现代水厂自动化综合控制系统结构设计-(完整版)实用资料

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现代水厂自动化综合控制系统结构设计（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）万方数据万方数据万方数据现代水厂自动化综合控制系统结构设计作者:董昆明作者单位:杭州萧山供水—水厂,浙江杭州,311200刊名:电脑知识与技术英文刊名:ComputerKnowledgeandTechnology年,卷(期:2021,07(24参考文献(5条1.郁有文;常健;程继红传感器原理及工业应用20022.曾安水处理工艺过程的自动检测和分析仪表1995(053.刘俊供水企业的自动控制与信息集成[学位论文]20044.安鹏洲;李秋凉模糊控制技术在发电厂给水自动控制系统中的应用[期刊论文]-发电设备2002(045.李德刚;宋欲晓工业控制机在供水厂自动化改造上的应用[期刊论文]-基础自动化1999(03第6期总第166期冶金丛刊Sum.166No.62006年12月METALLURGICALCOLLECTIONSDecember2006现代化小型冷床上料装置结构设计分析及计算郑建华(中国冶金建设集团包头钢铁设计研究总院摘要近年来,由于轧钢工艺趋向于采用无扭轧制等先进技术,使轧制速度迅速提高,对冷床高速上料装置提出了更高的要求。冷床高速上料装置是冷床设计中的难点,也是关键设备,它的设计质量与安装精度直接决定着产品的最终质量。本文对冷床高速上料装置进行了结构分析与计算,对冷床的设计、维护有一定的指导意义。关键词冷床;高速上料装置;结构分析与计算中图分类号:TG33312文献标识码:A文章编号:1671-3818(200606-0018-05THESTRUCTUREANALYSISANDCALCULATIONOFFEEDINGFACILITYONMODERNSMALLCOOLING2BEDZhenJianhua(ChinaMetallurgicalConstructionGroupBaotouEngineering&ResearchCorp.ofIron&SteelIndustryAbstractInrecentyears,thespeedofrollinghasbeenimprovedbecauseofthetechnicaltrendofno2twistrolling,andtherequirementofquick2speedfeedingfacilityoncooling2bedhasbeenputforward.Thequick2speedfeedingfacilityoncooling2bedisthedifficultyandkeyequipmentindesign,itsqualityandinstallationaccuracywilldirectlyinfluencethefinalqualityoftheproduct.Thispapergivesthestructureanalysisandcalculationforthisfacility,havingsomeinstructionmeaningindesignandmainte2nanceofthecooling2bed.Keywordscooling2bed;quick2speedfeedingfacility;structureanalysisandcalculation1前言冷床是中小型棒材车间不可缺少的辅助设备之一。它的功能是将轧机轧制后经飞剪剪切成倍尺长度的棒材,输送并卸到冷床齿条上冷却,使其温度由900℃降至100~300℃,然后由冷床下料装置将其收集成组送至输出辊道上,再由输出辊道将其送到冷剪剪切成定尺成品。冷床的设计质量与安装精度直接决定着产品的最终质量。近年来,为适应轧制制度变化繁多,产品规格多、优质产品及高产量等要求,我院认真消化、吸收国内外先进技术,设计了一套具有同类国际先进水平的高速度、多品种、高质量的小型型钢和棒材冷床设备,年产棒材可达90万吨,已达到了国外同类设备的先进水平。2现代冷床上料装置结构2.1冷床的设备组成冷床由三大部分组成:冷床上料装置、锯齿型步进式冷床本体、冷床下料装置及输出辊道。其中的冷床上料装置(见图1是冷床设计中的难点,也是咽喉设备,本文就此设备进行结构分析与计算。1-矫直板;2-支架;3-副冷床;4-制动裙板;5-输入辊道;6-支座;7-连杆;8-液压缸图1冷床上料装置2.2冷床上料装置的组成及其结构分析第6期郑建华:现代化小型冷床上料装置结构设计分析及计算・19・上料装置由辊入辊道、矫直板、制动裙板及气动分钢装置组成。上料装置的结构特点是在120m长度方向上每12m布置一液压缸,所有液压缸同步运行,通过连杆、同步轴带动裙板同时升降。该装置的性能特点是:在同步轴上设置接近开关,检测和控制提升裙板的升降位置,保证动作准确可靠;液压缸的控制阀采取就近配置,以最大限度地减少压力误差,保证动作同步;在控制回路设置直动溢流阀和防气蚀阀,配合液压缸的优化设计,有效地解决巨大冲击对液压系统的破坏问题,保证了液压系统的安全性。液压缸侧面驱动,,在各液压缸保持同步时,5块提升裙板升降所需的扭转应力,而同步轴由于是旋转运动,几乎不产生惯性力。裙板的惯性力由于分散到各个液压缸上,机构受力状态得到极大改善。连杆上设有调整机构,可方便地调整裙板的上下位置。由于对机械结构进行了优化设计,电气控制采用了计算控制技术,液压系统采取了安全措施,赋予了该装置优越的使用性能,全部裙板的水平度和直线度在工作时得到可靠保证。21211输入辊道(1功能。将分段飞剪剪后的倍尺棒材运输到冷床区并加速,使棒材产生一定的初拉力,保持棒材在平直状态下运行,也使棒材被剪断后能够快速升速,与其后一根仍在轧制的棒材拉开距离。(2输入辊道参数辊子直径:188mm;辊身长度:175mm;辊间距:1200mm;轧件速度:4.5~18m/s;辊道线速度:4.5~20m/s;辊道辊面与水平夹角:12°(前部由0°逐渐过渡到12°。(3传动结构辊子悬臂安装,采用交流变频电机单独传动。为了使棒材能够顺利滑入制动板,辊道向冷床部倾斜,其角度由0°逐渐倾斜到12°。辊子直接装在电机轴上运转,电机选用一种新型高效节能调速加强型变频电机。该电机调速范围宽,震动噪音低,外形尺寸小、重量轻。(4控制要求所有辊道均为不可逆连续运转。根据末架轧机轧制速度预先设定辊道速度。为避免棒材开始制动时尾部与后一棒材头部干涉,同时使热金属检测器可靠地检测到棒材的尾部,辊道速度应大于轧制速度的5%~10%。输入辊道增速段可分为三段控制。通常第一段比末架轧机轧制速度超前5%;第二段超前10%;第三段超前5%。生产不同规格轧件时,采用不同的超前量。(5输入辊道的长度(见图2输入辊道的长度可分两段,第一段为增速段,第二段为制动段。图2前段辊道长度计算图前段辊道的长度决定棒材间拉开的距离,而此距离的大小直接影响制动板的制动和卸料。将脱离轧机的棒材首先在辊道速度下由轧速升至辊道速度需要用的时间设为t1;升速所走的距离为S1。则t1=(V1-V0/a(1S1=V0・t1+12a・t21(2式中V———轧制速度m/s;V1———辊道速度(第二段升速辊道速度m/s;a———加速度m/s2。