复杂结构

复杂结构（共11篇）

复杂结构 篇1

1 工程概况

本工程地下3层,地上11层。占地面积9 434 m2。总建筑面积63 638.85 m2,其中地下建筑面积16 473 m2,地上建筑面积46 900 m2。由于该工程位于地铁站附近,地下2层局部为地铁车站设备用房,地上部分主要为商业用房。

2 设计难点

1)本工程有3层地下室,基础埋深很大,同时由于要配合地铁建设,地铁公司对结构的沉降提出严格要求,给基础及地下室的设计带来很大难度。2)由于建筑设计的独特要求,4层～7层为错层,错层平面绕建筑中心分布,竖向呈螺旋式上升,总高度为55 m。3)上部主体呈“C”形平面,中间为圆形天井,天井中局部有7层建筑,逐层缩小;“C”形缺口以连廊连接;内设两部长自动扶梯,分别从主体3层直达7层和从7层直达10层。建筑布置的复杂性使结构平面布置不规则,立面错层较多,整个结构体系复杂。

由于本工程基础要求较高,上部结构相对比较复杂,在进行本工程设计工作之前,先对本结构进行了计算分析,以了解本结构的受力性能。本文主要阐述上部结构的分析与设计。

3 结构设计思路

本工程地上11层,拟采用框架结构形式。经过初步计算分析,发现结构整体扭转严重加之错层处柱受力复杂,因此决定采用框架—剪力墙结构形式。剪力墙的布置上考虑到了错层的影响,在每个错层区域中均布置剪力墙,以求剪力墙的分布尽量均匀,避免出现结构刚心和质心相差较大的情况。在确定了本工程的结构形式之后,对结构进行了计算分析。

4 结构分析计算

根据规范对超限高层的有关规定,本设计采用了两个三维空间分析软件,即采用以壳元理论为基础构造墙元模型的SATWE及三维有限元分析软件ETABS,对结构进行整体内力及位移计算。

4.1 设计参数及计算假定

抗震设防烈度7度(0.1g);设计地震分组:第一组;建筑场地类别:Ⅳ类;多遇地震特征周期Tg=0.90 s,水平地震影响系数最大值0.08;建筑物抗震设防类别:丙类;框架抗震等级:二级,剪力墙抗震等级:一级;弹性状态阻尼比0.05。

结构安全等级为二级;结构设计使用年限:50年。

基本风压值0.55 kN/m2(50年一遇),地面粗糙度为C类。

本工程上部结构主要特点是存在错层。在SATWE软件建模过程中,考虑了错层影响,将错层结构分成不同的标准层。各个标准层中的楼板定义为弹性楼板。在ETABS中,由于该软件三维建模功能相对强大,模型严格按照实际情况建立。

4.2 SATWE与ETABS程序主要计算结果比较

4.2.1 结构自振周期

结构的周期如表1所示。

4.2.2 水平荷载作用下的结构反应

结构在水平荷载作用下的反应如表2所示。

从表2中可以看出,两个程序分析结果基本吻合。

5 结构设计

5.1 对错层的处理

错层虽然会产生上述的对结构不利的影响,但仍可以通过措施来减少或者避免这种影响。文献[2]提出了一种解决错层问题的构造措施,即在错层位置的楼板加腋,通过加强错层位置不同标高的板之间的联系,来达到一种“建筑错层,结构不错层”的效果。用这种办法来保证错开的楼板水平位移一致,从结构上实现同一块楼板的效果。然而,正如作者所述,该方法会占用较大空间。同时,对于两错层板高差较大的情况不容易实现。对本工程来说,错层最小高差有1 250 mm,最大高差2 500 mm。这种构造措施不适合于本工程。本工程对错层的处理采用另外一种思路,即从结构整体刚度分配上保证错层两边的结构在承受水平荷载时能保持位移一致,降低对错层位置短柱和矮墙的不利影响。具体做法是在错层两侧采用结构布置和抗侧移刚度相近的结构体系。在错层处设通高的剪力墙核心筒。计算结果表明,错层处结构在水平荷载作用下(地震为主)位移一致,只有在高阶振形中才出现了两错层板有相对位移的情况。其振形内力与第一振形相比是可以忽略的小值,因此可以认为错层板没有相对变形,错层处楼板不产生相对运动。

除了通过调整结构布置的方法来减少错层的不利影响之外,在构造上还采用了以下措施来保证错层位置的结构安全度:将错层处的框架柱抗震等级提高一级,按一级考虑,加强由于错层而产生的短柱的构造和配筋,错层处柱箍筋沿柱全高加密,错层处剪力墙水平分布钢筋加大。加强错层处构件的抗侧力刚度。错层楼板采用双层双向配筋。

5.2 钢连廊的处理

主体“C”形缺口处两端以钢结构连廊连接,此钢连廊平面为为圆弧状。在计算分析中知此处为一薄弱环节。圆弧钢梁中间无支撑,跨度较大。钢梁与混凝土结构的连接问题是设计中需要解决的。由于在调整结构整体刚度分配时在连廊两端的位置都设置了剪力墙,这给解决这一问题带来了方便,在剪力墙的边缘构件范围内布置了型钢,这样,不但加强了此单片剪力墙的受力性能,还可以方便的将钢梁与型钢柱连接起来。型钢混凝土是近年来新兴的建筑技术。一般认为,型钢混凝土(也称劲性混凝土)充分利用了钢材和混凝土的材料优势。其主要特点是型钢混凝土比纯钢结构的刚度大,比纯混凝土结构的延性好,承载能力高,而且具有耐火耐腐蚀的特点。其缺点主要是节点构造比较复杂,如果同时存在型钢梁和型钢柱,那么梁柱节点区的设计是一个复杂的问题。在节点区要避免梁柱主筋钢骨架发生冲突,此处型钢一般占据了较大的节点空间,给钢筋的施工带来不便。当钢筋确实无法避开钢骨时,可以考虑在腹板上穿洞,严禁在翼缘上开洞。开洞的位置在设计时就应该精确定位。如果定位不准,在现场施工时则会出现钢筋无法穿过的情况,带来种种不必要的麻烦。因此,型钢混凝土虽然有很多优点,但因为施工较难等问题,在现阶段还没有得到普遍的推广和应用。

本工程中,由于是纯钢梁和型钢柱连接,在节点区只有柱的纵向钢筋,而没有梁的横向钢筋。因此,此处采用型钢柱结构既利用了型钢混凝土的优异性能,又避免了繁琐的节点施工,可谓一举两得。

5.3 其他问题的处理

两部长自动扶梯跨度达到35 m。单纯依靠自动扶梯本身已经无法实现,因此,本工程在自动扶梯下部通长设置了一个巨型的钢结构桁架,将自动扶梯搁置在钢桁架上。钢桁架采用连续桁架,桁架两端均为梁侧作牛腿,上部设置预埋件,将钢桁架与混凝土结构连接起来,由于钢架的跨度较大,为了满足变形的需要,桁架一端做固定铰支座,另一端做滑动铰支座。

另外,本工程在正负零处拔掉了内圈的一排柱子,导致2层和3层中厅平台梁跨度比较大,普通混凝土做出来的梁高太高,影响了建筑使用功能。考虑到此处大跨度梁是由刚度控制,因此,在这些梁中运用了预应力技术,降低了梁的高度。预应力的技术已经很成熟,本文不再多述。

6 结语

在本工程的设计过程中,遇到了大错层,型钢混凝土,预应力混凝土等问题。通过总结分析,笔者认为:对于错层结构,如果错层高差不大,可以考虑通过构造措施来减少错层的影响;如果高差较大,则需通过对结构整体刚度进行分配的方式来达到减少错层影响的效果。在对刚度进行分配时要对结构有一个宏观的认识,先运用概念设计的方法来确定主要的结构布置,倘若结构布置不合理,再想调整到一个理想的效果是比较困难的。对于型钢混凝土结构的设计,要注意梁柱节点的详图深化,也可以采用型钢柱配纯钢梁的结构形式。

摘要：结合工程实例,采用SATWE及ETABS(美国)两种软件对结构进行了分析,介绍了错层结构的处理方法,讨论了型钢混凝土的性能及其设计中需要注意的问题,以完善高层建筑结构设计。

关键词：错层,型钢混凝土,结构分析,设计

参考文献

[1]谢靖中,李国强,屠成松.错层结构的几点分析[J].建筑科学,2001(2):35-37.

