簡析洗煤廠皮帶輸送機走廊結構設計

盧秋玉

唐山森迪科技有限公司，河北 唐山 063000

0 引言

洗煤廠皮帶輸送機走廊在工業廠房設計中以其結構的獨特性和多變性使結構設計師對其結構形式的選擇有著很多不同意見。洗煤廠皮帶輸送機走廊具有以下特點：走廊寬度一般在2.5m～5.5m之間，多為2.5m～3.5m；長度從幾米到幾十米不等；高度從地下數米到地上幾十米不定。這都是由每個洗煤廠的場地大小、地形條件以及工藝要求所決定的。

1 洗煤廠皮帶輸送機走廊的常見結構形式

洗煤廠皮帶輸送機走廊就是平面狹長縱向高度變化較大的結構。洗煤廠皮帶輸送機走廊的常見結構形式，從走廊下部支承結構和廊身兩方面介紹。支承結構形式主要有：磚混結構、鋼筋混凝土框架結構、鋼支架結構等。廊身結構形式有：磚混結構（其中屋面又分輕型鋼屋面和現澆鋼筋混凝土屋面兩種）、鋼筋混凝土箱型結構、門式鋼架結構、鋼桁架結構、管狀皮帶機等。

2 洗煤廠皮帶輸送機走廊的常見結構分析

2.1 走廊下部支承結構

磚混結構的特色是經濟、施工速度快，但從結構的合理性來講就有所欠缺。磚混結構的最大層高就決定了這種結構形式運用的范圍很小。走廊的特點是平面狹長，磚混結構需要在中間加設多道橫墻，否則不能滿足橫向間距的要求。在地質條件不好或是高地震區其使用更受到限制。鋼筋混凝土框架結構是目前經濟和結構合理性綜合考慮的首選結構形式。鋼筋混凝土結構能達到的結構高度和梁跨度在多數情況下都能滿足實際需要。鋼筋混凝土框架結構抗震性能良好。從唐山地震的震害分析來看，在設計沒有考慮抗震設防的情況下遭遇高烈度的地震力倒塌的情況幾乎沒有。鋼支架結構是良好的走廊支承結構形式，不足就是造價高，對施工隊伍的要求高。洗煤廠一般都建在比較偏遠的山區鋼結構施工對當地來說有一定難度。

2.2 走廊廊身進行分析

磚混結構由于其施工簡單被廣泛采用。其實從結構形式來看并不理想，因為廊身部分由于工藝要求橫向不能加設橫墻，故屋面應采用現澆鋼筋混凝土屋面。某些甲方要求磚混結構屋面采用輕型鋼屋面是很不可取的結構形式。平面狹長結構的橫向穩定很難靠輕型鋼屋面來保證。鋼筋混凝土箱型結構雖然結構形式很好，但由于其施工不便且造價過高故很少采用。門式鋼架結構也是合理的結構形式，不足也就是造價上。鋼桁架結構造價偏高，但是在解決大跨度走廊時其優勢相當明顯。走廊下部要求的跨度超過15m時混凝土結構就無法采用了，這時鋼結構的優勢就明顯了。管狀皮帶機現在有專業的公司設計制作可以解決超大跨度以及平面弧形的走廊設計，管狀輸送機能夠在三維空間內彎曲運輸物料，它的獨特優勢是其它結構形式不能取代的。

