工厂结构

工厂结构（通用6篇）

工厂结构 篇1

摘要：以某工厂车间工艺改造为例, 结合新增车间地下要避开现有基础, 地上要避开各专业管道的要求, 对该工厂车间工艺改造结构加固方案进行了分析, 并对钢柱布置、基础布置、地基处理措施作了阐述, 以满足车间的使用功能。

关键词：车间,改造,结构,基础,钢柱

1 工程概况

需改造的工厂建于2011年, 主体结构为单层钢结构厂房, 局部含钢框架平台。部分区域采用桩基础, 部分区域采用天然基础。地处6度设防区, 基本地震加速度0.05g, 地震分组为第一组, Ⅱ类场地。车间工艺改造在现有厂房内的预留区域进行, 在预留区域新建两层钢结构框架车间, 墙面及屋面采用轻质材料彩钢板, 详见图1, 图2。

业主要求改造工程中, 生产不能中断, 现有车间内的设备和管线基本都是要保留且不能移动。施工现场场地小, 限制条件多, 施工难度大, 工期短, 改造方案除了满足工艺及相关专业的功能要求, 还要结合施工现场实际考虑施工的方便和可行性, 给结构工程师提出了较高的要求。

2 钢柱布置

新建操作平台采用钢框架结构, 首先要确定的就是框架柱的柱网。图3是车间改造前的现场效果图。

根据使用的要求, 柱应尽量靠近现有厂房墙边, 留出足够多的人行通道, 但又不能碰现有管线。

图4为新增框架横向剖面图, 采用1层框架柱靠近墙边设置, 留出人行通道, 同时根据现有管线的标高, 将2层柱缩进800 mm, 避开了现有管线, 保证工厂的正常生产。

图5是2层钢柱缩进作法, 为了增加钢柱GZ-2的柱脚刚度, 腹板采用插板形式, 并在垂直框架梁方向设置次梁, 次梁与主框架梁采用刚接连接, 传递GZ-2此方向的柱底弯矩。

3 基础布置

除了地上的限制条件, 柱网布置还要考虑避开现有厂房的基础;厂房局部区域设有agv (自动导引运输车) 通道, 该通道地坪内埋设有自动导引装置, 地坪绝对不能破坏, 故此区域的新增柱基础的基坑尺寸一定要重点考虑。新增钢框架荷载轻, 采用同厂房一样的天然基础。图6为局部基础平面图, agv通道附近的基础采用条形基础TJ-1, 减小基础宽度, 基础边缘距轴线2 200 mm, agv通道边缘距轴线是3 200 mm, 条基边缘距agv通道边缘1 000 mm, 尽可能的留出了施工空间。

钢柱定位根据基础尺寸确定, 最大的独立基础宽2 200 mm, 考虑垫层尺寸100 mm及与现有基础梁空隙100 mm, 钢柱定位尺寸取距现有墙内边缘 (1 100+100+100) 1 300 mm, 详见图7。图7中的钢柱GZ-1, 由于其位置正好位于现有厂房基础处, 没有新增基础的空间。采用托梁TL-1将GZ-1托起, 并将GZ-1柱脚设成铰接, 释放GZ-1对TL-1的弯矩并减小TL-1的构造尺寸。而TL-1则支撑在现有厂房基础空隙间的基础DJ-1, DJ-2, DJ-3。

4 地基处理

由于是改造工程, 现有厂房已经竣工并使用, 施工现场受限制的条件多, 尤其是地下的实际情况, 只有在施工时才会揭露, 设计方案可能会根据实际情况并考虑施工方便进行调整。根据地质报告中持力层的标高, 现有厂房基础基底标高-2.6 m, 设计新增车间基础也采用相同的持力层和埋深。但当基坑开挖到-1.5 m时, 施工单位反映, 基础施工场地狭小, 地下回填土全是杂填塘渣, 密实性小, 孔隙率很大, 粘结性很差, 基础埋深-2.6 m, 不适合放坡开挖要求, 施工安全没有保证, 施工质量和工期亦不能保证, 基坑现场开挖图见图8。

有两种方案可以解决问题, 一是按原设计方案, 用钢板桩支护, 基础标高仍为-2.6 m;二是减小基础埋深, 改良基底回填土土质, 提高回填土的承载力和变形能力, 方便施工以保证工程的施工安全、质量和进度。由于新增车间采用的是自重轻的钢结构材料, 荷载对地基承载力和变形的要求相对较小, 考虑到现场出现的实际施工困难, 调整了原设计方案, 最终采用了注浆加固改良基底回填土的方案, 将基底标高抬高到-1.5 m, 解决了施工问题, 同时也比较经济。

注浆加固具体要求如下。

4.1 技术要求

1) 注浆时基坑内不能有水, 必须抽干基坑内地下积水。

2) 注浆孔间距在垂直坑范围内每米1个并应能使被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体。

3) 注浆深度必须到达老土层, 注浆厚度控制在80 cm以上, 结合设计图及地质资料。

4) 浆液的初凝时间为20 min;浆液注入率为20%。

5) 低压注浆, 注浆压力选用0.2 MPa~0.5 MPa。

6) 浆液用425号普通硅酸盐水泥调制, 水灰比1.0 (掺入水泥重量1/2的粉煤灰) 。

4.2 施工要求

1) 基坑内注浆场地应该预先平整, 在适当的位置挖集水坑抽去地下水。

2) 用花管注浆法施工:注浆设备就位, 用振动法将 (孔径为50 mm, 长度为1 m) 花管置入土层中, 适时的拔动花管以保证注浆饱满密实。

3) 注浆用水不得采用p H值小于4的酸性水和工业废水。

4) 浆体应经过搅拌机充分搅拌均匀后才能开始压注, 并应在注浆过程中不停缓慢搅拌, 搅拌时间应小于浆液初凝时间。

5) 注浆操作应按跳孔间隔方式进行, 先外围后中间。

6) 注浆工程完工后应对加固地层进行 (密实度) 触探检测, 检验点为注浆孔的2%, 合格率在80%以上。

5 结语

改造工程对于结构工程师的要求比较高, 设计和施工会受很多条件的限制。设计前应该结合图纸了解工程实际情况, 并现场踏勘, 了解现场设备、管线及结构构件情况, 了解业主的意图, 有的放矢, 解决难题, 确定改造方案。改造加固方案不仅要满足功能要求, 还应结合现场实际考虑施工的可行性;充分扩展和变换加固思路, 绕过难点, 变直接为间接, 找到安全、可行、施工简单的方案。

参考文献

[1]GB 50017—2003, 钢结构设计规范[S].

