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管道結構設計規范范文1
關鍵詞：門式剛架輕型鋼結構廠房設計
引言
伴隨著我國輕重工業的快速發展，鋼結構房屋特別是門式剛架輕型鋼結構廠房以其自重輕、抗震性能好、施工進度快在輕重工業廠區應用最為廣泛。
門式剛架輕型鋼結構廠房依據《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS 102:2002(以下簡稱《門規》)主要是指單跨或多跨，具有輕質屋蓋、輕質外墻或磚砌外墻，無橋式吊車或起重量小于等于20t的A1~A5工作級別的橋式吊車、不大于3t懸掛式起重機的單層鋼結構廠房。
門式剛架輕型鋼結構廠房設計過程
依據筆者設計經驗，門式剛架輕型鋼結構廠房設計過程如下：
依據工藝等專業提資條件和天車條件確定廠房跨度，跨度尺寸盡量符合建筑模數，有時由于場地等因素的限制，不能按照以上模數取值，輕鋼廠房也是完全可以做到的；柱距尺寸盡量符合建筑模數，有時因其它因素也可以靈活布置；按有無天車條件及廠房內部凈空的要求來確定廠房的檐口高度；按照當地的降雨情況等因素確定廠房屋面的坡度，一般取值1/8~1/20；還有根據地域或工藝等專業要求確定屋面、墻面的維護材料。
設計荷載的取值：
（1）、屋面荷載依據維護材料、當地的氣候條件、屋面的積灰情況等確定屋面恒活荷載的取值。一般彩鋼板維護時取恒荷載標準值為：0.3kN/m2，活荷載標準值按《門規》可取0.5kN/m2，當受荷水平投影面積大于60m2時，屋面均布活荷載標準值可取為0.3 kN/m2；當廠房是多跨或高低跨計算雪荷載時，應按《建筑結構荷載規范》6.2章節選取積雪分布系數；當積灰荷載、屋面活荷載、雪荷載同時存在時應按照《建筑結構荷載規范》4.4.3條和《門規》3.2.5條合理取值；
（2）、吊車荷載，對有吊車的輕鋼廠房應計算作用在排架牛腿上的豎向荷載和橫向水平荷載，此荷載可按照《建筑結構荷載規范》第5章節計算。
（3）、風荷載，主要是風荷載標準值、風荷載體型系數、風壓高度變化系數的取值。此荷載可按照《建筑結構荷載規范》和《門規》相關章節進行取值。
（4）其它荷載，依據筆者的設計經驗主要有屋面梁懸掛吊車荷載，屋面梁通風天窗荷載、柱側管道支架荷載等荷載。屋面梁懸掛吊車荷載可分恒、活荷載加載在懸掛吊車作用屋面梁處；屋面梁通風天窗荷載可分恒、活、鳳荷載作用于天窗與屋面梁節點處；柱側管道支架荷載可分恒、活荷載作用在柱側支架與柱節點處。
3、剛架構件的設計：
（1）依據《門規》4.1.4條廠房柱腳可設計為鉸接或剛接。柱腳鉸接時柱依據結構的受力情況可設計為變截面柱，變截面柱使柱外側平齊，柱的定位軸線可按柱下端（較小端）中心；柱腳剛接時應將柱做成等截面柱，柱的定位軸線應根據上柱的高度、吊車邊緣到上柱內邊緣的距離確定，此時軸線會不在柱截面中心線處。
（2）構件材料的選擇.，經常選擇的是Q235和Q345.。當穩定控制時,宜使用Q235；強度起控制作用時,可選擇Q345。依據《鋼結構設計規范》3.3章節，對選用Q235鋼，有些部位不能應用沸騰鋼，對于需要驗算疲勞的焊接構件應依據當地的氣候條件適當選取B、C、D類鋼材。
（3）柱截面按長細比估算. 通常按50＜λ＜150, 一般取值在80左右。柱與梁設計為剛接，梁的截面可依據受力包羅圖分段設計，當為單跨且中間無柱時，一般依據跨度按0.25~0.50~0.25來對稱劃分截面，將兩端0.25部分取變截面，中間0.50部分取等截面，這樣設計可以充分發揮梁截面的受力性能，減少鋼材用量，降低工程造價；梁截面高度一般在跨度的1/20~1/50之間選擇，翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按l/b限值確定時，可避免鋼梁的整體穩定的復雜計算，這種設計方法較簡單，確定了截面高度和翼緣寬度后，其板件厚度可按規范中局部穩定的構造規定估算；梁截面選取時盡量做到“高腹薄壁”；有時為加快工程進度也可選取成型鋼材。
（4）梁柱截面的驗算包括強度、穩定性、剛度三方面。對鋼柱一般均為壓彎剪構件，鋼梁起控制作用的為彎剪力，相關驗算按照《門規》和《鋼結構設計規范》等規范相關章節計算。這里需要注意的是柱的平面外計算長度可依據《鋼結構設計規范》5.3.7條取值，梁的平面外計算長度可依據隅撐的間距取值。
