悬挂式防渗墙（精选7篇）
悬挂式防渗墙 篇1
0 引言
随着城市建设中的土地资源稀缺、人防和地下交通和商业的需求导致城市地下空间开发强度不断增加, 深基坑, 超大型基坑工程屡见不鲜。在透水地基中, 基坑工程除需支护技术外还常常要解决地下水的问题。为达到基坑干作业开挖和消除基坑开挖过程的渗透变形问题的目的, 得对地下水进行有效控制。基坑工程地下水控制主要有两种途径, 一种是采取适当措施彻底切断基坑内外地下水的水力联系, 也就是在基坑周边设置完整的防渗帷幕, 将基坑内外含水层渗流通道隔断;其二是设置降水系统将基坑内地下水位降低至开挖面以下。单从技术角度上出发, 采用完整防渗帷幕阻断基坑内外水力联系, 可以在不改变基坑外地下水位的条件下实现基坑开挖过程对地下水控制目的, 其技术优势明显。形成完整的防渗帷幕需要专门工法 (如地下连续墙、三轴搅拌桩、双轮铣等) , 施工装备的能力要求和造价都较高。当含水层深厚时, 为形成完整防渗帷幕要么技术上难以实现, 要么造价难以承受。在完整的防渗帷幕方案可行性差的情况下, 只能选择采用降水法实现基坑开挖过程的地下水控制。
基坑降水会带来基坑周边一定范围内地下水位下降, 导致这个范围内的可压缩土层压缩产生地面沉降和不均匀沉降。当这种沉降和不均匀沉降过大时, 对基坑周边的建 (构) 筑物、道路和管线将产生不利影响或损坏。这种情形下的地下水控制, 就是要控制坑内水位降至设计要求的同时, 维持坑外地下水水位在一定高度, 以避免对周边环境产生不利影响。
在基坑内降水过程维持基坑外地下水位的常用手段是:在坑外合适的位置设置回灌井提高降水影响范围的地下水位;或在基坑周边设置悬挂式防渗帷幕, 以增加降水过程地下水渗径, 使坑外水位壅高。或同时采用这两种手段来控制坑外地下水位。
有些基坑工程, 基坑底面隔水层下存在承压含水层 (承压水) , 当基坑开挖到一定深度后, 基坑底面下隔水层底面以上土体自重应力小于承压水压力, 承压水将冲破上覆土层涌向坑内, 即形成所谓的基坑突涌。基坑突涌往往具有突发性质, 导致基坑围护结构严重损坏或倒塌、坑外大面积地面下沉或塌陷。
为了避免基坑突涌的发生, 设计中通常采用深井降水, 通过减压降水降低承压水头, 达到降低承压水压力的目的。减压降水同样要控制基坑周边的沉降和不均匀沉降。
以下将介绍悬挂式防渗帷幕和回灌技术在某工程的应用。
1 工程概况
某项目C-a4地块用地面积24586.06平方米, 总建筑面积为168345.11平方米。拟建1幢57层公寓楼, 建筑高度179.25m, 其它部分为4-5层商业用房, 建筑高度29.45-32.45m。本工程±0.00相当于罗零标高7.200, 地面整平标高约为罗零高程6.500, 即-0.70。拟建物范围下设置三层地下室, 底板面标高为-16.10m。按承台垫层底标高考虑, 开挖至相对标高-17.00~-19.00m, 开挖深度为16.3~18.3m;电梯井开挖深度19.90m和22.40m。基坑周长约550m, 面积约为20000m2。地下室外墙线距用地红线距离约为5m。
根据资料及现场调查场地周边道路均存在地下电缆、煤气管道及供水管道等。
1.1 工程地质与水文地质条件
项目场地岩土体自上而下依次为:杂填土 (1) , 厚度0.70-3.40m;粉质粘土 (2) , 厚度0.40-2.00m;淤泥 (3) , 局部夹薄层粉细砂, 厚度6.00-23.10m, 顶板埋深1.80-3.80m;中砂夹淤泥 (3) -1:层中多间夹薄层淤泥 (5-10mm) 或与淤泥呈互层状, 透镜状存在于淤泥 (3) 中, 厚度0.80-14.00m;粉质粘土 (4) , 厚度0.40-8.70m, 顶板埋深11.20-25.30m;中砂 (5) :厚度0.70-12.00m, 顶板埋深16.50-28.20m;淤泥质土 (6) , 该层下部局部夹薄层中砂, 厚度1.20-22.30m, 顶板埋深16.70-38.60m;粉质粘土 (6) -1, 透镜状存在于淤泥 (6) 层中, 厚度0.60-5.00m;中砂 (7) , 厚度0.80-15.30m, 顶板埋深23.00-41.00m;粉质粘土 (8) , 局部分布, 厚度0.60-6.80m, 顶板埋深32.30-40.00m;淤泥质土 (9) , 局部分布, 厚度0.60-5.00m, 顶板埋深35.30-42.10m;粉质粘土 (10) , 厚度0.70-7.00m, 顶板埋深32.30-43.70m;中砂 (11) , 厚度0.60-6.80m, 顶板埋深34.30-46.40m;圆砾 (12) , 厚度3.70-10.10m, 顶板埋深39.20-51.40m;卵石 (13) , 主要在主楼位置钻孔揭露该层, 揭露厚度6.10-17.40m, 顶板埋深45.30-55.40m;以下为强风化花岗岩 (14) 和中-微风化花岗岩。
1.2 水文地质条件
场地地下水按其埋藏条件和兴致划分主要为上部的表层杂填土 (1) 中的孔隙潜水, 中部的中砂夹淤泥 (3) -1、中砂 (5) 、中砂 (7) 孔隙承压水, 中下部圆砾 (12) 、卵石 (13) 孔隙承压水, 及下部强风化岩 (14) 、中-微风化岩 (15) 的孔隙、裂隙承压水。由于中、下部地层地下水相互沟通, 为同一含水岩组。其余粘性土、软土层均为弱透水层, 水量很小。
孔隙潜水赋存于杂填土 (1) 中, 为上层滞水, 主要接受大气降水及暗沟生活废水渗入补给。勘察期间该层水位埋深0.20-1.50m, 水位标高5.02-6.21m。含水层水位主要随季节性降雨的影响而变化, 据调查其水位在旱季可下降约1~2m。
孔隙承压水主要赋存于中部的中砂夹淤泥 (3) -1、中砂 (5) 、中砂 (7) 及中下部圆砾 (12) 、卵石 (13) 层中, 含水层富水性和透水性一般-较好。分层水位:中砂夹淤泥 (3) -1水位埋深3.80~4.10m, 水位标高3.00~3.30m, 中砂 (5) 水位埋深3.70~4.00m, 水位标高2.80~3.30m;中砂 (7) 水位埋深3.80~4.10m, , 水位标高2.30~2.60m。中砂 (11) 、圆砾 (12) 、卵石 (13) 含水岩组水位埋深4.10~4.80m, 水位标高1.80~2.60m。含水层主要接受侧向或相邻含水层地下水的补给, 其水位变化幅度均为1~2m。
中砂 (5) 及中砂 (7) 层局部垂直向直接联通, 水力联系密切。
2 地下水渗透稳定分析
C-a4地块下伏的承压含水层项板埋深按区域分为两部分, 一部分裙楼区域大于35m;其余部分埋深约为27.0m。承压含水层顶板埋深约为27.0m部分, 基坑开挖较深处基底面己接近承压含水层顶。
随着基坑开挖深度的不断加深, 抗突涌系数 (承压含水层顶板以上土层的重量与承压含水层顶板处的承压水水头压力相比) 不断减小。为了能够在开挖阶段反映基坑抗突涌的风险, 对抗突涌系数进行动态分析。
对承压含水层水顶板埋深为27.0m部分进行抗突涌计算见表1.