[2]GB 50011—2010, 建筑抗震设计规范[S].

[3]GB 50009—2012, 建筑结构荷载规范[S].

[4]GB 50367—2006, 混凝土结构加固设计规范[S].

工厂结构 篇2

为了进一步搞好安全生产工作，落实“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，切实搞好安全生产，确保职工人身和集体财物的安全，杜绝重大伤亡事故的发生。特制定现场安全生产奖罚制度。本制度适用于车间各班组，自下发之日起安质部将按照本制度对其进行检查，请各车间班组认真做好安排。

一、检查依据

1、日常检查和定期安全检查依据《建筑施工安全检查标准》JGJ59-99进行检查评分。

2、各种专项检查依据国家有关标准检查。

3、季节性检查和临时检查根据公司下发的文件通知检查。

二、安全检查的方式

安全检查的方式分为定期检查、专项检查、日常检查、季节性检查和临时检查五种。具体要求为：

1、日常检查由安质部和车间班组负责人共同执行，要求深入施工现场检查安全生产状况。

2、定期检查每月一次，逐项检查，出现问题及时下发安全隐患通知书。

3、专项检查由各专业部室负责组织，专项检查每月至少一次。

4、季节性检查由各相关部室在暑季、汛期、冬季及节假日进行检查。

5、临时性检查由生产安全部组织人员根据公司通知组织检查。

三、安全检查的内容及处罚制度

1、进入施工现场不配戴安全帽；高空作业不系安全带，各处罚50元；现场光膀子、穿拖鞋者，处罚20元。

2、电气作业未穿绝缘鞋，未带绝缘手套；电焊作业未戴护目镜；油漆作业未戴口罩的；穿硬底易滑鞋从事架上作业的，各处罚50元。

3、施工现场吸烟者，处罚50元/人。施工现场发现酒瓶者，处罚100元。

4、从高处向下抛掷任何物体、垃圾的，处罚200元。

5、非操作人员操作施工机械的，处罚100元。

6、特种作业人员无证上岗的，处罚100元。

7、行吊、龙门吊等设备在使用过程中无设备运行记录、保养维修记录的，处罚100元。

8、现场材料堆放不整齐，未按要求设置材料标识牌的处罚100元。

9、其他违章作业，处罚100元。

10、文明安全施工，做到活完料净脚下清，违者追究班组长责任，处以50－100罚款。

11、施工现场、生活区严禁打架、赌博、酒后闹事，违者视情节给以50－100罚款，甚至开除，扣除全部工资。

12、现场消防器材严禁随意动用，违者予以50元罚款。

13、工人上下班要严格遵守作息时间，迟到或早退一次处罚50元。

14、非电工严禁动用电气设备及用电工具，违者予以罚款100元。

15、起重、吊装作业违反“十不吊”规定的，每项处100元罚款。

16、未经公司车间主管部门同意，擅自使用车间内的机械设备，处以500元罚款。

17、未经公司车间主管部门同意，擅自拆改车间内的设备，除照价赔偿外，当事人处以500元罚款。

18、违反车间动火管理规定，在易燃易爆物品周围违章动火作业的，处以100元罚款。

19、操作台钻等其他旋转电动工具时严禁戴手套。20、盗窃车间内财物的一经发现，立即开除出厂。

21、车间内施工作业应严格遵守车间生产流程的工艺规定，物品、构件的码放，应整齐有序，不得随意占用通道，违反上述规定的，处以当事人200元罚款。

22、构件吊装运输过程中，不得在施工人员头顶经过，作业人员应想到避让运输吊装通道，防止发生坠落伤害事故，违反上述规定者，处以100元罚款。

23、每日施工完成后，必须将作业场区内的卫生打扫干净，凡清扫不及时的，每一次处当值人员每人100元罚款。

24、施工现场临时用电未达到“三级配电、两级保护”的，未做到“一机一闸一箱一漏”的；线路胡拉乱接、线头裸露的；保险丝用其他金属丝代替或保险丝合股使用的；特殊场所未使用安全电压的；照明灯具外壳未作接零保护的；线路过路未做可靠防护的；高大临时设施未安避雷装置的，各处罚200元/处。

25、开关箱、配电箱内放置杂物，开关箱、配电箱门未及时上锁的；照明回路与动力回路未分开设置的，各处罚100元/处。

四、奖励制度

1、对安全生产有合理化建议被采用有明显的效果者，奖励200元。

2、及时发现或消除重大事故隐患，避免重大事故发生者，奖励200元。

3、对抢险救灾有重大贡献者，奖励500元。

4、对消防、安全工作和其它方面做出特殊贡献者，奖励500元。

兵工厂病工厂 篇3

遍体鳞伤的阿森纳

无从预测,不可避免,这或许就是伤病总是眷顾阿森纳的最真实写照。2008年1月,罗西基在对阵纽卡斯尔联的足总杯比赛中膝盖受伤,自此远离赛场18个月,此后又因为膝盖韧带和肌腱伤势屡次缺阵。2008年2月,爱德华多在伯明翰遭遇断腿悲剧,“禁区之狐”直到2009年2月才在联赛杯赛场复出,此后小伤不断,往日的灵气最终消失殆尽。2008年12月,法布雷加斯在对利物浦的联赛比赛中膝盖受伤,休养四个月;2010年3月,小法在对阵巴塞罗那的冠军联赛中右腿腓骨轻微骨裂,缺席赛季剩余比赛。2009年4月,朱鲁在与威根的联赛中膝盖受伤,直到上赛季末最后一轮联赛才重返赛场。