2.3 鋼筋混凝土框架結構分析

《高層建筑混凝土結構技術規程》中，平面過于狹長的建筑物在地震時由于兩端地震波輸入有位相差而容易產生不規則振動，產生較大的震害。在實際工程中，L/B在 6、7度抗震設計的最好不超過4；在 8、9度抗震設計時最好不超過 3 。而走廊的長寬比絕大多數都遠遠超過此限制。從結構平面規則性上看結構并不合理。在場地情況較好的情況下地震的影響并不大。如果走廊框架柱的布置與截面選擇上合理，應該說此種結構形式是可靠的。框架柱的柱距布置宜均勻，在縱向剛度較弱時可以采用四柱式框架支承結構或設置縱向支撐。在框架柱截面的選擇是尤其應注意縱向計算長度較大縱向柱截面高度至少應滿足1/25柱計算長度的構造要求。在走廊樓面是傾斜的情況可能出現框架高端和低端柱計算長度相差很大。更應注意通過調整柱截面剛度或采區加縱向框架的方法解決剛度的不均勻。當結構處理上讓結構趨于合理時走廊下部采用鋼筋混凝土框架結構還是性價比很高的。走廊下部鋼筋混凝土框架結構的計算方法：走廊橫向為雙柱支承結構，跨間結構為梁式承重體系，其橫向應按框架計算，縱向按框排架計算。用PKPM結構設計軟件進行計算時通常的做法是分縱、橫向用PK單獨計算兩個方向，然后柱、基礎配筋組合兩方向的計算結果。橫向框架計算很明確，縱向框排架計算時支座的簡化是關鍵。新觀點認為平面狹長的走廊結構用考慮空間協同作用的SATWE計算更合理。

2.4 廊身磚混結構分析

廊身一般長在幾米到幾十米不等，高度一般為2.2m。從結構平面規則性來看結構長寬比太大，且由于工藝要求不能設橫墻，故保證結構橫向穩定性時結構設計的重點。主要就是從構造要求上來保證：磚墻厚度不應小于240mm，并宜減小窗洞尺寸。磚墻應設現澆鋼筋混凝土檐口圈梁，其截面高度不宜小于120mm，縱向鋼筋直徑不應小于10mm，箍筋直徑不應小于6mm，間距不應大于300mm。磚墻應設置構造柱，6度、7度、8度和9度時，構造柱的間距分別不宜大于8、6、5、4m。構造柱其截面不宜小于240mm×240mm，縱向鋼筋不宜少于4Φ12，箍筋直徑不應小于6mm，間距不應大于250mm；構造柱沿高度每隔500mm，應伸出2Φ6水平鋼筋與墻體拉結，水平鋼筋伸入砌體長度不應小于1m。構造柱與檐口圈梁和縱向大梁應有可靠連接。屋面板與檐口圈梁間，底板與縱大梁間，均應可靠連接。屋面板宜采用現澆鋼筋混凝土板。廊身結構的計算方法：砌體稱重、屋面為鋼筋混凝土梁板式結構的輸送機走廊應按彈性方案房屋進行靜力計算，并按屋面梁板與承重墻為鉸接不計入空間工作的平面排架計算。故走廊結構設計時將走廊下部結構與廊身結構單獨分析計算。

2.5 走廊下部結構分析

走廊下部結構主要結構形式鋼筋混凝土框架結構以及走廊廊身主要結構形式磚混結構搭配使用時，走廊支座形式的分析。由于鋼筋混凝土框架結構有伸縮縫、抗震縫及沉降縫的要求，故走廊出現了若干結構單元，也就存在結構單元間如何連接的問題即結構支座的出來。鋼筋混凝土框架結構的伸縮縫間距露天是35m，室內是55m，走廊介于室內和露天之間且屋面一般做保溫故通常伸縮縫按40m～45m之間設置。由于鋼筋混凝土框架走廊平面是連續的且高度一般不會出現突變，故不用專門考慮抗震縫。沉降縫主要在軟弱地基土時才需要特別注意，鋼筋混凝土框架走廊一般跨度都比較均勻即便是跨度有差異其柱底軸力相差也很小，故可以不單獨考慮其設置。

3 結論

通過以上分析可知，越是不規則的結構，對結構的理解不同會有不同的意見。多次震害分析表明，走廊下部采用鋼筋混凝土框架結構是性價比最高的。當然在較重要的工程中適當增加造價用全鋼結構其結構更可靠。

[1]混凝土結構設計規范GB 50010-201.

[2]高層建筑混凝土結構技術規程JGJ 3-2002.