由此可算出S1的距离。棒材升速完成后,钢材先要按照匀速继续运行一段距离后才开始制动。这段距离为S2,仍在轧制中的棒材以V匀速运行的距离为S,可计算出前后两根棒材的头尾间距SD。SD=S1+S2+S0(3一般应保证SD≥V1・t/2(t为制动板由低位到高位的动作时间。根据不同规格,不同成品速度可得出一系列满足不同要求的卸钢速度。21212制动裙板2.2.2.1功能制动裙板是位于输入辊道一侧的一条可在垂直方向上下运动的板。利用板与钢材之间的磨擦阻力使钢材制动,并通过提升运动把钢材送入冷床矫直板。2.2.2.2结构制动裙板是由多个液压缸驱动的。液压缸推动曲柄连杆使长轴旋转带动制动裙板升降,通过液压・20・冶金丛刊总第166期控制回路,可准确控制制动裙板的上升、下降及中间停位。传动长轴上装有接近开关,用于检测裙板的高位和低位。这种传动形式结构简单,调整方便,动作可靠。由于不同规格产品的轧制速度不同,所以制动距离也不同。在冷床前制动段设置若干液压离合器,当制动距离需要改变时,只需根据计算调整各液压离合器的离合位置,就可改变制动裙板的制动长度。为了增加轧制的制动距离,减小冷床本体的宽度尺寸,在进入冷床本体前又增加一段副冷床,既达到生产工艺的要求,又能减轻设备的重量。2.2.2.3制动裙板的参数轧件长度:114m;拨料块总长:165m(冷床前45m;拨料块宽度:130m;拨料块与水平面夹角:35°;拨料块升降速度:0.15~0.3m/s。2.2.2.4棒材进入冷床前的制动顺序:(1分段剪剪切棒材,剪切的长度是按冷床宽度或根据用户要求自动设定的。(2棒材头尾之间的分离是通过辊道增速和在冷床入口设置一个拔钢装置实现的。(3剪切后的棒材卸入制动板后开始制动,靠自然磨擦制动。(4具有三个工作位置的制动裙板的连续动作可预先设置。低位:从辊道上将棒材卸到制动裙板;中位:制动第一根棒材的同时将后一根运行中的棒材挡在辊道低位区域;高位:将制动后的棒材卸到冷床矫直板。2.2.2.5制动裙板制动距离的计算在设计中,为保证移送速度最高的轧件能够定位于指定的冷床上的位置,必须有足够的制动距离,这就要求冷床前制动板要有足够的长度。(1轧件上冷床的制动过程(见图3图3冷床上钢装置及副冷床结构图根据成品轧机轧制速度与临界速度的关系,轧件在冷床的制动过程可分为不同阶段。精轧机轧制速度小于临界速度时,则轧件上冷床的制动过程有以下两个阶段。第一阶段:轧件在制动裙板上表面(E面向下运行和向前滑行;第二阶段:轧件在制动裙板上表面(E面与副冷床外侧壁(F面之间向前滑行。如果成品轧机轧制速度大于临界速度,则轧件上冷床制动过程有以下四个阶段。第一阶段:轧件在制动裙板上表面(E面向下运行和向前滑行;第二阶段:轧件在制动裙板上表面(E面与副冷床外侧壁(F面之间向前滑行;第三阶段:轧件在副冷床内侧壁(G面向下运行,及向前滑行;第四阶段:轧件在副冷床两内侧壁(G面和H面之间向前滑行。(2计算轧件在制动裙板上表面(E面上的制动距离。图4轧件在制动裙板表面受力分析首先确定轧件在E面向下运行的时间。轧件在E面向下运动时的受力分析见图4。轧件在E面下向运动的加速度a′由滚动加速度a1′和滑动加速度a2′两部分组成。a′=a1′+a2′(4若轧件为非圆折面,则a1′=0根据动量矩定理Jz・ε=ΣMe(Fe式中Jz———轧件对中心轴的转动惯量,Jz=0.5mR2;ε———轧件滚动角加速度,ε=a1′/R;ΣMe(Fe———外力对轧件中心轴力矩,ΣMe(Fe=mgfcosα・R;f———轧件与E面磨擦系数;g———重力加速度;α———E面与水平面的夹角。则:轧件向下运行滚动加速度a1′=2fgcosα(5因mgsinα-mgfcosα=ma2′故a2′=g(sinα-fcosα(6由(5、(6式代入(4式得:第6期郑建华:现代化小型冷床上料装置结构设计分析及计算・21・a′=g(fcosα+sinα(7因此,轧件在E面向下运行的时间t1=2S′/a′即:t1=2S′/g(fcosα+sinα(8式中m———轧件质量;S′———轧件在E面向下的运行距离(可近似为上钢装置上表面宽度。轧件在E面制动减速度计算如下:由于ma1=mgfcosα故:a1=gfcosα(9式中a1———轧件在制动裙板上表面制动减速度;mg———轧件重力;f———磨擦系数。轧件在E面的制动距离S1计算如下:S1=V0t1-12a1t21(10将(8、(9式代入(10式,得:S1=V02S′/g(fcosα+sinα-fS′cosα/(fcosα+sinα(11式中S1———轧件在制动裙板上的表面制动距离;S′———轧件在制动裙板上的表面向下运行距离;V0———轧件向前运行(轧制方向初速度;g———重力加速度;f———磨擦系数;α———制动裙板上表面与水平面夹角。(3确定轧件在E面与副冷床外侧壁(F面之间的制动距离①确定轧件在E面与F面之间向前滑行的初速度将(8、(9式代入V1=V0+a1t1,得出V1=V0-gfcosα2S′/g(fcosα+sinα(12式中V1———轧件在E面与F面之间向前滑行的初速度;V0———轧件向前运行初速度;g———重力加速度;f———磨擦系数;S′———上钢装置上表面宽;α———上表面与水平面夹角。②确定轧件制动减速度轧件在E面与F面之间的受力分析见图5。由图5可知,垂直、水平方向的力平衡条件为:P1cosα+P2cosβ=mg(13图5轧件在上钢装置与副冷床外侧壁之间的表面受力分析P1sinα=P2sinβ(14由(P1+P2f=ma2,代入(13、(14式得:a2=gf(1+sinαsinβ/(cosα+sinαctgβ(15式中P1———E面对轧件的作用力;P2———F面对轧件的作用力;α———E面与水平面夹角;β———F面与水平面夹角;m———轧件质量;g———重力加速度;a2———轧件在制动裙板上表面与副冷床外侧壁之间的制动减速度。③确定轧件在E面与F面之间制动距离轧件在E面与F面之间制动距离S2=V1t2-12a2t22,将(12、(15式代入得:S2=[V0+gfcosαg(fcosα+sinα]t2-12[gf(1+sinαsinβ/(cosα+cosαctgβ]t22(16式中V———轧件向前运行初速度;t2———轧件在E面与F面之间向前滑行的时间(该时间与制动裙板技术特性有关。(4计算轧件在副冷床内侧壁(G面以及轧件在副冷床两内侧壁(G面与H面之间的制动距离。同理轧件在副冷床侧壁(G面以及其在副冷床两内侧壁(G面与H面之间的制动距离S3和S4分别按照上述S1、S2的计算方法可得:S3=[V0-cosα2S′/g(fcosα+sinα-gft2(1+sinαsinβ/(cosα+sinαctgβ]・2S″(fcosγ+sinγ-fS″cosγ/(fcosγ+sinγ.(17S4=(cosγ+sinγtgθ[V-gfcosα2S′/g(fcosα+sinα]-gft2(1+sinαsinβ/(cosα+sinαctgβ-・22・冶金丛刊总第166期gfcosγ2S″/g(fcosγ+sinγ2/[2gf(1+sinγsinθ](18式中V———轧件向前运行的初速度;α———E面与水平面夹角;β———F面与水平面夹角;γ———G面与水平面夹角;θ———H面与水平面夹角;S′———E面宽度;S″———G面宽度;t2———轧件在E面与F面之间向前滑行的时间;g———重力加速度;f———磨擦系数。