2009年夏天,纳斯里在季前训练中遭遇肌腱伤势,10月底复出。2009年10月,本特纳在同托特纳姆的联赛中拉伤腹股沟,休养了三个月;2010年6月,腹股沟伤势还未彻底痊愈的丹麦人在世界杯期间加重病情,复出日期一拖再拖,预计10月中旬才能复出。2009年11月,吉布斯在对列日标准的冠军联赛小组赛中跖骨骨折,直到赛季倒数第二轮才进入大名单。2010年2月,拉姆齐在斯托克城遭遇断腿惨案,19岁的威尔士小将最快也要10月底才能复出;2010年8月,刚刚进入一线队的弗林蓬右膝十字韧带受伤,将休养至少六个月……

再来具体看看阿森纳最“玻璃”的两名球员:范佩西和沃尔科特。2007年1月,范佩西在对曼联的联赛中跎骨受伤赛季报销;2007年10月,范佩西在与斯洛文尼亚的欧洲杯预选赛中膝盖受伤,缺阵两个月;2008年1月,范佩西在同托特纳姆的联赛杯中拉伤小腿肌肉,再次休养两个月;2009年11月,悲剧的荷兰人又在对意大利的友谊赛中韧带撕裂,直到今年4月复出;2010年8月,刚刚复出的范佩西又在对阵布莱克本的英超联赛中弄伤了脚踝,预计要到10月中旬才能复出。“小老虎”的情况同样悲剧:2008年11月,沃尔科特在随英格兰代表队训练的时候不慎造成右肩关节脱位,2009年3月才复出;2009-2010赛季更是他的梦魇,“小老虎”轮番赶上肩伤、背伤、膝伤和肌腱伤势,整个赛季磕磕绊绊,各项赛事只有15场首发经历。2010年9月,沃尔科特在代表英格兰参加对瑞士的欧洲杯预选赛时脚踝受伤,最快也要10月中旬才能复出。

“伤灾”的背后

9月中旬,英国《每日邮报》做了一项有趣的调查,通过计算英超20支球队主力球员的平均身高和体重,以此得出一个所谓的“英超强悍榜”:切尔西以平均体重83.46公斤、身高1.85米排名第一,阿森纳则以平均70.76公斤、1.79米的数据名列最末。英超是五大联赛身体对抗最激烈的联赛,在很难凭借纯技术取胜的情况下,诸强为什么不发挥自己的长处去克制“枪手”呢?内维尔兄弟轮流铲翻雷耶斯,博尔顿、斯托克城等球队频繁用高空球冲击阿森纳,威根球员则在发角球时“围攻”法比安斯基——在硬汉丛生的英超赛场,阿森纳显得异常另类和无助。于是,他们就可能遭受比其他球队更多的冲撞甚至粗野的犯规。上赛季,阿森纳无缘冠军,却荣膺了英超联赛公平竞赛第一的称号。区区三万英镑的奖金使这一奖项看上去更像是对阿森纳的安慰和同情。

今年9月18日的光明球场,阿森纳在最后时刻被桑德兰的狂轰滥炸1∶1逼平。赛后,阿森纳名宿彼特·斯托里就表示温格必须恢复球队往日硬朗的风格才可能重拾雄风。“不要误会我,他们现在踢的足球非常漂亮,但我认为球队有点过分沉迷于传球了。”这名缔造阿森纳历史上首座双冠王的功勋之臣谈到,“这对大多数球队管用,却对强队行不通,而且有些球队就觉得阿森纳很软,他们想要欺负你。”

不败赛季的阿森纳可谓“文武双全”:玩技术可以,打架也奉陪。如今“枪手”的平均年龄在英超位列倒数第二,他们还不具备前辈们叱咤风云的能力。身材矮小再加上偏软的性格,这便出现了阿森纳在英超赛场时常被欺负的场景。不过,温格并不认为身材矮小和伤病有什么关系。“我没有刻意去搭建一支矮小的队伍。曾经我们拥有珀蒂,维埃拉,鲍尔德,基翁,亚当斯,他们都很高大。”在阿森纳主帅看来,身材矮小的问题被人们夸大了,“如果你不能获胜的话,人们总会想方设法的给你找原因。如果你输了,而你的球员又很高,他们就会说你们的球员太高了。”

此外,频繁的比赛,尤其是国家队的赛事也让阿森纳很受伤。上赛季末,针对球队严重的伤病情况,阿森纳官网专访了俱乐部头号队医科林·莱文,他认为频繁的比赛是球员受伤多的最主要原因。“我们90%的球员都是国家队成员,这又增加了他们的比赛场次,因此疲劳程度也增加了,受伤的风险就比那些拥有很少国脚的俱乐部更大。”主力球员受伤,这进一步压缩了球队轮换的空间,余下球员就必须参加更多场次的比赛,这也形成了一种恶性循环。众所周知,范佩西、沃尔科特都是国家队受伤的常客,费尔马伦也在9月中旬的国际比赛日负伤,至今已经缺席了七场比赛。温格甚至表示国际比赛日受伤对他来说已经是一种“宿命”了,“这对我来说有点在所难免,每个赛季都是这种情况,每当国际比赛日的时候我们就不得不处理这些问题,每次都不能迎回全部健康的球员。”