當驗算截面不能滿足時，加大截面應該分兩種情況： (1) 強度不滿足時,通常加大截面的板件厚度,抗彎不滿足加大翼緣厚度，抗剪不滿足加大腹板厚度（腹板抗剪，翼緣抗彎）。(2) 變形超限，通常加大截面的高度，因為截面特性與截面高度是n次方的關系，加大截面厚度會很不經濟。
（5）剛架節點連接，主要有梁柱節點、梁梁節點、牛腿節點、柱腳節點設計。梁柱節點、梁梁節點連接中通常采取摩擦型高強度螺栓連接，相關計算參見《門規》和《鋼結構設計規范》等規范相關章節；牛腿節點主要受彎剪力，設計時應利用腹板抗剪，翼緣抗彎，通常牛腿上下翼緣與柱采用焊透的V形對接焊縫，也可以采用角焊縫，此時角焊縫的大小應根據牛腿翼緣傳來的水平力F=M/H計算，腹板采用的角焊縫大小由剪力V確定；柱腳節點應依據剛接和鉸接形式進行設計，相關設計參見《門規》和《鋼結構設計規范》等相關章節，此時因鋼結構自重較輕，依據《鋼結構設計規范》8.4.13條，一般情況下均需設置抗剪鍵。
參考文獻：
[1] 《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS 102:2002中國計劃出版社
[2] 《鋼結構設計規范》GB50017-2003中國計劃出版社
[3] 《建筑結構荷載規范》GB5009-2001(2006年版) 中國建筑工業出版社[作者簡介：
王彬 ，出生年月：1980.01，性別：男，民族：漢，籍貫（省市縣）：河南省鄭州市，學歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：工民建結構設計，從事的工作：工民建結構設計。
軒興華，出生年月：1980.11，性別：女，民族：漢，籍貫（省市縣）：江蘇省無錫市，學歷：本科，職稱：無，研究方向：工民建結構設計，從事的工作：工民建結構設計。
作者簡介：
管道結構設計規范范文2
關鍵詞：高架流槽；支架；梁加固；內襯水池
1、工程概況
某煉鋼廠轉爐濁環供水系統，現有斜板沉淀池出水是利用2根DN700埋地管道重力流流入中心循環水泵房西北側的濁環熱水池，再由泵房內泵組加壓后送往設在循環水泵房頂部的冷卻塔進行冷卻，降溫處理后的回水自流入濁環冷水池循環使用。由于管道為倒虹吸方式敷設，流速慢，水中懸浮物含量高，管道中容易積泥，結垢嚴重且無法疏通，通水能力下降，導致斜板沉淀池非正常溢水。大量外排污水在周邊道路及場地漫流，影響周邊交通、安全及環保，嚴重威脅整個濁環水系統運行安全，影響周邊環保，同時造成大量水資源的浪費。綜上所述，對煉鋼轉爐濁環供水系統進行改造是十分必要的。
2、改造的主要內容及效果
改造的主要內容有4項：1、高架流槽本體的設計。2、高架流槽支架的設計。3、中心循環水泵房屋頂需增加一臺冷卻塔，引起部分框架梁承載力不足，需進行加固。4、由于進水水量增加，溢流池需加高。
主要設計荷載：本工程建筑物所在地區基本風壓為：0.40kN/m2，地面粗糙度為B類；基本雪壓為0.65kN/m2；高架流槽內水荷載：10kN/m；檢修走道活荷載：2kN/ m2。
2.1高架流槽本體的結構設計。
高架流槽本體可以看成是由兩個H型鋼組成的桁架，上弦支撐是角鋼，下弦為鋼板；也可視為半箱型截面的梁，上部僅設綴條。高架流槽受雙向荷載作用，水平向為風荷載，豎直向為自重、水荷載及走道活荷載，荷載組合分項系數按荷載規范取值。根據鋼結構設計規范，高架流槽需要計算的有：截面抗彎強度驗算，最大正彎矩的控制位置在跨中；抗剪強度驗算，最大作用剪力的控制位置在端部；整體穩定驗算，平面外計算長度為其計算跨度；局部穩定驗算，主要計算翼緣寬厚比和腹板高厚比；撓度驗算，最大撓度所在位置為跨中，容許撓度限值根據鋼結構設計規范取跨度的1/400。加勁肋宜在腹板兩側成對配置，橫向加勁肋的間距一般取為腹板高度的0.5～2倍，厚度大于外伸寬度的1/15。縱向加勁肋可不設置。高架流槽在支架上的支座處，應采取構造措施，以防止端部截面的扭轉。高架流槽檢修走道可選擇花紋鋼板或鋼格柵板。高架流槽的焊縫質量等級要求所有對接焊縫質量應達到二級，角焊縫外觀質量等級應達到三級。