(5确定轧件上冷床的制动距离轧件上冷床的制动距离S为上述4个阶段制动距离之和,即S=S1+S2+S3+S4,将(11、(16、(17和(18式代入并进行整理可得:S=K1V20+K2V0+K3(19式中K1、K2、K3———与制动裙板及副冷床结构型式、材质、技术参数等有关的常数;V0———轧件向前运行初速度。由(19式可以看出,轧件上冷床的制动距离S与轧件向前运行(轧制方向的初速度V呈二次函数曲线关系。21213气动分钢装置气动分钢装置安置在活动段裙板的入口处,其作用是当前一根定尺棒材的尾部正下滑和制动时,由气缸将可动拨钢器抬起,防止下一根钢材头部进入裙板。在拔钢器抬起的同时,活动裙板升主中位,后一根钢材沿裙板侧面制动运行,拔钢器的运动与活动裙板的运动和下一根钢的头部位置同步。在棒材运行速度低于10m/s时,不采用气动分钢装置。气动分钢装置包括气缸操纵摆杆机构和插销固定机构。它的安装位置是根据轧制产品规格品种的不同,需要制动的时间或距离来决定的,可在冷床输入辊道上由人工任意放置调整,操作非常灵活方便。21214矫直板矫直板位于冷床入口侧,由制动裙板拔入的轧制棒材首先落到矫直板上,使棒材保持最大平直度。矫直板每块长1.15m,宽250mm,上有10个齿形,块与块之间只留出动齿条移动间隙,安装在定支架上。3结束语近年来,由于轧钢工艺趋向于采用无扭轧制,采用紧凑的平立辊轧机、先进活套、计算机控制等手段,使轧制速度迅速提高。这样一来,就对轧线后部冷床工艺提出了新的发展课题。冷床上料装置作为冷床的咽喉设备,如何解决新式高速轧机冷床的上料问题便迫在眉睫。上述介绍的新式冷床上料装置则能够满足现代化小型型钢、棒材车间高速轧机对冷床上料装置的要求。相信随着我国轧钢设备的发展,这种高速度、多品种冷床上料装置将会得到大力推广应用。参考文献[1]马鞍山钢铁设计院1中小型轧钢机械设计与计算1冶金工业出版社,19791(上接第14页变量(反馈值;mv(t是控制器的输出信号,Kp为比例系数,Tl和Td分别是积分时间常数和微分时间常数,M是积分部分的初始值。4结束语随着连铸机技术的不断进步,使得冶金行业对连铸的高效化也有了更高的要求。连铸是紧凑型的控制,因此引入PLC是提高产量和质量的必要条件。PLC的使用不仅降低了人力物力资源,在很大程度上也降低了工作人员的劳动强度,减少了很多不安全因素,提高了钢坯的质量。实现了全面自动化控制,能安全、稳定、高效运行,各项指标基本上达到了设计要求。参考文献[1]张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京:化学工业出版社.[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2003.[3]廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社.[4]冯聚和.炼钢设计原理[M].北京:化学工业出版社,2005.[5]何建平.可编程序控制器及其应用[M].重庆:重庆大学出版社.液体立式自动包装机主要结构设计张凯,郝静(南通职业大学,江苏南通226007摘要:目前,我国包装机械不断发展壮大,其市场前景非常可观,包装机械的技术要求也在不断的提高。现在市场上大多包装机械结构复杂、造价高,多适用于大型的包装企业,一般中小型企业难以承受。为此,对液体立式自动包装机进行了结构设计并确定了主要技术参数。该机具有体积小、结构简单、造价低、出现故障易排查等特点。关键词:自动包装机;立式;液体;结构设计中图分类号:TS103．9文献标识码:A文章编号:1003－188X(202111－0118－040引言随着食品行业的快速发展,对食品的包装质量要求也越来越高。优质高效的包装设备不仅提升行业的自动化程度,还能提高生产效率,大幅度降低成本。包装机械在技术发展上将会朝着以下4个方向努力:①结构设计标准化、模组化;②结构运动高精度化;③控制智能化;④机械功能多元化[4－10]。据中国机械工业联合会预计,从2021年到2021年,食品与包装机械业总产值有望突破6000亿元,每年平均增速约维持在16%的水平。目前,食品包装机械竞争日趋激烈,未来应配合产业自动化趋势,促进包装设备总体水平提高,尤其针对中小型企业,发展多功能、高效率、低消耗的食品包装设备,具有非常重要的意义。1主要组成部分及主要技术参数包装机的结构如图1所示。其主要参数:生产能力/袋·min－1:2050包装质量/g·袋－1:500包装计量精度/%:－22薄膜最佳材质:聚丙烯薄膜宽度/mm:260供料压力/MPa:1电源电压/V:380收稿日期:2021－02－24作者简介:张凯(1966－,男,哈尔滨人,副教授,(E－mailzhang-kaiabc@sina．com。通讯作者:郝静(1968－,女,哈尔滨人,副教授,(E－mailhao-jing200@sina．com。整机功率/kW:0．75外型尺寸/mm:600ˑ600ˑ12101．电动机2．减速器3．卷筒4．牵引辊轮5．翻领式袋成型器6．供料箱7．进料筒8．纵封器9．横封器10．包装材料11．切断装置图1包装机2工作工艺流程包装机的工艺流程如图2所示。3工作原理液体物料自供料箱经包装机的顶部后,经计量后送入进料筒。卷筒上的包装材料(如聚丙烯薄膜经三道牵引辊轮引导入进料筒外壁的同时,被翻领式袋成形器逐渐卷绕成对接筒状,纵封器上的一对连续逆向回转的纵封滚轮在对接处加热加压将其纵向热封牢固。纵封辊轮除起热封作用外,同时还对薄膜进行拉送。被包装物料由下料槽与成型器内壁组成的充填筒导入塑料袋内[5]。由横封器进行横向热封形成横向封口,切断装置上的旋转切刀与固定切刀相接触时将横向封口沿中线切断分开,完成包装袋的顶封和下一个袋子的底封。底封后的包装袋又可直接向袋内下料,随之移动一个工位完成顶封封口,再经过切断装置切断,完成包装工序,产品由运输装置运走。整个包装过程是全自动连续的。图2包装机的工艺流程4传动系统方案的总体设计[6－7]1带式输送机的传动系统。采用两级圆柱齿轮减速器的齿轮传动。2原始数据。输送带的有效拉力F=2000N,输送带的工作速度v=0．065m/s,输送带的滚桶直径d=140mm。3工作条件。两班制工作,空载启动;载荷平稳,常温下连续(单向运转,工作环境较好;三相交流电源,电压为380/220V。4电动机的选择。(1电动机容量选择。据已知条件由计算得知工作机所需有效功率为Pw=pv1000=0．13kW设η轴为滚动轴承效率,η轴=0．99;η01为齿式联轴器效率,η01=0．99;η齿为8级齿轮传动效率,η齿=0．97;η筒为输送机滚筒效率,η筒=0．96。估算传动系统总效率为η=η201ˑη4轴ˑη2齿ˑη筒=0．86工作机所需的电动机功率为pr=pwη=0．15kWY系列三相异步电动机技术数据中应满pm≥pr,因此综合应选电动机额定功率pm=0．75kW。(2电动机的转速选择。据已知条件由计算得知输送机滚筒工作转速,则nw=60vDπ≈8．92r/min选定Y90S－6型三相异步电动机额定功率为0．75kW,满载转速为910r/min．电动机中心高H=90mm,轴伸出部分用于装联轴器,轴段的直径和长度分别为D=24mm,E=50mm。5传动比的分配。带式输送机传动系统的总传动比为i=nmnw=102．