温格无声的呐喊

今年9月11日,阿森纳在英超第4轮联赛中主场4∶1战胜博尔顿,但迪亚比的因伤离场却为这场胜利蒙上了一层阴影。法国人在下半场替补亮相仅仅8分钟之后,便遭到对方左后卫保罗·罗宾逊的一次粗野犯规,这直接导致他脚踝受伤,不得不休整两周时间。但是令人遗憾的是,裁判对这次犯规并没有任何表示。于是你便很容易理解“教授”为什么这么支持足球比赛引入录像回放技术了。毕竟裁判只能靠肉眼分辨犯规与否,有的人可以从禁区外起跳而骗取点球,有的人结结实实被绊倒在禁区却反而被出示黄牌警告。“罗宾逊对迪亚比的是一次恶劣的铲断,但规则是只要裁判没发现犯规,英足总赛后就什么事也不做。”更令温格感到生气的是,肇事者罗宾逊还在赛后指责起了他:“是不是阿森纳一有球员受伤就要搞得满城风雨?我不认为这是糟糕的铲断,当身体滑行出去后,有时你不可能避免冲撞。难不成我们要禁止铲球?这太荒唐了。”

秀才遇上兵,有理说不清,唯美主义与暴力美学似乎是一对永远不可调和的矛盾。正所谓道不同不相为谋,近两个赛季,温格已经在悄然间成为了英超的头号公敌。托特纳姆主帅雷德克纳普抨击他“以前是文质彬彬的教授,现在是超级大疯子”。布莱克本主帅阿勒代斯嘲笑温格“兜里掌控着大多数媒体”。斯托克城首席执行官托尼·斯科尔斯对温格把自己球队风格比做橄榄球非常不满,甚至向英超委员会投送抗议信,要求温格赔礼道歉。面对英伦足球人的集体炮轰,法国人也觉得有点委屈:“那些人不应该对我进行人身攻击,因为我并没有指责他们。在大多数情况下,我批评的只是暴力足球,因为我绝对不能接受这个。”

除了在英超赛场大面积树敌之外,温格对国家队的不满也是由来已久。比如范佩西去年11月在荷兰国家队受伤之后,便立马前往塞尔维亚接受所谓的胎盘治疗,这让他错过了接受手术的最佳时间。温格对此火冒三丈:“荷兰足协为什么不早点通知我们范佩西的伤病情况?要是他们不犯这个错误的话,范佩西压根不会去塞尔维亚接受那种治疗。如果我们一早就得知他的伤病有多严重,他根本就不可能再去外面接受治疗。”同样是去年11月,迪亚比被征召参加法国对爱尔兰的世界杯附加赛。他并没有出场,却带着受伤的身体回到了伦敦。“他们从第一天起就确定自己不会使用迪亚比,但他们不想招入其他球员,所以就把迪亚比留下来了,让每一个人都觉得他会得到出场机会似的。”温格气愤地说道,“结果呢?回到俱乐部后的第二天,当他想小跑练习的时候,我们才发现他受伤了。俱乐部支付球员的工资。然后他们在国家队受伤了,但我们对此却无能为力。”

艰难中前行

阿森纳在今年夏天引入了最先进的GPS(全球定位系统)追踪系统,目的就是减轻伤病带来的影响。这套系统可以全面监测球员的疲劳指数,告知每名球员的跑动距离、奔跑速度、训练中的强度等数据,以便预测他们何时会处于危险的局面。不过,阿森纳CEO伊万·加兹迪斯并不认为GPS追踪系统能在新赛季发挥太大作用。“要想它的功效发挥到最大值并完全摸透这套系统,你需要任何一名球员很长时间的数据记录。”俱乐部首席执行官说道,“我们可能要等到2011-2012赛季后半段才能慢慢看到它的效果,但这就是投资的模式,任何投资都是这样的。”

工厂结构 篇4

通常情况下，涂装车间的工艺有许多机械化输送装置，槽体装置，喷涂烘干设备，空调机组，悬挂风管，以及排气通风要求等。车间的结构梁柱上需要布置许多吊点，供工艺的工件输送、风管悬挂用。在涂装车间中，经常可以看到有许多抽柱加托梁和楼板开洞的情况。另外，涂装车间有许多油漆喷涂工位，在这些工位上，都有一定的防火要求。在建筑结构设计时，需要考虑建筑防火和结构耐火极限问题。相对而言，在涂装车间中，钢筋混凝土结构的耐火性能要比全钢结构的好一些。

此外，在结构设计中，还需要考虑土建施工的难易程度、工程项目的建设周期等因素。由于这些因素的存在，涂装车间结构方案的优化设计就比较复杂。

本文以实际工程为例，重点探讨涂装车间的方案和结构优化问题。

1 工程概况

本工程建筑面积39 000m2，主车间面积35 000m2。建筑层数:车间部分为3层、局部2层。主车间跨度12m、15m,1层柱距为6m（局部为12m）,2层、3层柱距为12m。建筑高度22.80m。本工程的涂装车间生产类别为丁类，建筑物耐火等级为二级。主体结构设计使用年限为50a，抗震设防烈度7度。2层楼面工艺荷载6.0kN/m2,3楼面工艺荷载6.0kN/m2（局部10.5kN/m2），屋面吊挂工艺荷载0.5kN/m2。

2 方案选型

2.1 结构体系方案

方案设计阶段考虑了三种方案：(1)全钢筋混凝土框架结构方案；(2)全钢结构框架结构方案；(3)钢筋混凝土-钢混合结构方案：1层、2层柱为钢筋混凝土柱，3层为钢柱；2层、3层楼面为钢筋混凝土梁板，屋面为H型钢梁+冷弯檩条。各结构形式材料用量、总造价、总工期比较见表1。