式中:F———安全系数 (取1.1) ;
hs———基坑开挖深度 (m) ;
D———承压水水头安全埋深 (m)
γs———基坑底板至承压含水层顶板间的土层重度的层厚加权平均值 (本工程取17.0k N/m3)
γw———地下水的重度 (10.0k N/m3)
从以上计算可见, 若初始承压水头埋深4.0m, 基坑开挖深度大于12.1m时, 需要考虑降低承压含水层水位。
3 支护和地下水控制设计
本工程基坑支护采用灌注桩+三道混凝土内支撑+坑内局部双向水泥土搅拌桩加固设计方案。
地下水控制方面, 由于场地含水层深厚, 要形成完整的防渗帷幕其最大深度需达近60m, 造价高昂。经多方案比选, 在支护桩外侧设置三轴水泥搅拌桩防渗帷幕, 帷幕入土深度27.6m, 切断基坑内外淤泥 (3) 中薄层粉细砂和中砂夹淤泥 (3) -1的水力联系。基坑内设置减压降水井, 井深40.0m;防渗帷幕外布置回灌井, 井深38.0m, 主要对中砂 (5) 进行回灌。
降水井和回灌井布置见图1, 支护桩与防渗帷幕剖面见图2。
4 监测结果
基坑监测截止基坑有支护土方子和基坑工程验收前对基坑和周边建筑物、地面监测455次, 除部分监测点竖向位移累计沉降量及部分监测点坑外地下水位超报警值外, 其余及监测指标均无异常情况 (变化均在规范及设计要求范围内) 。
基坑外部分区域地下水位下降超过2.0m, 其原因是这部分回灌井施工场地狭小, 回灌不及时造成。坑外水位降深过大直接导致该区域周边地面沉降速率加快, 采取措施进行回灌后地面沉降很快得到改善。
6 结论
悬挂式防渗帷幕与回灌井结合, 可在深厚透水地基的深基坑开挖与降水工程有效控制基坑外地下水水位变化, 从而控制周边建 (构) 筑物和地面沉降。
回灌效果除取决于回灌目标层和回灌量外, 回灌是否及时也十分重要。回灌滞后引起的周边沉降虽然在回灌后很快会得到控制并收敛, 但回灌前产生的沉降已无法消除。
当回灌不及时或回灌中断导致基坑外地下水水位下降超过设计值, 即使马上恢复回灌也会造成短期内周边地面沉降加剧。
参考文献
[1]基坑工程手册 (第二版) , 中国建筑工业出版社, 2009年11月.