高架流槽架空鋪設，距地面約8m左右，整個流槽結構由流槽本體、檢修走道、跨越爬梯及支撐流槽的鋼結構桁架和支架等幾部分組成。高架流槽為敞開式，不僅能很好地滿足工藝重力流無壓排水的生產需要，維護簡便、便于水中熱量的散發，更重要的是方便清理結垢，保證水流的暢通。
2.2高架流槽支架的結構設計。
高架流槽支架的計算主要考慮支架的選型，荷載，計算長度及長細比，支架柱的長細比控制在150以內。支架基礎應按上部結構合理地選擇形式，基礎設計等級可按丙級考慮，可不做變形計算，基礎為雙偏心受壓構件，在設計時應控制基礎的偏心距，盡量避免出現零應力區。此外，安裝高架流槽時應采取有效措施保證支架的穩定。
在高架流槽布置的走向中，有一段需從中心循環水泵房屋面通過，根據鑒定報告，該廠房部分框架梁在新增高架流槽荷載后不能滿足現行規范對其承載力的要求，框架柱能滿足規范要求。有如下兩種方案：（1）荷載直接作用在現有框架梁上，對現有框架梁進行加固處理；（2）將現有柱頭加高，新增鋼梁，使高架流槽的荷載作用于鋼梁上，再傳給柱。在綜合比較了兩種方法的投資、現場施工難度等后，本著盡量不破壞現有結構的原則，決定采取第二種方案。因此，需對施工隊伍的專業資質和施工經驗進行嚴格的審查。
2.3中心循環水泵房屋頂新增一臺冷卻塔底部框架梁加固。
中心循環水泵房屋頂需要新增一臺冷卻塔，根據鑒定報告，冷卻塔底部框架梁在新增設備荷載后的承載力不足，評級為c級。不滿足國家現行規范要求，必須立即采取措施。
由于新增冷卻塔的位置，現場情況較為復雜，利用鋼梁將荷載直接傳遞到柱子的方法已不適用。擬采用鋼筋混凝土梁直接加固法，常用的加固方法有：增大截面法、外包鋼法、預應力加固法、碳纖維加固法等，而外粘型鋼加固法（外包鋼法）加固受力可靠，能夠顯著提高構件的承載能力，而且對結構使用空間的影響較小，施工簡便，現場工作量小。根據現場情況，經與業主協商確定，對于承載能力不足的框架梁采用外包鋼法。具體如下：用角鋼外包于梁底兩角，兩側用螺桿穿孔錨固在梁頂面，形成封閉箍，角鋼≥L50×5，綴板不小于-40×4，加密區間距為@200mm，非加密區為@400mm。待鋼構件固定后用環氧膠泥將型鋼架全部構件邊緣嵌補嚴密，在利于灌漿的適當位置鉆孔，粘貼灌漿嘴（一般在較低處），并留出排氣孔，間距為2～3m。待膠泥完全固結后，方能通氣試壓。以0.2～0.4MPa壓力將環氧樹脂漿從灌漿嘴壓入，當排氣孔出現漿液后停止加壓，以環氧膠泥封堵排氣孔，再以較低壓力維持10min以上，以環氧膠泥堵孔。以上完成后，型鋼表面（包括混凝土表面）應抹厚度不小于25mm的M15水泥砂漿（內加鋼絲網防裂）做保護層。加固完成以后對破壞的屋面防水層再按原樣恢復。
采用加固技術，用較少的投入，滿足了使用要求，使用效果良好。
2.4對溢流池進行改造
現有溢流池大小為10m×24m，深3m，無蓋，砌體結構，現由于通過高架流槽流入的水量增加，水池容積已不滿足生產需要，水池容積需擴大，需要加高約1.5m。
經計算，直接加高不滿足現行規范要求，但如果拆除重做，工期時間長，對現場周圍環境的破壞較大，所以采取內襯一個鋼筋混凝土水池，根據現場勘查，現有水池內有大量淤泥，在新建水池之前，必須全部清除干凈，以保證新建水池的基底安全。對水池設計來說，一般需要進行強度、抗浮及裂縫三方面的計算，首先根據經驗假定壁厚進行初步的荷載和內力計算，然后再通過對計算結果的分析來進一步確定合理的壁厚，使整個水池結構既受力明確又經濟可靠。強度計算應選擇合理的計算模型，確定壁板、底板的的支承條件，充分考慮荷載的最不利組合（除正常使用階段外，尚應考慮施工、試水及檢修階段的荷載組合）?？垢∮嬎阈枰_定地下水位標高，抗浮安全系數需大于1.05。由于該溢流池水質為污水，所以控制最大裂縫寬度尤為重要，優先采用直徑較細的鋼筋，裂縫控制在0.2mm以內。水池內側貼環氧玻璃布，刷防腐涂料。
采取內襯一個鋼筋混凝土水池，既滿足了強度、抗浮及裂縫三方面的要求，又節約了投資，縮短了工期，受到業主的肯定。
3、結語
工業改造設計是一項復雜的工作，考慮的因素有很多。在滿足使用要求、滿足技術規范規程的前提下，綜合考慮新老結構的共同作用。結合工程實際情況，選擇適用、經濟、安全、簡便的改造方案，減少對已有建筑物的損傷，保證原結構的正常工作，這對改造項目十分重要。煉鋼廠轉爐濁環供水系統經過本次改造，斜板沉淀池出水通暢，有效避免非正常溢水現象，保護了周邊環境。如今該項目已經正式投產，運行情況良好。
