淺談噴煤工程通廊設(shè)計*

王林林，竇圍圍

(大峘集團(tuán)有限公司，江蘇 南京　211112)

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淺談噴煤工程通廊設(shè)計*

王林林，竇圍圍

(大峘集團(tuán)有限公司，江蘇 南京211112)

以某噴煤工程皮帶機(jī)通廊的設(shè)計為例，闡述了鋼結(jié)構(gòu)通廊的受力特點(diǎn)及設(shè)計應(yīng)注意的問題。

鋼結(jié)構(gòu)通廊； 皮帶機(jī)運(yùn)輸； 噴煤工程

引言

隨著中國工業(yè)近年來的迅猛發(fā)展，由于汽車運(yùn)輸物料方式已經(jīng)難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，所以皮帶機(jī)運(yùn)輸方式在冶金、煤炭、化工、礦山等行業(yè)中得以廣泛應(yīng)用；通廊是工業(yè)企業(yè)中常見的構(gòu)筑物，在生產(chǎn)工藝中主要作為生產(chǎn)用料運(yùn)輸?shù)耐ǖ?，冶金企業(yè)為了完成各種原料及成品的運(yùn)輸，也普遍采用通廊結(jié)構(gòu)；然而鋼筋混凝土與磚混結(jié)構(gòu)通廊由于結(jié)構(gòu)自重大、施工周期長，已然不能適應(yīng)如今工業(yè)發(fā)展的需要，鋼結(jié)構(gòu)通廊是一個新的設(shè)計方向。

1　工程概況

本工程為福建某鋼鐵有限公司20萬t鎳鐵項目煤粉制備與輸送系統(tǒng)子項上料系統(tǒng)中原煤膠帶運(yùn)輸機(jī)通廊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，該項目工藝設(shè)計要求將原煤從-4.0 m高的煤場運(yùn)送到制粉框架27 m標(biāo)高平臺，最終進(jìn)入框架底部的磨煤機(jī)，將其磨成粉狀。

該工程通廊總水平距離為238 m，斜段為38 m,坡度為16°,如圖1所示。中間設(shè)有7個鋼結(jié)構(gòu)通廊支架和一個鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)運(yùn)站。該通廊與小型通廊相比，其長度相當(dāng)于小型通廊的10倍左右，設(shè)計中對整體布置的控制，以及各段單個通廊的設(shè)計均要求嚴(yán)格、精準(zhǔn)。

通廊的寬度需滿足膠帶運(yùn)輸機(jī)的寬度，并且需在兩側(cè)留出設(shè)備檢修通道。通廊內(nèi)的凈空高度由工藝方面提出最低要求。由于現(xiàn)場各建筑物布局復(fù)雜，所以采用鋼結(jié)構(gòu)支架，縱向鋼桁架，橫向水平支撐。

由于本項目位于福建地區(qū)，南方氣溫較高且多雨，故業(yè)主只要求屋面墻面采用鋼檁條和彩色壓型鋼板即可。

圖1　鋼結(jié)構(gòu)通廊示意圖

2　工程設(shè)計介紹

2.1設(shè)計荷載

1) 永久荷載1： 鋼結(jié)構(gòu)通廊自重；

2) 永久荷載2： 設(shè)備荷載(膠帶運(yùn)輸機(jī)、張緊設(shè)備以及除鐵設(shè)備等)；

3) 可變荷載：樓面均布活荷載、積灰荷載、風(fēng)荷載、皮帶機(jī)上煤荷載等。

2.2內(nèi)力分析

鋼結(jié)構(gòu)通廊的重力荷載(恒、活荷載)主要是從膠帶運(yùn)輸機(jī)支腿傳來的集中荷載，該荷載通過與縱向桁架平行的承重梁傳至下弦水平支撐，再經(jīng)水平支撐傳至縱向桁架下弦節(jié)點(diǎn)。屋面荷載(包括雪荷載、積灰荷載、活荷載以及恒荷載)由屋面板傳至檁條，經(jīng)檁條傳至上弦水平支撐，再經(jīng)水平支撐傳至縱向桁架上弦節(jié)點(diǎn)。墻面恒荷載由墻面板傳至墻梁，經(jīng)墻梁傳至縱向桁架豎腹桿。鋼桁架承受通廊地面、屋面以及墻面的荷載，通過在鋼桁架兩端與支架鉸接將這些豎向荷載傳遞至支架頂部，最終經(jīng)支架傳至基礎(chǔ)。

通廊的橫向水平荷載(包括風(fēng)荷載以及地震荷載)由墻面板傳至墻梁，經(jīng)墻梁傳至縱向鋼桁架豎腹桿，再傳至水平桁架節(jié)點(diǎn)，經(jīng)上、下弦水平支撐傳遞至鋼桁架兩端的端部剛架，由端部剛架與支架頂端鉸接傳遞至支架頂部。支架為橫向加支撐的鋼結(jié)構(gòu)框架，最終荷載通過支架與基礎(chǔ)鉸接連接傳遞至基礎(chǔ)。