1i∑=i12ˑi23=ii01ˑi34ˑi45=17．02i12=1．3槡i=4．703i23=ii12=4．178传动系统各传动比为i01=1,i12=4．703,i23=4．178,i4=66传动系统的运动和动力学参数设计。传动系统各轴的转速、功率和转矩的计算如下:(10轴—电动机轴。n=910r/minp=0．173kWT=9550pn=1．815N·m(21轴—减速器中间轴。n1=ni01=910r/minp1=pη01=0．171kWT1=Ti01η01=1．797N·m(32轴—减速器中间轴。n2=n1i12=193．49r/minp2=p1η12=0．1642kWT2=T1i12η12=8．116N·m(43轴—减速器低速轴。n3=n2i23=46．31r/minp3=p2η23=0．158kWT3=T2i23η23=32．562N·m(54轴—工作机。n4=n3=46．31p4=p3η34=0．155kWT4=T3i34η34=31．91N·m5关键部件设计5．1封口器5．1．1封口器的分类封口器械是指在充填工序之后,对包装袋进行密封封口的装置。封口器按照封口方式的不同可以分为热压式、熔焊式、卷边式、滚压式、旋合式、结扎式等几种型式。其中,热压封口器主要用于各种塑料袋的封口,结构比较简单,性能也比较稳定。热压式封口根据加热原理和热封装置的结构不同,又可分为热板式、热辊式、环带式、电热丝熔断式、脉冲加热式、高频加热式、热刀加压熔断式和预热压纹式等多种型式。液体立式自动包装机中的纵封器和横封器多采用热辊加压式封合。5．1．2纵封器5．1．2．1结构设计纵封器的结构如图3所示。其主要由纵封辊、加热线圈和隔热座组成。纵封辊选用材料为铸铝,其特点是导热快,受热均匀,能够维持在一定温度范围内且价格较低。根据成袋要求,纵封辊宽度一般为10cm,加热方式为带状加热器,即电阻丝(铜丝包云母片,外加铁壳。其特点是加热时间短,能在较短的时间内提供给纵封辊所需要的温度;冷却快,只要断电便可在较短的时间内冷却,便于温度的控制。由于设计的需要,两纵封辊除加压封合作用之外还是包装材料(如聚丙烯薄膜拉送力的主要来源。根据聚丙烯材料的性能特点,两纵封辊之间应保持14N左右的力。1．纵封辊2．加热线圈3．隔热座图3纵封器结构图5．1．2．2工作原理两个纵封辊经过加热线圈的预热做连续的相对滚动,将要封合的薄膜向下输送的过程中对薄膜加热同时加压,从而完成输送封口过程。5．1．3横封器5．1．3．1工作原理横封辊底座在齿轮的带动下转动,同时带动热合电极作圆周运动,当两个热合电极相接触时开始对塑料加热,同时在弹簧的作用下两热封头对塑料进行加压对袋进行横封,当两个热合电极分开时横封结束。整个横封长度一般为20mm,时间为0．19s。其中,横封长度中的第一个10mm是下一袋的下封口,另10mm是上一袋上封口。5．1．3．2结构设计[3－8]此横封装置主要设计部分在热封头处,为了保证热封长度和质量,要求两热封头接触时必须运动同步。解决这个问题,假设整个热封头是以轴心为圆心的两个外切圆,其中保留它们20mm相互接触的弧长,其它部分去掉。由弧长公式l=θr可得θ=l/r=0．4,即θ=23ʎ,如图4所示。1．横封电极2．弹簧3．热封头图4横封器结构设计5．2切断装置切断相临两只包装袋有热切和冷切两种方法。切断方法的选择与封口方法工作方式及切口型式有关。针对立式包装机,一般封口方式为热封,袋型为三边封口袋,结构上选用滚动切刀方式[9]。5．2．1结构设计切断装置的结构设计如图5所示。其主要由动刀和定刀组成,其中定刀含有电热刀头,电热刀头和定刀座之间用弹簧连接。1．动刀2．定刀3．弹簧4．电热刀头图5切断装置结构5．2．2工作原理切刀的动刀通过传动装置做等速圆周运动,当袋的封口下落到切刀位置时,动刀与定刀相切,完成切袋工作。定刀使用电热刀头辅助切袋,减小动刀与定刀的接触力,从而降低了刀头磨损。为保证切袋质量,动刀转速的线速度要与走袋的速度相同。5．3翻领式袋成型器在实际包装过程中,要求包装材料不能发生纵向或横向拉伸变形,因此所设计的成型器应适应包装材料的自然卷曲变形。因此,设计成型器的关键是如何设计出一条正确的拼接曲线。拼接线的设计方法可按经验设计法进行设计。具体步骤如下:设空袋宽度为a,则成型器中充填筒半径为r=a/π成型器展成平面是边长为L的正方形薄板,即L=2a+△+δ式中△—纵封搭接宽度,一般取10mm;δ—成型器展开平面时,实际宽度比理论宽度的增值,一般取510mm。当充填筒半径r＜75mm时,以A为圆心,2r为半径作圆弧,然后过S点向圆弧做切线相接,所得曲线即为近似的拼接曲线。当充填筒半径r≥75mm时,在X=ʃ3/4πγ区间里以抛物线代替圆弧线,其抛物线方程式为y=16x2;然后过S点向抛物线作切线,在X=ʃ3/4πγ处相接。拼接线求出后,将薄板沿拼接线剪开,再卷制和焊接成成型器。板厚一般取11．5mm,材料为黄铜板。6结论该包装机体积小、结构简单、操作方便、适应性强;采用单片机控制,生产过程完全自动化。在关键部件设计上,应更加注重优化设计,完善功能要求,以提高该机的整体工作性能。参考文献:[1]高德．包装机械设计[M]．北京:化学工业出版社,2005:87－109．[2]梁基照．包装机械优化设计[M]．北京:化学工业出版社,2021:125－147．[3]黄颖为．包装机械结构与设计[M]．北京:化学工业出版社,2007:113－138．[4]孙智慧．包装机械概论[M]．北京:印刷工业出版社,2007:25－74．[5]刘喜生．包装材料学[M]．长春:吉林大学出版社,1997:155－187．[5]孙凤兰．包装机械概论[M]．北京:印刷工业出版社,2003:133－148．[6]成大先．机械设计手册[K]．北京:化学工业出版社,2003:347－385．[7]赵淮．包装机械选用手册[K]．北京:化学工业出版社,2001:122－157．[8]许林成．包装机械原理与设计[M]．上海:上海科学技术出版社,1988:94－126．[9]尹章伟．包装机械[M]．北京:化学工业出版社,2006:128－144．[10]张聪．自动化食品包装机[M]．广州:广东科技出版社,2003:25－56．TheMainStructureDesignofLiquidVerticalAutomaticPackagingMachineZhangKai,HaoJing(NantongVocationalUniversity,Nantong226007,ChinaAbstract:Atpresentourcountrypackagingmachineryconstantlydeveloping,itsmarketprospectveryimpressive,pack-agingmachinerytechnologyrequirementsareconstantlyimproved．Onthemarketnowmostlypackagingmachinerystruc-tureiscomplex,costishigh,moresuitableforlargepackingenterprise,thesmallandmedium－sizedenterprisetobear．