悬挂式无线遥控音响的设计 篇2
随着人们生活水平的提高,加大了对身体健康的追求,越来越多的人参与到了晨练中,中老年晨运者占其中很大的比例。太极拳、太极剑和秧歌等运动项目比较受中老年晨运者的欢迎。但是参与这些晨运项目时,需要音乐伴奏,晨运场所没有固定的放音设备,自带放音机等放音设备又给晨运带来不便。为了解决这一矛盾,文中提出了悬挂式无线遥控音响的设计。总体设计构想是,将笨重的功率放大设备固定在晨练场所的高处,将放音设备与遥控设备集成在一起做成小巧的移动设备随身携带,放音设备和功率放大设备之间通过无线收发器件完成连接;遥控设备控制无线接收设备的电源;电子开关控制功率放大器的工作电源,电子开关受音频信号控制。这样晨练时,仅需携带一个小巧的手持设备,就可以进行音乐伴奏下的晨练运动,而且不影响人们在晨练前和晨练后进行其他的活动。
1 音响的总体结构
悬挂式无线遥控音响的总体结构框图如图1所示,由两部分组成,一为悬挂设备,一为手持设备。悬挂设备由无线接收器,功率放大器,扬声器和电子开关等组成。无线接收设备用于接收音频信号,接收到的音频信号经功率放大器放大后,驱动扬声器输出,由于悬挂设备悬挂于晨运场所的高处,没有手动开关,要维持音响正常工作,就必须保证功率放大器始终处在工作状态,不仅浪费电能,而且会缩短功率放大器的使用寿命。为了解决这一问题,在功率放大器的电源电路上加了一个电子开关,电子开关受接收到的音频信号控制,即有音频信号时,电子开关接通功率放大器的电源使之正常工作;没有音频信号时,切断电源,关闭功率放大器。
无论功率放大器是否工作,无线接收器必须一直处在工作状态。这样,不仅浪费电能,影响设备适用寿命,而且容易产生干扰,影响晨练场所周围单位的工作生活。为了改善这种情况,在无线接收设备电源电路加了一部分控制电路,控制电路受遥控信号的控制。在使用音响时,通过遥控器发射遥控信号先打开无线接收模块的电源,然后再接放音设备。
手持设备由音频输出设备、无线发射设备和遥控信号发射器组成。音频输出设备用于输出音频信号,这部分音频信号,经无线发射模块发射出去。遥控信号发射器用来控制悬挂设备中无线接收模块电源的通断。
由于悬挂式无线遥控音响中存在两部分无线设备,即无线收发设备和遥控设备,为了避免相互间的干扰,在使用音响时,应该先将遥控器打开无线接收设备的电源,然后再使用无线发射设备传送音频信号。关闭音响设备时,应当先关闭无线发射设备,然后通过遥控信号关闭无线接收设备的电源。
2 功能的实现
悬挂式无线遥控音响设计的初衷是以应用为中心,重在各种器件的合理运用。因此在实现设计时,大部分器件取材于生活中的常见器材。
音频输出设备我们采用带有收音机的MP3,使用时首先将需要应用的音频文件存入MP3,可以预先安排好播放次序,晨练时按顺序播放即可。无线发射设备和无线接收设备是用无线话筒改装而成,通信距离与通信质量均能达到设计要求。功率放大器采用了最新的低成本非互补式全对称OCL功率放大器,输出功率较大,而且经济实用。正常工作时,MP3输出的音频信号可经过无线发射器发送出去,悬挂部分的无线接收器将接收到的音频信号送到功率放大器放大输出。由于这样的工作方式必须使功率放大器处在待机状态,既增加了不必要的功耗也降低了设备的使用寿命。为此,在无线接收器和功率放大器之间加了一个电子开关,其电路如图2所示。
电子开关电路通过控制220V电源的通断,实现功率放大器的开与关。电子开关受无线接收设备接收的音频信号控制。为了避免接收电路受220V电源影响,电子开关和无线接收器之间的连接采用了光电耦合方式,无线接收设备接收到的音频信号通过可控硅控制后续电源的通断。输入级采用以场效应管Q1为核心的共源极放大电路。共源放大电路具有很高的输入阻抗,有利于信号的获取。中间级采用共射级放大电路继续放大音频信号,中间级放大后送到Q3的基极,使Q3导通,从而实现光电耦合器U1的输入端对地导通,并在其输出端产生一个使能信号控制双向晶闸管Q4导通,接通220V电源给功率放大器供电。电子开关在接收到音频信号后会连通功率放大器的电源部分,并将音频信号输入到功率放大器中,由于音频文件播放时会有时间间隔,因此在电子开关中加强了延时功能,即有音频信号输入时,会给电容C5充电,没有音频信号输入时,C5经R9放电,实现一定时间的延时,音频信号出现正常间隔时,保证功率放大器安全稳定地工作。
3 总结
本设计具有以下特点:
(1)根据实际需要确定设计理念,并融合现有产品的功能实现设计,开发周期短,实用性高。
(2)将功率放大部分和放音部分分离,在现有产品的功能上了做了一些改进,使用方便。
(3)将放音部分设计成悬挂式,可以固定在晨练场所的室外墙壁上,安全防盗。
(4)将功率放大器的电源实现了可控,减小了不必要的功耗,增加了设备的使用寿命。
本设计工作原理简单,组装方便。既经济实惠,又能降低能耗,值得推广应用。
致谢:在本文的撰写过程中,得到我单位王凤所老师的大力支持和帮助,在此表示感谢!
摘要：为了解决晨练时携带放音设备不方便的问题,文中提出了悬挂式无线遥控音响的设计。该设计中将笨重的功率放大设备固定在晨练地点,采用无线通信器件连接比较小巧的放音设备,利用电子开关控制功率放大设备的工作电源。该设备具有低功耗、可靠性高、工作寿命长等优点。
关键词：晨练,无线遥控音响,电子开关
参考文献
[1]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].北京:高等教育出版社,1998.
深基坑悬挂式帷幕的渗流分析 篇3
在深厚的强透水层中进行基坑开挖, 必须设置止水帷幕辅助降水, 如采用水泥搅拌桩、高压旋喷桩或地下连续墙兼作防渗墙等, 以避免周边土体因水位下降而产生自重固结沉降。但是, 当透水层厚度太大时, 往往无法将止水帷幕落至隔水层内, 只能进行悬挂式止水。