參考文獻：
[1]GB50009-2012 建筑結構荷載規范【S】
[2]GB50017-2003 鋼結構設計規范【S】
管道結構設計規范范文3
【關鍵詞】地鐵；矩形頂管；土壓平衡；結構計算
1、引 言
矩形頂管技術是在圓形頂管技術的基礎上發展而來，它是一種類似于盾構法的地下工程非開挖管道鋪設技術，采用頂管掘進機成孔后，將預制成形的管道從頂進工作井頂入形成連續襯砌的管道非開挖技術。相比于圓形管道，矩形管道的空間利用率更高，在隧道等通道工程中比傳統施工技術有更大的優勢。由于目前仍沒有矩形頂管管節的相關設計規范，根據矩形管節的受力特點可按矩形框架進行設計計算?？蚣茌S線以構件中心線為準，進行超靜定結構內力效應分析。矩形頂管結構承受著覆土荷載、地面超載、水土壓力及水浮力，一般來說這些荷載中，水壓力、水浮力及地面超載的變化會直接影響頂管結構最終配筋。計算分析時應充分考慮，水位及超載變化對結構內力的影響，得出控制內力最不利因素。
2、工程背景
深圳地鐵某隧道工程，位于深圳市福田區華強北路與振華路交匯處，沿華強北路呈南北方向布置，長度為41m，底板埋深約9米，平面上共三條隧道。頂管截面外輪廓尺寸6.9m×4.9m，矩形，壁厚0.45m，標準管節長度1.5m。隧道與下方深圳2號線盾構隧道正交，兩者最少凈距離594mm。隧道與上方電力、電信、雨水砼管和污水砼等管線正交，兩者最少凈距離448mm。由于本地區國內電子產品流通的主要樞紐，考慮人流車流的密集、周邊管線及現有深圳2號線盾構隧道等條件制約，經過長期的論證和研究，決定采用大型矩形頂管技術。
2.1主要設計參數
1）頂管隧道結構工程使用年限為100年，安全等級為一級，結構重要性系數為1.1；2）頂管隧道結構抗震設防烈度為7度，抗震設防類別為乙類，抗震等級為三級；3）頂管隧道屬甲類人防工程，工程防核武器及常規武器抗力級別均為6級，防化等級為丁級；4）頂管隧道結構構按一級耐火等級設計。
2.2計算模型及荷載
本計算采用通用空間有限元分析軟件midas Civil進行計算分析：1）管節之間沒有剛性連接，因此管節受力相對獨立，可沿頂管管節縱向取一米，按平面框架結構進行計算，荷載作用于框架構件軸線；計算簡圖見圖1；2）矩形管節的結構計算考慮：①恒載：管節自重、覆土重、水浮力；②活載：土壓力、水壓力、地面堆土和車輛荷載引起的超載、地面堆土和車輛荷載引起的附加側壓力；3）采用地層彈簧模擬地層反力，彈簧剛度=基床系數×分段長度。
2.3荷載及地質參數取值
根據工程勘察報告，巖土層頂面標高、埋深及厚度統計表中各土層厚度平均值，用該厚度對土層厚度、靜止土壓力力系數求加權平均，簡化為均勻土層計算土側壓力。巖土參數見表1，荷載取值見表2。
結構主要位于在④9中砂層，根據地質報告，土層豎向地基系數Kv=22MPa/m，水平向地基系數Kh=29MPa/m。
3、計算分析
下面以深圳地鐵某隧道工程為例，計算分析矩形頂管的管節內力，包括四種荷載組合工況：工況1，全水頭有地面超載；工況2，半水頭有地面超載；工況3，無水頭有地面超載；工況4，全水頭無地面超載。
3.1頂管管節計算
矩形頂管管節內力計算，考慮正常使用極限狀態基本荷載組合，永久荷載分項系數1.35，可變荷載分項系數1.4*0.7。內力匯總表如下表3.
根據詳勘報告，穩定地下水位埋深3.80～4.60m，接近于工況2；因此，工況2為常態的工況，以工況2為比較標準。
工況1和工況3，雖然分別對應全水頭和無水頭的比較極端的情況；但是這兩種工況對結構設計有指導性意義。
工況4為無超載的情況，即頂管上方出現長期封路并無堆載情況，是對結構受力有利的工況。
4、結論及建議
計算分析表明，結構支座彎矩及剪力的控制工況出現在工況1，跨中彎矩的控制工況出現在工況3。在頂管管節結構設計時，為減少工作量，可僅計算工況1，跨中彎矩乘以1.15～1.2的放大系數。
頂管管節一般設置腋角，驗算支座處斜截面承載力以及裂縫時，建議截面有效高度 ho考慮腋角厚度的有利影響；或者不考慮腋角厚度的有利影響，支座處的彎矩及剪力值取腋角根部處。
參考文獻：
[1]《地鐵設計規范》 （GB50157-2013）
[2]《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2010）
