特种工程结构课程介绍

1、建筑工程技术学院建筑工程技术学院 20122012年年9 9月月 特种工程结构 special engineering structure 指一般工程结构之外，具有特殊用途的工程结构，包指一般工程结构之外，具有特殊用途的工程结构，包 括：括： 高耸结构高耸结构 海洋工程结构海洋工程结构 管道结构管道结构 容器结构容器结构 高耸结构 high-rise structure 指高度较大、横断面相对较小的结构，以水平荷载指高度较大、横断面相对较小的结构，以水平荷载 （特别是风荷载）为结构设计的主要依据。（特别是风荷载）为结构设计的主要依据。 高耸结构也称塔桅结构，根据其结构形式可分为：高耸结构也称塔

2、桅结构，根据其结构形式可分为： 塔式结构塔式结构 桅式结构桅式结构 塔式结构 tower structure 下端固定、上端自 由的高耸构筑物。以自 重及水平荷载为结构设 计的主要依据。 古塔 无线电塔 冷却塔 水塔 排气塔 卫星发射塔 烟囱 南京燕子矶跨江输电线路塔 古塔 pagoda 佛宫寺释加塔 佛宫寺释加塔(应县木塔应县木塔)，中国 古代木结构，位于山西应县，建于 1056年。 玉泉寺铁塔 玉泉寺铁塔，中国现存最高的铸铁 塔，仿木构楼阁式，位于湖北荆州，建 于1061年。 古塔 pagoda 嵩岳寺塔嵩岳寺塔，中国最古密檐式砖 塔，位于河南登封，建于523年。 云岩寺塔云岩寺塔，中国古

3、砖结构，位于 苏州虎丘山上，建于959960年。 古塔 pagoda 开元寺双塔开元寺双塔，中国古石结构，位于福建省泉州，建于12371240年。 古塔 pagoda 比萨斜塔比萨斜塔，意大利著名 中世纪建筑比萨大教堂的一 部分。 无线电塔 radio tower 埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔， 1889年为巴黎博览会 而建造，塔高300米， 当时只供游览和美化 城市用。1921年后在 塔顶装设了无线电天 线和电视天线，总高 度达到321米。 无线电塔 radio tower 加拿大多伦多电视塔加拿大多伦多电视塔，高553米， 1975年建成，是目前世界上最高构筑物。 日本东京电视塔日本东京电视塔，高

4、333米。 无线电塔 radio tower 武汉电视塔武汉电视塔 法兰克福电视塔法兰克福电视塔 冷却塔 cooling tower 根据冷却过程的不同，分为湿式冷却塔和干式冷却塔 两类。湿式冷却塔主要以蒸发过程散热，干式冷却塔主要 以传导、对流散热。 水塔 water tower 倒锥壳式水塔 圆柱壳式水塔 倒锥壳式水柜 圆柱壳式水柜 排气塔 purge stack 排气塔结构图 北京燕山东风化工厂硝 酸尾气排气塔。 卫星发射塔 satellite launching tower 卫星发射塔，1983年8月19日 科学实验卫星在此发射。 烟囱 chimney 秦岭电厂烟囱秦岭电厂烟囱，高21

5、2米， 为四筒式烟囱，是我国目前最 高的多筒式钢筋混凝土烟囱。 桅式结构 guyed mast structure 由一根下端为铰接或刚接 的竖立细长杆身桅杆和若干层 纤绳所组成的构筑物，纤绳拉 住杆身使其保持直立和稳定。 无线电塔 输电线路塔 环境气象塔 烟囱 输电线路塔 transmission tower 常见塔杆示意图 环境气象塔 environmental meteorologic tower 北京环境气象塔（大气污染监测北京环境气象塔（大气污染监测 塔）塔），1977年建成，三边形格构式桅 杆，高325米，结构总重220吨，其中 纤绳重30吨。 海洋工程结构 offshore en

6、gineering structure 在近海区域设置或建造的工程构筑物。例如：海洋 石油钻井、采油、储油及系泊平台，海底输油管线，海 洋潮汐和温差电站，海底隧道，海洋观察站，海上导航 灯塔，海洋观光站及海上飞机场等。 海洋平台 海洋平台 offshore platform 为在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施 工等活动提供生产和生活设施的构筑物。按其结构特性 和工作状态可分为固定式、活动式和半固定式三大类。 固定式平台的下部由桩、扩大基脚或其他构造直接支承 并固着于海底，按支承情况分为桩基式和重力式两种。 活动式平台浮于水中或支承于海底，能从一井位移至另 一井位，按支承情况可分为着底