Therefore,theliquidverticalautomaticpackagerforstructuredesignandascertainthemaintechnicalparameters．Thismachinehassmall,simplestructure,lowcost,easytogratemalfunctionetc．Keywords:automaticpackagingmachine;vertical;liquid;structuredesign中药现代化研究与分析化学作者:梁逸曾作者单位:中南大学,化学化工学院,中药现代化研究中心,湖南,长沙,410023刊名:广西师范大学学报(自然科学版英文刊名:JOURNALOFGUANGXINORMALUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION年,卷(期:2003,21(z4#技术讨论!连续波钻井液脉冲发生器结构设计探讨3王智明1,2菅志军2李相方3贺麦红2许朝辉2(11吉林大学机械学院21中海油田服务股份技术中心31中国石油大学・北京摘要石油钻井过程中随钻测量的参数越来越多,为把这些参数快速有效地传至地面,研制一套高速率钻井液脉冲遥传系统势在必行。解释了钻井液脉冲发生器连续波发生机理,介绍了连续波钻井液脉冲发生器及发电机短节的基本组成、设计方案、基本结构、工作原理以及信号的编码与解码方式等。对研制连续波钻井液脉冲发生器具有一定的指导作用。关键词随钻测井工具连续波钻井液脉冲发生器编码与解码结构设计引言钻井液脉冲发生器是LWD、MWD(量、测井技术,率一般为015~3]。近年来国内已经成功研制了钻井液正脉冲发生器,考虑到随钻测井包括定向参数(方位、倾角、工具面角、伽马、电阻率、中子密度、中子孔隙度等多个参数,而且资料显示,国外已经研制出了随钻声波测井、随钻地震测井、随钻核磁共振测井及随钻地层测试等井下仪器[2],随钻测量的参数越来越多,显然正脉冲发生器的传输速率已难以满足要求。由于井下信息量越来越大,对传输速率的要求也越来越高,为把井下数据快速有效地传输到地面,满足生产作业对多个参数实时获取的要求,研制高速率的钻井液脉冲井下信息遥传系统势在必行。连续波钻井液脉冲发生器比正脉冲发生器传输速率高得多,可以达到6~12b/s,是一项较有前途的技术。笔者将对脉冲发生器的原理及结构进行介绍,对连续波钻井液脉冲发生器的研制具有一定的指导作用。脉冲发生机理连续波钻井液脉冲发生器汽笛部分由定子和转子组成,转子上部安装与转子叶片数量相等的定子,如图1码,,使钻柱内钻,形成连续正弦压力波,由井下传感器的测量数据经编码后,通过调制系统加载信号,在地面检测压力波形的变化,经过译码,计算得到测量数据,通过终端显示[3]。连续波脉冲技术的优点是数据传输速度快;缺点是信号相对较弱,受噪声干扰影响相对较大,对信号处理系统要求较高[4]。图1连续波脉冲发生器机理脉冲发生器结构及工作原理11连续波钻井液脉冲发生器技术指标参考国外连续波钻井液脉冲发生器的技术现状,确定了连续波钻井液脉冲发生器的技术指标。其主要技术指标如下:耐压130MPa,温度150℃,信号传输井深0~4000m,数据传输速率≥6b/s,排量19~55L/s,试验井试验工作时间—65—石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY2007年第35卷第12期3基金项目:中海油田服务股份项目“高速率泥浆脉冲遥传系统研究”(YFJ0504。150h;脉冲发生器钻铤外径175mm,钻铤内径130mm,脉冲发生器保护筒外径96mm,扶正器外径130mm。21连续波钻井液脉冲发生器结构及工作原理钻井液脉冲发生器主要由发电机、压力补偿机构、电子模块、直流电动机及控制编码系统、齿轮减速机构、钻井液汽笛转子和定子等组件组成。井下探管编码后的测量数据通过调制系统加载到电动机;转子在电动机驱动作用下旋转;转子的上部安装与转子相等叶片数量的定子;转子与定子相对位置的变化产生连续的正弦压力波;设置在地面的压力传感器检测钻井液压力波形的变化,并通过译码得到井下数据。发电机短节如图2所示,由钻柱来的高速钻井液流经导轮组件叶轮调整流动方向,使得钻井液对涡轮有良好的驱动效果,涡轮在钻井液的驱动下产生高速旋转运动,带动涡轮轴经变速箱增速后,带动发电机转子旋转。在发电机旋转轴外部安装发电机线圈绕组,线圈切割磁力线而产生交流电。图2涡轮发电机短节导轮与转子结构示意图1—钻铤;2—涡轮隔套;3—密封圈;4—导轮组件;5—螺钉;6—锁紧螺母;7—涡轮轴;8—涡轮钻井液汽笛短节如图3所示。直流电动机转子轴经减速器减速后驱动钻井液汽笛的转子做给定频率的旋转运动。由于汽笛转子相对于汽笛定子做周期性的旋转运动,而转子和定子设计有相同尺寸的叶片,转子和定子的不同位置的重叠和开启在钻井液中形成周期性的正弦波压力脉冲信号。图3钻井液汽笛短节1—密封压盖;2—上接筒;3—导流套;4—钻铤;5—定子;6—定子压盖;7—定子轴;8—转子电子模块短节用来支撑容纳电子模块,把交流电经电源模块的整流及电源管理形成稳定电流输出,供脉冲发生器驱动电动机和井下其它电子器件使用。其中145~235V的直流电驱动脉冲发生器直流电动机工作,用以带动转子转动。为了平衡钻井液的压力,每个短节都配以压力补偿器。为了使发电机达到额定功率,需要增速机构,同时为了使汽笛转子的速度达到要求,需要减速机构来降低电动机输出的速度。在设计过程中,要考虑材料的耐腐蚀、井下钻井液冲刷对零件的影响和无磁材料的使用等。信号编码与解码技术控制系统通过电动机控制转子的转动,控制方式可以选择频移键控或者相移键控,实现数据编码的加载,从而实现井下数据的实时上传。编码技术及解码技术是高速率钻井液脉冲遥传系统的另一个关键内容,编码技术包括相移键控(BPSK编码、频移键控(AM3种方式[5。图4信号比较1—参考信号;2—相移键控信号;3—频移键控信号;4—脉冲调幅信号11相移键控基本原理正弦波在一定期间内相位移变化180°,表现在动作控制上是控制转子的转速变慢后又回到正常的载波转速,这一过程用1表示;期间之间没有相位移的变化,用0表示。以24Hz载波频率为例,要传输速率为6b/s。假设转子4个叶片,转子每转1周产生4个周期的正弦波。则1bit所需时间为01167s。21频移键控基本原理特定时间内1个频率的出现或缺失表示1个符号;每个符号代表3个字节(3bits,如f1=000;f2=001;f3=010;f4=011;f5=100;f6=101;f7—75—2007年第35卷第12期王智明等:连续波钻井液脉冲发生器结构设计探讨=110;f8=111;需要8个不同的频率。脉冲调幅这里不作介绍。解码技术主要包括信号增强和接收技术,滤波方法,算法的选择,软件编写等内容。流场仿真与数值模拟技术的应用连续波钻井液脉冲发生器设计过程中,要着重考虑以下关键技术:脉冲发生器定、转子材料、初始结构设计、远程磁力定位器的设计[6];流体参数、结构参数与脉冲信号物理性质的关系;结合脉冲信号编码方式确定电动机控制方式;旋转机械的流动特性仿真及定转子结构优化设计等。转子和定子长时间在井下工作,由于钻井液中的固相颗粒或杂质的影响,有时会发生卡阻现象。为了降低转子与定子发生卡阻的几率,在减速箱与转子间用远程磁力定位器进行控制。