瓦斯泵房門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計案例

李田田

1　工程概況

本工程為山西晉煤集團(tuán)寺河煤礦上莊瓦斯抽采泵站配套系統(tǒng)工程設(shè)計—瓦斯泵站。主要設(shè)計部分包括：主廠房、管道間和附屬間（循環(huán)泵房、值班室、儀表室），總建筑面積：1251.9m2。本工程抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，抗震設(shè)防分類為乙類。設(shè)計使用年限為50年，建筑物耐火等級：二級；火災(zāi)危險性類別：甲類；結(jié)構(gòu)安全等級為一級。

結(jié)構(gòu)類型：主廠房：門式剛架結(jié)構(gòu)；管道間、附屬間（循環(huán)泵房、值班室、儀表室）：鋼筋混凝土框架。本文主要分析部分為主廠房。

2　項目的關(guān)鍵要點

2.1　剛架設(shè)計

根據(jù)使用要求：本工程的柱距定為6.6m；跨度為15m；牛腿標(biāo)高10.0m；車間內(nèi)設(shè)置一臺SSQ25-13.5型，A3工作制的手動橋式起重機(jī)。

2.1.1吊車上部凈空校核

已知資料：吊車梁到軌頂?shù)木嚯x為1660mm，吊車梁高度600mm，軌道高度經(jīng)查圖集05G525為134mm，剛架柱頂13.6m，牛腿標(biāo)高10.0m，鋼梁采用等截面，高為500mm。

計算過程：1660+600+134=2394mm

（13.6-10）×1000-500=3100mm

3100-2394=706mm>最小富裕高度300mm滿足要求。

2.1.2梁柱平面外計算長度的確定

鋼梁的計算長度：根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB51022-2015），下翼緣受壓的屋面斜梁的平面外計算長度可以考慮隅撐的作用，但應(yīng)滿足如下條件：在屋面梁的兩側(cè)均設(shè)置隅撐；隅撐的上支撐點的位置不低于檁條形心線；符合對隅撐的設(shè)計要求。考慮到隅撐作為側(cè)向支撐點，不能得到很好的安全保障，本工程中鋼梁的平面外計算長度按支撐的長度確定，定為7500mm。

柱的平面外計算長度：在門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范中對柱的平面外穩(wěn)定有詳細(xì)的計算公式，在不能滿足公式要求時，應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐或隅撐。本工程中設(shè)有吊車，吊車梁可以在平面外作為側(cè)向支撐?？紤]到牛腿位置較高，在標(biāo)高5.900m位置設(shè)置一道系桿，作為下柱的另一個側(cè)向支撐點。柱的計算長度可分為三段，分別是3600mm、4100mm、5900mm。

2.2　支撐系統(tǒng)設(shè)計

（1）屋面水平支撐：根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB51022-2015），屋面端部的橫向支撐應(yīng)布置在房屋端部，屋面的橫向交叉支撐點應(yīng)與抗風(fēng)柱對應(yīng)，在起重量大于15t的橋式吊車胯間應(yīng)該設(shè)置屋面縱向支撐。因本工程跨度較小為15m，總長為6.6m×7，共設(shè)置三道屋面橫向水平支撐，分別布置在兩端和中間跨。

（2）柱間支撐：端部的之間支撐宜設(shè)置在房屋端部第一或者第二開間，溫度區(qū)段很長時，在三分點設(shè)置，支撐間距不應(yīng)大于50m。帶吊車時，在溫度區(qū)段中部設(shè)置在牛腿下部。綜上，本工程的柱間支撐位置為：兩端設(shè)置上柱支撐，在中部設(shè)置上柱及下柱支撐。

（3）系桿：本工程除設(shè)置屋面系桿外，分別在標(biāo)高5.9m位置設(shè)置一圈水平系桿，標(biāo)高10.0m標(biāo)高山墻處設(shè)置一道系桿。

在支撐和系桿的共同作用下，把鋼架有效的連接起來，組成一個空間受力體系，增強(qiáng)抵抗水平力的能力。

2.3　其他要點設(shè)計

（1）本建筑中主廠房內(nèi)瓦斯管道內(nèi)氣體主要成分為甲烷，火災(zāi)危險性類別為甲類，耐火等級為二級，存在爆炸危險，需要采取防火防爆措施。根據(jù)《建筑防火設(shè)計規(guī)范》3.3.5條要求，值班室與泵房間墻體采用防爆墻，且設(shè)置獨立的安全出口。防爆墻的做法是：采用240厚蒸壓灰砂磚墻，沿墻高度每隔500設(shè)3φ8水平鋼筋，兩端錨入框架柱內(nèi)。

（2）《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）6.1.5中要求，甲乙類建筑不應(yīng)采用單跨框架結(jié)構(gòu)。

（3）《建筑防火設(shè)計規(guī)范》3.6.2中要求，有爆炸危險的廠房或廠房內(nèi)有爆炸危險的部位應(yīng)設(shè)置泄壓設(shè)置。本工程主廠房采用門式剛架輕型屋面結(jié)構(gòu)，屋面可以作為泄壓部位。經(jīng)計算，屋面面積滿足規(guī)范對泄壓面積的要求。

（4）防火涂料：本工程的耐火等級為二級。鋼結(jié)構(gòu)部分涂刷薄涂型防火隔熱涂料，耐火極限要求如下，鋼梁：1.5h；鋼柱、山墻柱、角柱：2.0h；墻梁、檁條、水平支撐、柱間支撐：1.0h。

3　結(jié)論和意義

瓦斯泵房在煤礦礦井建筑中屬于重要的通風(fēng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)安全等級要求高，火災(zāi)危險性分類屬于甲類，對防火要求也高，同時需要做到防爆。本設(shè)計為可后續(xù)的瓦斯泵房設(shè)計提供參考，具有借鑒意義。

[1]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB5009-2012）.

[2]《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB51022-2015）.

[3]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）.

[4]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）（2015版）.

[5]《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2014）.

[6]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）（2016版）.

[7]《煤礦礦井建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50592-2010）.