对于悬挂式止水帷幕, 其止水效果比较复杂, 与透水层的厚度、土的渗透性能、降深及止水帷幕的深度等都有很大关系。本文以福州某一长条形基坑为例, 对深厚强透水层中的悬挂式帷幕进行二维渗流分析, 并从中总结规律。
2 工程概况
某基坑位于古河道边, 周边为已有建筑物及道路, 场地土层主要为淤泥夹砂、中砂夹淤泥、中砂及砾砂等强透水层, 土层渗透系数高达20～30m/d。基坑呈长条形, 宽度约22m, 长度约480m, 开挖深度约8m (顶部～7m为已开挖一级基坑, 与本基坑边距离约20m) , 采用排桩+钢管对撑支护。
由于地下水位 (承压水位) 位于基坑顶, 地下水位降深高达8～9m, 降水影响半径约150m, 为避免降水对周边环境造成不利作用, 在降水的同时采取了止水和回灌相结合的措施。
根据场地工程地质、水文地质条件及周边环境, 沿基坑纵向布置2～3排降水井, 周边采用Φ850@600套打三轴搅拌桩形成止水帷幕, 在靠近已开发建筑的桩基础一侧, 止水帷幕深度为28m, 另一侧的止水帷幕深度为20m。在长条形基坑的端头, 止水帷幕深度为30m。回灌井布置在基坑开挖边界约20m处, 以避免坑外对下水位过低影响引起地面沉降。
3 渗流分析
由于该基坑的止水帷幕为悬挂式, 且左右帷幕深度不一致, 目前尚无合适的理论公式可供计算。本文采用渗流分析方法对该基坑降水的渗流路径及渗流量等进行深入研究。
3.1 分析模型
本文采用二维分析方法, 如图1所示模型, 基坑左右边界各取150m, 底部为基坑底部以下50m。由于基坑开挖影响范围内均为强透水层, 假设其渗透系数均为30m/d, 止水帷幕的渗透系数取零。
模型边界水头取为H=8m;为模拟降水井的抽水功能, 假设降水井位置处的节点流量Q=0, 回灌井处的节点水头设为H=8m。
基坑渗流网格采用三角形, 在基坑边线附近对划分网格进行加密, 以提高渗流分析的精度。
为便于对止水帷幕的作用及效果进行比较、分析, 分为以下3种工况进行计算:
工况①:仅进行坑内降水, 无止水帷幕及回灌;
工况②:坑内降水, 设置止水帷幕;
工况③:坑内降水, 设置止水帷幕及回灌井。
3.2 工况①结果分析
图1和图2分别为工况①的计算模型及总水头高度云图。从计算结果可以看出, 在未设置止水帷幕进行基坑内降水时, 由于降深较大, 对周边的地下水位有很大影响, 基坑周边的最大降深达8.4m, 随着距离基坑边线的增大, 地下水位降深逐渐较少, 到时有效影响距离很远, 最大可达20H (H为基坑内水位降深) 。在该工况下, 基坑内的总涌水量约为139.5m3/d。
在地下水位下降的同时, 周边土体因自重固结沉降而大面积下沉, 对采用浅基础的建筑物带来很大危害。
3.3 工况②结果分析
从工况①的计算结果来看, 基坑内必须设置止水帷幕进行辅助降水, 才能避免周边环境因水位降深过大而受到损害。图3和图4分别为工况②的计算模型及总水头高度云图, 从图中可以看出, 基坑左右两侧的水位因止水帷幕的深度不同而略有差别, 基坑左侧地下水位位于基坑顶以下约4.5m, 右侧地下水位位于基坑顶以下约5.4m, 据此可得出, 悬挂式止水帷幕越深, 对周边水位的降深越有利。基坑内降水对周边的影响范围仍然较大, 影响半径约为150m。
设置止水帷幕后, 基坑内的涌水量约为118m3/d, 比工况①略小, 约减少15%。可见, 在深厚的强透水层中进行降水时, 是否设置止水帷幕并不会大幅度降低基坑内的总涌水量, 其最大作用在于有效提高基坑外的地下水位, 避免或降低对周边环境的影响。
可见, 采用悬挂式帷幕止水后, 坑内降水对周边环境的影响程度和范围要比工况①改善很多, 可有效减少对周边建 (构) 筑物的危害。
3.4 工况③结果分析
为了提高基坑外地下水位, 有效解决基坑内降水对周边环境造成的不利影响, 应在基坑外进行回灌。根据场地周边环境, 在基坑东边和西边约30m范围外有多幢已建住宅楼 (浅基础, 5～7F) 。综合考虑场地现状及回灌空地要求, 回灌距离定为基坑边线往外25m处, 地下水回灌应与基坑内降水同时进行, 回灌目标层为淤泥夹砂和中砂层, 以及时补充基坑外的地下水位, 避免周边建筑物持力层因水位下降而产生地层损失, 防止出现不均匀变形及破坏。回灌井的数量及分布、回灌水量应根据水位降深、土层渗透性等综合确定。
图5和图6分别为工况③的计算模型及总水头高度云图。从中可以看出, 进行基坑外回灌后, 坑外水位明显提高, 最大降深约为2m, 降水影响半径也显著减小, 在回灌区以外的地下水位基本上不受影响。
在该工况下, 基坑内的涌水量约为183m3/d, 要比工况②增加约50%, 这表明进行地下水回灌时, 会使基坑内的涌水量大大增加。因此, 在进行回灌系统设计时, 应综合考虑周边建 (构) 筑物的保护需要进行布置, 并尽量避免太靠近基坑边。
5 结论
从近年来福建地区沿江基坑支护情况来看, 在深厚强透水地层中进行深开挖及深井降水时, 应慎重考虑降低地下水位对周边环境的影响。对于深厚强透水层, 采用落底式止水帷幕进行止水是不经济的, 也无法从根据上解决深井降水带来的环境问题。
因此, 在深厚砂层 (或其它强透水层) 中, 必须结合其影响范围及周边建筑物的基础类型及分布等条件, 采用“深井降水+悬挂式止水+回灌”的降水方案, 以维持基坑外的地下水位, 减少其影响范围。本文以某一深基坑降 (止) 水为例, 针对各种工况进行渗流分析, 得出以下结论:
①悬挂式帷幕的止水效果是有限的, 当帷幕深度过大时, 坑内涌水量及基坑外水位并不会得到显著改善。
