，当腹板厚度由70mm增大到75mm时，型钢进入屈服时所需的转换梁竖向位移值由65mm提高到77mm，说明转换梁整体的刚度提高了，并且型钢的屈服时间被延后了[4]。与此同时，受拉钢筋进入屈服时，转换梁竖向位移由87mm降低为83mm。由此可以看出，在一定程度上增大腹板厚度，型钢承载力能得到更充分的利用，并且增大腹板厚度有利于转换梁抗剪能力，保证抗震要求中的“强剪弱弯”，更有助于构件的整体受力。

随着腹板厚度不断增大，型钢进入屈服时所需的挠度出现波动的趋势，而受拉钢筋进入屈服的挠度不断减小，跨中型钢与受拉钢筋到达屈服时所需挠度也逐渐接近，可以更好地帮助型钢去承受荷载。与此同时也可以看出，腹板厚度增大到80mm时，型鋼进入屈服时的挠度却下降为71mm;当腹板厚度增大到85mm时，型钢进入屈服时的挠度又变为76mm，所以增大腹板厚度并不能有效地增大型钢的承载能力，并且还可能会引起“强梁弱柱”的情况，不利于抗震，另一方面，从施工和经济性出发，也会带来很多额外的负担和难点。

4 结论

在竖向荷载作用下，一定程度上增大腹板厚度，型钢承载力能得到更充分的利用，保证抗震要求中的“强剪弱弯”。但持续增大会使转换梁刚度过大，不利于“强柱弱梁”，并且不利于加工，提高了造价成本。所以在这种大跨度转换梁的设计时，要经过有限元的分析计算，选出最合适的型钢截面尺寸以及配筋。

本文在做有限元分析时，没有考虑框支柱与转换梁、转换梁参数变化与整体结构的关系，只是做了转换梁的局部分析，并且没有对改变参数后的抗震性能以及整体结构的薄弱层、层间位移等问题进行分析，存在局限性。在日后的研究过程中，会加强大跨度转换梁对整个结构的受力性能分析，并考虑加入一些隔震、减震的研究。

【参考文献】

【1】黄道生，李斌，吴衍智，等.矿山特种结构[M].北京：煤炭工业出版社，1992.

【2】沈蒲生.高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

【3】唐新荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

【4】娄宇，魏琏，丁大钧.梁式转换层设计中的一些问题探讨[J].四川建筑科学研究，1996（1）：7-11.

作者：闫龙

建筑结构设计煤炭工业论文篇2：

多层工业厂房的结构设计探析

（煤炭工业合肥设计研究院）

摘要：工业厂房属于房屋建筑类型中的重要代表，不同于民用住宅结构设计建设，工业厂房的结构设计在原则和理念方面要更加先进，自有其独到之处。随着社会经济的发展，新工业化时期的生产要求不断提高，为适应这种新型变化，工业厂房结构设计水平也不断提高，多层工业厂房的结构在企业自身发展中就起到了至关重要的作用。笔者根据多年的工作经验，主要针对多层工业厂房的结构设计进行分析和讨论。

关键词：工业；多层厂房；结构；设计

我国建筑事业的迅速发展，近几年的工业厂房结构设计中所需要考虑的因素越来越多，需要关注的设计要点也日益复杂，由于生产规模的需要，现在建造的工业厂房的面积和跨度较大，这里我们所说的多层工业厂房结构设计仅仅是其中比较浅显的一部分。

1 常用的结构体系

在我国加快社会主义现代化建设的过程中，工业成为国家的重点关注行业，工业的规模逐渐扩大，经济效益也随之增加，这都为国家建设提供了巨大的资金数额。工业要获得发展，离不开基础的施工操作基地，也就是工业厂房的建设，因而工业厂房的设计建设与工业发展息息相关。

1.1 框架-支撑体系

在横向设计的时候采用刚接框架，纵向的时候设计采用成柱间支撑体系，以这种设计方式抵消水平的荷载力，这种设计方式一般会在纵向稍长，横向稍短的厂房中采用，在经济上是一种比较节约的设计方式，但可能柱间支撑多少会影响到使用效果。

