礦山鋼結構皮帶通廊設計探究

郝 哲，耿 璐

（中國恩菲工程技術有限公司，北京 100038）

1 鋼結構皮帶通廊的構件選擇

鋼結構皮帶通廊構件的選擇直接影響到礦山建筑的穩定性和安全性，考慮到建筑各構件之間的受力程度和特點，一般其構件會選擇使用熱軋型鋼[1]。

在選擇廊身構件時，需要注意以下幾個主要構件的選型：在廊身側桁架中，作為壓桿的上弦桿可以選擇寬翼緣H型鋼，作為拉桿的下弦桿可以選擇中翼緣型或者窄翼緣型H鋼；在斜腹鋼和直腹鋼中，則主要選擇雙角鋼組合截面來設計和建設。在廊身屋面水平桁架中，選擇槽鋼或翼緣型H型鋼來進行設計和建設屋面梁，并考慮直腹桿的壓彎程度；當斜腹桿擁有較小的壓力時，可以選擇十字形張緊的交叉型圓鋼。在廊身走道板水平桁架中，同樣也可以選擇使用槽鋼或翼緣型H型鋼來進行設計和建設屋走道板橫梁，并考慮直腹桿的壓彎程度；當斜腹桿擁有較小的壓力時，同樣也可以考慮選擇十字形張緊的交叉型圓鋼，當圓鋼鋪滿時，既可以取消十字形交叉圓鋼，這樣最終形成一個薄腹鋼梁，可以使走道板承受來自橫向的水平荷載，鋼梁兩側的H型鋼形成其翼緣，其鋼梁的腹板由走道板橫梁和走道鋪板橫梁組成。為了讓端部受到的水平力得到有效地傳遞，可以選擇窄翼緣或中翼緣H型鋼來設計梁柱，使用鉸接的方法來設置柱腳，利用H型鋼作為梁柱的接通結構材料[2]。

在選擇支架構件時，需要注意以下幾個結構的選型：一般來說，單片支架的結構設計比較簡單，主要依靠框架來起到支撐作用，對外沒有支撐點，常使用窄翼緣H型鋼來設計框架柱，為保證其構件的穩定性，可以在平面內外都使用H型柱強軸，使用鉸接的方法來連接梁柱的各個節點。對于按壓桿一般可以考慮選擇使用寬翼緣H型鋼或角鋼組合的截面來應對較小帶支撐的框架梁彎矩問題，使用角鋼來連接斜支撐。同樣來說，固定支架的結構設計也比較簡單，但是其四個方向都可以作為支撐結構來進行框架柱的設置，可以使用規格小的寬翼緣H型鋼和角鋼來設計框架柱，使用鉸接的方法來連接梁柱的各個節點，對于其按壓桿可以考慮選擇使用寬翼緣H型鋼和角鋼組合型的截面來設計，利用角鋼結構來設置斜支撐，以方便結構之間的連接。

2 鋼結構皮帶通廊的受力特點分析

廊身框架構件和支架構件共同組成鋼結膠帶機通廊，作為一個立體的桁架結構，廊身框架結構主要有以下四個平面桁架構成：兩側的廊身、走道板以及屋面。作為支撐平面外的四個桁架，這四個平面桁架共同作用以保證結構的穩定性。足夠強度的端部結構與這四個桁架相連接，使其承載負荷得到有效地傳遞，并可作為桁架支座之用。

廊身不僅要承受來自橫向的荷載之外，還要承載來自縱向的荷載。其縱向荷載的主要來源于其結構自身所具有的重量，及使用設備的自身重量，以及所添加的礦石重量、屋面積雪，還包括來自地震的豎向負荷等等。來自縱向的豎向荷載主要傳遞通道是由屋面和走道板的梁板傳輸到豎向的兩個桁架，接著到達兩側的端部框架。橫向荷載的來源主要是地震橫波以及橫向風力的作用，其橫向載荷作用于屋面和走道板的桁架，接著將其傳遞給端部框架[3]。