7、式和浮动式两类。半固 定式海洋平台既能固定在深水中，又具有可移性，张力 腿式平台即属此类。 海洋平台 offshore platform 海洋平台与陆上建筑的比较 海洋平台 offshore platform 上海船厂“勘探三号”钻 井平台，1984年建成，为半潜 式平台。半潜式平台是目前深 海钻井的主要装置。 管道结构 pipeline structure 用于输送液体、气体或松散固体的管道及其支承 结构。 管道必须能防漏和耐受所输送物质的温度、压力 （内压）、腐蚀和磨损作用。管道结构则被设计用来 承受自重、输送物料重和各种其他外荷载。按照敷设 方式，管道可分为： 地下管道 水下管道 架空管

8、道 地下管道 underground pipeline 现代地下管道种类繁多，有圆形、椭圆形、半椭圆形、多圆心形 、卵形、矩形（单孔、双孔和多孔）、马蹄形等各种断面形式，建造 材料有钢、铸铁、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、砖、石、石 棉水泥、陶土、塑料、玻璃钢（增强塑料）等。 中国古代早已采用陶土烧制的地下排水管道。明朝建都北京，大 量采用砖和条石砌筑地下排水管道。宽达1米左右，高达2米左右。 地下管道 underground pipeline 预制形钢筋混凝土管道 水下管道 underwater pipeline 水下管道不受水深、地形 等条件的限制，输送效率高、 耗能少。大多数埋于水下

9、土层 中，因而检查和维修较困难。 登陆部分常处于潮差段或波浪 破碎区，易受风浪、潮流、冰 凌等影响，在规划和设计时要 考虑预防措施。 水下管道多为钢筋混凝土 管和钢管。按其断面构造可分 为单层管、双层管和三层管。 架空管道 elevated pipeline 由跨越结构、支承结构 和基础三部分组成。当跨度 不大时，可直接采用管道跨 越的型式。 架空管道 elevated pipeline 当跨度较大时，可采用结 构跨越或组合跨越的型式。 容器结构 container structure 储存气体、液体或松散固体的构筑物。容器结构可 以建造在地下、半地下或地面上，也可架立空中。 常见的容器结构有

10、： 筒仓 水池 油罐 储气罐 反应堆压力容器 反应堆安全壳 筒仓 silo 筒仓是储存松散固 体的立式容器，广泛用 于工农业生产和储运部 门。筒仓的平面形状有 正方形、矩形、多边形 和圆形等。 钢筋混凝土群仓剖面 水池 reservoir 供直接使用或供处理用的贮水容器，前者称贮水池，后者称水处理 池（如冷却池、沉淀池、澄清池和过滤池等）。 水池可用土、钢、钢筋混凝土和砖石等材料建造。水池的平面形状 有圆形、方形、矩形和多边形等，可以是单格的，也可以是多格的。水 池按位置的高低可分为架空式、地面式、半地下式及地下式四种。水池 一般由底板和壁板组成，有些水池设有顶板。 圆形水池 油罐 oil t

11、ank 储存原油或其他石油产品的容器。用在炼油厂、油田、油库以及其 他工业中。油罐区由多个油罐组成，每个油罐区一般储存一种油品。油 罐区要有消防、防雷及防静电等设施。地上油罐区还要建立防火堤。 油罐按材料分为钢、钢筋混凝土和砖石三种。钢油罐有立式（包括 拱顶式和浮顶式圆筒形）、球壳式（球形）和卧式（圆筒形）。按储存 的油品性质可分为重油罐和轻油罐。按埋设深度可分为地上式、半地下 式和地下式。钢油罐如果埋在地下或半地下，必须设有护墙以承受土压 力。 储气罐结构 gasholder structure 在城市供燃气工程中用于储存燃气的容器结构，也用于石油、化工 和冶金等工业中。 按储气压力不同分为

12、低压和高压两类，前者按构造又有湿式和干式 之分。 球形天然气高压储气罐群 储气罐结构 gasholder structure 导柱式储气罐 螺旋导轨式储气罐 储气罐结构 gasholder structure 球形高压燃气储罐 储气罐结构 gasholder structure 低压干式储气罐 湿式储气罐 前罐容量为5000米3，后罐50000米3 反应堆压力容器 reactor pressure vessel 安置核反应堆并承受其巨大运行压力的密闭容器，也称反应堆压力 壳。核电站所用的反应堆主要有轻水堆（压力堆及沸水堆）、重水堆、 气冷堆及快堆等。反应堆压力容器分为钢和预应力混凝土两类。 反应堆安全壳 reactor container 为防止核反应堆在运行或发生事故时放射性物质外逸的密闭容器， 也称反应堆保护外壳。安全壳作为最后一道核安全屏障，能防止放射性 物质扩散污染周围环境。同时，也常兼作反应堆厂房的围