[2]赵玉星,张晓杰.高层或多层建筑中错层的一种结构构造处理[J].工业建筑,2005(6):95-97.

[3]戴烽滔.浅谈工程结构优化设计[J].山西建筑,2007,33(24):91-92.

[4]GB 50011-2001,建筑抗震设计规范[S].

[5]JGJ 3-2002,高层建筑混凝土结构技术规程[S].

复杂结构 篇2

(1) 改变时态

the bell is ringing now. (一般)

there goes the bell! (高级)

(2) 改变语态

people suggest that the conference be put off. (一般)

it is suggested that the conference be put off. (高级)

(3) 使用不定式

he is so kind that he can help me. (一般)

he is so kind as to help me. (高级)

(4) 使用过去分词

she walked out of the lab and many students followed her. (一般)

followed by many students, she walked out of the lab. (高级)

(5) 使用v-ing 形式

when he arrives, please give me an e-mail. (一般)

on his arriving, please give me an e-mail. (高级)

(6) 使用名词性从句

i happened to have met him. (一般)

it happened that i had met him. (高级)

(7) 使用定语从句

the girl is spoken highly of. her composition was well written. (一般)

the girl whose composition was well written is spoken highly of. (高级)

(8) 使用状语从句

i won’t believe what he says. (一般)

no matter what he says, i won’t believe. (高级)

(9) 使用虚拟语气

the ship didn’t sink with all on board because there were the efforts of the captain. (一般)

but for the efforts of the captain, the ship would have sunk with all on board. (高级)

(10) 使用强调句型

regular radio broadcasts began in 1920. (一般)

it was not until 1920 that regular radio broadcasts began. (高级)

(11) 使用倒装

though i‘m weak, i’ll make the effort. (一般)

weak as i am, i‘ll make the effort. (高级)

(12) 使用并列句

if you go through the gate, you‘ll find the entrance to bear country. (一般)

go through the gate, and you‘ll find the entrance to bear country. (高级)

最后，让我们看看高级词汇。词汇能体现你知识贮存量的多寡，也是衡量英语水平的一个重要标志。

as a result, the plan was a failure. (一般)

the plan turned out to be a failure. (高级)

because the weather was good, our journey was comfortable. (一般)

thanks to the good weather, our journey was comfortable. (高级)

when she heard he had died, she went pale with sorrow. (一般)

复杂结构 篇3

摘要：本文以某工程为实例，针对钢筋混凝土坡屋面施工的复杂性，从结构建模分析、结构构造设计以及坡屋面混凝土施工等几方面分别详细阐述了复杂坡屋面钢筋混凝土结构施工技术，以期指导实践，保证复杂钢筋混凝土坡屋面施工质量。

关键词：混凝土坡屋面；结构；施工技术；质量控制

经济的飞速发展，生活水平的提高，使人民对居住环境的要求也越来越高，因此造型优美的别墅建筑也如春笋般地出现了，甚至普通住宅楼也由方盒子变成了斜坡屋面。钢筋混凝土坡屋顶工艺在当今社会多层住宅建筑中得到广泛运用，由于其构造的特殊性，其工期、质量、成本都要高于整楼结构工程中其他结构层，在具体的施工中主要表现在施工工艺上的规范操作和控制。但是由于坡面屋不如平屋顶施工方便简单，其质量效果也常不尽人意，质量问题时有发生。

1 结构建模分析

1.1 坡屋面结构概况

本工程为两层局部带闷顶层混凝土框架结构，屋面为多个造型坡屋面拼接而成。结构设计时，建模分析采用PKPM软件PMCAD及STAWE模块。

1.2 结构建模方式比较

目前，结构设计中利用STAWE模块对有平屋面的坡屋面的建模主要有三种方式：

（1）按一个标准层建模，整个标准层层高按坡屋面层高取，从坡屋面最高点开始往下建模，采用的是简化荷载的方法，把上层斜屋面进行简化，仅作为荷载作用在平屋面层，整个屋面简化为一个标准层。

（2）将平屋面与坡屋面作为两个独立层，把上层斜屋面取为层高的2/3简化为平屋面进行建模，把屋面梁作为楼层水平梁输入，分别把平屋面和上层斜屋面建为两个水平楼层。

（3）仍将平屋面与坡屋面作为两个独立层，其中通过设置“梁两端标高”及"改上节点高”来布置斜梁，以便更为真实的模拟上层斜屋面的实际受力。PKPM软件2010新规范版本已经可以在结构分析时考虑屋面斜板对结构整体刚度的贡献，并自动将坡屋面的斜板定义为弹性膜进行分析。

1.3 坡屋面模型输入

本工程在PMCAD模块中里输入斜梁的方式基本采用上节点高这个命令来实现，平面上的一个节点可以分为上节点和下节点，分别为相对于本层标高的上面和下面的高度，两者的高差就是层高，一般把屋脊处最高点设置为本层层高。坡屋面下的其他节点的上节点高一般都为负值。设置上节点高好处在于如果结构构件两点都被调整，这样可以使与此结构构件上相连接的其他构件。

1.4 结构计算分析

本工程坡屋面较为复杂，存在多个不同标高的坡屋面层，且STAWE模块对坡屋面层的计算分析仍存在一定的局限性，因此在实际工程设计建模中，按实际标高组装多个标准层分析计算后，坡屋面层的层指标出现失真，多个楼层最大层间位移与平均层间位移及楼层最大水平位移与平均水平位移比值大于1.5，此外，由于局部平屋面层与坡屋面顶点之间高度较小，按两标准层建模时，会造成该层由于层高过矮而刚度过大。经多位结构工程师分析讨论后，采取归并相近标高坡屋面层，对局部小坡屋面简化建模的措施。在结构设计中，用这种局部简化法建模查看坡屋面层的层指标，用实际模型计算输出结构各层配筋结果。

2 结构构造设计

2.1 坡屋面板构造

设计处理坡屋面的受力与平屋面有着本质区别，设计时不能仅仅依靠软件分析进行配筋设计，而应在受力分析的基础上进行人工调整配筋。在坡屋面的配筋设计中，由于坡屋面板的空间作用和平面内外的综合受力，坡屋面板配置钢筋不仅仅要考虑板平面的抗弯，而且要考虑其轴向受力。因此，坡屋面板应双层双向通长配筋，并适当加密钢筋间距。

2.2 坡屋面脊梁构造分析

屋脊梁是坡屋面板的支承点。由于纵向梁两侧的屋面板与纵向梁都呈一定夹角。因此，纵向梁的计算不应考虑两侧屋面板对其抗弯贡献。并且，由于屋面板起着事实上轴向传荷的作用，应按抗拉要求将屋面板钢筋锚固在屋脊纵向梁内。在配筋设计上，屋脊梁除受弯矩外还受轴向压力，但软件计算配筋时没有考虑轴向压力，计算偏于不安全，同时屋脊梁的楼板翼缘作用有限，不应按T形梁计算配筋，而应按矩形梁考虑，因此，此类梁应重新进行手算校核。

2.3 坡屋面悬挑端优化

坡屋面设计应在满足建筑功能和造型设计的同时，应根据建筑条件和要求选择合理的结构形式，优化结构设计，如本工程坡屋面平层悬挑长度较大，结构设计时，在充分考慮建筑造型的基础上，改原方案中挑板受力为挑梁受力，在平层框架梁处加设垂挑暗梁及封口暗梁，原方案中200厚挑板设计为100厚普通楼板，在提高结构整体受力性能的同时又尽可能减少了造价。

2.4 从方便施工角度深化结构制图

由于本工程屋面为多个坡屋面不同角度相拼，平坡相接，各区域标高各不相同，变化较多，异形梁也多，部分梁板截面尺寸及钢筋下料尺寸仅根据平面图纸很难保证其精确定位。故在结构制图时，从方便施工角度出发，绘制多角度不同区域详细的剖面定位图，以（图1）为例，图中详细标注了梁标高，坡角，与柱位置关系，配筋与细部索引等。在本工程结构施工中，类似的剖面定位图及大样详图多达二十余张，极大方便了施工班组的放样定位及钢筋下料，受到建设监理等各方好评。

