王 銳

(太原熱力設(shè)計(jì)院(有限公司)，山西 太原 030006)

1 概述

在某些生產(chǎn)建筑物或結(jié)構(gòu)物之間建造的，供膠帶機(jī)、輸送機(jī)或鑄石刮板輸送機(jī)輸送礦物或矸石的封閉式棧橋，稱(chēng)為通廊。這其中，由于鋼結(jié)構(gòu)通廊具有跨度大、制作安裝方便、加快施工進(jìn)度的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較多。

但是，目前鋼結(jié)構(gòu)通廊(以下簡(jiǎn)稱(chēng)通廊)的設(shè)計(jì)執(zhí)行的規(guī)范只在GB 50191-2012構(gòu)筑物抗震規(guī)范第10節(jié)有規(guī)定，里面的內(nèi)容也只是綱領(lǐng)性?xún)?nèi)容，并無(wú)細(xì)節(jié)性步驟。同時(shí)，筆者通過(guò)研究許多大型設(shè)計(jì)院的通廊設(shè)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)對(duì)同一條件參數(shù)的通廊設(shè)計(jì)荷載的取值，之間相差至少2倍～3倍，由此，設(shè)計(jì)的桿件截面也相差多個(gè)數(shù)量級(jí)。究其原因，多數(shù)設(shè)計(jì)人員對(duì)通廊的桿件選取投入很多精力，而對(duì)前期通廊的結(jié)構(gòu)體系分析和荷載計(jì)算涉及不多。因此，筆者將根據(jù)《現(xiàn)代礦山工程施工圖集與施工設(shè)計(jì)新技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》，并結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析。

2 通廊計(jì)算

2．1 通廊實(shí)例計(jì)算簡(jiǎn)圖

通廊實(shí)例計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 通廊計(jì)算簡(jiǎn)圖

2．2 結(jié)構(gòu)體系受力分析

通廊結(jié)構(gòu)受力分析一般為平面體系分析，豎向力主要由豎向兩平行主縱向桁架(以下簡(jiǎn)稱(chēng)主縱桁架)承擔(dān)，水平力(主要為風(fēng)荷載)由平行弦桁架和橫向支撐承擔(dān)，最后傳遞到端門(mén)架處。

主縱桁架力學(xué)模型為平面靜定桁架體系，屬于靜定結(jié)構(gòu)。體系中桿件為二力桿，只承受軸心壓力或拉力。所承受的豎向力為通過(guò)橫梁傳來(lái)的屋面、樓面荷載和桁架上下弦平面內(nèi)的支撐自重。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的墻體自重只由下弦承擔(dān)。豎向荷載簡(jiǎn)化為節(jié)點(diǎn)荷載，以集中力形式作用于弦間節(jié)點(diǎn)上。

2．3 上弦節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算

gt=0．062L+0．588 × B －1．41=1．61 kN/m(此式由二元線性得出，L為通廊總跨度，L=25 m;B為通廊寬度，B=2．5 m)。

2)Fg=1/2×gw×B×l。其中，gw為屋蓋材料自重，對(duì)鋼通廊多采用彩鋼復(fù)合板或夾芯板，取gw=0．3 kN/m2。

Fg=1/2×gw×B×l=1/2×0．3×2．5×2．5=1．125 kN。

3)Fq=1/2×q×B×l。其中，q為屋面活荷載設(shè)計(jì)值，對(duì)不上人屋面，取 0．5 kN/m2。

Fq=1/2×q×B×l=1/2×1．4×0．5×2．5×2．5=2．188 kN。

2．4 下弦節(jié)點(diǎn)荷載

1)F下g為跨間結(jié)構(gòu)及下弦支撐自重，平均分配在下弦節(jié)點(diǎn)上的荷載設(shè)計(jì)值。

2)Fw=γG×gw×H×l。

其中，F(xiàn)w為圍護(hù)墻材料自重作用在節(jié)點(diǎn)上的荷載設(shè)計(jì)值;H為通廊高度;gw為圍護(hù)墻材料自重，對(duì)鋼通廊多采用彩鋼復(fù)合板或夾芯板，取 gw=0．3 kN/m2。

3)Fb=2Fc+1/2F皮+G。

其中，F(xiàn)b為樓面橫梁傳至節(jié)點(diǎn)荷載設(shè)計(jì)值，計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

圖2 橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖

a．Fc=1/2 ×γG×qc×l。其中，qc為輸送機(jī)和貨載重量，對(duì)寬度為1 m輸煤皮帶，取3 kN/m。Fc=1/2×γG×qc×l=1/2×1．2 ×3 ×2．5=4．5 kN。

b．F皮=1×qp。其中，qp為樓面活荷載設(shè)計(jì)值，qp=γQ×qpk×l，qpk為樓面活荷載均布標(biāo)準(zhǔn)值，取7 kN/m2，qp=γQ×qpk×l=1．4 ×5 ×2．5=24．5 kN/m。

F皮=1 ×24．5=24．5 kN。

c．G=b×gs。其中，gs為走廊樓板及保溫材料重量設(shè)計(jì)值，gs=γG× (gskl+gbk)，gsk=0．5 kN/m2，gbk為橫梁自重，橫梁規(guī)格:HW200×200×8×12，取 gsk=0．5 kN/m。

2．5 主縱桁架荷載受力簡(jiǎn)圖

主縱桁架荷載受力簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。

圖3 主縱桁架荷載受力簡(jiǎn)圖（單位：kN）

2．6 端門(mén)架受力分析

通廊屋蓋標(biāo)高處所承受風(fēng)荷載最終由通廊兩端端門(mén)架承擔(dān)后，傳至支座處，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4所示。

圖4 端門(mén)架計(jì)算簡(jiǎn)圖

其中，n為桁架節(jié)點(diǎn)數(shù);W為風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值，W=γG×wk×H×l，wk為當(dāng)?shù)仫L(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，經(jīng)計(jì)算后，取 0．75 kN/m2。

上、下弦支撐布置時(shí)，考慮風(fēng)荷載為雙向作用，因此采用腹桿交叉形式布置，屬超靜定結(jié)構(gòu)。但在內(nèi)力計(jì)算時(shí)，由于受壓桿失穩(wěn)退出計(jì)算，只以斜桿靜定桁架進(jìn)行分析。支撐桿件從受拉強(qiáng)度應(yīng)力比和拉桿長(zhǎng)細(xì)比兩個(gè)方面控制，經(jīng)多次實(shí)際計(jì)算，用長(zhǎng)細(xì)比控制選擇的桿件，可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足受風(fēng)荷載的抗拉強(qiáng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

以上是對(duì)一工程實(shí)例中的通廊進(jìn)行的荷載計(jì)算，數(shù)值已精確至千分位。實(shí)際設(shè)計(jì)中，由于機(jī)運(yùn)條件的不同，通廊主桁架跨度、寬度、節(jié)間距離、高度都有所不同，設(shè)計(jì)時(shí)只需對(duì)上述計(jì)算式中相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行修改，就可得出精確數(shù)值。不僅使通廊設(shè)計(jì)荷載足夠精確，更是為之后的桿件布置和選型做了良好的鋪墊。

［1］金 峙．現(xiàn)代礦山工程施工圖集與施工設(shè)計(jì)新技術(shù)實(shí)用手冊(cè)(第十篇)［M］．北京:當(dāng)代中國(guó)音像出版社，2005．

［2］GB 50215-2005，煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［3］GB 50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］．