鋼結(jié)構(gòu)桁架式通廊設(shè)計和優(yōu)化

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1、鋼結(jié)構(gòu)桁架式通廊設(shè)計和優(yōu)化　　【摘要】論述了通廊的組成、傳力途徑、單元劃分及跨度確定；對組成通廊的桁架進(jìn)行受力分析、計算，在構(gòu)件選擇及布置上進(jìn)行優(yōu)化比較，總結(jié)出經(jīng)濟(jì)做法。【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)通廊桁架設(shè)計優(yōu)化1某工程皮帶通廊大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架設(shè)計1.1通廊概況介紹該通廊承擔(dān)著從該工程燒結(jié)室到濟(jì)鋼4號大高爐之間的成品燒結(jié)礦運(yùn)輸工作。平面總長度為686m，屬于單層單皮帶通廊，走道板距地面高度為6.5m～17.5m，通廊寬度3.6m。根據(jù)工藝要求，該皮帶通廊為敞開式，皮帶機(jī)上部設(shè)防雨罩。該通廊廊身設(shè)計為下承式平行弦鋼結(jié)構(gòu)桁架形式，支架采用螺旋焊鋼管和型鋼結(jié)構(gòu)。

2、根據(jù)現(xiàn)場地形以及經(jīng)濟(jì)跨度，整個通廊設(shè)有5個固定支架，16個滑動支架。走道板采用6mm厚花紋鋼板。通廊兩走道外側(cè)設(shè)有安全防護(hù)欄桿。1.2合理劃分單元及確定跨度8對任何一個建筑物當(dāng)它的長度很長時，我們都要考慮到設(shè)置伸縮縫。皮帶通廊的設(shè)縫是通過支座來完成的。該通廊是由鋼結(jié)構(gòu)桁架、支架及兩端的轉(zhuǎn)運(yùn)站組成。通廊長度較大，中間必須設(shè)置多個固定支架，來承擔(dān)通廊的水平推力。同時考慮溫度變形需將通廊劃分為多個計算單元，根據(jù)鋼材的線膨脹系數(shù)α=12×10-6/℃，濟(jì)南地區(qū)冬夏最大溫差約按ΔT=55℃，大約計算一下120m的通廊溫度變形，變形量δ=α×ΔT×L=12×

3、10-6×55×120×103=79.2mm，在每個計算單元之間設(shè)置上輥動支座就可以滿足通廊的溫度變形要求。輥動支座處我們一般控制允許變形量在100mm以內(nèi)。輥動支座要設(shè)置在固定支架的一個支撐點(diǎn)和轉(zhuǎn)運(yùn)站牛腿上，所以每一單元的兩端均為固定支架或轉(zhuǎn)運(yùn)站，通過計算，該通廊可劃分為6個計算單元。通廊兩端落在轉(zhuǎn)運(yùn)站牛腿上的支撐點(diǎn)設(shè)為輥動支座，中間5個固定支架分別有一處支撐點(diǎn)為輥動支座，其余所有支撐點(diǎn)均為鉸接支座。這里的輥動支座通俗地講起到“伸縮縫”的作用。從計算變形量公式我們可以看出，如果通廊處于冬夏溫差很高的地方時，計算單元的長度就應(yīng)適當(dāng)減少。例如我國內(nèi)

4、蒙北部地區(qū)冬夏溫差可以達(dá)到80℃，當(dāng)?shù)?2.5m的鋼結(jié)構(gòu)通廊的溫度伸縮相當(dāng)于濟(jì)南地區(qū)120m的溫度伸縮量。所以我們一般將鋼結(jié)構(gòu)通廊100m左右設(shè)置為一個計算單元。8根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際場地情況，要跨越障礙物、保持道路、河道通暢的情況下，將每一單元桁架用滑動支架分隔成合適的跨度（滑動支架間距）。該通廊兩端為水平桁架，中間大約120m為斜桁架，斜段設(shè)為一個獨(dú)立單元，水平段30m左右為一跨，斜段40m左右為一跨，地面允許的情況下盡量把每一單元分成等跨，這樣使桁架長度、高度以及構(gòu)件選擇上能做到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化。如果通廊長度不大，可利用通廊端部的廠房或轉(zhuǎn)運(yùn)站作為通廊的固

5、定點(diǎn)。沿通廊長度方向的全部水平力通過固定點(diǎn)傳給廠房或轉(zhuǎn)運(yùn)站。固定點(diǎn)處的通廊支撐方式采用鉸接支撐，另一端可采用輥動支撐或鉸接支撐[1]?？缍葎澐诌€要考慮現(xiàn)場實(shí)際地形情況，要保證支架有處可落，還要使支架基礎(chǔ)盡量簡單節(jié)省。如遇河流等就需要跨越，而且將基礎(chǔ)做到土質(zhì)情況較好的河岸兩側(cè)。1.3鋼結(jié)構(gòu)桁架式通廊受力分析及計算鋼結(jié)構(gòu)桁架式通廊廊身可以看作是一種立體桁架，一般可以簡化成由兩側(cè)的兩榀豎向平面桁架、屋面平面桁架，走道板平臺（平面桁架）、端部平面框架組成，端部框架可以看成四榀桁架的支座，剛度比較大。四榀桁架互為平面外的支撐，保證每榀桁架的平面外穩(wěn)定，每榀

6、桁架單獨(dú)受力分析時均可以看做平面桁架，端部的框架依靠四榀平面桁架的支撐保證平面外的穩(wěn)定，端部框架受力分析時也可以看成平面框架。廊身落在鋼支架上，荷載直接傳給鋼支架，然后通過柱腳傳到基礎(chǔ)。當(dāng)通廊長度較小，中間不需要支架支撐時可以將通廊兩端直接落在鋼梁上，鋼梁落在構(gòu)筑物（如轉(zhuǎn)運(yùn)站等）牛腿上，荷載通過牛腿傳給柱子，然后傳到構(gòu)筑物基礎(chǔ)上。1.3.1水平形式桁架計算8對一個結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算時，第一步，統(tǒng)計荷載情況。（1）自然條件：該皮帶通廊按n=50年，基本風(fēng)壓0.45KN/m2，基本雪壓0.35KN/m2。（2）活荷載：通廊平臺活荷載2.5KN/m2，積灰荷

7、載0.5KN/m

8、，皮帶機(jī)活荷載3KN/m。（3）恒荷載：所有構(gòu)件自重（計算機(jī)PKPM計算時輸入荷載不考慮桁架自身?xiàng)U件重量，程序計算時自動計算自重）。第二步，根據(jù)工藝要求布置梁板位置，首先皮帶機(jī)支腿要落在走道板這層平臺梁上，根據(jù)工藝提供的皮帶機(jī)支腿間距確定平臺梁布置。平臺梁應(yīng)沿通廊縱向布置，這樣支腿布置比較靈活，不用確定具體某一點(diǎn)的位置，支腿沿梁縱向均可布置。平臺梁上鋪設(shè)6mm厚花紋鋼板，一作為行走通道，二可以防止物料、灰塵等高空墜落。鋼板下部沿通廊縱向布置加勁肋，以提高鋼板強(qiáng)度。第三步，桁架節(jié)間劃分。根據(jù)桁架長度等分成n個節(jié)間，如果沒法全相等，

9、把不等間距放在端頭。一般節(jié)間長度和桁架高度、通廊寬度相協(xié)調(diào)，這樣保證平面、側(cè)面桁架斜桿和豎桿夾角接近45度，受力比較合理。兩榀豎向桁架通