图1 局部坡屋面梁定图

3 坡屋面混凝土施工质量控制

3.1 模板安装的控制

模板工程的质量直接影响混凝土的质量，从而影响屋面防水的效果，施工中必须保证模板位置准确、支撑牢固、接缝严密、没有变形。因坡屋面设计坡度小于30°，按有梁板的施工方法安装单层底面模板后进行浇捣，支撑体系选用搭拆灵活、通用性强的Φ48×3.6扣件式钢管满堂支撑架，梁板模板采用18MM厚木胶合板，对模板支撑体系采用不小于80mm×80mm方木和U型顶托向钢管支撑有效传递竖向施工荷载。

屋面模板施工前通过Aut0CAD软件自身的测量尺寸的功能，精确的测量出施工中所需的各种细部尺寸，再根据设计图纸确定的尺寸进行现场放样。放样时应将图纸上混凝土的成型标高换算成各分段模板的标高，换算时应注意各分段混凝土的厚度、坡度及该段模板的搁置顺序，对于特殊部位应放大样。在施工中先定出屋脊线上梁两端标高，铺设梁底模，由梁高定出梁两侧侧模板标高，并以此为控制线结合软件测量结果定出各坡屋面板的实际走向及坡度。

在模板支撑系统搭设时，由于支撑系统要承受斜屋面传来的横向推力，因此参照省厅模板图集增加斜撑和水平横杆，与承重架体连成整体，以防止坡屋面混凝土浇筑时产生的水平作用力将支撑系统破坏而导致混凝土屋面板变形。在搭设中，立杆对接连接，立杆步距按不超过1.5m控制，架体沿纵、横向全高全长从两端开始每隔四排立杆应设置一道剪刀撑。每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不应小于6m，斜杆与地面倾角应在45度～60度之间，剪刀撑斜杆与立杆或水平杆的每个相交处应采用旋转扣件固定。

支架搭设完毕后，组织项目部各个部门以及邀请建设单位现场代表认真反复了检查板下木楞与支架立杆连接是否稳定、牢固，根据给定的标高线，认真调节校正木枋顶托及木楔块高度。底模铺设完毕后，用靠尺、塞尺和水平仪检查平整度与楼板底标高，并进行校正。浇筑砼前检查支撑是否可靠，扣件是否松动。

某复杂高层结构超限分析要点 篇4

关键词：高层结构,超限,性能目标,措施

1 工程概况

本工程位于长治市, 府后西街南侧, 西一环路西侧。地下3层, 为2层车库、1层设备层;地上28层, 均为复式住宅。建筑总高为86.4 m, 长约28.8 m, 宽约19.5 m。由于建筑使用功能要求, 每单元户内均为两层复式, 户内有中空及相互错层。本工程结构形式采用剪力墙结构。其复式平面图见图1。

2 结构设计及主要超限情况

2.1 主要设计参数

1) 结构设计使用年限为50年。

结构重要性系数γ0=1.0。

2) 自然条件。

a.基本风压为0.5 k N/m2 (重现期50年) ;风荷载体型系数1.3。

b.基本雪压为0.35 k N/m2 (重现期50年) 。

c.抗震设防烈度为7度 (0.10g) , 设计地震分组为第二组, 特征周期0.55 s (Ⅲ类场地) , 地面粗糙度类别为B类。

2.2 主要超限内容

1) 本工程为高层错层结构, 建筑高度86.4 m (>80 m) , 属于错层抗震墙结构高度超限。

2) 本工程楼层面积为520.79 m2, 楼板开洞面积为285.89 m2, 大于楼层面积的35%, 属于楼板开洞超限, 结构平面特别不规则。

3) 竖向规则性。

楼层质量分布不均匀, 有些楼层质量比大于1.5;且存在部分楼层侧向刚度比不满足规范要求, 结构竖向不规则。

2.3 抗震性能目标

结构抗震性能见表1。

3 结构弹性计算分析

本工程采用SATWE和PMSAP进行结构的整体对比分析, 并采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算分析, 结果如下:

1) SATWE和PMSAP结构自振周期对比 (选取前6个振型) 见表2。

2) SATWE和PMSAP分析其他参数对比见表3。

3) 按《高规》要求选用的地震波按7度地震Ⅲ类场地多遇地震进行弹性时程补充分析, 结果见表4。

规范谱与地震波谱对比图见图2。

分析结论表明设计中采用CQC法进行结构设计是偏于安全的。

4) 小结。

两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算, 结果表明:地震反应、楼层剪力、楼层倾覆弯矩、层间位移角、扭转位移比、层抗侧刚度等计算结果基本吻合, 结构动力特性基本一致, 可以认为结果是可信的。

弹性时程分析与规范CQC法分析对比表明:设计中采用CQC法是偏于安全的。

4 结构的静力弹塑性分析

中震屈服验算:

1) 分析参数取值。

a.荷载分析系数取为1.0。

b.不考虑风荷载作用。

c.地震作用调整系数取为1.0。

d.构件的抗震等级取为四级。

e.混凝土强度和钢材强度均取标准值。

2) 验算结果。

在设防烈度地震作用下 (αmax=0.23) , 剪力墙仍为弹性阶段, 部分连梁出现抗弯屈服, 符合本工程的抗震性能目标, 可以满足“中震可修”的抗震设防要求。

3) 楼板应力分析。

为有效传递结构内力, 结构楼板应有足够的刚度和承载力。本工程楼板采用弹性假定, 在中震地震力作用下, 验算结果表明:开洞层楼盖在X, Y向地震作用下, 楼板应力大部分都不大, 只有个别在剪力墙洞口附近应力较集中, 最大为3.0 MPa, 其余大部分楼板应力小于2.0 MPa小于混凝土抗拉强度标准值 (C35为2.20 MPa) ;地上3层以上楼层最大应力为1.58 MPa (第16计算层) , 小于混凝土抗拉强度标准值 (C30为2.01 MPa) 。结构能确保中震作用下楼板弹性工作。

大震作用分析:

1) 分析软件。

本工程弹塑性静力分析采用Midas Building程序。

2) 分析参数及控制。

a.侧向荷载采用振型荷载。

b.Pushover工况采用重力+振型1 (X向) 和重力+振型1 (Y向) 。

c.分析控制:荷载模式采用位移控制。

d.分析骨架曲线为三折线型, 根据应变和基准应变的比值设置了纤维应变等级, 应变等级分为5个等级。其中, 屈服时对应的应变等级为3级 (即比值为1) , 1, 2, 4, 5等级代表的比值分别为0.6, 0.8, 2, 4。

e.分析过程中, 附加阻尼比均为零。

3) 分析讨论。

Pushover分析主要从结构性能点、层间位移角、塑性铰的分布出现过程以及剪力墙延性屈服状态等几方面对结构在大震下的性能表现进行宏观评价。结果如下:

a.通过Pushover分析得到结构能力曲线, 与需求谱曲线比较, 能够找到性能点 (X向22步, Y向37步) , 从整体上满足设定的大震需求性能目标。

b.大震下, 能力曲线与需求曲线的交点 (即性能点) 所对应的结构有效周期分别为X向2.72 s, Y向2.63 s;最大层间位移角为1/266 (X向) , 1/262 (Y向) , 均小于规范规定的弹塑性层间位移角1/120的限值要求, 结构反应满足大震下的抗倒塌性能目标。

c.框架梁及连梁破坏形态分析:根据X, Y向地震力Pushover过程分析知:X向第五步仅0.8%进入屈服状态, 性能点状态下有20.9%进入屈服状态, Y向第十步6.3%进入屈服状态, 性能点状态下有23.6%进入屈服状态, 而且未进入屈服的其他梁也大部分进入塑性阶段, 由此可知随地震力的增加, 框架梁及连梁出现预期损伤, 起到了耗能的作用。

d.剪力墙破坏形态分析: (以X向地震力方向为例说明) 在罕遇地震的性能点计算步, 以构件的应变等级为参照分析, 剪力墙混凝土在构件Z, XZ两方向分量上应变等级仅XZ有0.3%处应变等级3以上, 且均表现为连梁上的破坏, 在Z向 (轴向) 应变等级3以上比例为0, 99.9%以上为应变等级2以下;以构件的延性系数比值为参照分析, 在性能点计算步, 混凝土在X, Z, XZ分量剪力墙变形延性系数均小于1;剪力墙钢筋Z方向分量变形延性系数小于1, X方向分量变形延性系数小于1的占99.3%, 1~3占0.6%, 大于3的占0.1%, 且钢筋较大变形部位均发生在剪力墙的连梁上。综上所述, 在罕遇地震作用下剪力墙保持了不屈服的工作状态, 没有出现轴压破坏及剪切破坏, 结构实现了大震下对结构的性能目标的要求。