②回灌系统必须根据基坑地下水降深、影响半径及周边建 (构) 筑物的基础类型等需要设置, 可显著降低基坑外的水位降深及影响范围。
③地下水回灌会导致基坑内的涌水量增大, 因此回灌井必须埋设在与基坑周边一定距离之外。
④止水帷幕及回灌的主要作用是避免基坑外的地下水位过低, 在进行基坑涌水量计算时可不考虑其影响。
参考文献
[1]冯晓腊等, 悬挂式止水帷幕对基坑降水的影响[J], 土工基础, 2006, 20 (4) :33-36。
巨型悬挂式钢结构住宅研究 篇4
目前,国内应用于住宅的结构体系主要有钢框架结构体系、钢框架—支撑结构体系、钢框架—剪力墙结构体系、钢框架—核心筒结构体系,并且有较成熟的设计建造经验和丰富的工程实例。巨型结构具有传力明确,整体性好的特点,而悬挂结构减震易于创造大空间,将它们有机的结合起来可以形成既满足建筑功能要求,又能获得良好结构性能和综合经济效益的高层建筑结构体系。因此笔者认为巨型悬挂式钢结构住宅具有很高的应用价值和良好的发展前景。
1房型方案研究
随着生活水平的提高,居住者更加注重生活空间质量的实用性、独特性和舒适性,跃层式住宅在空间上不仅具有独立住宅的方便、舒适,还具有集合住宅中邻里交往的优势。同时跃层式住宅以其空间的灵活多样,打破了单一平面层户型的制约,以多样化的户型和立体化的空间结构为使用者提供了较大的适应性。符合国家经济实力增强的现状,符合住宅商品化、产业化的要求,符合“以人为本”的科学发展观思想。
跃层式住宅占有上下两层楼,卧室、起居室、客厅、卫生间、厨房及其他辅助用房可以分层布置,上下层之间的交通不通过公用楼梯而采用户内独用的小楼梯连接。由于巨型钢框架悬挂结构体系充分利用了钢材强度高的特点,可以采用大空间柱网布置,使建筑平面分割灵活,在垂直平面内比传统结构更好地应用于错层、跃层结构。
跃层式住宅具有以下优越性:
1)功能分区更为明确;2)空间变化灵活多样;3)户型适应性和延展性较大;4)跃层式住宅较之独立的别墅,它占地少,造价低,中等收入以上的消费者住得起;5)跃层式住宅比较符合可持续发展建筑的特性。
跃廊式住宅是套型空间通过内走廊或外走廊连接的一种跃层式住宅,以高层住宅建筑居多。这种类型的住宅住户数目较多,整体建筑南北进深大,有利于节约土地,并可以保证每个住户房间朝向的均匀性。如图1所示方案为在内廊处相互错位拼接的住宅,紧凑的布局和明确的分区,为满足居住或办公的使用提供了适应性和良好的延展性。
2结构设计概况
该住宅结构为矩形平面,平面尺寸21 m×18.6 m,总高67.2 m,共21层,层高3.2 m。主结构采用空间钢框架体系,其中巨型梁、巨型柱均由平面桁架围成的空间格构式桁架,子结构是通过吊杆被悬吊在主结构的巨型梁层(见图2)。结构四角布置了4个4.2 m见方的格构式巨型柱,每个巨型柱都是由4根箱形截面柱通过柱间人字形支撑相连而成。在大楼的7层,14层,21层各设置4根巨型立体桁架与巨型柱相连,每个巨型梁均为1个楼层高,由4根工字形弦杆与竖向、斜向支撑组合而成。子结构每个悬挂段悬吊5个楼层,子结构楼面梁与吊杆刚接,同时设置外圈梁以承担围护墙体重量。结构楼板采用压型钢板组合楼板,C30混凝土,80 mm厚。
运用SAP2000有限元分析软件,建立结构整体模型。梁柱单元采用空间杆系模型模拟,楼板单元采用4节点板壳单元模拟。分析中采用了1 719个空间梁单元、420个壳单元,以模拟框架梁柱、支撑、吊杆和楼板。
3风荷载作用下的侧移分析
悬挂结构的结构反应远大于巨型框架的结构反应,这正是巨型框架悬挂体系的结构控制特征。因为巨型框架是最重要的结构,需要绝对的安全,而悬挂结构和一般的结构不同,它不存在吊杆失稳的问题,也不存在二阶效应放大结构反应的问题,相反,悬挂结构的吊杆可采用高强度,低刚度的柔性结构,而且随着位移的增大,悬挂结构的侧移刚度可相应增大,这对抗风抗震都是相当有利的。传统结构关于侧移反应不得超过高度的1/500的规定在这里必须放宽,因为要达到这个要求,巨型框架悬挂结构体系已演变为传统的结构失去了抗震的意义。另一方面,由于悬挂体系结构的特殊性,这个要求也是容许的。
风荷载单独作用,主结构最大层间侧移发生在第11层,幅值为2.6 mm,即层高度的1/1 230,满足JGJ 99-98高层民用建筑钢结构技术规程中质心层间侧移小于楼层高度1/400的要求(见图3)。
巨型悬挂式钢结构住宅的子结构通过吊杆悬挂在主结构上,在风荷载作用下,子结构会摆动,为考察子结构是否与主结构发生碰撞,考察结构第1层,8层,15层。由于上述3层楼没有柱子与结构相连,因此层间侧移比较大,但并不能因此判断该结构不安全,子结构与主结构之间预留缝的距离为600 mm,因此,子结构与主结构未发生碰撞,可以认为该结构是安全的。其他楼层的层间位移都在2 mm以下,小于层高的1/1 600,因此同样也符合居住的要求(见图4)。
4结构基本动力响应分析
结构的基本动力特性主要指结构的自振频率(周期)和振型(模态),体系的自振频率和相应振型都只取决于体系本身的性质,而与外界因素无关,与时间无关。一般说来,大跨结构的自振频率比较密集,而高层结构的自振频率比较稀疏。模态分析是结构动力分析的基础,定性分析结构的动力特性,分析振型与频率,判断结构抗风与抗震的能力。
运用SAP2000有限元分析软件,进行了模态分析。模态分析时,荷载仅考虑重力荷载代表值(即恒载取标准值,活载取标准值的50%),利用其非线性工况下的终点刚度开始进行模态分析。
根据周期信息了解结构前3个周期分别为2.36 s,2.33 s和1.80 s。结构的第1振型是X方向平动振型,结构的第2振型是Y方向平动振型,结构的第3振型是Y方向平动振型。第1振型的平动角为:
其参数反映结构地震作用基底剪力的方向角。模态参与质量系数可用来衡量该模态对某个方向加速度荷载反应的重要性。计算振型数使振型参与质量均大于总质量的90%,因此满足《高层建筑混凝土结构技术规程》中的要求。
5结语
1)跃层跃廊式住宅由于其本身具有多种优点,在多高层钢结构住宅的应用中有着良好的前景,也符合我国人民对住房的总体要求。而在巨型钢框架悬挂式结构中采用跃廊跃层式住宅的户型,可以充分实现构件工厂生产化、施工机械化,符合全装配化的结构设计理念。
2)钢结构住宅的设计必须坚持以人为本,需要得到一个较理想的顶端位移和层间位移以满足人的舒适度要求和家装变形的要求,这就要求住宅钢结构的横向位移应受到更严格的限制。本文针对高层建筑结构设计中主要荷载——风荷载,应用非线性静力分析方法,考虑结构几何非线性,得出巨型悬挂式钢结构住宅的顶端位移和层间位移满足规范要求。
3)模态分析是结构动力分析的基础,定性分析结构的动力特性,分析振型与频率,判断结构抗风与抗震的能力,可以看出该住宅结构比较规则。
参考文献
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悬挂式防渗墙 篇5
1 预设的音响架构
悬挂式架构下的遥控音响,预设的总体架构,带有新颖性。设定好的音响架构,涵盖了特有的悬挂设备、衔接着的手持设备。在这之中,悬挂设备带有无线态势下的接收器、特有规格的扬声器、管控用的开关、功率放大的配件。无线架构下的接收器,能吸纳音频信号;这样接纳的信号,经由放大以后,再次经由驱动器,予以输出。
2 无线构件
功率放大器现有的工作状态,不能干扰无线架构下的接收器。这就是说,无线接收器这一配件,要一直去工作。这样会耗费掉偏多电能,限缩了音响年限,且容易带来偏大干扰,让同学没能听清播放出来的内容。为了更替这一现状,在预设的电源电路以内,添加特有的控制电路。使用时,要经由遥控器,来发射明晰的遥控信号。具体而言,要先打开安设好的接收模块,然后才可衔接放音设备。
无线架构下的手持设备,整合起了音频输出的配件、无线态势下的发射配件、带有遥控特性的发射器。在这之中,音频输出的配件,能输出明晰的音频信号。这样吸纳的音频信号,会经由无线发射这一模块,予以发射。体系架构内的遥控信号,能管控悬挂式架构下的接收模块,决定衔接着的电源开闭。
悬挂式架构下的无线音响,预设了两部分特有的无线构件:带有无线特性的收发设备、体系以内的遥控设备。为了回避惯常见到的彼此干扰,要先去打开衔接着的接收电源,在这以后,用无线发射这一构件,去传送明晰的音频信号。闭合音响以后,要先去闭合无线态势下的发射构件。在这以后,经由遥控信号,去闭合现有的接收电源。
3 预设的音响性能
3.1预设的总体性能
悬挂着的无线音响,是可被遥控的。把预设的音响性能,当成中心,并合理搭配既有的各类配件。在设计时段内,音响涵盖着的多样器件,都来自惯常见到的器材。
音频输出特有的设备,是收音机衔接着的MP3。具体而言,要把设定好的音频文件,存留在这一构件以内。可以预设播放顺序,在课堂上,即可依循这一次序,妥善予以播放。无线架构下的发射设备、关联的接收构件,是无线话筒这一惯用的设备,改造出来的。预设的通信间隔、信号现有的质量,都能合乎规格。功率放大器,预设了非互补架构下的放大器,也即对称态势下的OCL。这样的构件,能增添原有的输出功率,且带有经济实用这一特性。
惯常工作时,输出这一范畴内的信号,都会经由无线架构下的发射器,正常运送出去。悬挂架构下的接收器,会把吸纳的音频信号,经由放大器去运送。如上的工作路径,要维持惯常的待机状态,增添了耗费。因此,在接收器及衔接着的放大器间,可添加特有的电子开关,更替原有的电路路径。
3.2细化的遥控步骤
开关电路经由预设的电源,来开闭这一放大器。具体而言,220伏特这一电源开闭,关系着放大器现有的开闭状态。安设好的电子开关,受到无线架构下的信号干扰,影响了应有的音频质量。为了回避这一干扰,预设了光电耦合这一新颖途径,把光电耦合这一方式,用在开关特有的衔接流程内。无线架构下的接收设备,接纳的音频信号,经由可控硅这一配件的管控以后,要决定后续衔接着的电源开闭。
体系以内的输入级,把惯常见到的场效应管,当成核心,预设了共电源架构内的放大电路。如上的共源电路,带有最优的输入阻抗,能吸纳偏多信号。安设的中间级,预设了共射级这一范畴内的放大电路,接着去放大既有的音频信号。中间级运送过来的信号,被运送到衔接着的某一开关,把这一开关导通。这样一来,光电耦合器固有的输入端,就凸显出了对地导通这一状态;在衔接着的输出端,产生双向态势下的晶闸管,并衔接着导通。经由接通的电源,给接续的放大器,持续去供应电能。电子开关接纳了音频信号,会连通这一体系架构内的放大器;与此同时,还要把运送过来的音频信号,输入衔接好的放大器。
4 音响电路的制备及衔接
4.1电路制作的总原则
音响电路,是规模偏小的电路体系。在焊接电路以前,要妥善布设现有的整机,明晰印刷电路板衔接着的元件位置、预设的元件走向。功率放大器吸纳音频信号,并予以放大,传递给声道衔接着的音箱。音箱构架固有的扬声器,会产生更替着的新磁场。在这以后,嵌在磁铁以内的音圈,振动并产出声波,同时发声。同学在制备电路时,要依循给出来的电路图,排成逐个层级的直线。输入及输出架构下的走线,不要平行布设;衔接好的功放级,要远离既有的输入级。各个层级的回路,要尽量挨近。可以依循一点接地这样的连接规则,各个层级的衔接电路,要尽量被缩减,回避惯常见到的自激现象。
4.2细化的制造流程