3 鋼結構皮帶通廊的設計要點

3.1 工程概況

某銅礦改擴建工程-皮帶廊及轉運站項目皮帶廊結構形式為鋼桁架，轉運站結構形式為鋼筋混凝土，建筑物設計使用年限為50年。采用PKPM建筑結構設計計算軟件進行結構計算。圖1（a）、（b）為皮帶廊及轉運站系統剖面圖。

圖1 皮帶廊及轉運站系統剖面圖

3.2 混凝土結構設計

框架結構中的填充墻應沿框架柱全高每隔500mm～600mm設置2中6拉結筋，（墻厚大于240mm時宜設了中6拉結筋），拉結筋伸入墻內的長度沿全長貫通。填充墻長度過5m或墻長大于2倍層高時，墻項與梁宜有拉結措施，墻體中部應加設構造柱。構造柱寬度同墻寬，高度為240mm，混凝土強度等級為C25，內配4根12mmHRB400級縱筋Φ6@200箍筋。填充墻墻項應與框架梁緊密結合。項面與上部結構接觸處宜用一皮磚或配磚斜砌楔緊。

鋼筋混凝土構造柱應配合門窗的開洞位置設置并表示在建筑圖上。當有門窗洞口的填充墻盡端至門窗洞口邊距離小于240mm時宜采用鋼筋混凝土門窗框。填充墻高度大于4m時，在墻高中部設置與柱連接的通長圈梁，圈梁寬度同墻厚梁高為180mm，混凝土強度等級為25。內配4根12mmHRB400級縱筋，Φ6@200箍筋。填充墻高度不宜大于6m。超過6m時，沿墻高每2m設置與柱連接的水平系梁。外墻砌體在窗臺處設通長配筋混凝土帶，混凝土強度等級為C25，配筋詳見下圖，且與柱子或構造柱連接。樓梯間的填充墻應采Φ4@150鋼絲網砂漿面層加強。砌體結構施工質量控制等級為B級。

圖2 填充墻與框架梁連接詳圖

女兒墻內設置構造柱、間隔不大于2m。且端部及轉角處必設置。構造柱鋼筋下部錨入頂層圈梁或梁內了5d（d為女兒墻構造柱主筋直徑）。

對于跨度大于4m的板，跨度6m及6m以上的梁，懸臂跨度大于2m的懸臂梁，施工時模板應按1/500起拱。混凝土初凝后必須及時加強澆水養護，在混凝土表面覆蓋草褥或麻袋，以免風吹日曬，引起裂縫。施工時各工種必須密切配合，按照建筑、水、暖、電、通訊等有關圖紙要求預留孔洞預埋埋件，避免事后剔鑿。門窗洞口及外墻裝飾應按建筑要求在墻上預埋固定門窗框及裝飾的埋件，尚應按建筑圖要求預埋樓梯欄桿的埋件。

3.3 鋼結構設計

鋼材均采用Q235B,其性能應符合國家標準的規定，需保證抗拉強度。伸長率、屈服點，冷彎試驗等機械性能及碳硫磷極限含量，其材質應符合國家標準GB/T700-20062軋制型鋼應符合國家標準GB/T11263-2017的規定。焊條采用：手工焊時，Q235-B號鋼的焊條采E4301，E4303型焊條，焊條的性能須符合GB/T5117-2012的規定。普通螺栓采用B級螺栓及相應螺母，材料：Q235B,其技術標準應符合GB/T5780-2016的規定高強螺栓采用摩擦型，等級為10.9級，摩擦系數為0.45。應采用鉆成孔。螺栓范圍內不得涂漆待螺栓安裝完畢后進行補刷。

3.4 鋼結構皮帶通廊的計算要點

皮帶運輸機鋼通廊結構應按多遇地震確定地震影響系數，并進行水平地震作用和作用效應計算。6°時皮帶運輸機鋼通廊支承結構可不進行抗震驗算，但應符合相應的抗震構造措施要求。皮帶運輸機鋼通廊廊身結構可不進行水平地震作用的抗震驗算，但均應符合相應的抗震構造措施要求。跨度不大于24m的跨間承重結構可不進行豎向地震作用的抗震驗算；跨度大于24m的跨間承重結構，在8°和9°時，應進行豎向地震作用的抗震驗算。豎向地震作用應由皮帶運輸機鋼通廊廊身結構、支承結構及其連接件承受。