淺談噴煤工程通廊設計*

王林林，竇圍圍

(大峘集團有限公司，江蘇 南京　211112)

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淺談噴煤工程通廊設計*

王林林，竇圍圍

(大峘集團有限公司，江蘇 南京211112)

以某噴煤工程皮帶機通廊的設計為例，闡述了鋼結構通廊的受力特點及設計應注意的問題。

鋼結構通廊； 皮帶機運輸； 噴煤工程

引言

隨著中國工業近年來的迅猛發展，由于汽車運輸物料方式已經難以滿足大規模生產的需求，所以皮帶機運輸方式在冶金、煤炭、化工、礦山等行業中得以廣泛應用；通廊是工業企業中常見的構筑物，在生產工藝中主要作為生產用料運輸的通道，冶金企業為了完成各種原料及成品的運輸，也普遍采用通廊結構；然而鋼筋混凝土與磚混結構通廊由于結構自重大、施工周期長，已然不能適應如今工業發展的需要，鋼結構通廊是一個新的設計方向。

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子項上料系統中原煤膠帶運輸機通廊的結構設計，該項目工藝設計要求將原煤從-4.0 m高的煤場運送到制粉框架27 m標高平臺，最終進入框架底部的磨煤機，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。中間設有7個鋼結構通廊支架和一個鋼結構轉運站。該通廊與小型通廊相比，其長度相當于小型通廊的10倍左右，設計中對整體布置的控制，以及各段單個通廊的設計均要求嚴格、精準。

通廊的寬度需滿足膠帶運輸機的寬度，并且需在兩側留出設備檢修通道。通廊內的凈空高度由工藝方面提出最低要求。由于現場各建筑物布局復雜，所以采用鋼結構支架，縱向鋼桁架，橫向水平支撐。

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

圖1　鋼結構通廊示意圖

2　工程設計介紹

2.1設計荷載

1) 永久荷載1： 鋼結構通廊自重；

2) 永久荷載2： 設備荷載(膠帶運輸機、張緊設備以及除鐵設備等)；

3) 可變荷載：樓面均布活荷載、積灰荷載、風荷載、皮帶機上煤荷載等。

2.2內力分析

鋼結構通廊的重力荷載(恒、活荷載)主要是從膠帶運輸機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，再經水平支撐傳至縱向桁架下弦節點。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，經檁條傳至上弦水平支撐，再經水平支撐傳至縱向桁架上弦節點。墻面恒荷載由墻面板傳至墻梁，經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，最終經支架傳至基礎。

通廊的橫向水平荷載(包括風荷載以及地震荷載)由墻面板傳至墻梁，經墻梁傳至縱向鋼桁架豎腹桿，再傳至水平桁架節點，經上、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構框架，最終荷載通過支架與基礎鉸接連接傳遞至基礎。

2.3節點設計注意事項

根據通廊結構的特點，在節點設計時應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。上部節點為剛接，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、立柱頂部設置工字鋼橫梁以及兩立柱間加支撐構成橫向剛架。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用地腳錨栓及平板支座鉸接連接。 4)對于有節間荷載作用的桿件，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，均按軸心受力構件計算。

2.4鋼結構支架設計

2.4.1鋼支架結構形式

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。本通廊中間共設置7個鋼結構通廊單片活動支架、1個固定支架、1個鋼結構轉運站。考慮通廊縱向的溫度伸縮變形，分別在固定支架兩端，轉運站一端設有滑動支座，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、水平風荷載、地震作用以及其它管線、設備等掛于支架上的荷載。

2.4.3鋼通廊支架的內力分析

通廊支架的計算應采用不完全鉸接的平面桿系類型進行內力分析。根據通廊支架所承受的豎向力和水平力，按膠帶運輸機運行或空載的狀態進行計算，這兩種狀態下都應考慮下列兩種內力組合： 1)垂直荷載+地震作用+風荷載；2)垂直荷載+風荷載。

2.5其他設計

2.5.1縱向鋼桁架的節點設計

由于節點均采用鉸接方式，因此鋼桁架節點均采用節點板加焊接的處理方法。該桁架兩端應設置門型鋼架，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

當通廊一端支撐在其他建筑物上時，應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　結束語

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

(2) 在構造和節點設計上力求使計算模型接近結構的實際受力狀況。

(3) 設計時采用可靠的構造措施和計算方法，就可保證設計可靠、經濟實用。

(4) 鋼結構具有自重輕、施工周期短、抗震性能好、材料強度高等特點，目前鋼結構通廊的應用日趨廣泛。

[1]GB50017-2003 鋼結構設計規范[S].北京：中華人民共和國建設部，2003.

[2]GB50009-2012 建筑結構荷載規范[S].北京：中華人民共和國住房和城鄉建設部，2012.

[3]GB50009-2010 建筑結構抗震設計規范[S].北京：中華人民共和國住房和城鄉建設部，2010.

2016-01-25

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

TU391