4) 剪力墙受剪截面验算。

根据罕遇地震性能点计算步骤下墙体剪力计算值为参照, 以首层剪力最大的墙体为例, 该墙体承担的地震剪力为11 934 k N, 平均剪应力为4.74 MPa, 而C50混凝土的fck=32.4 MPa, 即剪应力水平为0.146fck, 小于0.15fck;逐个考察其他剪力墙的剪应力水平也具有相同结论, 因此剪力墙的受剪截面尺寸验算均可满足不屈服的要求。实现了性能目标中在设防烈度或预估罕遇地震作用下, 竖向构件受剪截面的要求。

X向、Y向静力弹塑性工况性能点见图3, 图4。

5 结语

1) 本工程采用两个不同力学模型的空间分析程序SATWE和PMSAP进行对比分析, 互相校核, 确保模型分析与实际相吻合, 确保计算的真实性;采用MIDAS三维非线性结构分析软件进行了结构在罕遇地震作用下的弹塑性静力分析。

2) 针对本工程抗震性能目标进行了多遇地震、中震、罕遇地震分析, 对每一个目标逐一对照, 最终实现结构“小震不坏、中震可修、大震不倒”的目标。

3) 根据分析结果, 就工程特点对局部薄弱部位采取抗震加强构造措施, 本工程措施为:楼板开大洞处, 弹性板分析, 板厚加强 (150 mm) 、采用双层双向配筋;局部“Z”字形边缘构件抗震等级提高一级, 加强配筋率;错层剪力墙抗震等级提高一级, 墙厚及配筋率增强。

参考文献

[1]GB 50011-2010, 建筑抗震设计规范[S].

[2]JGJ 3-2010 (备案号J186-2010) , 高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3]吴国勤, 傅学怡, 李建伟, 等.合肥华润中心超限结构设计要点[J].建筑结构, 2013, 43 (5) :5-10.

复杂高层与超高层建筑结构的论文 篇5

一、复杂高层建筑与超高层建筑在结构设计上要考虑的问题

1.建筑结构设计方案问题

对于一个相对比较优秀的结构设计师来说，在对建筑结构进行设计的时候第一步就要对建筑物的结构方案问题进行重要的思考。特别是对于那些复杂高层与超高层建筑来说，如果因为在选择结构设计方案的时候没有恰当的选择，那么就很容易引起整个结构设计方案大幅度的调整。正因如此，设计单位在对建筑物进行设计方案的制定时，不仅仅要把专业的东西结合进去，还要对去其他地区的实例进行考察，结合多方面的东西，来对方案进行有效的确立。

2.建筑结构的类型问题

对复杂高层建筑与超高层建筑在展开选择结构类型的时候，结构设计工作者不仅仅要对建筑所在的地区的抗震度进行充分的考虑，还应该对建筑地区的外部环境的地质进行合理有效的分析。不仅如此，在一个方面还应该大量的减少建筑成本，对建筑工程造价问题进行充分合理的考虑，如果条件一样的话尽量选择成本比较低的借建筑结构。

3.防地震的烈度

对于有些高度超过100米的建筑，不同强度的抗震设防烈度相对于建筑物高度的要求也是不一样的。正常的情况下，如果该地区的抗震防烈度在8度左右，那么这个地方的房屋建筑的高度就不能超过300米，相对来说，复杂高层建筑与超高层建筑一般建在抗震防烈度为6度左右的地区比较适宜，所以，结构设计者应该把这些因素统统的考虑进去，这样才能有效的保证建筑的安全性和实用性。

二、复杂高层建筑与超高层建筑在结构上的设计

1.施工过程模拟

超高层建筑中在展开竖向构件的时候，会有相对比较明显的压缩变形和两者之间的差异变形等问题出现，这种压缩变形的情况，绝大多数的时候会对建筑物的建成形状以及建筑物受力分布产生非常大的影响。所以，为了对建筑结构的合理性、安全性进行有效的提高，对一些超高的建筑在施工的时候进行模拟以及变形既有比较好的作用。

2.施工过程结构分析

在对建筑进行施工的时候，应该对建筑施工的结构设计进行合理具体的分析，并且对其做出相关模型，然后对其模型进行合理的分析，对所引起的结构刚度变化受力的过程进行有效的精准的反应，从而能够进一步的展现出在施工过程中建筑物的结构以及受力情况

3.施工过程对可实施性进行考虑

结构设计人员在对建筑进行设计的时候，应该对复杂的地方的钢筋的可靠性应该的注意，主要把以下方法应用好：钢筋应该绕过型钢、钢板上面开洞穿钢筋、钢筋与型钢表面增加钢板使其相连接等等。

三、复杂高层建筑与超高层建筑在结构设计上的关键点

1.构造设计要合理

在对复杂高层建筑与超高层建筑进行结构设计时，主要是要对结构设计进行有效合理的保证，然后要对一些相对比较薄弱的地方进行加强，以防建筑中出现一些薄弱的地方，对温度影响建筑物要进行充分的考虑，与此同时还应该对建筑物的抗震能力进行严格的考虑，对构件的延性以及钢筋的锚固长度进行有效的计算，在对平面和立面进行布置的时候要保证相对比较平整。

2.结构方案要合理的.选择

结构方案的是不是合理能够直接影响到建筑方案的合理性，所以在对结构方案进行选择的时候不但要对经济因素进行充分的考虑，还要对建筑的结构形式以及结构体系进行充分的考虑，与此同时还应该把设计要求、施工材料、施工过程以及自然因素等进行有效的结合，从而确定有效的结构方案，从而进一步确保结构设计的合理性。

3.计算简图要合理

计算简图是对建筑物结构展开精密计算的前提，计算简图复杂高层建筑与超高层建筑的结构安全有着直接而且非常大程度的影响。正以如此，为了能够有效的对建筑结构安全进行保证，建筑施工人员在进行建筑施工的时候首先要从建筑简图的合理规划开始，并且对其详细的研究，而且一定要把计算简图中的误差控制到建筑允许的前提下，这样才能确保建筑结构设计的合理性、安全性。

四、结束语

复杂结构 篇6

预应力结构概述

构件是组成建筑工程主体结构的最主要部分。在建筑工程设计与施工方案的计划中，不单单需要考虑到混凝土模块自身重量对构件的影响，同时还要考虑到钢筋结构所产生的拉应力对结构构件的影响。因此，在具体施工中，为了确保结构的安全性，工作人员常常会在混凝土结构中增加一定的压力，通过这种方式，使混凝土构件的使用寿命得到提高，同时促进结构整体稳定性与耐久性水平的提高。而在这一过程当中，所施加的预应力构件即本文研究的预应力结构。特别是在结构复杂的建筑物中，预应力的合理设计对优化结构性能意义重大。

工程概况

某歌舞剧院是XX市地标性建筑的，工程建筑面积为5.0万m?，建筑高度为46.2m，建筑结构方面地下层数为4层，地上层数为10层，为了满足建筑功能需求，平面布局涉及到了舞台，音乐厅，后台，以及多功能厅等多个部分，附属结构较多。

由于本建筑物属于公共建筑，因此在结构设计中对布置方案以及尺寸设计有非常严格的要求。考虑到本建筑结构较为复杂，结构系统中应用了包括剪力墙、梁板、直柱、以及曲柱在内相互组成的多个超静定结构体系。同时，该建筑物各个部分使用功能的实现对结构空间有严格要求，以大厅为例，该分区对空间高度要求较高，预应力梁体跨度极限值可达到25.0m，设计荷载水平高。

