钢板水箱制作中受力结构分析

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钢板水箱制作中受力结构分析

王 清

（湖南省冶金材料研究院，湖南　长沙　４１０１２９）

随着我国经济的不断发展，高层建筑逐渐兴起，如雨后春笋般的出现，对于这种高层建筑来说，水箱是其必不可少的摘 要：

装置。根据上述背景，本文提出钢板水箱制作中受力结构分析研究。首先对钢板水箱的结构进行了分析，主要介绍了钢板水箱的优势、特点以及采用的工艺与材料；其次对钢板水箱制作中的受力结构进行分析，主要对两方面进行分析：一方面是钢板水箱支架的受力结构分析，另一方面是钢板水箱脚手架的受力结构分析。

钢板；水箱；制作；受力结构关键词：

Ｆ２７２　　Ａ　　１１－５００４（２０１８）０５－０２６６－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

随着经济社会的不断发展，我国高层建筑不断的增加，对于

高层建筑来说，水箱是必不可少的装置，由于钢板水箱具有自身独特的优点，例如抗腐蚀性，保暖性，维修简单等，因此，其在高层建筑中被大量的应用。因此，本文对钢板水箱制作中的受力

结构进行研究与分析[1]

。

1 钢板水箱结构分析

钢板水箱的优势所在是其使用科学的模压工艺，这样可以使其强度增加了几倍，不但增加了水箱最大限度的受力需求，又响应的节省了材料，还同时满足了水箱实用、美观的需求。另外，钢板水箱的封闭性非常好，这样就会减少藻类和红虫的产生，避免了水的二次污染[2]。

钢板水箱的特点主要有两方面。一方面是其采用精密的冲压摸具压制成标准板块，使钢板水箱密封性能良好。另一方面是钢板水箱在抗撞击、抗磕碰、抗震方面的性能非常好，总体而言就是非常的坚固耐用。

一般的钢板水箱都是采用的最先进工艺以及优质的材料，通过高温对搪瓷进行烧结，这样钢板水箱板的表面就会形成一层致密的釉层，其可以与钢板界面离子进行反应，它们会互相混合、渗透，然后形成厚度为250-300mm的扩散层，其导致搪瓷面的附着强度增大。钢板水箱中的瓷面非常光滑，具有抗腐蚀性，比较容易清洗，其组装也相对比较方便，另外，其抗震性、抗冲击力性能非常强，因此不易变形。经过长时间的使用，用户

反馈该水箱的使用效果非常好[3]

。

相较于其他水箱来看，钢板水箱的受力性能更强，因此，本文主要针对钢板水箱制作中的受力结构进行研究与分析。

2 钢板水箱制作中受力结构分析

对钢板水箱制作中的受力结构进行分析，主要分为两个方

面，一方面是钢板水箱支架的受力结构分析，另一方面是钢板水箱脚手架的受力结构分析。具体情况如下所示。2.1 钢板水箱支架受力结构分析

钢板水箱在制作过程中，其支架具有三维的受力结构体系，支架承载着巨大的施工荷载与结构荷载。钢板水箱支架受力结构为：

首先是竖向钢板，其承受的是来自全部竖向和水平重要构

收稿日期：

２０１８－０５作者简介：王清（１９６３－），男（汉族），湖南长沙人，大学，助理研究员，研究方向：机电工程。

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件的力。若荷载不组合时，竖向钢板承受的是轴心力，若荷载进行组合时，竖向钢板承受的是压弯力，其会影响竖向钢板的稳定性。

其次是横向及纵向钢板。其所承受的力为受弯力，若其压弯力超出钢板所能承受的范围，这会导致横向及纵向钢板产生相应的弯矩。

最后是纵向与横向水平方向钢板。纵向与横向水平方向钢板是依靠金属扣件来进行连接的，其会将施工荷载、传递给竖向钢板，竖向钢板又会将水平荷载传递到下面的钢板上，金属扣件与钢板之间的摩擦力可以传递竖向力与水平力，因此要对钢板水箱支架的受力结构进行分析就必须对扣件的抗滑能力进行相应的验算。

钢板水箱支架的设计如下：

首先采用大块冲压式钢模板，其钢板水箱的支架采用外径38mmX4.0mm碗扣式无缝支架，钢板水箱的地基采用厚度为30cm的混凝土铺筑，主要是对钢板水箱进行地基加固处理，目的是抵抗不均匀受力导致的变形情况。

其次是支架材料的质量要求：地基与扣件的力学性能如表1所示。

表1  地基与扣件的力学性能表

性能扣件形式力学性能指标抗压地基P=40KN时，不发生破坏抗破直角P=20KN时，不发生破坏扭转刚度直角扭力矩是800N时，f<60mm抗拉对接P=3.0KN时，l<3.0mm坏性能

旋转

P=15KN时，不发生破坏

再次是支架的容许长细比规定值。一般的情况下，竖向钢板可以采用单排或者双排支架，单排支架的容许长细比为240，双排支架的容许长细比为220；横向钢板的支架的容许长细比为260；扣件支架的容许长细比为360[4]。

最后是横向和竖向钢板的承载力性能。具体如表2所示。

表2  横向、竖向钢板的承载力性能

钢板长度

横向钢板承载力

竖向钢板承载力

0.6m45KN40KN1.2m35KN30KN1.8m25KN25KN2.4m

20KN

20KN

竖向钢板的承载力一般在20-40KN之间，随着钢板的长度

不同，其承载力也是相对不同的，当竖向钢板长度为0.6m时，其承载力为40KN；当竖向钢板长度为1.2m时，其承载力为

M管理及其他

30KN；当竖向钢板长度为1.8m时，其承载力为25KN；当竖向钢板长度为2.4m时，其承载力为20KN；横向钢板的承载力一般在20-45KN之间，随着钢板的长度不同，其承载力也是相对不同的，当横钢板长度为0.6m时，其承载力为45KN；当横向钢板长度为1.2m时，其承载力为35KN；当横向钢板长度为1.8m时，其承载力为25KN；当横向钢板长度为2.4m时，其承载力为20KN。