管道結構設計規范范文4
關鍵詞：短預應力鋼束、鋼束回縮、預應力損失
1提出問題
從上世紀50年代到現在，預應力混凝土結構在我國已經得到了長足發展，在公路橋梁、鐵路橋梁、各種屋架、飛機跑道、港口碼頭、壓力管道、預應力混凝土船體結構、以及原子能反應堆等混凝土結構中得到廣泛應用。在實際的工程結構當中，有時截面尺寸又比較小的結構要承受較大的荷載，因此需要布設較短的預應力鋼束，譬如斜拉橋混凝土索塔錨固段布設的水平預應力鋼束即為此類。但是，由于預應力鋼束較短，錨具變形、鋼束回縮引起的預應力損失較大，實際施工當中有時僅這項預應力損失就達到控制應力的45%左右。下面以井字形布置的某斜拉橋索塔拉索錨固段的水平預應力鋼束為例，通過理論計算和試驗測試來研究短鋼束的錨具變形、鋼束回縮引起的預應力損失。
2理論計算
選用的實例工程為2010年元月完工的某斜拉橋，該斜拉橋為菱形混凝土索塔，混凝土強度等級為C50，斜拉索拉索的最大拉力達到800噸，索塔拉索錨固段的水平預應力鋼束采用井字形布置，鋼束采用915.2，抗拉強度標準值為1860MPa，張拉控制應力為=1395 MPa，一端張拉。一般來說，井字形鋼束比環形和U形相對更短些，索塔拉索錨固段的截面中空矩形，尺寸見圖2-1，試驗圖中1#鋼束為研究對象，長度l=4.520m，轉角θ=16.52°。
圖2-1截面尺寸及鋼束布置圖（單位：mm）
根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62-2004），計算錨具變形、鋼束回縮和接縫壓縮引起的預應力損失。對于曲線鋼束，應計算錨固后錨具變形、鋼束回縮等引起的反向摩擦的預應力損失。反向摩擦的管道摩擦系數可取同正向一樣。反摩擦的影響長度如圖2-2所示，計算式見（2-1）。
=（2-1）
―鋼束回縮值（mm）
―預應力管道摩阻損失（MPa）
Ep―鋼束彈性模量
圖2-2考慮反摩擦鋼束預應力損失計算簡圖
對于短鋼束反摩擦的影響長度有可能是整條鋼束的長度l，圖2-2中db即表示＞l時，預應力鋼束扣除管道正摩擦和回縮（考慮反摩擦）損失后的應力分布線。
根據（2-2）式計算預應力管道摩阻損失
（2-2）
根據規范，取，，另有 ，
則
管道摩阻預應力損失試驗測試值為172.0MPa，與計算值相近。
再計算反摩擦的影響長度
===5509.8mm
＞
可知對于1#鋼束，從張拉端到錨固端均受反摩擦影響。
計算反摩擦對應的回縮量
===4.0mm
除去反摩擦的影響后，鋼束回縮引起預應力損失，即
由錨具變形、鋼束回縮引起張拉端總的預應力損失
3試驗測試
選取3束1#鋼束作為試驗測試對象，試驗裝置示意圖如圖3-1。抗拉強度標準值為1860MPa 的915.2預應力鋼束，控制應力，千斤頂試驗時控制張拉力為Nk=1758KN。
圖3-1測試裝置示意圖
測試結果見表3-1。
表3-1測試結果和理論計算值比對
從試驗結果可知，長度為4.52m的1#鋼束，錨具變形、鋼束回縮引起的預應力損失達451.3MPa，占張拉控制應力的32.4%。
當然，測試值中沒有扣除由于混凝土壓縮變形引起的預應力損失，但截面尺寸較小，剛度較大，壓縮量也很小。另外，試驗是選擇溫度變化不大的陰天進行的，每束試驗前后溫差不到2℃，溫度的影響可以忽略。
4結語
從試驗結果來看，試驗短預應力鋼束的錨具變形、鋼束回縮引起的預應力損失為451.3MPa，如考慮管道摩阻引起的應力損失，累計預應力損失已達44.7%。因此，在進行結構設計如需配置較短預應力鋼束時，對此要有充分考慮，以保證結構混凝土中有效預壓應力能滿足設計要求，建議能結合模型試驗進行對比分析。
參考文獻：
[1]《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2004）.中華人民共和國交通部，2004.
[2]《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62-2004）.中華人民共和國交通部，2004.
[3]《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）. 中華人民共和國交通部，2001.