经综合分析，可以看出，钢筋混凝土-钢混合结构方案不仅总造价最低而且总工期较短。本工程最终采用了钢筋混凝土-钢混合结构方案，实际使用效果良好。

2.2 基础方案

本工程场地除(1)杂填土不宜做天然地基外，其余各层土的地基承载力特征值fak及压缩模量Es（变形模量Eo）可采用下列数值：

(2)黏土：fak=140kPa Es=4.2MPa

(3)中砂：fak=280kPa E0=17.5MPa

(4)圆砾：fak=550kPa E0=28.5MPa

(5)砾砂：fak=550kPa E0=27.5Mpa

地质剖面图见图2。

根据地质情况及地质报告建议，本工程可采用独立基础、人工挖孔灌注桩、螺旋钻孔灌注桩三种基础形式。设计时对以上三种形式做了详细比较，独立基础相对经济，故排除了桩基础方案。

对于独立基础，本工程又对浅基础和深基础进行了对比分析。根据地质报告，2层土埋深约2.5m，承载力fak=140kPa,3层土埋深约4.5m，承载力fak=280kPa。本工程大部分柱的柱底内力为5 000kN左右，根据对地基承载力修正后计算的结果，基础落至3层土基础混凝土及钢筋用量是落至2层土的0.4倍。经对比分析采用了深基础方案，有效地节约基础造价。

2.3 混凝土梁板方案

本工程混凝土楼板大部分为15m×6.15m×12m柱网，对井字次梁方案、单向次梁普通混凝土主梁、单向次梁预应力混凝土主梁三种方案进行了经济分析，采用了经济合理和施工方便的单向次梁普通混凝土主梁方案。既节省了造价，也加快了施工进度。

2.4 三层钢柱方案

本工程局部3层，标高17.00m～22.80m，该部分边柱若采用混凝土柱，搭脚手架、支模板需从6.5m楼面进行，搭脚手架、支模板费用高，并且影响2层钢结构屋面的安装而影响工期。故该项目在17.00m以上采用钢柱，从而有效地保证了工程进度。

2.5 屋面系统

本工程屋面梁为钢梁，围护为楼承板加保温卷材屋面。屋面采用楼层板（高51mm，厚0.75mm），檩条采用Q345冷弯檩条。该项目对冷弯檩条的间距进行了比较计算，檩条间距适当取大可有效降低檩条用钢量，考虑到楼承板的支撑长度、钢梁平面外的计算长度，确定檩条间距取3m，不仅降低了用钢量，同时也满足了楼层板和钢梁的计算要求。

3 结构计算

本工程为多层框架结构。结构计算中，考虑到底下两层为钢筋混凝土框架结构，上部顶层为钢结构，分别按照空间框架结构和平面门式刚架结构进行分析。

空间结构计算运用的分析软件是PKPM系列2008版中的SATWE模块，即多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件；屋面钢梁的计算运用了STS钢结构设计软件。

4 结果分析

对于钢筋混凝土-钢混合结构，1层、2层柱为混凝土柱，3层柱可采用混凝土柱、钢柱两种方案。若3层采用钢柱，可有效加快施工进度。

结构分析中选取了3层柱采用混凝土柱、钢柱计算比较。分析结果表明：(1)各阶自振周期，三层混凝土柱比钢柱都低。(2)基底剪力（见图4），结构的前六阶振型3层混凝土柱比钢柱的大。(3)位移，3层采用混凝土柱最大位移为1/529,3层采用钢柱最大位移为1/229，采用钢柱位移虽然较大，但能够满足使

5 连接构造

对于同一材料，或者说对于同一种结构类型而言，一般都有较为成熟的结构连接节点。当我们选取了混合结构体系后，就涉及到不同材料的连接和不同结构体系的受力传递问题。结构中所有构件的内力都是由连接节点来实现力的传递，所以节点处理就成为了结构设计中的一个非常重要的问题。

首先，节点的设计要满足结构内力的合理传递，确保结构体系的安全、稳定和合适的刚度。其次，设计人员需要考虑节点的构造做法，通过构造设计是节点满足事先的节点假设条件。节点一般可分为刚性节点和铰接节点两大类（本文不涉及半刚性节点）。

1）刚性节点：在受力方面，它既能传递剪力，也能传递弯矩；在运动方面，它既限制转动，也限制平动。

2）铰接节点：在受力方面，它只能传递剪力，而不能传递弯矩；在运动方面，它仅限制平动，而不限制转动。由于铰接节点受力较为简单，因此在结构构造上也相对简单，施工方便，但铰接节点在控制结构位移方面是极为不利的。

在本工程中，钢柱与钢筋混凝土柱的连接采用了刚性连接节点。采用此节点可以使得上部钢柱的轴力、剪力和弯矩得到有效传递，也保证了结构的刚度和稳定，同时，还能减少上部结构的用钢量。

6 结论

1）结构优化是一个综合性问题，需要考虑经济性、安全性、适用性，以及便于施工等因素。本文根据涂装车间的工程实例分析，表明：结构优化首先要对整体结构体系进行优化方案，也要对基础、梁板布置方式、结构构件布置间距等等局部进行优化，同时还要在计算分析和施工图设计的环节中认真分析处理。这样才能实现涂装车间的综合指标达到最优效果。

2）经过全面系统地分析，本工程中采用的钢筋混凝土-钢混合结构方案：1层、2层柱为钢筋混凝土柱，3层为钢柱；2层、3层楼面为钢筋混凝土梁板，屋面为H型钢梁+冷弯檩条结构方案为最佳，实际使用效果良好。

3）涂装车间工艺较为复杂，厂房的结构设计除了需要满足结构设计的基本条件外，还要考虑满足工艺的合理性。

4）钢筋混凝土与钢结构的混合结构，连接节点的设计非常重要。不但要满足受力特性的要求，还要考虑施工安装的便利。节点构造做法尤为重要。

5）钢筋混凝土与钢结构的混合结构的设计，涉及到不同规范的要求。从结构体系到构造要求都存在模糊和交叉的问题。如何处理好这些问题，还需要开展更深入的研究与分析。

参考文献

[1]杨俭,万叶青,李国杰,等.一种新型三角形屋架的设计[J].钢结构,2008(7):7-9.