此外,需利用CFD工程软件,对脉冲发生器转子和定子进行流场分析,需要利用滑动网格理论进行分析;同时对汽笛转子、片形状进行优化设计,,发电机的发电量,素加以分析:信号传播衰减的因素有钻井液的塑性粘度、井深、钻杆的内径、钻井液的密度、钻井泵的压力、传输频率等;破坏传播信号的因素有钻杆的振动、钻井液的条件、回声及反射等;噪声的来源电干扰、钻井泵噪声、钻井液马达的噪声、钻头的噪声、回声及反射等。综合考虑上面各种因素建立信号传播的数学模型,利用数值仿真技术对数学模型进行仿真研究,样机试制成功后,进行井下试验,比较井下试验数据,验证数学模型的正确性,进而改进连续波钻井液脉冲发生器的结构。结束语预计2021年世界钻井数量将增加到75000口,随钻测井市场容量价值为23亿美元左右,连续波钻井液脉冲发生器的研制是市场战略的需要。斯伦贝谢(Schlumberger、贝克休斯(BakerHughes和哈里伯顿(Halliburton占有81%的国际测井市场[7]。连续波钻井液脉冲发生器传输速率较高,仅有斯伦贝谢拥有该项技术比较成熟的仪器,但只提供服务,不出售产品。国内对于连续波钻井液脉冲发生器的研究对打破国外公司的技术垄断具有重要意义。MWD和LWD(随钻测量和测井技术是完成大角度及水平井钻井,实时井场数据采集、解释和现场决策以及指导完成地质导向钻井的关键技术,它综合了录测井、钻井、油藏描述等多种学科技术,可简化钻井作业程序,节约成本,提高钻井精度,调整钻井设计和提高采收率[8]。目前国内MWD和LWD作业量很大,已经购置的设备不能满足作业需求。考虑到国内各公司开拓海外市场的战略,研制自主品牌的LWD、MWD是一项十分迫切的任务。连续波钻井液脉冲发生器受到钻井液的冲蚀及有较多的运动件,是LWD、MWD系统中大量的配件,且结构形式和系统参数直接影响到传输信号的品质,在系统中具有重要地位,国内应加大研发力量。参考文献1M,1CurrentStateofthelorationandDevelop214071,1986张辛耘,王敬农,郭彦军1随钻测井技术进展和发展趋势1测井技术,2006,30(1:10~153HutinR,TennentRW,KashikarSV1NewMudPulseTe2lemetryTechniquesforDeepwaterApplicationsandImprovedReal-TimeDataCapabilities1SPE/IADC67762,20014苏义脑,窦修荣1随钻测量、随钻测井与录井工具1石油钻采工艺,2005,27(1:74~785MonroeSP,ApplyingDigitalData-EncodingTechniquestoMudPulseTelemetry1SPE20326,19906UnitedStatesPatent1Loggingwhiledrillingtoolsutilizingmagneticpostitionerassistedphaseshifts15,237,5401August17,19937杨虹1国际测井市场环境浅析1测井技术,2004,28(3:187~1908丁永浩,李舟波,马宏宇1随钻测井技术的发展1世界地质,2004,23(3:270~274第一作者简介:王智明,副教授,生于1969年,2005年毕业于吉林大学地质工程专业,获工学博士学位,现为中海石油研究中心博士后,主要从事机械设计及理论、随钻测井研究工作。地址:(101149北京市232信箱。电话:(01084522288转6205。收稿日期:2007-06-19(本文编辑南丽华—85—石油机械2007年第35卷第12期sealingfunctionsafterbeingcalibrated.Itisunnecessarytocalibratetheangledifferencevaluewheninputtingthedrill2ingdata.Theone-timedirectionalsuccessrateis100%andthedifficultyofdrillingoperationisdecreasedgreatlywhenthenewnippleisused.Keywords:sidetrackwell,directionalwell,horizon2talwell,trackdirectionaldrilling,landingnipplewithoutangledifferenceZhangShengquan(LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou,WangNing.Failureanalysisandimprovementschemeofthesandpumpimpelleroffracturingblendertruck.CPM,2007,35(12:51~53Inordertoimprovethelifeofimpellerandtheeffi2ciencyofsandpump,themetallographystructureandchemicalcompositionofthefailureimpellerareanalyzedandthehardnessmeasurementfordifferentlocationiscar2riedout.Theresultsshowthattheimpellermaterialisme2diummanganeseductilecastiron.Andthefailureanalysisindicatesthatthesurfacewearsoftheimpellerareerosionwearandcavitationwearwiththeerosionweardominant.Besidesthebreakagecausedbywear,theselfdrawbackre2ducestheanti-peelingabilityoftheimpeller.Thehighchromiumcastironischosenastheimpellerly.Inordertoimprovebasehardness,tbelessthan100ontimeis15~20hundertheof950~980℃,anditiscooledintheairafterbeingtakenoutofthefurnace.Thetempertechnologyof450~500℃isusedforeliminatingresidualausteniteandstress.Theinlaycastingtechniqueisselected,thustheworkinglifeisincreasedfromhalfayeartooneyear.Keywords:fracturingblendertruck,sandpump,im2peller,erosionwear,mediummanganeseductilecastiron,highchromiumcatiron,inlaycastingtechniqueZhengYongsheng(GudaoOilProductionPlant,Sheng2liOilfieldCompany,DongyingCity,ShandongProvince,HanXueliang,ShiBin,etal.Technicalimprovementoftubingpressuretester.CPM,2007,35(12:54~55Forsolvingtheproblemsexistingintheordinarytub2ingpressuretester,thepartialstructureofthetesterisim2proved.Thewaterinjectionandgasdischargedeviceisadded,theflexiblepressuretestingsubisusedandthehighandlowpressurewaterconversionvalvebodyisim2proved.Throughthesemeasures,theproblemsoftubingthreaddamage,fastpressuretestingsubconsumption,poorsealingduringthepressuretest,lowoperatingeffi2ciencyandbadsafetyhavebeensolved.Thefieldapplica2tionshowsthatthepressuretestingefficienciesoftheim2provedpressuretesterswithO.D.of73mm,89mmand114mmareincreasedby22%,25%and53%respec2tivelyandtheworkinglifeofthesubalmostdoubleswithsignificanteconomicbenefit.Furthermore,theairinsidethetubingbodyisventedoutduringthepressuretest,thusimprovingthedevicesafetyandobtaininggoodsocialbenefit.Keywords:tubingpressuretester,pressuretestingsub,gasdischargedevice,hardsealing,conversionvalvebody,technicalimprovementWangZhiming(SchoolofMachinery,JilinUniversity,Changchun,JianZhijun,LiXiangfang,etal.Discussionofstructuredesignofcontinuouswavedrillingfluidpulsegenerator.CPM,2007,35(12:56~58Theparametersoflogging-while-drillingbecomemoreandmoreduringthedrillingoperation.Itisnecessarytodevelopahighspeeddrillingfluidpulseremotetransmit2tingsystemfortransmittingtheparameterstosurfacequick2ly.Thepaperexplainsthecontinuouswavegenerationmechanismofdrillingfluidpulsegenerator,andpresentsthebasiccombination,designscheme,basicstructure,workingprincipleandsignalencodingandmethodsoftheorguidancetode2wavegenerator.--drillingtool,continuouspulsegenerator,encodinganddeco2ding,structuraldesignXianNing(CorrosionandPreventionResearchDivi2sion,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an,LiuDaoxin,BaiZhenquan,etal.DiscussionofthevalidityofevaluatingtheSCCbehaviorofpipelinesteelsbybendloading.CPM,2007,35(12:59~62Thetensilestresscharactersdistributinginthediffer2entspecimensurfacesloadedbythree-pointandfour-pointbendloadingareanalyzedbymeansofANSYSsoft2ware.ThevalidityofevaluatingtheSCCbehaviorofpipe2linesteelbythebendloadingmethodisexploredbycombi2ningtensilestresscharacterandmaterialmicrographicstructure.Thecorrespondingexperimentsarecarriedouttoprovetheresultsofsimulation.Thestudyshowsthattoe2valuatethebasemetal,theSCCtestmaybeacceleratedifthespecimenbeslottedatitscenter.However,itisinap2propriatetoevaluatetheSCCsensitivityoftheweldedjoint,andthethree-pointbendloadingmethodisunsuita2bletothisevaluation,alsoforthestressofthespecimensurfaceisuniform.Thefour-pointbendingisproposedasanexcellentmethodtotheevaluationofSCCsensitivitywhenthespecimenisnotslottedbeforeexperiment,be2causetheweldseam,theheat-affectedzoneandthepar2tialbasedmetalarelocatedintheuniformstresszonebe2tweenthetwoloadingpoints.Keywords:three-pointbendloading,four-pointbendloading,SCC,pipelinesteel3谈高层建筑结构设计计算结果的分析判断摘要:本文借助相关规范规程及资料从理论按结构整体和局部两方面全面理顺高层建筑结构设计计算结果所需考虑的内容、注意事项及其内在影响联系,以期提高对高层建筑结构设计全面准确迅速的把握能力。关键词:计算机普遍应用;计算结果;分析判断;整体性指标;工程经验性参考指标;规范明确规定的结构量化指标;结构局部分析;重视概念设计;安全经济适用合理。随着计算机的普遍应用,运算能力运算速度的不断提高,使高层建筑结构计算设计更安全更合理更经济成为可能。