1.2 纯框架體系

纵向横向两个方向均不采用柱间支撑，完全设计成刚接框架的结构，这种设计的有点就是空间上不会受到影响，但是柱不适宜采用工字型的柱，通常会用两个方向惯性矩差别不太明显的截面式，比如箱型柱，这样使用刚量上也会增加。

1.3 钢架和支撑的混合体系

钢架加支撑的混合体系的横向设计结构和框架体系的刚接框架一样，纵向设计结构则是钢架和支撑混合的形式，它是靠钢架和支撑两者共同抵抗水平力的。这种钢架和支撑的混合体系很有效的减少柱的纵向弯矩，但是对工业厂房的楼面钢韧度要求比较高，保证柱子间的变形很协调，否则很有可能致使柱间支撑不能发挥相应的作用，导致浪费甚至是事故。

2 多层工业厂房结构设计注意事项

多层工业厂房作为建筑结构领域的常见内容，如何更好的开展厂房结构设计、提高结构节能性已成为目前业界工作重点。在目前设计水平还有待提高的情况下，相关设计人员要不断丰富专业知识，竭力优化结构设计，充分发挥主观意识，提高厂房设计水平，为工业发展提高良好的生产基地。

2.1 梁端弯矩的宽度调幅

框架结构可以考虑梁端的塑性变形，对竖向荷载作用下的梁端负弯矩进行调幅。而对梁端弯矩的宽度调幅不太重视，普通框架不进行梁端弯矩的宽度调幅，由于其本身配筋不多，截面小，影响并不大。多层厂房的跨度大，荷载大，框架柱梁的截面也比较大，框架梁的配筋很多，尤其支座处负弯矩很大造成配筋非常密。

裂缝宽度的验算是为了满足正常使用状态的要求，规范规定混凝土梁的裂缝宽度不应大于0.3mm，如计算中超过，可以通过减小钢筋截面、增加钢筋根数来调整，如果还不满足要求，应修改柱梁截面重新计算。抗震设计的原则是三不准，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。

2.2 结构设计与工艺设计相协调

厂房的设计都是为生产活动而设计的，设计目的都是为了满足生产的需要。厂房设计中的结构专业作为配套专业首先应该满足工业设计的需求，结构设计服从于工艺条件。事实上，工艺设计者在布置工艺时经常与结构设计产生矛盾。例如，本来开洞的地方可以选择框架梁，设备可以沿着梁布置的却布置在了跨中等。荷载时常出现偏大的情况，甚至有时将设备的荷载作为均布荷载而提出。因此，特别是在方案阶段，结构设计人员应该与工艺相协调，尽可能多的了解工艺布置原则，使设计和施工减少不必要的麻烦。

2.3 设置合理的破坏机制

地震等地质灾害会对结构造成不同程度的破壞，损失程度的轻重要视破坏程度而定，所以，优化破坏次序，防止结构因破坏程度加深而造成更严重的损失便成了结构工程师的主要工作内容。在这一规程中，工程师应该把握一个工作原则：避免结构整体先于结构部分的破坏。工作内容主要有：一是强柱弱梁，也就是避免柱子的破坏先于梁的破坏，整个结构是否牢固关键在于柱子是否牢固；二是强节弱杆，避免节点结构的破坏先于构件的破坏，节点与大部分构件紧密相关，所以要保证节点完好；三是强剪弱弯，剪切破坏发生的比较突然，且无法提前做出准确的预测，而弯曲破坏有一个曲线的变化，往往可以提前预知危险，这就能有效防止破坏进一步蔓延。

2.4 电梯井筒相连接的框架设计

在过去的设计中都是按照纯框架进行计算的，电梯井壁按构造的情况进行配筋，这样的设计偏低不安全，合理的计算方式应该是，框架部分应该按照壁式框架计算出的数值进行配筋，电梯井壁应该按照剪力墙进行配筋；另外一方面，多层厂房在设计中一般都会是多层多吊车的设计，这种设计所采用的方法一般是将一层吊车作为吊车荷载进行输入，其余层次的吊车荷载则作为活荷载进行考虑。