2.2 钢板水箱脚手架受力结构分析

对钢板水箱脚手架的受力结构进行分析，主要分析的是脚手架的极限承载能力。具体的计算步骤如下：

首先对钢板的荷载分布进行相应的设置，并相应的设置最大弯矩，同时计算横向、竖向钢板的内力与挠度[5]。竖向钢板的弯矩设为La,则横向钢板的弯矩：双排支架时设为Lb，单排支架时取（Lb+100）。

其次是计算抗弯强度变形值，公式如下： （1）

σ表示的是抗弯强度；其中，Mmax表示的是极限承载能力；

W表示的是脚手架的面积；q和l表示的是相应的系数。

再次是中心钢板受压强度的计算，公式如下： （受压状态）（2）其中，N表示的是极限承载能力；A表示的是中心钢板的面积；f表示的是压力状态。

钢板的挠度计算，公式如下：v5qlb4384EI≤[v] （3）其中v、[v]表示的是钢板挠度验算值及挠度允许值；E表示的是回弹模量，I表示的是钢板的惯性矩。（上接265页）

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最后是钢板水箱脚手架的承载力计算，公式为：

（4）

其中，Rs表示的是钢板水箱脚手架的承载能力；Rb表示的是钢板水箱地基的承载能力。

钢板水箱的支架在搭设前，必须对地基进行回填、平整与压实，保障地基的承载力可以达到200kPa以后，采用15cm厚度的混凝土做垫层，根据相关的建筑规定，若地基为混凝土时，不将其算到受力结构中，而此时只要满足混凝土地基承载力的相关要求即可。

Rs=1.15Rb

3 结语

本文首先对钢板水箱的结构进行了分析，主要介绍了钢板水箱的优势、特点以及采用的工艺与材料；其次对钢板水箱制作中的受力结构进行分析，主要对两方面进行分析：一方面是钢板水箱支架的受力结构分析，另一方面是钢板水箱脚手架的受力结构分析。希望本文对以后的研究有所帮助。

参考文献

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=σNAn≤f

3 数控技术发展的分析

3.1 数控技术发展存在的问题

与国外相比，目前我国的数控技术发展仍然处在一个相对较为落后的水平，与其他先进国家的数控技术相比仍然存在不小的差距。我国的数控技术在近些年来已经有较为快速的发展，不过这些发展只停留在低端技术行业，而在高端技术行业的发展却极为缓慢，不少先进核心技术仍然掌握在他国手中，我国在使用这些尖端技术时受制于人，极大的提高了成本。这种情况使得我国目前的数控技术发展处在十分窘迫的地位，在使用高端技术时得从他国引进，不少重点工程得依靠他国进行，在高、精、尖方面与其他国家相比仍然存在较大的差距。在不少高新技术方面高端人才十分紧缺，而高新人才的每年增长速度又十分缓慢，完全跟不上行业发展速度，极大的降低了我国数控技术发展速度，不利于经济的发展[2]。

3.2 数控技术发展问题的解决建议

我国在数控技术低端技术行业发展速度快，在高端技术行业发展慢的现实情况决定了我国在发展高端技术的同时必须着力引进和培养先进人才。

企业应该加大对高端人才引进的投入费用，同时也应当提高企业人员培训的经费，在引进他国先进生产力的同时不忘记发展本国先进生产力。另一方面，企业应该加大科研投入费用，不断的加大在高端技术行业的研究经费投入，为我国在数控技术方面的发展贡献自己的一份力量。3.3 数控技术未来发展的趋势分析

针对目前数控技术发展情况，未来我国在数控技术方面的发展应该呈现以下特点。第一，高速化。由于我国在高端数控技术发展缓慢的局面，未来几年，企业必然加大对于数控技术科研经

费的投入，着力引进先进人才，不断革新数控生产技术，提高生

产效率，降低企业生产成本，提高企业市场竞争力，促进企业发[3]展。第二，综合化。数控技术在数控机床领域的进步可以直接带动其他行业的快速发展，在数控技术的发展中，因为不少零件的制造需要数控机床来进行操作，所以数控机床是数控技术应用最多的行业。随着数控技术的进步与发展，数控机床在发展方面必然呈现综合化发展：零件制造精细化程度提高，技术发展呈现精细化发展；机器故障诊断技术进步，交互化程度不断提高；单一机床功能大幅提高，机床发展呈现功能复合化发展。第三，智能化。随着计算机技术的进步，不少企业生产方面已经完全实现自动化生产。未来，随着数控技术的进步，企业的自动化生产线在进行生产时，可以自动调配生产效率，自动诊断故障问题并进行修理，使得数控技术发展更近一步，呈现智能化发展。第四，开放网络化发展，未来应用数控技术的行业将不仅仅是上述所提到的行业，数控技术的不断发展决定了其在未来应用的广泛性，使得应用数控技术的行业必然呈现开放网络化发展。

4 结语

综上所述，在我国数控技术在高端行业发展仍然较为缓慢，但随着我国加大对数控技术科研经费的投入，未来我国数控技术在发展发面必然呈现高速化。综合化、智能化和开放网络化发展。

参考文献

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