大跨度三心圓網(wǎng)架設(shè)計(jì)

裴雪君 鄒 沁

合肥水泥研究設(shè)計(jì)院（230051）

0 引言

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是大量桿件以特定的連接形式組合而成的網(wǎng)格狀高次超靜定結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以其自重輕、整體剛度大、抗震能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)適用、施工便捷、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)得到了大量的應(yīng)用。特別是在設(shè)備運(yùn)行要求較高環(huán)境下，三心圓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式由于其布置靈活性得到廣泛采用。

1 工程概況

某干煤棚為三心圓網(wǎng)架結(jié)構(gòu),其跨度為122 m，依據(jù)工藝要求所建的網(wǎng)架剖面見(jiàn)圖1,依據(jù)業(yè)主方要求對(duì)改網(wǎng)架進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)考慮以下荷載。

1）恒荷載

考慮檁條及屋面板荷載0.2 kN/m2,馬道自重0.15 kN/m2。

2）活荷載

屋∶半跨活荷載只考慮了屋面活荷載，未考慮馬道荷載。

3）灰荷載

根據(jù)西北電力設(shè)計(jì)院的提資，電廠灰荷載為0。

4）雪荷載

50年一遇基本雪壓0.15 kN/m2。

由于雪荷載和活荷載不同時(shí)考慮，本例中應(yīng)只考慮活荷載。

5）風(fēng)荷載

50年一遇基本風(fēng)壓0.3 kN/m2。

由于風(fēng)荷載對(duì)大跨度輕型結(jié)構(gòu)起重要作用，本例中調(diào)整后的基本風(fēng)壓取值取100年一遇的基本風(fēng)壓值0.35 kN/m2。風(fēng)荷載體型系數(shù)，根據(jù)荷載規(guī)范表7.3.1-4中對(duì)封閉式拱形屋面的規(guī)定,迎風(fēng)面局部取為0.304，網(wǎng)頂局部范圍取-0.8,被風(fēng)面局部取為-0.5，如圖2所示。

風(fēng)壓高度變化系數(shù)參照表7.2.1-B。

風(fēng)振系數(shù)參考文2的結(jié)論，取2.0。

6）溫差作用

溫差作用是考慮施工時(shí)的氣溫同當(dāng)?shù)厝暝缕骄畹秃妥罡邭鉁氐牟钪?。本?xiàng)目施工日期為2009年7月～10月,考慮正溫差20℃,負(fù)溫差-40℃。

7）地震作用

8度設(shè)防地區(qū)，設(shè)計(jì)地震分組第二組。

依據(jù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)應(yīng)的主要荷載組合如下∶

1）1.2恒載+1.4活載+正負(fù)溫差。

2）1.2 恒載+1.4 活載+1.4*0.6 左(右)風(fēng)+正負(fù)溫差。

3）1.2 恒載+1.4*0.7 活載+1.4 左(右)風(fēng)+正負(fù)溫差。

4）1.0 恒載+1.4 左(右)風(fēng)+正負(fù)溫差。

5）1.2恒載+1.4左半跨 (右半跨)活載+1.4*0.6左(右)風(fēng)+正負(fù)溫差。

6）1.0恒載+1.4山墻左 (右)風(fēng)+正負(fù)溫差。

7）1.2恒載+0.5 活載+0.2左(右)風(fēng)+1.3 水平地震作用+0.5豎向地震作用。

本工程屋面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑結(jié)構(gòu)研究所開(kāi)發(fā)的MSGS 8.0.4 beta版軟件分析設(shè)計(jì)，支座采用全鉸接。為了提高安全儲(chǔ)備，最小桿件采用φ75X3.75的桿件，強(qiáng)度控制值215×0.9=193 N/mm2。考慮在不同荷載組合作用下，網(wǎng)架的上下弦桿受力狀態(tài)的復(fù)雜性，即拉桿變壓桿，本工程的拉壓桿長(zhǎng)細(xì)比均控制為180。

計(jì)算發(fā)現(xiàn)支座處縱向桿截面較大，這是溫度應(yīng)力引起的，為釋放溫度應(yīng)力，將支座縱向桿件每隔一個(gè)刪除一個(gè)連接桿，刪除后的網(wǎng)架支座附近內(nèi)力更趨合理。

本工程的主要分析結(jié)果如下∶

桿件最大壓力1 113 kN,最大拉力924 kN,最大撓度 178.1 mm。

本項(xiàng)目以MIDAS軟件核算，滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

1）由于大跨度網(wǎng)架的用鋼量大，須比較各種方案，優(yōu)選最經(jīng)濟(jì)合理方案。

2）考慮荷載及荷載組合，要全面細(xì)致，分析最不利組合。方可得出安全的結(jié)果。

[1]何艷麗,董石麟,龔景海.大跨空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)風(fēng)振系數(shù)探討[J].空間結(jié)構(gòu),2001,7(2).

[2]羅堯治.大跨度儲(chǔ)煤結(jié)構(gòu)——設(shè)計(jì)與施工[M].

[3]GB 50009—2010,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].