2.5 屋盖支撑系统设计

屋盖支撑系统通常是由垂直支撑、纵向支撑、横向支撑以及系杆组成。屋盖支撑系统的设计应该结合厂房的高度、柱网布置、厂房跨度、屋盖结构形式以及厂房内设备的振动情况进行综合考虑。此外，屋面支撑系统的布置，还应根据柱间支撑的位置总体考虑，使屋面支撑与柱间支撑形成简洁的传力路径，并形成有效的提高厂房刚度的措施。如果厂房内有大型振动设备的厂房，其屋盖还应该设置纵向水平支撑。

2.6 非结构部件的处理

非结构构件指的是隔墙、围护墙、女儿墙等非主要承重和承力部件，虽然不属于主体结构的一部分，但在地震期间却能够改变主体结构构件在地震中的受力状态及分布规律。所以，非结构部件的处理对于建筑结构整体抗震能力意义重大。因此，首先，或者让非结构部件成为抗震结构整体的一部分或者让非结构部件与抗震结构整体不发生任何关系；其次，装饰物与结构整体的连接要可靠；再次，隔墙、围护墙要避免对结构抗震带来的不利影响，其竖向连接要均匀，在平面上的分布要均匀对称。

结束语

随着国民经济的迅速发展，工业建筑要不断满足现代大工业生产，工艺不断更新的要求，过去那种单一功能，单一建筑形式已经不适应生产方式改变的需要，联合车间、灵活车间、工业大厦等多功能厂房应运而生。多层厂房因为工艺布置的要求，一般都需要大空间，结构通常采用框架结构，在层数较多、工艺条件许可的情况下也可以采用框剪结构。

参考文献

[1]刘芸.多层工业厂房结构设计问题的若干探析[J].中华居民，2012（10）：37―39.

[2]康勇，宋磊，陈相宇.浅论多层工业厂房的结构设计[J].科技致富向导，2012，（02）.

[3]黄云叶.多层工业厂房结构设计常见问题及解决方法探讨[J].城市建设理论研究，2012（20）.

[4]张维斌.多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.

作者：陆原

建筑结构设计煤炭工业论文篇3：

场地设计的要点及案例分析

【摘要】随着企业的发展和经济建设的方针政策，在一段时期内新建厂矿的同时将对老厂矿进行改造、扩建，使之更加现代化，这就对总图设计人员提出了新要求，也会遇到新的挑战，文章结合工程实例谈谈旧厂改造中总图运输设计的原则和方法。

【关键词】总图运输；升级改造

1、引言

改革开放以来，我国经济建设出现蓬勃发展的新局面，国民经济进入高度增长阶段，一批老企业合理利用自身有利条件，引进先进技术和设备进行全面和局部技术改造，随着工艺技术的迅速发展，设计施工技术的不断提高，以及人们对生产、生活场所环境要求的日趋提高，处理好改建、扩建工程成为总图运输设计人员的一项重要任务。

2、旧厂改造总图设计原则

旧厂的改扩建形式一般分为以下两类：

利用原有场地进行改、扩建，在车间内改造，也可部分利用原有建、构筑物，部分新建、构筑物；原设计未预留，在原有场地外进行改扩建，可在靠近原场地或独立成区，不管选择哪种形式，在满足设计基本要求同时应遵循以下几种原则。

1）了解企业的总体规划，当地区域或城镇总图规划，该厂周围地形、地势、可利用的土地情况，本着节约用地的原则应选择不占、少占耕地，优先选择在原有场地内进行改、扩建，同时与规划相适应，不能盲目追求眼前利益而牺牲企业的未来发展。

2）深入了解旧厂现状，包括旧厂生产情况、工艺流程、地面设施情况、场地利用情况、外部运输条件等，这是旧厂改造总图运输设计的基础资料，是做好总图设计的前提。

3）旧厂改造不是大换血，从经济的角度出发，应最大限度地利用现有建、构筑物、工程管线、铁路公路等运输设施，以节省投资，做好新老管线衔接、运输路径的衔接，当需要异地搬迁时，应对搬迁投资和改造投资做个方案比选，技术经济比较后再加以取舍。作为总图设计人员应全面、宏观的分析问题，把握全局，力求总图最优，才能把握改造中应抓的重点。