在连接以前,要慎重查验元器件。连接时,要注意妥善衔接功放块、带有运算属性的放大器、必备的电解电容。电路可采用万用板焊接,焊接前用油墨笔在版面标上元件位置。主要器件固有的引脚、固有的极性,不要错误衔接。从预设的输入级,朝向后侧的层级,逐渐去连接。连接前需复习电子元器件识别和手工焊接工艺的课堂内容。
课堂安设的微机和示波器和信号发生器可用于调试,在焊接好功放电路、遥控电路、电源电路后,先分别对各部分进行调试,最后再总装测试。
安设好的音箱高度,要与教室以内的同学,处在同样平面,或者形成特有的倾角;音箱带有的声音效果,要让同学觉得舒服。功率放大器预设的输出功率,要调和到峰值这一功率以下。这就回避掉了信号失真的疑难。为保持应有的清晰音质,惯常来看,要把PC这一扬声器,调和成静音的特有模式;还要依循教室现有的真实态势,来调和其它配件。若要安设麦克风,则调和现有的音量,可运用带有滑动特性的变阻器,不要预设高级控制这一按钮。这是因为,高级控制衔接着的麦克风,若要进行预设,那么传递出来的音频信号,很易带有失真的倾向。声反馈造成惯常见到的音箱尖叫,损毁了衔接着的多媒体以及放大器。
5 结束语
设计出来的遥控音响,是经由悬挂式架构下的无线遥控音柱,。依循大部分学校需求,确认可用的设计原理,融汇了惯常见到的音响特性。具体而言,音响设计的路径中,隔离开了功率放大这一配件,与特有的放音配件。更替了初始的音响性能,把放音这一部分,更替成新颖的悬挂式。把放大器衔接的电源,预设了可控的构架,限缩了原有的功耗,延展了音响寿命。这样组装出来的无线音响,从产品电路制作、焊接和调试以及安装及调音方面均可以采用来提升学生对音响与调音的知识以及技能技巧,与传统的功放机焊接和独立的音响调音相比,采用了学生制作的同一个产品完成,学生的兴趣得到很大的提升。
摘要：中职学校教学中,电子产品的制作是课程中能较好结合知识,提高学生学习兴趣锻炼技能的良好实训,是解决学生对一门课程学习目的良好训练。对于中专音响课程,设计一款可用的,学生可以自行或合作完成的音响产品,对提高学生对音响课程的理解和目的有很强的作用。本设计是一个带无线遥控的和功率放大的音响。音响设计成悬挂式架构下的、带有无线遥控的新颖音响,衔接着带有灵活特性的放音设备。安设特有的电子开关,以便管控这一体系内的放大设备。悬挂式架构下的遥控音响,耗费掉的功耗很低,提升了原有的可靠性,且延展了原有的音响寿命,拥有实用价值,用于学生焊接制作,让学生了解音响的设计有很好的作用。
悬挂式防渗墙 篇6
1 主要功能
9080型青贮饲料收获机如图1所示。主要用于青贮饲料作物的田间收获, 可一次完成切碎、喂入、铡切、揉搓及抛送等作业。该机适用于青饲料作物种植面积较大的区域, 主要用于收获青贮玉米、高粱等高杆、粗茎作物, 也可用于收获摘穗后的玉米秸秆 (即平常所说的黄贮) ;该机采用不对行方式收获饲料作物, 适应在我国不同地区青贮玉米种植行距不一致的情况。
1.悬挂装置2.割台3.喂入装置4.切碎装置5.抛送装置
2 主要结构设计
9080型青贮饲料收获机结构见图1, 主要由悬挂装置、割台、喂入装置、切碎装置及抛送装置等部件组成。悬挂装置主要用来与拖拉机悬挂配套;割台主要针对不分行高秆作物, 如玉米、高粱等;喂入装置把从割台切割输送来的作物均匀可靠地喂入切碎装置;切碎装置主要用于切碎物料;抛送装置为折叠式, 将切碎后的物料经抛送筒抛入到接料车中, 机具运输时, 抛送筒折叠可减少整机运输高度。
3 作业流程与工作原理
该机作业流程是:割台割下作物→喂入装置→切碎装置→抛送装置→接料车。主要工作原理是, 将3点悬挂架与拖拉机挂接, 拖拉机动力输出轴将动力传递给锥齿轮箱, 锥齿轮箱通过万向节轴将动力传递给另一锥齿轮箱, 第2锥齿轮箱将动力传递给旋转切碎刀将喂入装置送来的作物切碎, 切碎后, 再通过抛送装置抛送到接料车, 完成全部作业工序。
4 悬挂方式的选择
如图2所示, 根据不同配套机具型式不同, 9080型青饲机的悬挂方式可选择前悬挂、侧悬挂和后悬挂3种。国外有的拖拉机悬挂装置在机具前部, 因此, 可以选择前悬挂方式;国内拖拉机悬挂装置一般都在后部, 可选择侧悬挂和后悬挂方式, 后悬挂方式虽然作业前不需要预先处理拖拉机行走路面, 但需要驾驶员倒开拖拉机进行作业, 所以应在特殊情况下选用。一般情况下, 通常采用侧悬挂作业, 与我国动力机具配合性较好, 试验证明, 目前侧悬挂是作业效果比较理想的配套方式。
5 主要技术参数
技术参数代表机器的主要工作性能, 通过进行大量机器田间试验, 并对机具进行改进设计, 得出最佳机器技术参数, 见表1。
6 结语
该机采用国际先进、精密的机械部件, 收割高效、节能低耗且使用寿命长, 可一次完成切碎、喂入、铡切、揉搓及抛送等作业。采用不对行方式收获饲料作物, 适应我国不同地区青贮玉米种植行距不一致的情况。
悬挂式液压脱接器的设计与研制 篇7
脱接器常被用于钻井、采油、压裂、修井等施工中[1,2,3,4], 但存在内通径小、耐压低、承拉能力小等问题。为解决此问题, 笔者在项目研究过程中, 设计了一种悬挂式液压脱接器。通过设计、试制、试验等环节的筛选, 总结出两个设计要点, 推导出相关公式, 给出优选结构及热处理工艺, 以供相关人员参考。
1 工作原理介绍
本脱接器基本结构如图1所示, 上接头与下接头之间采用悬挂键承受轴向拉力负荷。
当需要丢手时, 通过地面设备在管柱内投钢球, 钢球坐封到滑套的球座上, 随后后管柱内憋压, 滑套剪断剪钉后下落。然后地面开始上提管柱拉动上接头, 此时下接头通过斜面副传力作用, 使悬挂键径向回锁进滑套的凹槽内, 最终上下接头脱接分离, 实现丢手。
1.上接头2.钢球3.滑套4.剪钉5.悬挂键6.下接头
