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随着我国经济的腾飞，经济建设的速度明显加快。作为工程建设基础材料的水泥，其消费量也日渐增加。在经济全球化大背景下，相关统计数据表明全球水泥产量已突破20亿t，并仍在以每年2 000万t的速度增长，而中国的水泥产量已占全球总产量的50%左右。在全国范围内，新建、改建、扩建水泥厂的项目日渐增多，为达到建设目标并保证水泥产品的质量，相关从业人员在不断改进水泥生产工艺的同时，对水泥厂相关建筑的结构设计也提出了相应要求。该文从水泥厂建筑结构设计的角度出发，对水泥厂结构设计中的常见问题进行了分析并提出相应的解决方案，以供同行讨论。
1 水泥厂结构设计流程
水泥产品的生产从生产工艺上来说，其工艺流程相对复杂，可简单概述为：矿石开采及加工（破碎或粉磨）、煅烧，熟料的加工、粉磨，成品散装、包装等几个方面。水泥厂建筑从建筑结构上分析主要包括堆场，配料库，存储库，包装厂房等，其厂房形式多种多样，主要为单层、多层厂房，砌体结构，筒仓，桁架等。上述生产厂房除满足相应的使用功能外，还要求能承受一定的荷载，抵御一定的腐蚀性。水泥厂的车间由于受使用功能的限制，常给人以简陋和呆板的印象，其生产过程所排放的大量粉尘更是严重影响了相关区域的环境及当地居民的生活质量。为此，在结构设计过程中，除注重相应的使用功能外也应特别注意建筑结构的实际使用效果。
水泥厂结构设计过程大致可以分为3个阶段：建筑结构方案设计阶段，建筑结构计算阶段和建筑结构施工图设计阶段。
1.1 建筑结构方案设计阶段
首先根据水泥厂的设计任务书及水泥厂建筑结构的重要性程度，结合水泥厂建筑结构所在地的抗震设防烈度、建筑结构所在地的工程地质勘查报告来确定水泥厂结构的结构形式，即是采用单层厂房结构还是砌体结构或者钢结构等基础形式等等，在此基础上确定厂房建筑的高度和层数。在确定建筑结构形式的基础上，根据水泥厂房建筑的特点和相应建筑规范布置水泥厂房结构的主要承重构件和受力构件。
1.2 建筑结构计算阶段
在建筑结构的计算阶段，首先应对荷载进行计算。其荷载可简单分为外部荷载和内部荷载。外部荷载包括雨雪荷载、风荷载、地震荷载等，内部荷载包括厂房结构恒载、设备荷载、装饰荷载等。上述荷载应根据相应规范要求采用不同的组合系数及准永久系数，从而对不同工况进行组合运算。
其次，应对构件进行试算。在上一步的基础上，根据计算得到的荷载设计值及构造要求，使用计算手册上的计算方法初步确定主要受力构件的截面尺寸。在此基础上，计算结构所受的弯矩、剪力、扭矩等应力及应变。
最后，应对构件进行计算并复核。根据上述步骤得到的应力条件，校验其是否符合规范的相应条件及构造要求。如不满足条件，需调整构件尺寸直至达到规范要求为止。
1.3 建筑结构施工图设计阶段
此阶段需要将上述所得的计算结果完整清晰的表述在施工图纸上，其最终成果应包含基础平面图、基础详图、各楼层平面图、配筋图、输送廊详图等。施工图既应满足相应的规范计算要求，又要符合最基本的构造要求，同时在一定程度上需要考虑施工过程中的具体可操作性，也只有满足上述条件的施工图纸才能满足施工过程中的各项要求。
2 水泥厂结构设计要点
2.1 吊挂构件设计要点
吊挂构件包括：吊挂漏斗、吊挂平台、吊挂支架、吊挂设备轨道等。针对吊挂构件进行结构设计时务必注意以下两点：
1）针对不同部位的连接节点，首先必须严格计算确保连接节点的安全性，即需考虑结构构件在实际施工过程中所受的温度荷载、振动荷载等其他不利荷载。对构件与埋件的连接节点处更应高度重视其连接的可靠性，确保连接节点的力学特性。
2）针对预埋受拉构件也要进行严格计算，在锚固措施满足构造要求的前提下确保连接安全可靠。在条件允许的情况下还应对锚筋、锚板进行核算。