管道結構設計規范范文5
【關鍵詞】冷庫工程；結構設計；問題
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A
一、前言
近年來，由于冷庫工程的不斷壯大，冷庫工程結構設計得到了人們的日益關注。合理的結構設計對冷庫的安全性，耐久性、制冷效果、節能等方面有著舉足輕重的作用。雖然我國在此方面取得了一定的成績，但依然存在一些問題和不足需要改進，加強冷庫工程結構設計問題的研究，對我國冷庫工程的發展有著重要意義。
二、冷庫結構的特點
冷庫建筑屬倉庫類建筑，它主要由庫房、機房、變配電室和其它附屬建(構)筑物等組成。按冷庫使用性質的不同，冷間溫度一般在-40℃~0℃左右。因此冷庫與一般建筑相比具有以下特點：冷庫屬倉庫類建筑，主要用作存放食品，因此結構荷載值大，活荷載標準值一般在15~30kN/m2；冷庫結構是在常溫下施工，低溫運行，結構在施工完至開始使用這一段時間內溫度變化大，這段時期內結構溫差效應比一般結構大的多；冷庫內，結構長期處于低溫、低溫高濕及溫濕度頻繁變化狀態下，容易導致結構裂縫產生；由于冷庫是屬于人工降溫，因此冷庫的絕熱要求很高，結構布置不合理容易產生冷橋，破壞保溫層，導致結構破壞；冷庫內與常溫交接處，在使用過程中，都要求避免裂縫。
三、冷庫結構的不同分類
(1)土建式冷庫
冷庫的墻、柱、樓板等主體采用鋼筋混凝土結構，冷庫墻內側鑲貼隔熱層；當隔熱層采用松散材料時，墻體則采用內夾隔熱層的雙層結構。
(2)裝配式冷庫
近年來，室內裝配式冷庫以其結構形式簡單、施工速度快、投產周期短、運行效果好等特點得到了業主的認可。它用以聚氨酯等材料作為芯材的預制隔熱板，在現場組裝而成，聚氨酯的容重小于45kg/m3，厚度100~150mm，板寬1000~1200mm，板高6~8m。墻、頂板均由鋼架支撐，采用內框架和外包隔熱層的形式。小型裝配式冷庫設在室內，由預制隔熱板快速拼接、組合而成，結構簡單，如小型商場、酒店的食品儲藏庫。
室外大型裝配式冷庫，結構相對要復雜一些，設有土建地基，冷庫地坪采用軟木或聚氨酯光板隔熱，下設防潮層、防凍通風管或地壟墻架空層。房頂為防止日曬雨淋，設有波紋壓型薄鋼板制成的屋面。
四、冷庫結構設計問題的影響
冷庫作為冷藏鏈的一個重要組件，是制冷業發展的基礎。隨著我國GDP的增長，人們的生活質量也隨之提高，反季消費和生產企業需要冷藏儲存的食品貨物越來越多導致冷庫需求增加。近年來許多冷庫多由其他建筑用途改建而成，改建過程中，從功能設計與建筑結構兩方面看，普通倉庫與冷庫建筑的規范要求還相差甚遠，存在大量的設計缺陷和安全隱患，所以冷庫運行安全事故頻發。此外，大量普通倉庫改建而成的冷庫存在手動裝卸無庫門、密封裝卸平臺過窄等一系列缺陷，導致能耗增加。大量的改建冷庫存在設計不合理、安裝不規范等問題，從而引發安全事故，造成制冷劑大量泄露，嚴重破壞周邊環境。從功能上來講，冷庫的運行環境良好是確保產品新鮮和食品安全的前提。現階段我國冷庫對產品的擺放與日常出入庫的管理不科學。比如日常管理過程中，要明確限制操作時間，假如冷庫門完全敞開則會加速冷庫內外的熱交換，既增加了冷庫的能耗，又易導致食品因與外界空氣接觸而發生霉變。所以目前冷庫設計影響我國冷庫建設和運營方面的安全管理，導致我國冷庫運營存在安全事故多、能耗水平高、環境維護差三個方面的嚴重問題。
五、冷庫工程結構設計中需要注意的問題
1、結構選型簡介
根據工藝物流布置主結構可以采用：框架結構、板柱-抗震墻結構、排架結構和普通鋼結構。
（1）框架結構：當采用框架結構時，柱網布置較為靈活，可以適用于高層冷庫?？蚣軆炔康闹鞔瘟翰贾眯杞Y合內部的工藝物流吊掛布置情況和凈高要求，確定主次梁結構、交叉梁體系、井字梁格布置，板格形成單向板或雙向板。根據分析對比可以知道，在柱網8m×12m并荷載小于500kg/m2的情況，布置單向梁格較為經濟；在柱網8m×12m或12m×12m并荷載1000kg/m2~1500kg/m2的情況，采用井字梁格布置對受力和梁格大小均比較合理。在建筑防火分類為丙類建筑時，一定要注意板底至梁底的高度小于600mm，這樣有利于電專業在造價方面的控制（設置防火報警裝置的區域，如未加設吊頂時，板底至梁底的高度大于600mm，須在每一個梁格內設置報警裝置）。
（2）板柱-抗震墻結構：當對建筑空間或凈高要求較為嚴格時，可采用此種結構形式。
（3）排架結構：在結構內部需要提升物流速度和貨物立體存儲的要求時，采用柱距為6~8m、跨度18~27m的排架較為合理。同時高度可以根據物流量和存儲量的情況確定合理高度6~11.8m。
（4）普通鋼結構，主要承重構件由各種類型的鋼材組成，結構形式多用于單層的裝配式冷庫，局部也可結合組合樓板設置夾層，實現與排架結構相對應的跨度和柱距要求。
2、材料要求
由于冷庫結構長期處于低溫、低溫高濕及濕度頻繁變化狀態下，因此建筑結構應采用耐低溫、耐濕、抗水性能好的材料。具體冷間內材料要符合以下要求：