2 悬挂键回缩时的自锁条件
如图2所示, 下接头与悬挂键靠斜面移动副接触, 上、下接头脱接时, 悬挂键与上接头之间是否自锁, 会影响脱接的成功与否。参考文献[5]例5-2可知, 脱接过程中, 下接头对悬挂键施加力Pc、Qc, 力的作用点为c点。悬挂键与上接头之间的接触点为a、b两点。上接头对悬挂键在a点的作用力为Na、Fa, 在b点的作用力为Nb、Fb。要想使下接头拉动悬挂键时, 悬挂键向下运动, 需满足以下条件:
设悬挂键与上接头之间的摩擦因数为f1, 根据库伦静摩擦定律可写出:
联立式 (1) ~式 (5) 可解得
设悬挂键与下接头之间的摩擦因数为f′, 摩擦角ρ=arctan (f ′) , 参考文献[6]表7-101知, tan (α+ρ) Qc=Pc, 即
将式 (7) 代入式 (6) , 可得
式 (8) 即为下接头拉动悬挂键时, 悬挂键与上接头之间不自锁需满足的几何关系表达式。
一般情况下, 下接头与悬挂键之间的摩擦因数f′=0.3。又如图2所示, 设计中l=13.268 mm、m=7 mm、s=15 mm、t=4 mm、α=60°。将各值分别代入式 (8) , 可得
一般条件下, 上接头与悬挂键之间的静摩擦因数的实测值f1=0.3<0.591, 所以, 下接头拉动悬挂键时, 悬挂键与上接头之间不自锁, 可以回缩。
3 悬挂键键槽的结构设计
该型脱接器的薄弱环节为安装悬挂键的键槽部分, 容易造成应力过大, 故对该环节进行ANSYS辅助设计。为减少设计的次数, 采用正交试验法来安排设计方案。根据先导试验可知, 悬挂键键槽的综合应力与3个因素相关, 分别是:环腔半径r值大小、环腔下端倒角与否、键槽四角倒圆与否。其结构特征如图3所示。所以, 拟定一个三因素二水平的正交设计方案, 如表1所示。
3.1 键槽的ANSYS辅助设计
该脱接器最大承拉力设计为300 k N, 由图1可知, 共有4个悬挂键均匀承受拉力, 则每个键承受75 k N拉力。按方案1进行建模, 由于悬挂键为轴对称分布在上接头上, 则取上接头的1/4部分进行受力分析, 如图4所示, A面全约束, B面、C面x、y方向约束, D面加载75 k N压力。选择单元类型solid187, 弹性模量为210 GPa, 泊松比为0.3, 加载后的结果如图5所示。同样, 按方案2建模加载后的结果如图6所示。
由图5、图6可知, 方案1建模加载后最大等效应力为3400 MPa, 方案2建模加载后最大等效应力为3330 MPa。同样, 按方案3进行建模加载后的结果如图7所示, 按方案4进行建模加载后的结果如图8所示。由图7、图8可知, 方案3建模加载后最大等效应力为1580 MPa, 方案4建模加载后最大等效应力为3220 MPa。
3.2设计结果分析
将四种方案的辅助设计结果按正交试验法进行极差分析, 结果如表1 所示, 方案3为较优方案。
3.3热处理工艺及强度分析
样机试制过程中, 上接头材料为42Cr Mo, 热处理方式为调质处理269~302 HB, 参考文献[8]~[10]所述42Cr Mo钢抗拉强度与布氏硬度之间的经验关系式Rm= 49.1+3.174HB+R, 其中, HB<200, R=-16;HB=200~250, R=-100;HB>250, R=16;将上接头的调质处理硬度代入上述经验关系式可得
由图7可知, 上接头大部分区域等效应力小于708 MPa, 即小于918.906~1023.648MPa。在悬挂键方槽处采用表面高频淬火处理54~58HRC, 深1~2mm。查GB/T1172-1999可知, 表面硬度54~58HRC时, 表面强度为1920~2200 MPa, 大于1580MPa, 所以方案3的结构强度满足设计要求。
3.4 型式试验结果数据
按优选后的结构进行样机试制, 然后将样机按GB/T228-2002进行拉力加载试验, 结果如图9所示。试验结果数据表明, 该型脱接器能承受300 k N拉力而无变形或损坏, 达到了设计要求。
4 结语
本文介绍了悬挂式液压脱接器的工作原理, 通过设计分析, 推导出悬挂键回缩时不自锁条件的几何关系表达式。运用有限元辅助设计和正交试验法, 对键槽结构进行了针对性设计, 揭示了键槽强度与3个因素相关, 并优选出合理的结构尺寸。根据优选的结构与尺寸, 选择合适的热处理工艺, 制作出样机, 并按标准进行测试, 结果合格。该型脱接器最终的工作参数为外径80mm, 内通径30mm, 额定拉力300 k N, 额定工作压力80 MPa, 释放压力20 MPa, 工作性能达到国外同类型产品的水平, 且在相同外径的条件下, 内通径比国外同类型的产品大3~4 mm, 工作适应范围更广, 值得借鉴。
摘要：脱接器常被用于井下作业中, 但存在内通径小、耐压低、承拉能力小等问题, 为此研制了悬挂式液压脱接器。通过设计、试制、试验等环节的筛选比对, 总结出两个设计要点:一是悬挂键回缩时的自锁条件;二是键槽的结构强度设计。通过设计分析, 推导出悬挂键回缩时不自锁条件的几何关系表达式, 依据该表达式, 选出了合理的结构参数。运用有限元辅助设计和正交试验法, 对键槽的结构进行优选设计, 揭示了键槽强度与3个因素相关。根据优选的结构与尺寸, 选择合适的热处理工艺, 制作出样机, 并经过标准测试, 结果合格。该型脱接器工作性能达到国外同类型产品的水平, 且在相同外径的条件下, 内通径比国外同类型的产品要大34 mm, 工作适应范围更广。
关键词：液压脱接器,自锁,正交试验法,有限元辅助设计,强度,硬度
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