探討工業建筑結構的設計優化

余小燕 ，張 勝 ，張 芳

（1.江蘇智方建設工程有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430070；2.新疆石油勘察設計研究院規劃建筑所，新疆 克拉瑪依 834000）

1 借助彈簧隔振技術優化處理磨煤機基礎

在煤倉間零米層通常都會擺放一定量的磨煤機，這是發電廠必備的輔助設備，倘若所使用的隔振設施不足就會有很大的振動，容易觸發事故，影響到電站其他設備，甚至有可能中斷電站運行。由于傳統的設計沒有考慮到動力因素，因此所使用的磨煤機的自身重量往往會是其基礎塊重量的1/5～1/2，這樣會增加隔振難度。因此，可以采用彈性支承隔振的方法來增加隔振效果，彈性支承隔振系統中要求使用的基礎塊要小很多，而且在減少基礎塊質量的同時，還能確定系統的正常穩定。可以使用加裝圓柱螺旋壓縮彈簧隔振器的方法來實現，其中粘滯阻尼器與設備運行速度成正比時會產生很強的阻尼，因此隔振效率高達九成。

以湖南某電廠為例，介紹彈簧隔振技術對磨煤機基礎的優化處理。該磨煤機基礎彈簧隔振系統主要由基礎臺座、阻尼器以及彈簧隔振器三部分構成。通過業主提供的磨煤機設備的相關數據確定基礎臺座的厚度以及隔振原件的布局。磨煤機彈簧隔振基礎則需要根據磨煤機制造商提供的有關資料進行動力計算，以使磨煤機彈簧隔振基礎安全運行得到保證。磨煤機的基礎塊借助彈簧隔振方法與傳統的隔振方法相比，具有很多的優點：磨煤機使用彈簧隔振方法的基礎臺座重量只有傳統隔振法中基礎塊的一半，可以節約大量的空間，使得工藝布局更加合理。磨煤機使用彈簧隔振方法的基礎振動具備可調控性，因此荷載在傳遞過程中會大幅度減小，處理地基基礎的費用也會大大降低。磨煤機振動減弱，對周圍廠房和設備的影響也會大大降低，這樣由振動引起的鍋爐及鍋爐內襯的損壞以及由于振動而造成的運行事故也會得以減少或得到避免。

磨煤機使用彈簧隔振方法后，其自身動荷載變小，因此可以大大降低磨煤機基礎的磨損率，提高磨煤機的運行穩定性，同時還能夠有效地提高磨煤機的使用效率，使磨煤機的大修周期得以延長。

2 借助SAP2000系統優化處理吊車荷載

通常工業廠房會配置吊車荷載，主要包括水平荷載和縱向荷載兩種，以滿足車間生產需要，吊車的水平荷載是根據SAP2000系統對結構進行分析后，利用規范的等效靜荷載將其拖加到排架柱的相應位置上；另一種豎向荷載則是采用SAP2000系統對橋梁模塊分析后，采用靜荷載移動的方式進行施加。其吊車梁平面布置如下圖1所示：

2.1 借助SAP2000系統優化處理吊車水平荷載

首先，定義吊車的水平荷載以及縱向荷載的標準值，可以按照吊車單邊軌道上所有剎車輪的最大輪壓值總和的十分之一定義為吊車縱向水平的標準荷載值。由于剎車輪接觸軌道的點就是縱向荷載的作用點，因此兩個作用點的方向相同，也就是H縱=0.1n Pmax，注：Pmax為吊車的最大輪壓值，通常廠家會有說明，n表示吊車單邊的剎車輪數量。然后定義吊車水平荷載的標準值，可以取值水平小車重量和吊車的額定起重量之和的百分比。也就是H 橫= (Q+G1)×g×a%，注：Q為吊車的額定起質量，G1為水平小車的質量，a%為不同吊車類型的規范取值，g為重力加速度。最后，施加吊車水平荷載。主要按照規范等效靜荷載的方式將其施加到排架柱的相應位置上。

2.2 SAP2000系統優化處理吊車豎向荷載

首先，確定Pmax、Pmin值。Pmax根據生產廠家提供的相關資料確定，而Pmin則根據以下公式進行確定：Pmin=(G+Q)×g/n -Pmax，其中G指吊車總質量；Q指吊車額定起質量；n指吊車每邊的輪數，對于有8個輪的吊車，則n=4；g指重力加速度。其次，施加吊車豎向荷載。主要通過SAP2000系統的橋梁模塊，以移動靜荷載的方式將吊車豎向荷載施加到主廠房中。最后，輸入吊車荷載。根據吊車有關資料知Pmax=380kN，G=95t， Q=80t，G1=28t， n=4， 可得 :

Pmin= (G+Q)×g/n - Pmax= (95+80)×10÷4-380=43.85kN。吊車的縱向剎車力度：

H縱=0.1nPmax=0.1×4×380=152kN。

吊車的橫下剎車力度：

H 橫 = (Q+ G1)×g×8%= (80+28)×10×0.08=86.4kN。

吊車水平荷載可按照SAP2000系統規范等效靜荷載的方式，將其施加到排架柱的相應位置上，豎向荷載可根據SAP2000系統的橋梁模塊， 采用靜荷載移動方式予以施加，吊車梁在CL(A)工況與CL(B)工況的計算剪力結果與實際情況基本相符合。由此可見，借助SAP2000系統對吊車荷載進行優化處理，既可方便地將吊車豎向移動荷載輸入進去，又可將吊車荷載合理地納入結構總體計算中，使輔助手算工作量大大得到有效地減少，進而達到優化工業建筑結構設計的目的。

[1]SAP2000中文版使用指南（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]徐傳亮.建筑結構設計優化及實例[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.