[2]中华钢结构论坛.普钢厂房结构设计[M].北京:人民交通出版社,2007.

[3]JBJ9-97机械工厂结构设计规范[S].

工厂结构 篇5

数字化工厂(DF)是一种以产品全生命周期的相关数据为基础,在计算机虚拟环境中,对整个生产过程进行仿真、评估和优化,并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式[1]。需求结构是数字化工厂的主线,设计、制造、装配、物流等各需求子系统都有其明确的需求目标,且子目标间相互联系、相互制约。通常情况下一个目标性能的改善,往往以其他一个或多个目标性能的降低为代价,导致数字化工厂结构多目标实施处于冲突状态[2]。因此,企业实施以需求为总体目标的多目标决策,采用多目标决策控制求解数字化工厂的需求结构问题。近年来,多目标决策控制问题求解已成为数字化工厂多目标决策分析的一个重要研究方向。孙光永等人[3]提出稳健设计方法中的多目标决策控制,在产品设计过程中,通过稳健最优目标达到设计结果的最优控制。曾强等人[4]提出在设备使用过程中采用FISP多目标集成方法实现最优的目标决策。传统的多目标决策控制方法(如模糊控制论、目标层次法等)都是基于目标权重的控制方法,然而这些决策控制方法有其缺点:权重分析后只能得到一个优化的解,且各个优化解之间是相互独立的,计算量大,同时不能保证各种解的有效分配[5]。

鉴于此,本研究提出一种基于相对Pareto的熵算法约束多目标决策控制,使数字化工厂实施企业在正确渠道、正确时间内管理正确的需求结构信息。

1 需求结构多目标决策控制模型

数字化工厂设计、制造、装配、物流等各节点有其自身的需求特征目标和价值目标,且任一节点的需求目标是相互影响、相互制约的,为了保证数字化工厂需求结构运行实施的准确性、一致性、可控性和可追溯性[6],减少系统需求多目标冲突,本研究建立了面向数字化工厂的需求结构多目标决策控制模型,如图1所示。需求结构多目标决策控制平台包括数字化工厂基础结构/环境实施技术,如网络通信技术、集成需求信息技术以及协同需求信息技术,集成实现需求动态数据、信息、特征以及模型转换所进行的决策控制描述、决策控制模型、决策控制分析和决策控制评价过程。通过分析设计、制造、装配、物流等各阶段节点需求结构目标的状态,以提供系统需求目标决策的控制依据[7]。

2 需求结构多目标决策控制描述

数字化工厂需求结构多目标决策由5个参数组成:单元需求结构属性集、单元需求结构目标、整体决策状态、整体决策规则和整体决策约束[8]。

2.1 单元需求结构属性集

本研究采用数学函数形式描述单元需求结构属性集:

数字化工厂每一需求目标执行决策由各阶段结构属性的重要性和比例所决定。每一阶段节点需求结构包含多个属性,如需求粗结构属性、需求结构详细设计属性、需求工艺属性、需求加工属性、需求制造属性、需求装配属性等。不同的需求属性在实际生产实施中由于需求和资源约束的不同,其重要性权重和比例也不同[9]。

2.2 单元需求结构目标

本研究采用数学函数形式描述单元需求结构目标[10]:

式中:ni(x)—数字化工厂任一阶段节点的需求结构目标;i=1,2,3,…—设计、制造、装配、物流等各节点单元。

设计节点需求结构目标包括需求产品概念设计、详细设计、评价设计、功能性能工程评估以及需求文档等的管理。制造节点需求结构目标包括外购件的优质采购、生产的质检/质控以及加工时间满足等。

2.3 整体决策控制状态

本研究采用数学函数形式描述整体决策控制状态:

式中:Cd1,Cd2,Cd3,Cd4,Cd5,Cd6—需求结构多目标决策控制的自适应性、自组织性、相关性、制约性、矛盾性和相异性效果;P—各决策参数指标的权重系数[11]。

数字化工厂作为一个统一的需求动态集合体,集成各阶段节点的运行状态,并对其整体决策进行控制[12]。

2.4 整体决策规则

本研究采用四元组形式描述整体决策规则:

式中:C—决策规则判别条件,W—决策规则条件中相应权重,K—决策规则的应用域值,S—决策规则约束。

数字化工厂实施过程中的决策规则包括:设计需求结构满足公理化规则;制造阶段满足需求质量优化规则;工艺路线满足最短路径规则;加工工具和设备满足高效运行规则;装配满足时间最少规则等。

2.5 整体决策约束

本研究采用五元组形式描述整体决策约束:

式中:I—约束执行情景,E—约束条件在数字化工厂中执行的重要额度,K—约束应用域值,C—不同应用域约束属性间的关系阈值,S—数字化工厂约束的执行值。

数字化工厂实施过程中的决策约束包括:制造需求结构特征间的关系约束;机床和刀具本身性能的限制约束;被加工工件质量要求下的转速和进给率范围限制约束、最大切削力约束、最大切削功率约束以及工件表面粗糙度约束;工艺需求结构拓扑约束;需求零部件工艺路线主干匹配约束和修正约束以及固定采购成本下的最低采购量约束等。

3 需求结构多目标决策控制优化

本研究采用基于Pareto的熵算法对数字化工厂需求结构进行多目标优化求解,合理配置企业需求实施资源,权衡需求结构多目标的任务实施。笔者利用决策矩阵和各需求目标的输出熵确定多目标决策指标权系数,通过计算熵的大小表示数字化工厂需求结构目标决策的优属度,且熵越小,需求结构的优属度越大,其权重比例在多目标中越大[13]。主要步骤如下:

(1)确定数字化工厂各节点需求结构子目标项的指标权重系数。

数字化工厂需求结构多目标决策矩阵集成了5阶段节点的多个需求结构子目标,即:

其中,矩阵每一列需求项参数表示第j个需求结构子目标在每个阶段的需求结构参数,且这些需求结构参数是相互制约、相互关联的。

本研究对任意子目标进行需求结构的权重计算,其权向量数学模型公式表示为:

(2)确定多目标决策的重要度矢量矩阵R=(rij)n,进而获取需求结构多目标决策相对量值Pij,其数学函数表示为[12]:

(3)确定需求结构多目标输出熵

最后,本研究采用目标函数的归一化处理和分级罚函数将熵算法下的最优解进行收敛和分级评价。分析Pareto曲线可知,如所确定的最优解曲线分布均匀,说明该需求结构参数迭代收敛性能好,则验证了该解为多目标决策控制最优解。

4 实例研究

杭州某汽轮机股份有限公司是我国最大的工业汽轮机生产企业,其主导产品—工业汽轮机是典型的技术密集型定制产品,其产品结构复杂,可靠性要求高,其主要零部件要求耐高温、耐冲击和高精度,被广泛应用于石油、化工、冶金、轻工、能源、建材、轻纺等工业部门,工业汽轮机产品结构图如图2所示。该公司在产品全生命周期内采用数字化工厂组织形式。设计、制造、装配、物流等阶段节点都有其不同的需求目标,且各节点需求目标根据其运行实施特点,相互联系、相互制约,因此,本研究建立数字化工厂结构实施多目标决策控制管理功能模块,对其节点多目标问题进行决策控制分析。本研究采用多目标权重决策控制方法和基于Pareto的熵算法,以Matlab软件为运算工具,定量分析数字化工厂需求结构特征多目标决策协同控制问题。

第一步:确定数字化工厂需求多目标的相对权重。针对NG25/20型号汽轮机5个需求参数,如:结构设计优化、制造质量高、工艺路线简化、零部件装配强和服务效率高,由相关性比较得到需求结构信息间比率标度,即(r1,r2,r3,r4,r5)=(1,3,7,5,3),该归一化处理获得需求结构判断矩阵A,即:

通过正规化计算,即:

通过权重计算,即:

计算矩阵最大特征根,得出λmax=5.43,W=(0.43,0.27,0.06,0.05,0.19)T。

第二步:确定数字化工厂节点需求目标的结构特征相对重要度。本研究设定各需求目标相对紧密度关系为0,1,5,9,表示子目标间的弱、中、强及无关系级别,得到需求多目标关系度相对矩阵M,即:

通过正规化计算,权重计算结果得到N=(0.28,0.16,0.32,0.14,0.1)T,相乘矩阵W和N,得到需求目标结构特征重要度关系矩阵R,即:

定量化标度矩阵,得到需求多目标结构特征相对重要度为V=(0.20,0.22,0.18,0.19,0.22)T。

第三步:数字化工厂节点需求结构多目标决策控制检验。计算需求结构目标指标IC,即:

若IC=0时,表示判断矩阵具有完全协同一致性,若IC≠0时,计算协同一致性比率RC,多目标协同一致性指标对应值如表1所示,通过公式RC=IC/IR,得到具体的RC值。在该实例中,本研究计算判定IC的值,即:

查表1得IR=1.12,则RC=0.096<0.1,因此证明NG25/20型号汽轮机需求结构多目标决策符合资源协同的一致性。

第四步:确定需求结构多目标决策值。本研究根据所获取的汽轮机需求结构特征5个参数的重要度数值,通过定量化分析得出:制造质量高是产品需求结构目标最重要的决策参数;工艺路线优化和零部件装配强是需求功能结构特征最重要的参数;结构设计优化是最重要的需求物理结构特征参数;服务效率高是产品实施资源分配中的价值目标参数,且最大值达到100%。

本研究采用基于Pareto的相对熵算法对数字化工厂结构多目标进行决策分析。通过分析最优目标解的频数(f2)和各目标比例数(f1)之间的反比关系,得到多目标项Pareto曲线分布图,如图3所示。图3中,曲线分布均匀,迭代性能好,表明该型号工业汽轮机各需求结构目标间的需求资源配置和运行达到了比例适合的状态,笔者通过对上述公式的验证,得出需求结构多目标决策最优解为制造质量因素。

5 结束语

为了有效地保证需求结构信息的一致性和正确性,减小需求信息演化传递误差和信息更改的不确定性,研究分析数字化工厂结构一致性决策控制技术,笔者研究了数字化工厂结构多目标决策控制内容,并对其结构多目标决策进行了语义表达,以图表形式研究分析了数字化工厂结构多目标决策控制的实施过程。

需要进一步指出的是,数字化工厂结构多目标决策控制控制是一个系统的工程,在今后的研究中,研究者应对其进行优化分析,同时对其决策控制过程进行检测评价,提高数字化工厂结构实施准确性和高效性。

摘要：针对数字化工厂需求结构多目标的优化控制问题,提出了数字化工厂设计、制造、装配、物流等各个节点需求结构多目标决策控制模型。采用数学函数形式表达,并描述了数字化工厂各节点需求结构决策因素,分析了多目标决策的控制优化过程;以汽轮机产品为例,应用基于Pareto的熵算法对数字化工厂需求结构进行了多目标优化求解,确定了多目标决策指标权系数,以权衡需求结构多目标的任务实施。研究结果表明,该模型验证了数字化工厂多目标需求结构决策控制理论,Pareto熵算法优化了需求结构实施的控制过程,在满足客户需求的基础上,合理配置了企业的需求结构资源。

工厂结构 篇6

不同工厂室外综合管廊的性能要求也是会存在着个性化的需求的, 所以为了降低这种设计中人员的工作负荷, 尽量的缩短工厂室外综合管廊的设计时间和建设周期, 就必须综合进行室外管廊的标准化设计。