2.3節(jié)點(diǎn)設(shè)計注意事項

根據(jù)通廊結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)設(shè)計時應(yīng)注意以下幾方面的問題： 1)由于水平支撐直腹桿承受較大的節(jié)間荷載，桿件承受彎矩，因此上、下弦水平支撐直腹桿均采用了國產(chǎn)熱軋H型鋼，其余水平支撐斜腹桿仍采用兩等邊角鋼組成的T型截面。2)為了保證通廊端部剛架具有足夠的剛度，選用了軋制工字鋼立柱以及軋制工字鋼橫梁。上部節(jié)點(diǎn)為剛接，橫梁加腋，剛架下部鉸接與支架頂部連接。 3)滑動支架用兩工字鋼立柱、立柱頂部設(shè)置工字鋼橫梁以及兩立柱間加支撐構(gòu)成橫向剛架。支架頂部橫梁與立柱剛接，縱向鋼桁架支承于橫梁的上翼緣，用螺栓連接，支架底部立柱與基礎(chǔ)用地腳錨栓及平板支座鉸接連接。 4)對于有節(jié)間荷載作用的桿件，如縱向桁架的豎腹桿、下弦桿以及豎向水平支撐，均按拉彎或壓彎桿件計算；對于無節(jié)間荷載作用的桿件，如縱向桁架的斜腹桿、上弦桿以及斜向水平支撐，均按軸心受力構(gòu)件計算。

2.4鋼結(jié)構(gòu)支架設(shè)計

2.4.1鋼支架結(jié)構(gòu)形式

因通廊總長度較大，在滿足通廊下部交通所需凈空和施工吊裝要求的前提下，需將通廊分成若干部分。本通廊中間共設(shè)置7個鋼結(jié)構(gòu)通廊單片活動支架、1個固定支架、1個鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)運(yùn)站。考慮通廊縱向的溫度伸縮變形，分別在固定支架兩端，轉(zhuǎn)運(yùn)站一端設(shè)有滑動支座，共計3個。

2.4.2荷載

支承通廊的支架主要承受通廊桁架傳來的豎向荷載、水平風(fēng)荷載、地震作用以及其它管線、設(shè)備等掛于支架上的荷載。

2.4.3鋼通廊支架的內(nèi)力分析

通廊支架的計算應(yīng)采用不完全鉸接的平面桿系類型進(jìn)行內(nèi)力分析。根據(jù)通廊支架所承受的豎向力和水平力，按膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行或空載的狀態(tài)進(jìn)行計算，這兩種狀態(tài)下都應(yīng)考慮下列兩種內(nèi)力組合： 1)垂直荷載+地震作用+風(fēng)荷載；2)垂直荷載+風(fēng)荷載。

2.5其他設(shè)計

2.5.1縱向鋼桁架的節(jié)點(diǎn)設(shè)計

由于節(jié)點(diǎn)均采用鉸接方式，因此鋼桁架節(jié)點(diǎn)均采用節(jié)點(diǎn)板加焊接的處理方法。該桁架兩端應(yīng)設(shè)置門型鋼架，以增加通廊桁架的整體剛度。

2.5.2單片活動支架的處理

活動支架由H型鋼分肢加角鋼支撐構(gòu)成橫向桁架支架，頂部為H型焊接型鋼。

2.5.3固定支座

固定支座與地下通廊采用螺栓連接，并設(shè)置抗剪鍵，以抵抗整個通廊所有縱向水平力的作用。

2.5.4活動支座

當(dāng)通廊一端支撐在其他建筑物上時，應(yīng)使滑動支座能夠在溫度變化及地震作用下有足夠的伸縮自由，一般采用輥軸支座。

3　結(jié)束語

(1) 確定桁架及水平支撐形式后，計算出各種荷載效應(yīng)組合作用下桁架各桿件的內(nèi)力，分別按拉彎、壓彎或者軸心受力構(gòu)件選取合適的截面。

(2) 在構(gòu)造和節(jié)點(diǎn)設(shè)計上力求使計算模型接近結(jié)構(gòu)的實際受力狀況。

(3) 設(shè)計時采用可靠的構(gòu)造措施和計算方法，就可保證設(shè)計可靠、經(jīng)濟(jì)實用。

(4) 鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、施工周期短、抗震性能好、材料強(qiáng)度高等特點(diǎn)，目前鋼結(jié)構(gòu)通廊的應(yīng)用日趨廣泛。

[1]GB50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中華人民共和國建設(shè)部，2003.

[2]GB50009-2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2012.

[3]GB50009-2010 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范[S].北京：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2010.

2016-01-25

王林林(1986—)，女，助理工程師。E-mail：545816919@qq.com

TU391