预应力设计优化流程分析

首先，根据本空间构造特点，引入ANSYS软件建立计算模型，有限元计算中可表明，对于侧墙薄壁墙肢体上端弯矩作用力而言，也对预应力设计产生直接影响。因此，控制截面分别选择为梁体跨中截面部分、梁端截面部分、以及侧墙薄壁墙肢部分。从墙肢上段受抗弯强度限制的角度上来看，可以形成如下约束方程：

①；

在①式中，将工作荷载基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为，将基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为，将基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为，将基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为，将侧墙薄壁墙肢上端所能够承受的最大弯矩作用力定义为。

结构加载分别考虑三种廣义基本力以及工作荷载作用力对结构的影响，分别定义为（工作荷载作用力），取值为124.5kN/m，（广义基本作用力），取值为1000.0kN，（广义基本作用力），取值为100.0kN·m，（广义基本作用力），取值为10.0kN/m。

在此基础之上，根据梁体结构几何参数以及设计参数的取值情况，同时分析梁体结构在三个控制断面状态下经过优化得到的数据值引入式①当中，即能够得到该模型所对应的约束条件方程。

结束语

对于复杂性的建筑结构来说，在设计方案与设计功能要求的诸多限制下，对预应力配筋设计有非常严格的要求，常规的设计简化方法无法对问题进行有效解决，达到满意的设计效果。但通过后张预应力设计的方式，能够起到合理调整预应力水平的目的，使复杂建筑结构的设计目标更加明确，在优化设计中与有限元计算相互结合，使最终得到的预应力设计方案更加的有效与可靠。本文即围绕复杂建筑结构预应力设计的优化思路进行分析，望引起重视。

复杂高层建筑整体结构抗震分析 篇7

1 高层建筑在地震时主要的破坏点

首先是地基:部分场地具有较厚的软弱冲击土层, 此时高层建筑地基破坏了明显增高。由于地基土液化造成地基出现不均匀沉降, 最终导致建筑上部结构损害甚至整体倾斜。高层建筑位置若处于不利或危险地段, 会由于地基破坏而导致房屋整体结构破坏。一旦建筑结构基本周期和场地的自振周期趋于相同, 则会由于共振效应导致破坏程度加重。其次是结构体系:高层建筑一般采用框架或框架-抗震墙结构, 若高层建筑采用抗震墙结构, 其破坏的程度较轻;若采用底框结构, 其刚度柔弱的底层则会受到严重的破坏;若采用框架结构, 建筑底层若为敞开式的框架间, 且未砌砖墙, 其底层也会受到严重破坏;若采用钢筋混凝土柱、板的结构体系, 由于楼板的冲切或由于楼层发生较大侧移, 导致柱脚破坏, 各层的楼板会发生坠落甚至重叠在地面上。

再次是刚度分布:若建筑物结构以矩形平面布置, 电梯井等抗侧力构件在布置过程中一旦存在偏心, 则会由于扭转振动导致地震灾害加重;若采用L形、三角形等不对称的平面建筑结构, 也会由于地震影响产生扭转振动最终导致灾害加重。然后是构件形式:在高层建筑的结构构架中, 一旦发生地震, 高层建筑的梁、板以及柱破坏程度会最大, 而钢筋混凝土柱由于对地震的抵抗能力较强, 因此虽然也会存在破坏的情况, 但是相比于其它结构而言, 会相对较好一些。最后是房屋的形体, 加入高层建筑的平面机构并非是规则的几何体, 如T、L、Y等形状的房屋, 其在发生地震时, 受到的破坏力是最大的, 换句话说, 高层建筑的平面形心与建筑的整体中心偏移越大, 其在地震发生之时所受到的破坏力会越大。

2 高层建筑整体结构抗震的设计方法

(1) 合理的选择高层建筑的建设场地。要想能够保证搞成建筑建设后再地震中的安全性, 首先就需要对高层建筑的建设地址严谨的选择, 一般情况下, 高层建筑的地质选择是在地质层建筑的场地进行的, 然后要能够合乎高层建筑在建设过程汇总的构建, 最后要能够保证所选的地点在地震发生时能够有效的减少地震能力的输入, 更好的减少地震对高层建筑的破坏, 从而能够有效的增加高层建筑的安全性以及对社会经济的保证性。

(2) 增加高层建筑在设计中的延展性。据相关的研究表明, 建筑的延展性能够很大程度的提高建筑在地震来临之时的安全性, 所以, 在高层建筑的设计之时就增加建筑的延展性能够很大程度的增加高层建筑对使用人员的安全性能, 近年来, 相关的设计人员对高层建筑中的延展性越加的重视, 不仅将阻尼器很好的应用在高层建筑的抗震设计之中, 还将阻尼器更好的应用在建筑的材料之中, 巧妙的减少了地震对高层建筑的破坏。

(3) 做好抗震结构设计。对于我国的建筑行业的设计而言, 高层建筑的设计主要有三种结构体系, 其一是框—筒的结构体系, 其二是筒中筒的机构体系, 其三是框架—支撑的结构体系, 这三种结构不仅在我国的应用较为广泛, 在世界各国都有所应用。随着高层建筑设计的不断发展, 现阶段的高层建筑主要是以柔克刚以及刚柔并济的方式进行设计吗, 这样就能够很好的保证地震释放出的冲击力能够得到很好的减弱。

(4) 合理的选择高层建筑的建设用料。高层建筑所选用的建筑材料使用性能要能够远高于普通建筑所应用的建筑建材, 而我国钢材的创造以及加工能力是在世界上都名列前茅的, 故而, 在高层建筑建材的使用中, 钢材的应用较为广泛, 在钢材的选择方面, 首先要能够对高层建筑的钢材参数有一个很好的了解, 其次要能够对钢材的抗震性能进行一个良好的测试, 最后在钢材的应用上不能够仅仅考虑材料的承载力, 还需要对材料的延展性进行一个测试, 以此来更好的保证高层建筑在建设后的安全性能。

(5) 增加抗震防线。高层建筑在建设的过程中要设置多个抗震防线, 这样就能够保证高层建筑的第一道防线破坏后, 高层建筑依然具有一定的安全性能, 能够保证其中使用人员的安全性能, 一般情况下, 高层建筑的第一道防线是剪力墙, 是一种抗侧力构建, 第二层以及第三层的防线主要是起到抵抗地震作用力以及防治高层建筑物倒塌的作用的, 因此, 要想能够准确的保证高层建筑在地震时期的安全性能, 最重要的是多增加几条高层建筑的抗震防线。

(6) 做好高层建筑的加固设计工作。高层建筑的加固工作主要需要注意以下几点, 其一是能够采用一些具有高抗震性能的构建来代替原有的构件, 其二是能高否对高层建筑的承载能力以及刚度进行一个科学的规划, 其三, 是能够通过其它的设计来减少地震对高层建筑的直接破坏;此外, 还需要对高层建筑的形变程度进行一个严格的控制, 要采用一些针对性较强的措施来减少高层建筑在地震时期所产生的形变, 据实践表明, 在地震时期, 高层建筑所移动的角度是十分具有参考价值的, 所以, 在高层建筑建设时期要能够采用一些针对性较强的措施来保证其建设的质量, 以及建设的安全。

3 结束语

随着我国经济的发展以及科学技术的提高, 我国的城市化进程得到了进一步的深化, 我国的建筑发展也得到了逐步的提升, 尤其是高层建筑的发展, 更得得到了迅猛的发展, 而如今, 高层建筑几乎成为了城市的主要标志之一, 但是, 随着建筑的发展, 以及近年来的地震经济损失, 相关的人员发现, 高层建筑所造成的社会经济损失几乎是建筑种类之中最高的, 因此, 要想能够进一步的推动建筑行业的发展, 其首先要做的, 就是对高层建筑的整体抗震设计进行优化, 以此来更好的减少在灾难发生时对社会经济的影响, 以及更好的增加建筑在使用过程中的安全性能。

摘要：自从在十九世纪八十年代的第一座高层建筑建设成功后, 我国的高层建筑就在不断的开发以及创造中, 不仅在高度上进行突破, 在使用材料上也逐渐的更加成熟化以及多样化, 由于高层建筑的自身性质, 使其在建设结束后对地层的震动感受要比一般的建筑要严重的多, 因此, 在于多地震的区域, 高层建筑所造成的经济损失要远远的高于一般的建筑, 为了能够让高层建筑的损失降到最低, 能够更好的保证高层建筑的质量以及建筑的安全性, 就要对高层建筑的整体结构以及抗震性能进行分析。本文主要对高层建筑在地震时主要的破坏点进行研究, 对高层建筑整体结构抗震的设计方法进行探析。

关键词：高层建筑,整体,抗震结构,措施分析

参考文献

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[2]林树枝, 许泽瑶.基于抗震性能目标的超限高层建筑结构抗震分析[J].福建建筑, 2011, 10∶50—54.

