網(wǎng)架支座鋼抱箱設(shè)計

趙鄂桂

(武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430050)

1 項目簡述

在煤場封閉工程實踐中，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)屢見不鮮，鋼網(wǎng)架支座采用鋼筋混凝土柱支承也十分普遍，由于鋼筋混凝土柱與鋼網(wǎng)架安裝分屬兩家不同單位施工，柱頂完成面標(biāo)高不能滿足鋼網(wǎng)架安裝要求的實例也較多。本項目位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部，歷年平均風(fēng)速為3.0 m/s。在此區(qū)域已有露天儲煤場采用抑塵網(wǎng)進(jìn)行圍閉，在大風(fēng)天氣煤塵被卷向四處，污染嚴(yán)重，儲煤自然損耗很大。為了保護(hù)環(huán)境，減少儲煤自然損耗，業(yè)主方投資建設(shè)數(shù)座封閉儲煤棚，單座儲煤棚平面尺寸均為105 m×190 m，屋面采用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)[1]，側(cè)視圖見圖1。

2 支座問題

根據(jù)設(shè)計要求，鋼網(wǎng)架支座采用鋼筋混凝土柱支承，單列縱向有24個鋼筋混凝土柱，頂面應(yīng)在同一標(biāo)高，相鄰柱頂標(biāo)高允許高差要求不大于10 mm，實際施工時由于沒有進(jìn)行基槽整體開挖、縱向柱列統(tǒng)一放線和柱頂標(biāo)高統(tǒng)一抄平，單列縱向澆筑完成后鋼筋混凝土柱頂沒有在同一標(biāo)高，柱頂高差最大有100 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計允許值，必須采取措施進(jìn)行調(diào)平。經(jīng)各方多次討論及比較，高差較小的部位采用鋼板墊平，高差大的部位采用鋼抱箱進(jìn)行調(diào)平。

3 鋼抱箱設(shè)計

網(wǎng)架跨度達(dá)到105 m，在各工況組合下支座最大豎向反力為1 000 kN，水平力為450 kN，鋼抱箱必須能夠承受上述荷載，且在此荷載作用下變形應(yīng)很小，否則不能滿足使用要求。方案設(shè)計鋼抱箱材質(zhì)為Q345B，平面為正方形，中部橫豎各均布兩條鋼板形成井字格，正方形邊長為450 mm，高為100 mm，外側(cè)板厚度為25 mm，內(nèi)格板厚為20 mm，使用MIDAS GEN (2019版)[2]有限元軟件建模計算，構(gòu)件均采用板單元[3]模擬，鋼抱箱外側(cè)鋼板底部與鋼筋混凝土柱頂預(yù)埋鋼板滿焊，在有限元模型中外側(cè)鋼板底部施加固定約束，內(nèi)格板與鋼筋混凝土柱頂預(yù)埋鋼板無法焊接，在有限元模型內(nèi)格板底部無約束，整體有限元模型見圖2，外加荷載見圖3，鋼抱箱應(yīng)力計算結(jié)果見圖4，變形計算結(jié)果見圖5。

強(qiáng)度計算結(jié)果選取平面應(yīng)力單元/板單元應(yīng)力模塊下的Sig-EFF有效應(yīng)力(von-Mises 應(yīng)力)，由圖4應(yīng)力云圖可見板件最大應(yīng)力為140 N/mm2，小于Q345鋼材[4]的設(shè)計用強(qiáng)度指標(biāo)295 N/mm2，鋼抱箱承載力計算結(jié)果滿足設(shè)計要求；變形計算結(jié)果選取平面應(yīng)力單元/板單元應(yīng)力模塊下變形數(shù)據(jù)，由圖5變形云圖可見最大變形量為0.2 mm，幾乎沒有變形，變形計算結(jié)果滿足設(shè)計要求。根據(jù)上述數(shù)據(jù)現(xiàn)場制作鋼抱箱并全部安裝到位，有效解決了鋼筋混凝土的柱頂調(diào)平問題。

4 結(jié) 語

在煤場封閉工程實踐中，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)屢見不鮮，鋼網(wǎng)架支座采用鋼筋混凝土柱支承也十分普遍，由于鋼筋混凝土柱與鋼網(wǎng)架安裝分屬兩家不同單位施工，柱頂完成面標(biāo)高不能滿足鋼網(wǎng)架安裝要求的實例也較多，鋼抱箱安全可靠，制作簡單，經(jīng)濟(jì)合理，施工便捷，是用于高差調(diào)平的一種較好選擇，可供相關(guān)工程人員參考。