（1)應采用普通硅酸鹽水泥或采用礦渣硅酸鹽水泥。不得采用火山灰質硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。
（2)不同品種水泥不得混合使用，同一構件不得使用兩種以上品種的水泥。
（3)冷間內磚砌體應采用強度等級不低于MU10的燒結普通磚，并應用水泥砂漿砌筑和抹面。砌筑用的水泥砂漿強度等級不應低于M7.5。
（4)冷間內鋼筋混凝土的受力鋼筋宜采用HRB400級和HRB335級熱軋鋼筋，也可采用HPB235級熱軋鋼筋。冷間結構用鋼除符合本規范外，尚應符合現行國家標準《鋼結構設計規范》（GB50017）和《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）的規定。
（5)0℃以下冷間處于低溫環境，屬于二b類環境；冷間的混凝土強度等級不得低于C25，配制混凝土時，最大水膠比為0.55，最大氯離子含量為0.15%，最大堿含量3.0kg/m3。
3、結構構件特殊構造要求
（1）冷間采用鋼筋混凝土結構時，伸縮縫的最大間距不宜大于50m；
（2）柱：根據工藝對冷庫內貨架布置和通道要求，冷庫柱距控制一般在6~8m，也有特殊的情況高達12m。柱斷面尺寸根據其結構形式和受力情況確定，在滿足抗震要求的情況下，需結合工藝的叉車使用頻率提高其受叉車撞擊的因素，尺寸不宜小于400mm×400mm。
（3）剪力墻：由于冷庫結構溫差效應較一般結構明顯，同時考慮有效利用剪力墻的抗側和抗扭剛度，應沿兩個主軸方向或其他方向雙向布置，兩個方向的抗側剛度不宜相差過大。房屋較長時，剛度較大的縱向抗震墻不宜設置在房屋的端開間。
（4）梁：由于冷庫內的荷載通常較大，根據柱距和梁的支撐長度，盡量滿足凈空使用和管道安裝要求減低梁高度，設置寬扁梁，且盡量保證兩個方向梁的高度相同，便于通風、消防管道和電纜橋架的實施。
（5）板：由于冷庫冷間內荷載大，采用框架結構時，板跨度宜取2~3m之間，板厚宜取120~150mm，保護層厚度宜取25mm（根據冷庫設計規范確定環境類別，再依據混凝土規范確定保護層厚度），當采用板柱剪力墻結構時，板厚宜取柱距1/25~1/30(即200~300mm)。冷間鋼筋混凝土板每個方向全截面最小溫度配筋率不應小于0.3%。
4、護墻體
（1）冷庫的墻體幾乎都是密閉的，室內溫度變化比較緩慢，跟不上室外自然界晝夜氣溫的變化，加大了屋面與墻體之間原來就已經存在的溫差，混凝土與磚砌體的膨脹系數不同，溫度變形不同，且該變形差隨著溫差的增大而加大，在其接觸面所產生剪應力也相應加大，從而導致裂縫比一般建筑容易產生。
（2）冷庫外墻采用自承重墻時，外墻與庫內承重結構之間每層均應可靠拉接，設置錨系梁。錨系梁間距可為6m，墻角處不宜設置。墻角砌體應適當配筋且墻角至第一個錨系梁的距離不宜小于6m。設置的錨系梁應能承受外墻的拉力與壓力。抗震設防烈度6度及6度以上，外墻應設置鋼筋混凝土構造柱及圈梁。
六、結束語
通過對冷庫工程結構設計問題的探討，進一步明確了合理的結構設計在冷庫工程中的重要性。作為結構設計人員，在今后的冷庫設計中，要根據實際情況，采用合理的結構設計方案，確保冷庫的正常運行。
參考文獻
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管道結構設計規范范文6
論文摘要:使結構安全適用、經濟合理、是結構工程師的任務和責任。根據長期工作體會從概念設計的觀點出發，介紹抗震設計中遵循的原則，提高房屋抗震性能的措施。結合工程實際介紹了環境類別和保護層厚度的確定、按簡支梁計算構造鋼筋的設置等問題。
一、概念設計和結構構造
抗震設計中，影響整個結構抗震能力的因素很多，如：結構構件的承載力和變形能力;非結構構件的材料性能及提供的強度儲備；結構的連接構造；結構的穩定性；結構的整體性能在經受第一次地震后多次余震反復作用下的抗破壞能力。目前只對第一種因素作了計算，其它因素尚無法進行計算，靠概念設計和結構構造做到結構體系具備必要的承載力、剛度、穩定性、能力吸收及耗能能力，也就是具有足后的延性。對復雜結構，七分計算三分構造，更重要的是概念設計。
（一）概念設計
材料性能、構件性能、連接構造、結構體系通過實驗、實踐檢驗，但還不能計算，稱為概念設計，抗震設計中應遵循以下原則：(1)結構的承載力、剛度、質量在平面內和沿高度應均勻、對稱和連續分布，避免應力集中：(2)應盡可能設置多道抗震防線，布置超靜定結構及延性較高的耗能構件，注意適當加強靜定結構部位、關鍵部位和薄弱環節；(3)注意結構的連接整體性，結果單元應采用牢固連接，不同結構單元應遵守徹底分開的要求；(4)估計和控制塑形鉸區出現的范圍和部位，有針對性的進行構造布置，掌握結構的屈服過程以及最后形成的屈服機制；(5)做到強柱弱梁、強剪弱彎；(6)采取有效措施防止過早的混凝土剪切破壞，鋼筋錨固滑移和混凝土壓碎等脆性破壞；(7)構件和節點連接的承載力和剛度要與結構的承載力和剛度相適應，節點連接的承載力不低于構件的承載力；(8)應該避免盲目增加鋼筋，某一部分結構設計承載力超強或不足，都可能造成結構的相對薄弱，梁端、柱端及抗震墻的加強部位受彎配筋在滿足承載力和抗震構造要求的條件下，應減少鋼筋超配；(9)考慮非結構性部件對主體結構抗震產生有利和不利的影響。