[3]陈平.高层建筑结构抗震分析与设计[J].科技风, 2014, 20∶168.

[4]季立炯.复杂高层建筑结构抗震分析方法简介[J].山西建筑, 2015, 04∶27—28.

[5]黄爽.复杂高层建筑结构抗震与结构控制研究及其应用[J].重庆建筑, 2014, 11∶59—64+69.

复杂结构井井下工具通过能力分析 篇8

井下工具可顺利穿过井筒是开展井下作业的前提[1,2,3]。随着我国钻采技术的不断发展, 大斜度定向井开发日益普遍, 井身结构越来越复杂[4], 对相关工具结构尺寸的要求亦更加严格, 有必要进一步分析不同曲率井眼下的工具通过能力, 为工具设计提供有用参考。

1井眼曲率半径确定

井眼曲率描述了井眼弯曲的程度, 它直接影响可通过工具的最大长度。建立原点位于井口的空间坐标系 (如图1所示) , 则井眼轴线上任一点O (x, y, z) 的矢径可表示为

假设井身测量点有N个, 则井眼轨迹有N+1段。设第i段相邻测量点间的测深增量为Δs, 方位角增量为Δψ, 井斜角增量为Δφ, 则该段曲率为:

2允许工具通过的最大长度

可顺利下入的井下工具最大长度受井眼轨迹、井筒尺寸及工具直径的影响。井下工具的可下入性要求工具的总长度小于井筒允许通过的最大长度L。如图2所示, 考虑工具在弯曲、造斜段发生的变形, 按以下方法确定工具的通过能力。

对于整体组合和钻具, 其变形受到严格限制, 建议按式12计算工具的最大通过能力。另外, 还可以根据式13设计在给定工具结构参数下的最小井眼曲率半径。

3井下工具通过能力分析

在刚性条件下, 工具通过能力L仅与井眼 (套管) 直径、工具外径及井眼曲率有关, 对于不同的套管—整体锻造工作筒尺寸: (1) 套管直径222mm, 工作筒外径168mm、总长2250mm; (2) 套管直径150.4mm, 工作筒外径140mm、总长2066mm, 根据式12计算的工作筒最大允许长度随井眼狗腿度的变化规律如图3所示。

要保证以上总长分别为2250mm、2066mm的工作筒能够顺利入井, 设计井眼曲率应分别小于4.848o/m、1.117o/m。

对应两种不同直径、长度的工作筒, 若井眼的设计曲率分别取4.848o/m、1.117o/m, 要使工作筒能够顺利入井, 可增大井眼 (套管) 直径。工作筒最大允许通过长度随井眼 (套管) 直径的变化如图4所示。由图可看出, 随着井眼直径的增大, 工作筒的最大允许通过长度不断增大。

4结束语

本文通过建立描绘空间井眼轨迹的数学表达式, 推导出井眼曲率半径公式, 得到允许工具通过的最大长度, 进一步分析了工具长度、直径随井眼曲率的变化, 为施工工艺的设计提供科学依据。

参考文献

[1]刘巨保, 罗敏, 邹野, 等.φ139.7套管内侧钻水平井弯螺杆钻具通过能力分析[J].钻采工艺, 2003, 26 (1) :15-16.

[2]沈曦, 张强, 陈灿, 等.大位移井磨铣打捞管柱可下入性分析[J].机械工程师, 2008, 12:31-32.

[3]甘庆明, 杨承宗, 黄伟, 等.大斜度井井下工具通过能力分析[J].石油矿场机械, 2008, 37 (7) :59-61.

复杂钢结构分解预装定位技术 篇9

关键词：复杂钢结构,分块预装,空间定位

1 概述

嘉峪关气象塔高95 m,位于甘肃省嘉峪关市东湖风景区内,其混凝土筒体塔楼外,环绕着海豚造型的钢结构网壳。网壳以24根竖杆为结构主体,每根竖杆由35段无缝钢管杆件对口焊接而成。竖杆之间对径焊接横杆和斜杆,构成网状的海豚造型,如图1所示。

钢结构网壳采用了2 731根直径18 cm～24 cm的钢管,其空间结构非常复杂。安装工作存在高空作业量大、定位要求高、技术复杂的问题。为了减少高空作业,提高工作效率,网壳安装施工是在综合考虑施工条件的基础上,将网壳钢结构体拆分成若干个组件,在分块预装后,再吊到高空进行焊接。

2 吊装组件设定

将钢结构网壳拆分为若干个吊装组件时,要考虑吊车起重能力、组装场地大小、组装困难程度、高空吊装是否方便等诸多因素。具体分析,必须遵循以下原则:1)吊装组件的重量必须小于吊机的起重能力。组件过重,吊机无法安全吊起;如果组件过轻,又会增加高空的作业量,所以组件划分时,首先要考虑组件的重量。2)组件的拼装是在地面铺设钢板的安装平台上完成的,现场的安装平台相当简陋。因此在满足重量要求的基础上,组件的几何尺寸必须要适应拼装平台大小。3)为使组件空中吊装时不会受到施工脚手架等障碍物阻挡,还需要通过精确精算,确保吊装组件能顺利通过空中施工平台空隙,这也是划分吊装组件几何尺寸必须要顾及的问题。4)吊装组件定位完成后,其上端必须要临时固定,所以组件的竖立高度设置,必须要考虑空中固定的方便。

3 吊装组件的分块预装数据处理

钢结构壳网的定位设计值是网壳竖杆、横杆、斜杆钢管中心线在各交点的三维坐标。要在地面上完成吊装组件的拼装,首要问题是将这些交点的三维坐标转换为拼装工作平台上的相对坐标。

经过反复论证、试验,利用在CAD系统中对图形进行整体变换,以不改变其相对空间关系为基本原理,设计出一套AutoCAD图形操作程序,使问题获得圆满解决。相对于求解坐标参数实现坐标转换,图形操作方法显著优点是:方便灵活、无误差、可靠性高、作业效率高。具体操作步骤以较为简单的网壳主体吊装组件为例,具体阐述如下:

1)在CAD系统中,将吊装组件上各交点以XOY坐标平面展绘在计算机屏幕上,以组件竖杆底部一端交点为基点,以组件底部左右两端交点连线为基线,将全部交点做第一次旋转,把基线绕Z轴旋转到与X轴平行的位置。2)提取第一次旋转后吊装组件交点坐标数据文件,将文件中的Y,Z坐标相互换位,从而将各交点以ZOX坐标平面上展绘在CAD图形操作界面上。将各交点以直线连接,得到竖立的吊装组件朝下旋转90°后,水平放置在拼装平台上的投影图。水平投影图反映了吊装组件中各交点第一次旋转后在水平面上的相互关系,如图2所示。3)将第一次旋转后的交点坐标数据文件中X,Z相互换位,从而将各交点以ZOY坐标平面展绘到CAD图形操作界面上。同样将各交点以直线连接,得到吊装组件在拼装平台竖直面上的投影图。竖直投影图反映了组件中各交点在拼装平台竖直高度方向上的相互关系。4)一次旋转后吊装组件两端高差可能较大,这会使得拼装工作操作不便。为此可在竖直投影图中,以拼装组件一立杆底端交点为基点,将同一立杆顶端交点旋转到与底端水平的位置,使吊装组件两端等高。提取第二次旋转后的坐标文件,对X,Y做相互换位处理,重新投影到ZOX面上,得到二次旋转后吊装组件在拼装平台水平面上的水平投影图。5)在拼装平台旁设立观测点,以任意假设坐标测绘拼装平台的范围和观测站与拼装平台间的障碍物。6)在CAD图形操作界面上,将吊装组件二次旋转后水平投影图平移到拼装平台范围内,确定放置位置,使观测站与要定位的组件交点间无障碍物影响通视。7)从CAD系统水平投影图中量取观测站到各个交点的距离和方位角等放样数据。8)坐标数据文件中的Y坐标(位于数据格式中高程位置)表示各交点在竖直于拼装平台方向的几何关系,根据焊接方便的角度,确定了最低点相对于拼装平台的高程后,就可确定各交点的高程值。