4）尽可能采用联合建筑

为了进一步达到节约用地的目的，并使之适应于连续化生产要求，在无特殊条件限制下，应尽可能减少场地内的零星单体建筑，采用联合建筑布置，能否实现联合厂房布置，与工艺和土建专业密切相关，随着工艺技术的迅速发展，设计施工技术的不断提高，总平面布置不能再采用过去那种单单按产品和工序划分车间厂房了，采用联合厂房优点很多，据统计采用联合厂房布置可节约占地20%-40%，尤其是在可利用场地不大的旧场区内，因此，联合建筑在改、扩建工程中是一种重要布置手法。

5）合理确定建筑物的防火间距

在改、扩建工程中除了有室外空间要求的操作场地外，建、構筑物的间距确定是否合理，对该厂的正常生产、安全影响很大，这些间距定的偏小，不符合国家防火规范，定的偏大，又浪费过多场地，使本身场地紧张的旧厂总图布置更加困难，这时总图人员就要采取相应的措施来解决这一问题，如防火间距不满足规范要求时，建构、筑物相邻的一面，应采用防

火墙、防爆墙，且相邻一面外墙不开窗。

3、煤矿升级改造总图运输设计实例分析

韩家湾煤矿于1988年筹建，设计规模为0.60Mt/a，该矿在建矿以来的17年中，因注入基本建设资金严重不足，致使矿井供电、供水、外部运输、井下运输、通风安全等各系统均不配套，地面设施十分简陋，安全生产难以保证，严重限制矿井产量。

为适应煤炭市场的发展，结合该矿的丰富资源及优越的开采条件，在陕西煤化集团公司的大力支持下，陕西陕北矿业有限责任公司决定对韩家湾煤矿进行技术改造。

该矿储量较丰富，资源可靠，地质条件简单，煤质优良，煤层埋藏浅，易于开采，生产成本低，效益好；工程估算总投资为2.31亿元，改造该矿完全可以达到投资少、见效快的目的。项目的建设促进了国家西部的开发战略的实施，对加速陕西省煤炭工业及革命老区的快速发展具有重要意义，项目的实施具有显著的社会效益。

工业场地是矿井地下开采、煤炭运输与加工的延续，是各环节地面设施的综合体现，亦是现代化矿井风采的展示，故工业场地总图布置是整个矿井设计的重要组成部分。该矿工业场地充分利用了技改前的原场地，设计较好处理新旧设施及生产与基建的关系，是该矿整体设计中具有突出的特点。

工业场地总平面设计采用先进工艺，缩短工艺流程，采用联合建筑，设置井底煤仓简化设施等技术措施，以解决可供规划场地狭小的困难。

本矿技改前工业场地仅6公顷面积，经周边局部扩充后可供规划场地

为7.92公顷，与国家规定的150万吨/年矿井用地指标11.5公顷相距甚大。设计采用综合技术措施解决该难点。

1）调整煤流环节布局：井下设置较大容量的缓冲煤仓，地面不设筛分加工车间前端的地面原煤仓，减少了原煤上仓及至加工车间两条皮带输送机栈桥，总长计200m，简化了设施，节省用地。

2）积极采用联合建筑：通常情况下，筛分车间与装储系统中的产品仓分开设置，鉴于场地狭小限制，设计在保证结构设计安全可靠地基础上，将筛分车间设置于产品仓上，组成筛选、配煤、储装合一的联合建筑，取得缩短流程、简化环节之效果。

3）设计对技改前已建浴室灯房、更衣室、任务交代室联合建筑进行利用改造，新建三层任务交代楼并与改造的浴室灯房联合建筑采用轻钢通透屋顶相接，加设100余米文化长廊至副斜井井口，组成联合建筑体，即满足功能需求，又可联合布置减少单体建筑。