但是高层建筑结构布置复杂,构件多,计算数据输入输出量都非常大,如果不顾计算程序软件适用条件范围及假定,或计算输入失误错误,或对计算结果的合理经济与可靠性缺乏以可靠工程经验(自己的或别人的、相关知识储备(尤其是力学知识,地震震害、科学试验成果、相关概念设计知识为基础的判断力,又缺乏对计算程序及计算过程进行尽可能地深入了解把握而轻率套用、滥用计算机,那将会使计算结果有可能不准确甚至可能错误,用之于实际工程将可能遗留隐患甚至造成灾难性后果,因此必须对计算机应用程序进行深入学习,选用计算软件必须是合适恰当的,计算数据输入时必须认真仔细反复核对确保无误并根据计算结果反复调整直至满足要求,对输出计算结果的可靠性合理性经济性必须逐一判断分析调整,最后才可作为可靠成果用于实际工程。实际上《抗震规范》3.6.6条《混凝土规范》5.1.6条《高规》5.1.16条均规定,对结构分析软件的计算结果,应进行分析判断,确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据。本文试图从理论上全面理顺高层建筑结构设计计算结果所需考虑的主要方面及注意调整事项,以期提高对高层建筑结构设计全面准确迅速的把握能力。高层建筑结构设计者依据建筑使用要求、各种计算手册上推荐的试算方法及各种规范手册构造措施要求得到结构构件的初始截面尺寸和布置后通过空间三维分析或协调工作进行计算,得出一系列相应的计算结果。对这些计算结果的分析,首先从大量工程的设计经验、相关规范规程要求、结构总体受力状态出发,进行计算结果总的判断、调整,确认其可靠合理,然后再对结构局部进行详细的检查和分析。对高层建筑结构计算结果的分析一般可从结构整体和局部两个方面考虑。反映整体性指标可以分为两类:工程经验性参考指标和规范明确规定的结构量化指标,以下分别对这两类指标进行介绍分析。工程经验性参考指标,主要包括适用高度和高宽比;结构单位面积平均重度;结构自振周期;底部总剪力(各振型底部剪力的平方和平方根与总重量比;振型曲线、位移曲线(图形形态六类。1.适用高度和高宽比:各种结构体系的最大适用高度,是指满足规范限定要求的结构体系,按现行规范、规程的各项规定进行设计时,结构选型是合适的。若所设计的建筑结构房屋高度超过规定,仍按现行规范、规程的有关规定设计,则不完全合适。该类结构的设计应有可靠依据,采取有效的加强措施,并按规定报请有关部门审查。高宽比的规定是对结构整体刚度、抗倾覆能力、整体稳定、承载能力以及经济合理性的宏观控制指标。实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时,高宽比的规定可不作为一个必须满足的条件,也不作为判断结构规则与否及超限高层建筑抗震专项审查的一个指标。2.结构单位面积平均重度:根据其数值是否在正常数值范围内,可判断荷载取值是否漏算,是否合适,活荷载该折减时是否没折减。3.结构自振周期:按正常的设计,大量单塔楼(40层以下非耦连计算地震作用时,其第一周期一般在以下范围内:框架结构T1=0.1~0.15N;框剪结构T1=0.08~0.12N;剪力墙结构T1=0.04~0.08N;筒中筒结构T1=0.06~0.10N(其中N为结构计算层数,对于40层以上的建筑,上述近似周期的范围可能有较大差别。如果周期偏离上述数值太远,应当考虑本工程刚度是否太大或太小,必要时调整结构截面尺寸。4.底部总剪力与总重量比:根据许多工程计算的统计结果,在正常设计的条件下,对第一周期小于3.5秒的结构底部剪力在下列范围内较为正常:7度II类土:Q=1.6%~2.8%W;8度II类土:Q=3.2%~5%W(其中Q为结构底部水平地震作用标准值;W为建筑物的重力荷载。层数多、刚度小时,偏于较小值;层数少、刚度大时,趋于较大值。若计算的地震作用偏离上述数值太大,必要时调整结构截面尺寸,借以调整结构刚度,使得结构设计比较安全经济合理。5.振型曲线:第I振型第II振型第III振型图一振型曲线正常计算结果,单塔楼结构的振型曲线多为连续光滑曲线。第一振型没有零点;第二振型的零点在(0.7~0.8H的高度上;第三振型的零点分别位于(0.4~0.5H和(0.8~0.9H的高度上(见图一。当沿竖向有非常显著的刚度和质量突(a剪力墙(b框架(c框架-剪力墙(框架-筒体图二位移曲线变(如带加强层或转换层等的不规则建筑结构或复杂高层建筑结构,尤其是超限高层结构时,振型曲线有可能出现不光滑的畸变点。6.位移曲线:将位移参考点上各层水平位移画成曲线,一般情况下若沿竖向不发生刚度突变则不应出现畸点,曲线应连续、光滑(见图二。若沿竖向发生刚度突变,则层间位移曲线可能出现畸点、凹凸异形。如中国南方电力调度通讯大楼层间侧移曲线(见图三。规范明确规定的结构量化指标,主要包括:综合性指标(含层间位移角、剪重比、刚重比三类、平面要求指标(反映结构整体扭转效应控制指标,含周期比、位移比两类、竖向要求指标(控制竖向不规则程度的指标,刚度比、层间受剪承载力比两类三大类。若计算结果不满足其中任何一项,则必须进行调整直至满足。1.综合性指标:(1层间位移角(楼层层间最大位移与层高之比:它是建筑结构设计刚度控制的重要指标,其数值的大小从一个侧面反映出结构的整体刚度是否安全经济,可引起设计者对其中的结构体系选择、结构的竖向及平面布置合理性的再思考,甚至再选择。现行规范对层间位移角的限值确定不仅考虑了非结构构图三中国南方电力调度通讯大楼层间侧移曲线构件可能受到的破坏,还考虑控制了剪力墙、柱等重要抗侧力构件的开裂,是结构性能目标控制中最重要的目标之一,也是其他性能目标控制和调整的基础。理想的控制结果是层间位移角略小于规范值,且两向侧向位移值相近,当然层间位移角限值控制是结构设计需满足的必要条件,而不是充分条件,还应满足其它控制指标。另外高度超过150m的高层建筑结构应具有良好的使用条件,满足舒适度要求,按规范要求限制结构顶点最大加速度αmax。(2.剪重比(楼层地震剪力系数:是体现结构在地震作用下反应大小的一个重要指标,是对应于水平地震作用标准值的剪力与重力荷载代表值的比值,其大小主要与结构地震设防烈度有关。规范限制剪重比最小值是确保长周期地震作用下结构安全。当计算剪重比与规范要求的最小剪重比出入较大时,可考察地震剪力与层间位移角的大小进行调整,或增减结构刚度,或直接按最小剪重比调整楼层地震剪力。(3.刚重比:主要为控制结构的整体稳定性,避免结构在风荷载或地震力的作用下整体失稳倒塌。刚重比不满足要求,说明结构的刚度相对于重力荷载过小;但刚重比过分大,则说明结构的经济技术指标较差,宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。另外对高层、超高层建筑,结构整体倾覆验算十分重要,直接关系到整体结构安全度,应按《高规》JGJ3-2002第12.1.6条进行控制基础底面零应力区面积。2.平面要求指标:(1.周期比:它是控制结构扭转效应的重要指标。规范对其限制的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理,使结构不致出现过大的扭转效应,而不是要求结构具有足够大的刚度。当计算周期比与规范要求周期比出入较大时,可参看层间位移角的大小进行调整,或通过调整结构布置,增加结构周边构件刚度,降低结构中间构件的刚度,甚至改变结构类型,或降低结构平动刚度,使平动周期加长。(2.位移比:它是控制建筑结构在地震作用下扭转效应的重要指标,以避免产