4 吊装组件拼装定位桩设置

定位控制桩的构造如图3所示。设置方法是根据放样数据确定组件各交点在安装平台上的水平位置,然后在平台上铅直竖立槽钢立柱,槽钢的一个棱角对准交点在钢平台上的投影点,并用角钢支撑将槽钢立柱焊牢。

槽钢立柱设立后,需要测定吊装组件交点高度,实际作业时采用钢尺沿平面放样点位铅直向上丈量。由于安装平台并不水平,所以需要对各立柱底部进行高差测定,通过测得的相对高差确定“地平改正数”,使丈量确定交点高度时,有一个统一的起点。考虑到吊装组件焊接是全方位的,为兼顾高低点焊接操作方便,需要设定最低点高度,即对所有交点高程值统一加一个“高程常数”。即:实际交点高度=各交点相对于最低交点的高差+地平改正数+高程常数。高程点标定出来以后,在对应的槽钢立柱上焊接水平槽钢横杆,作为放置吊装组件竖杆的支架。

5吊装组件拼装

1)立杆放于首尾两点支架上,加钢垫支撑使其固定,可以绕首尾连线旋转而不能移动,如图4所示。以首尾连线AB为旋转轴,将竖杆转到大致位置,利用垂球得到各交点在工作平台上的投影点。在拼装平台上检验竖杆中间各交点投影点到首尾交点投影点连线ab的水平距离d,若等于水平投影图上的数值,则竖杆位置正确;否则要旋转竖杆使d等于设计值。竖杆处于正确位置后将其固定,如果杆件比较长,中间悬空部分需要打硬支撑以免杆件塌落变形。2)依次定位其余竖杆,以同样的方法将杆件置于正确位置后,用钢尺量取相邻竖杆对应交点的空间距离用于检查。如果杆件有微小误差也可以作微调,将误差缩小到规定范围之内,最后再检查首尾位置是否还正确。所有竖杆放好后,焊接横杆和斜杆即可完成吊装组件拼装。

6结语

嘉峪关市气象塔海豚状钢结构网壳的安装定位工作,存在技术复杂、精度要求高、无可借鉴资料、风险大的问题。安装工作采用的是将网壳拆分为适当大小的吊装组件,分块预装后整体吊装的作业方案,减少了高空作业,提高工作效率,降低了安装的风险性。这一技术的成功应用,解决了工程实践中的关键性难题,保证了工程的顺利进行,为今后的类似工程提供了宝贵的经验。

参考文献

[1]CJJ 8-99,城市测量规范[S].

[2]孔祥元,梅是义.控制测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2002.

[3]李玉宝,曹智翔.大比例尺数值化测图技术[M].成都:西南交通大学出版社,2006.

复杂结构 篇10

复杂地质地质条件突出的特点就是不确定性, 尤其是在对复杂结构井的施工中其不确定性更加的明显, 复杂的结构井也即是指出了常规的直井外的所有的较为复杂的井结构, 如水平向井、定向井、移位较大的井、分支井等。其不确定性由以下几个方面决定:

1.1 地质条件的影响

复杂的地质条件对复杂结构井的影响是最大的, 因为复杂结构井与特殊工艺井成井都需要以地质结构为基础, 如果在地层厚度、油气结构、底界面位置、地层缺失、地层分层深度位置等方面都会影响复杂结构井的施工, 着不确定因素可以导致某个层不能进行探测确定其地质情况, 只能依靠液体套管维持待定井段的施工。如果情况严重还会因为目的层、标志层的深度不能明确探知而影响预先设计井的深度、靶位等带来困难, 更严重的还会因为施工位置的地质结构而影响井壁稳定性。

1.2 井下设备控制的不确定性

在钻井的过程中, 导向钻井工程控制与优化目标会在实际的施工中产生不确定性, 而导致其难以实现。主要的因素是钻头的动力学与钻柱的动力学研究与控制还不够完善, 在实际的应用中不能代表普遍性, 尤其是旋转导向工具和BHA都有不确定性, 所以在实际的成孔中运行很难兼顾井孔的轨迹、速度、安全、效率等多方面问题。

1.3 结构井刨面与轨迹之间的不确定

在是实际的施工中还会出现漂移问题, 或者不容易改变井孔位置的复杂地质结构, 但是因为不能在事前定向出现倾斜的位置和井孔的位置而增加了施工的难度。在施工经常出现多次调整井身轨迹的情况, 给结构井与施工都带来了安全隐患。

1.4 井下复杂的情况对给施工带来不确定性

常规直井利用的是传统的诊断与预测方式可以通过地面录井或者泥浆的情况对施工进展进行分析, 但是因为地面采集的数据不能及时反映井下的情况, 在实际的使用中往往会出现滞后或者错误判断, 面对复杂结构井这种方法显然不能完全适应其施工。

2 复杂地质条件下复杂结构井与特殊工艺井施工技术

2.1 裸眼施工技术

这是一种简单的水平向井的施工方式。利用技术套管放置到预计的水平位置顶部, 向其注入水泥固井封隔。随后利用小一级的钻头进行水平钻进, 直至设计长度, 施工完毕。裸眼成井的主要应用地质形态为碳酸岩等坚硬不易坍塌地质条件下, 特别是存在垂直裂缝的地层。

2.2 割缝衬管施工技术

此种措施先利用割缝的衬管悬挂在技术套管上, 用悬挂封隔器对其进行外部封隔。割缝衬管需要扶正, 保证其在井眼的中心。割缝衬管技术主要适用在不能用套管射孔的工程中, 同时裸眼施工还会引起塌方。此种施工技术方式简单, 有效的抑制塌方, 同时将水平井端进行分割形成使之容易施工, 此技术多用与水平井。

2.3 射孔施工技术

固井射孔技术是一种被认可的施工技术, 包括套管固井射孔技术与尾管固井射孔施工。套管射孔是技术可以避开夹层水、顶层水、气顶等, 可以支持分段射孔、试油、注采等进行增产措施。在一些油田中热采水平井和先期防砂的水平井多采用此类技术完成施工, 通常全井采用的是直径为177.8m m的套管, 热采水平井采用提拉预应力的方式固井, 水泥材料返到井口的尾管固井射孔, 以此完成施工有利于提高固井质量与保护生产层, 在水平段施工中采用与油气层相互配伍的钻井液, 利用近似平衡钻井或者欠平衡钻井技术降低对油层的污染, 保证其生产稳定。

另外, 此项技术可以降低施工成井的成本, 提高项目进行的经济效益, 因此水平井中采用此方法的居多, 此时利用直径为244.5mm套管与139.7mm尾管施工成井, 在水平井固井射孔的施工中, 应保证固井的质量才能达到技术目标。为了提高固井的效果, 可以利用一些措施进行质量提高, 如:使用添加剂对水泥浆的性质进行改变, 分级注入水泥, 紊流与塞流代替, 采用封隔器, 活动管柱, 加装套管扶正装置提高其位置稳定性, 利用尾管固井等技术。

通常的水平井多利用负压射孔, 对地质松散胶结差的地质结构通常采用近似平衡压力射孔, 高压地层和地层压力不确定的时候则采用正压射孔, 向水平井射孔方向利用油管传送射孔枪和液压引爆。这样就实现了油管内憋压射孔、可以将一筛管接到射孔枪上, 全井憋压射孔完成后不需要移动管柱测压或者生产。