（二）結構構造
結構體系靠力學計算保證構件的承載力及變形，又靠構造措施將構件連接在一起，形成結構體系，合理的構造保證構件傳力明確；保證在力的多次作用下能力的吸收及耗散；避免因部分構件破壞而使結構體系喪失承載能力及抗震能力；保證在設計使用年限內的耐久性?？梢哉f結構構造是概念設計的具體化。我國通過幾十年的實踐，特別是唐山地震所總計的經驗教訓，后來試驗研究都有完整的結構構造措施。但是認識在不斷提高，概念設計在不斷發展，結構設計除正確運用目前的構造措施，同時還需要不斷總結、充實、提高。
二、結構計算
（一）荷載要準確
荷載包括結構自重，建筑材料做法，設備荷載（設備自重、管道重），建筑功能需要的活荷載，風、雪荷載、地震力、溫度變化產生應力以及其它偶然作用等。有的荷載規范有所規定，可作依據，有的需要各專業提高。建筑專業提高的不僅僅是荷重，而應該是具體的材料做法，設備專業則應提供所選用的樣本。由于建筑做法和設備一般要到訂貨時才能落實，在這以前變換的可能性很大，結構設計人員應該意識到這一點，并要求有相關的知識，準確計算所采用的荷載。
隔墻荷載占總荷載的比例較大，隔墻材料品種繁多，但尚無十分理想的隔墻材料，不是荷重偏大就是隔音差、抗撞擊差或板塊之間易出現裂縫。當隔墻位置固定且隔墻材料確定時，預留荷載是必要的，但考慮過重的隔墻會使結構用鋼量過大。一般可與建筑專業配合，易采用輕質材料并在施工圖中說明隔墻材料，允許荷載值及位置。
結構計算最忌諱漏掉荷載，他將使計算白費或使結構存在隱患，應引以為戒。
（二）應分析計算結果
對復雜或重大工程一般需要用兩種不同單元模型的程序進行分析和比較，對特殊工程應選擇適當的計算程序。建立的模型，邊界、支撐條件應盡量符合實際。程序中的輸入數據應弄明其緣由，弄清其概念，對提高設計質量是不可缺少的。
（三）環境類別與保護層的確定問題
混凝土設計規范第3.4.1條規定了耐久性設計的原則及構件環境類別的分類標準。規范第9.2.1條給出了各類環境條件下的構件縱向受力筋保護層最小厚度。這是新規范重視耐久性問題的具體體現。由于規范是依據構件所處的環境類別來確定縱向受力筋保護層最小厚度的，對于處在兩種環境交界部位的構件，如地下室墻，迎水面側一般為二類環境，而其室內一側一般為一類環境，兩側面的受力筋保護層最小厚度也應有所區別。因此筆者認為，對于處在兩種環境交界部位的構件，在選用最低混凝土級別、確定混凝土配合比等耐久性基本要求（規范第3.4.2～3.4.8條）時應接交界面上兩種環境類別中的最不利環境類別確定，在確定受力筋保護層最小厚度時，則應按構件表面所處的環境類別分別考慮。否則，對于基礎地板、地下室外墻，隨著保護層厚度的增大，采用商品混凝土時，構件表面出現早期收縮縫的機率也隨之增大，而構件表面開裂后，反而影響構件的耐久性。所以保護層厚度不是越大越好，而應構件表面所處的環境類別有針對性地選用。
（四）安簡支計算的梁端部上部構造鋼筋設置問題
混凝土結構設計規范第10.2.6條對實際受約束的簡支梁端上部構造筋作了規定。此時梁端實際受到部分約束，如按梁端的實際約束條件采用彈性理論進行整體內分析，計算所得的實際彎矩除與梁上承受的荷載大小有關外，更與梁端的約束構件即邊梁或構件柱的相對剛度有關。將梁端構造鋼筋的截面面積與梁跨中下部縱向受力鋼筋計算所需截面面積相關聯，只體現了梁上承受荷載的大小，而沒有考慮梁端實際約束程度，如果梁端實際約束程度很弱，非常接近于簡支，即使梁上承受的荷載很大，梁端實際彎矩仍很小，因而沒必要配置太多鋼筋，這是其一。其二，條文所指部分約束梁端的構件通常是指磚混結構的構造柱、框架和主次梁體系中的邊梁，如果梁端實際配筋較大，梁承受的負彎矩也較大，與之平衡的構造柱彎矩或邊梁的扭矩也較大，當約束構件是構造柱時，由于構造柱配筋較小，一般為4φ12，很可能造成構造柱的配筋不足；當約束構件是框架或主次梁體系中的邊梁時，雖然按彈性理論計算邊梁有較大的扭矩，但國外的試驗資料表明5，邊梁開裂后，其抗扭剛度約相當于彈性抗扭剛度的1/10。塑性內力重分的結果使得邊梁扭矩和梁端實際彎矩值都很小，沒比要配置太多的鋼筋。新的混凝土結構設計規范實施前，我院設計的大部分工程終于邊梁相交的梁端實際配筋統一為2φ12（四肢箍為4φ12），20世紀六七十年代設計的部分工程甚至為2φ10或2φ8這些工程已正常使用了30年綜上所述，規范所給的這種配筋策略是否合適值得商榷。
參考文獻
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