2.2 悬臂构件结构设计要点
悬臂构件包括：悬臂梁、板、柱等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对悬臂构件进行结构设计时务必注意以下几点：
1）确保构件的稳定性。考虑到悬臂构件受到振动等不利荷载的影响，在保证建筑构件安全性的基础上，务必采用有效措施保证悬臂构件的侧向稳定性。
2）钢筋混凝土悬臂梁下部钢筋宜采用受拉锚固，在一定条件下可适当加强，以抵御实际施工和使用过程中可能出现的下部受拉荷载。
3）悬臂构件上不宜放置任何形式的振动设备，对长悬臂构件在进行结构设计计算时应考虑8度以上的地震影响。
2.3 输送头尾轮处建筑结构设计要点
在建筑结构计算阶段，应注意输送机头尾轮处受力埋件及其受力设备基础的受力状态，其应包括：头尾轮处受力埋件、受力设备基础、受力支墩、拉链机基础、胶带翻转装置的拉力支墩等。在对此类构件进行结构设计时务必注意以下几点：
1）对受力预埋构件务必合理计算其受力状态，保证构件本身的安全性，并在一定程度上保证构件连接处的可靠性（必要条件下可对其进行核算）。
2）对于楼板上受力设备的基础或者其支墩结构，设计时应按其受力状态进行抗弯抗压计算，并在图纸中清晰的表述其配筋量，并要求其与楼板一起整体浇筑以期更好的参与楼板受力。
3）对于楼板上受力设备的基础或者其支墩结构除应进行上述2）中的计算外，还应特别注意对其进行抗倾覆和抗滑验算。
4）在对熟料库拉链机基础进行计算时，考虑到其所受拉力较大，设计时务必保证加大框架高度，以期在一定程度上控制其侧向位移。
2.4 控制输送支架与道路的关系
1）支架位置应避开道路，并与总图专业确认。支架位置还应考虑路边排水沟等设施。
2）道路上面应有足够的净空。
3）即使不在道路处，输送桁架离地面不宜太低。当输送标高较低时，不宜采用大跨度钢桁架。
3 水泥厂结构设计中的常见问题及解决办法
从水泥生产的工艺流程可以看出水泥的生产过程具有下述特点：生产过程中的振动冲击较大，建筑所受荷载较大，生产过程中的温度较高并具有相当程度的腐蚀性。水泥产品生产过程中的上述特点决定了水泥厂建筑结构必须能够承受较大的振动与冲击作用，能承受较大的荷载，能够承受生产过程中巨大的热量辐射，同时在一定程度上抵御生产过程中副产品的腐蚀性。根据水泥生产过程中的上述特点，该文对水泥厂建筑与结构设计中的常见问题做了简单的初步讨论。
通过对已建成的水泥厂房的调查，并结合相关研究资料，发现规模较大水泥厂在结构设计方面存在普遍性问题，具体表现如下：
1）因温度荷载作用，靠近高温设备的混凝土构件（梁、板、柱）极易发生破坏。
2）动力设备附近因其振动较严重，设备基础构件损坏严重，楼面设施也有一定程度的损坏。
3）在堆场、堆棚、成品库等厂房内因堆积物荷载较大造成地面沉降不均匀。
4）砖筒仓开裂，钢筒仓整体倾斜。
4 结语
该文从建筑结构设计出发，简要阐述了水泥厂结构设计要点，并在相关调研基础上总结了水泥厂结构设计中的常见问题及相应的解决方法，以保证水泥厂的正常使用及水泥生产的安全性和经济性。同时，广大施工设计人员应认真学习相应规范和施工技术，提高自身专业能力，认真负责的完成屋面工程的建设工作，以期更好地为我国社会主义现代化建设服务。
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论文作者:向春林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/26
标签：荷载论文; 构件论文; 水泥厂论文; 结构设计论文; 建筑结构论文; 受力论文; 厂房论文; 《防护工程》2018年第35期论文;