探讨工业建筑结构的设计优化

余小燕 ，张 胜 ，张 芳

（1.江苏智方建设工程有限公司武汉分公司，湖北 武汉 430070；2.新疆石油勘察设计研究院规划建筑所，新疆 克拉玛依 834000）

1 借助弹簧隔振技术优化处理磨煤机基础

在煤仓间零米层通常都会摆放一定量的磨煤机，这是发电厂必备的辅助设备，倘若所使用的隔振设施不足就会有很大的振动，容易触发事故，影响到电站其他设备，甚至有可能中断电站运行。由于传统的设计没有考虑到动力因素，因此所使用的磨煤机的自身重量往往会是其基础块重量的1/5～1/2，这样会增加隔振难度。因此，可以采用弹性支承隔振的方法来增加隔振效果，弹性支承隔振系统中要求使用的基础块要小很多，而且在减少基础块质量的同时，还能确定系统的正常稳定。可以使用加装圆柱螺旋压缩弹簧隔振器的方法来实现，其中粘滞阻尼器与设备运行速度成正比时会产生很强的阻尼，因此隔振效率高达九成。

以湖南某电厂为例，介绍弹簧隔振技术对磨煤机基础的优化处理。该磨煤机基础弹簧隔振系统主要由基础台座、阻尼器以及弹簧隔振器三部分构成。通过业主提供的磨煤机设备的相关数据确定基础台座的厚度以及隔振原件的布局。磨煤机弹簧隔振基础则需要根据磨煤机制造商提供的有关资料进行动力计算，以使磨煤机弹簧隔振基础安全运行得到保证。磨煤机的基础块借助弹簧隔振方法与传统的隔振方法相比，具有很多的优点：磨煤机使用弹簧隔振方法的基础台座重量只有传统隔振法中基础块的一半，可以节约大量的空间，使得工艺布局更加合理。磨煤机使用弹簧隔振方法的基础振动具备可调控性，因此荷载在传递过程中会大幅度减小，处理地基基础的费用也会大大降低。磨煤机振动减弱，对周围厂房和设备的影响也会大大降低，这样由振动引起的锅炉及锅炉内衬的损坏以及由于振动而造成的运行事故也会得以减少或得到避免。

磨煤机使用弹簧隔振方法后，其自身动荷载变小，因此可以大大降低磨煤机基础的磨损率，提高磨煤机的运行稳定性，同时还能够有效地提高磨煤机的使用效率，使磨煤机的大修周期得以延长。

2 借助SAP2000系统优化处理吊车荷载

通常工业厂房会配置吊车荷载，主要包括水平荷载和纵向荷载两种，以满足车间生产需要，吊车的水平荷载是根据SAP2000系统对结构进行分析后，利用规范的等效静荷载将其拖加到排架柱的相应位置上；另一种竖向荷载则是采用SAP2000系统对桥梁模块分析后，采用静荷载移动的方式进行施加。其吊车梁平面布置如下图1所示：

2.1 借助SAP2000系统优化处理吊车水平荷载

首先，定义吊车的水平荷载以及纵向荷载的标准值，可以按照吊车单边轨道上所有刹车轮的最大轮压值总和的十分之一定义为吊车纵向水平的标准荷载值。由于刹车轮接触轨道的点就是纵向荷载的作用点，因此两个作用点的方向相同，也就是H纵=0.1n Pmax，注：Pmax为吊车的最大轮压值，通常厂家会有说明，n表示吊车单边的刹车轮数量。然后定义吊车水平荷载的标准值，可以取值水平小车重量和吊车的额定起重量之和的百分比。也就是H 横= (Q+G1)×g×a%，注：Q为吊车的额定起质量，G1为水平小车的质量，a%为不同吊车类型的规范取值，g为重力加速度。最后，施加吊车水平荷载。主要按照规范等效静荷载的方式将其施加到排架柱的相应位置上。

2.2 SAP2000系统优化处理吊车竖向荷载

首先，确定Pmax、Pmin值。Pmax根据生产厂家提供的相关资料确定，而Pmin则根据以下公式进行确定：Pmin=(G+Q)×g/n -Pmax，其中G指吊车总质量；Q指吊车额定起质量；n指吊车每边的轮数，对于有8个轮的吊车，则n=4；g指重力加速度。其次，施加吊车竖向荷载。主要通过SAP2000系统的桥梁模块，以移动静荷载的方式将吊车竖向荷载施加到主厂房中。最后，输入吊车荷载。根据吊车有关资料知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。吊车的纵向刹车力度：

H纵=0.1nPmax=0.1×4×380=152kN。

吊车的横下刹车力度：

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

吊车水平荷载可按照SAP2000系统规范等效静荷载的方式，将其施加到排架柱的相应位置上，竖向荷载可根据SAP2000系统的桥梁模块， 采用静荷载移动方式予以施加，吊车梁在CL(A)工况与CL(B)工况的计算剪力结果与实际情况基本相符合。由此可见，借助SAP2000系统对吊车荷载进行优化处理，既可方便地将吊车竖向移动荷载输入进去，又可将吊车荷载合理地纳入结构总体计算中，使辅助手算工作量大大得到有效地减少，进而达到优化工业建筑结构设计的目的。

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

[2]徐传亮.建筑结构设计优化及实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.