2.4 管外封隔器技术

此项技术施工是依靠管外的封隔器对成井进行分割, 投产后按照层段进行后期施工或者生产控制。对注水开发的油田而言是十分重要的技术措施, 我国西北的油田在水平井施工中多采用此类技术。

2.5 填充成井设计

在总结实践经验的基础上, 水平井内不论是利用裸眼井下砾石填充或者套管井下砾石填充, 其工艺都比较复杂, 目前还有一种在矿场上进行时间的技术, 裸眼水平井预先填充砾石绕丝筛管施工技术, 其筛管结构和性能与垂直井相似, 但是使用中应采用扶正器进行辅助, 以方便让筛管在水平位置居中, 在某些油田中的复杂结构井施工中获得了较好的效果。

3 结束语

复杂地质条件下进行复杂结构井和特殊工艺井施工时, 其不确定的因素来自与多个方面, 这些因素决定了在成井的过程中对其产生负面影响。所以在实际的施工中, 应利用相应的技术措施在施工中尽量克服负面影响, 并利用技术优化来提高施工的效果。

摘要：在常规的钻井技术之外, 都统称为复杂结构井。其应用主要是为了适应油田的采收率。但是在结构复杂的地质条件下, 地质结构的不确定、设备操控不确定性、结构不确定性、意外情况等, 使得复杂结构井与特殊工艺井完井工艺越发复杂与困难。所以在实际的施工中利用多种技术组合和创新才能提高完井的质量, 并提高其对提高采收率的帮助。

关键词：复杂地质,不确定因素,复杂结构井,完井技术

参考文献

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复杂结构薄煤层开采技术难题探讨 篇11

1 复杂结构薄煤层高效综采的技术攻关路线

复杂结构薄煤层高效综采的核心, 是研制出能够对含有硫化铁硬结核体或硬夹矸的薄煤层直接截割的落煤机械, 统筹考虑解决其他相关问题, 研制出科学先进的成套技术装备, 设计出与之相配套的科学的生产工艺。为此, 本项目应采用如下技术攻关路线:第一, 在含硫化铁硬结核体、硬夹矸薄煤层采取煤岩样试块, 按测试标准进行煤岩物理力学参数测试。第二, 通过建立机械、液压等领域的薄煤层采煤机截割部及其相关部件刚柔耦合多体系统的虚拟样机, 对采煤机的落煤过程进行模拟仿真, 优化采煤机截割部及其相关部件技术参数, 研制出具有较强切割硬岩石能力的矮机身薄煤层采煤机。第四, 根据工作面地质条件和科学配套的要求, 研制出配套的刮板输送机和液压支架, 形成科学的配套。第五, 按自动化、信息化的要求, 研究选用先进、实用的自动化、信息化技术。第六, 形成适用于1m以下复杂结构薄煤层安全高效综采成套设备与生产技术工艺。

2 主要攻关内容与关键技术

以薄煤层机械化、自动化、信息化安全高效开采为目标, 主要研究以下内容:第一, 围绕机械截割含硬结核体的薄煤层, 研究采煤机工作机构的瞬时负载, 并对截割部及其相关部件的结构参数进行优化。第二, 围绕液压支架的工作阻力和采煤机的合理截深确定, 研究薄煤层工作面的矿压显现规律。第三, 围绕工作面工作空间狭小问题, 研究优化液压支架、采煤机、刮板输送机之间的技术参数和配套关系, 以及设备布置与巷道布置。第四, 围绕煤层薄、采高小、采煤机滚筒直径小、采煤机装煤效果差的问题, 研究提高刮板输送机铲装能力和工作面两端部机械化装煤效果技术。第五, 围绕薄煤层综采工作面普遍存在的刮板输送机在推移过程中自动上飘问题, 研究防刮板输送机上飘的技术。第六, 围绕煤层底板见水膨胀泥化, 封底式薄煤层液压支架推移油缸及连杆在液压支架底座内裆易被煤岩粉卡塞问题, 研究液压支架抬底技术。第七, 围绕高效开采割煤刀数多, 职工劳动强度大, 研究采煤机自动分段遥控技术和分组分段综合作业生产工艺, 同时研究应用相应的采煤机自动定位和记忆割煤技术。

3 主要技术创新

第一, 成功研发了含坚硬夹矸与硫化铁硬结核体薄煤层的, 安全高效综采成套设备与生产技术工艺。第二, 建立了机械、液压等领域的薄煤层采煤机截割部及其相关部件耦合多体系统的虚拟样机。对采煤机的落煤过程进行模拟仿真, 优化了采煤机截割部及其相关部件技术参数, 提高了采煤机截割硬夹矸的定力和截割部工作的可靠性, 成功研制了具有较强切割硬岩石能力的矮机身薄煤层采煤机。第三, 研制出具有抬底功能的大伸缩比、高支撑效率、封底式薄煤层液压支架。第四, 研制出底置式、防飘、边中链新型薄煤层刮板输送机, 解决了传统结构带来的过煤空间狭小、影响出煤及刮板输送机上飘的技术难题。实现了工作面两端部机械化高散装煤, 优化了槽高与链条直径、过煤空间之间的关系。第五, 研发了采煤机自动分段遥控技术, 应用了紧凑型液压支架电液控制系统, 通过无线通信装置与电液控制系统进行通信, 将采煤机位置、速度及有关工况和故障信息传输到电波控制系统主机, 在1m以下薄煤层实现了采煤机割煤与液压支架的降、移、升、喷雾及推移刮板输送机和中部槽调斜的协调联动。第六, 在薄煤层综采工作面设计应用了分组分段综合作业方式, 减轻了采煤机司机和支架工长距离匍匐爬行对身心健康的损害。

4 应用效果

通过应用表明, 项目研究成果有效解决了当前薄煤层机械化开采遇到的一系列技术难题, 并具有以下特点:第一, 产量高、经济效益好。厚度在1m左右的复杂结构薄煤层, 年产量已在80 万t以上的水平, 是同类型地质条件炮采工作面的2 倍以上, 吨煤成本大幅下降。第二, 设备性价比高。成套设备投资仅为同类型进口刨煤机及配套设备工作面的40%。第三, 设备配套合理。整套装备技术先进、配套合理、协调、生产能力匹配、生产效率高、安全性能好、质量可靠。第四, 成套设备适应性强。成套设备最低采煤高度0.50m, 工作面最大铺设长度可达250m, 且采煤机具有较高的破岩能力, 能够适用于含有硬夹矸、结核体、断层等复杂结构薄煤层。第五, 机械化、自动化、信息化水平高。工作面所有生产工序 (包括工作面两端部装煤) 全部实现了机械化工作面自动化, 信息化水平较高。第六, 生产工艺先进合理。以项目研发的采煤机自动分段遥控技术为基础, 在薄煤层综采工作面设计应用了分组分段作业方式, 大大减轻了薄煤层工作面生产的劳动强度。

研究成果显著提高了薄煤层, 尤其是含硫化铁硬结核体和硬夹矸薄煤层开采的综合机械化技术水平, 促进了我国薄煤层综采设备制造水平的提高。目前我国已探明薄煤层可开采储量达60 亿t, 薄煤层开采量正在逐步加大。因为项目研究的成套设备适应性强, 所以“成果有着极为广阔的推广应用前景。

摘要：复杂结构薄煤层要实现综合机械化高效开采, 不仅要解决机械化落煤这一关键性的技术难题, 还要解决其他一系列影响和制约薄煤层安全、高效开采的技术难题。包括复杂结构薄煤层高效综采的技术攻关路线, 主要攻关内容与关键技术。目前我国已探明薄煤层可开采储量达60亿t, 薄煤层开采量正在逐步加大, 该研究有着极为广阔的推广应用前景。

关键词：复杂结构,薄煤层,开采技术,探讨

参考文献

[1]曲天智, 蒋金泉.复杂结构薄煤层高效综采关键技术[M].江苏:中国矿业大学出版社, 2010:43.

[2]樊玉泉, 高振伟.薄煤层安全质量标准化创新与实践[M].江苏:中国矿业大学出版社, 2011.