2 综合管廊标准化设计所涉及的相关内容

工厂室外钢结构管道的设计和安装部分, 其中的管廊设计主要考虑到工厂实际使用中的给排水、热量及电力供应、通信及生产工艺管线的布设等内容。同时还进行各类天气因素及常年积灰和裹冰荷载的综合计算, 约为25-600mm之间, 其参考依据为国家相关的标准规范。

3 综合管廊标准化设计的前期准备工作

3.1 设计资料汇总

对于进行金属冶炼的工厂管廊设计, 其管廊的材料以钢管为主, 对于某些局部为止附加以钢筋混凝土管材, 支架的搭设是为了方便钢管或者混凝土的局部灵活变通性。管廊宽度一般在2-4m, 桁架以钢管平行架, 跨度在15-21m, 高度在2m, 层数为2-3层;其他行业管廊的主要结构多以钢筋混凝土或者是H型钢柱形式直接和钢下承式平面桁架为主, 桁架的横跨度范围多控制在16-21m。

3.2 模型参数确定

对于管廊设计来说, 多考虑防腐可靠的基础上注重美观性和简洁性, 以圆光管形式为主。桁架以下承平行, 局部可灵活设置下吊层形式为主。管廊宽度普遍以2-4m, 中间每隔0.5m为一个宽度值选定, 管廊桁架宽度在12-24m之间, 每隔3米为一个宽度值选定。管廊层数多为2或3层, 净高不得小于5m。

4 对于钢结构综合管廊设计的标准分析

4.1 关于桁架的尺寸设计标准

对于管廊设计中的桁架部分进行设计时, 除了对其进行管道竖向的荷载力计算外, 还要综合考虑其受到的来自竖向及截面外部的荷载力的影响。根据管廊5个宽度、3种竖向的不同荷载级别, 通过多种合并计算可以得出15种作用在跨度桁架的不同荷载力, 从而也就确定了上下的弦杆具体拉力值在100-800kn范围内, 受力腹杆拉压力在100-300kn。并结合钢结构设计规范, 确定弦杆的横截面大体分为为Φ103、Φ120、Φ139、Φ158、Φ181、Φ204。通过对横截面形式的确定来形成对中弦杆的了解, 根据受力比例, 腹杆截面为Φ76、Φ89、Φ102、Φ121、Φ140。然后在通过多种类型的桁架跨度划分, 最终选定桁架类型。最终得出的桁架跨度标准要求为24m, 即可满足管道检修要求, 又可保持外观。

4.2 横梁及水平支撑截面的设计标准

对于进行两榀桁架连接的H型钢横梁竖向荷载计算来看, 主要按线荷载为主。结合钢结构设计规范, 以水平平行桁架来验算, 体形系数按38项中的c项计算, 将线荷载转化为节点荷载。通过不同构件的强度分析, 稳定性和水平位移的综合计算等进行分析, 确定其水平方向的支撑截面面积分为Φ78、Φ90两项值。并通过归并形式的计算, 对来自竖向的管廊荷载及横截面的具体受力来确定横梁的水平支撑体系的建设。

4.3 对于管廊支架及支撑界面的设计分析

4.3.1 管廊活动支架的承受力

对桁架的支座反力进行分析, 计算中主要是进行桁架竖向荷载及桁架水平风荷载, 并考虑水平地震作用力的整体性测算分析。另外, 考虑到工厂室外综合管廊的外观效果及相关构件的具体功能需求, 对于支架钢管的立柱方向截面面积应大于桁架弦杆截面, 并且符合钢结构设计规范相关的基本参数规定。用于做支架部分的立柱钢管横截面积多以Φ181、Φ204、Φ218三种型号为主, 立柱之间的支撑面取Φ90、Φ103、Φ120三种型号为主, 横梁的型号均统一以BH200×200为主。通过Q345B, 用SAP2000V15.0版本软件进行钢结构计算, 支撑结构以两到三层平面钢框架, 柱脚, 支撑部分与立柱的连接均以铰接形式为主, 横梁采取刚接形式与立柱进行连接。活动支架类型的制定, 可以通过管廊宽度、桁架跨度及竖向及自然条件下的风荷载力来进行具体的等级确定。

4.3.2 固定支架部分的横截面设计

用于固定的支架部分在管廊的位置上呈现直线、L、T、十字四种类型, 对于管道的敷设部分的的受力分析来看, 因为需要直线型的固定支架来承担水平方向受力, 所以在管廊转角处设有固定支架力。对于管廊设计要求来说, 立柱截面取Φ181、Φ204、Φ218三种型号。立柱间的支撑截面相应取Φ90、Φ103、Φ122三种为主, 横梁截面均采用BH200×200。对于固定支架部分的计算多以2到3层钢框架支撑结构, 柱脚、支撑与立柱进行铰接, 横梁与立柱进行刚接。钢材选用Q235B, 用SAP2000 V15.0版本软件进行计算。

4.4 牛腿的高度计算

牛腿是桁架和支架之间的一种连接途径, 在支架立柱上的进行牛腿的焊接主要的目的是承受来自桁架竖向支座的反力。牛腿承受的支座反力在很大程度上和桁架弦杆截面的面积有着很大的关系。根据《钢结构设计规范》式7.1.3的设计要求, 牛腿的高度设计, 主要是对牛脚节点部分的直角角焊缝的计算。

结语:工厂室外钢结构的综合管廊设计涉及不同行业, 其对自然条件和管道铺设要求也不同。本文通过对工厂室内管道钢结构综合管廊的标准设计分析, 阐述了管廊设计的一些技术实施规范和细节, 希望能够提供有力的参考。

参考文献

[1]何培根;国内综合管廊发展困境剖析与应对策略探讨[A];2012城市发展与规划大会论文集[C];2012年