礦山鋼結(jié)構(gòu)皮帶通廊設(shè)計(jì)探究

郝 哲，耿 璐

（中國恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038）

1 鋼結(jié)構(gòu)皮帶通廊的構(gòu)件選擇

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

在選擇廊身構(gòu)件時(shí)，需要注意以下幾個(gè)主要構(gòu)件的選型：在廊身側(cè)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(shè)計(jì)和建設(shè)。在廊身屋面水平桁架中，選擇槽鋼或翼緣型H型鋼來進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)屋面梁，并考慮直腹桿的壓彎程度；當(dāng)斜腹桿擁有較小的壓力時(shí)，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(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)屋走道板橫梁，并考慮直腹桿的壓彎程度；當(dāng)斜腹桿擁有較小的壓力時(shí)，同樣也可以考慮選擇十字形張緊的交叉型圓鋼，當(dāng)圓鋼鋪滿時(shí)，既可以取消十字形交叉圓鋼，這樣最終形成一個(gè)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(cè)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(shè)計(jì)梁柱，使用鉸接的方法來設(shè)置柱腳，利用H型鋼作為梁柱的接通結(jié)構(gòu)材料[2]。

在選擇支架構(gòu)件時(shí)，需要注意以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)的選型：一般來說，單片支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡單，主要依靠框架來起到支撐作用，對外沒有支撐點(diǎn)，常使用窄翼緣H型鋼來設(shè)計(jì)框架柱，為保證其構(gòu)件的穩(wěn)定性，可以在平面內(nèi)外都使用H型柱強(qiáng)軸，使用鉸接的方法來連接梁柱的各個(gè)節(jié)點(diǎn)。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(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也比較簡單，但是其四個(gè)方向都可以作為支撐結(jié)構(gòu)來進(jìn)行框架柱的設(shè)置，可以使用規(guī)格小的寬翼緣H型鋼和角鋼來設(shè)計(jì)框架柱，使用鉸接的方法來連接梁柱的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，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(shè)計(jì)，利用角鋼結(jié)構(gòu)來設(shè)置斜支撐，以方便結(jié)構(gòu)之間的連接。

2 鋼結(jié)構(gòu)皮帶通廊的受力特點(diǎn)分析

廊身框架構(gòu)件和支架構(gòu)件共同組成鋼結(jié)膠帶機(jī)通廊，作為一個(gè)立體的桁架結(jié)構(gòu)，廊身框架結(jié)構(gòu)主要有以下四個(gè)平面桁架構(gòu)成：兩側(cè)的廊身、走道板以及屋面。作為支撐平面外的四個(gè)桁架，這四個(gè)平面桁架共同作用以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。足夠強(qiáng)度的端部結(jié)構(gòu)與這四個(gè)桁架相連接，使其承載負(fù)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(jié)構(gòu)自身所具有的重量，及使用設(shè)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(fù)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?shù)截Q向的兩個(gè)桁架，接著到達(dá)兩側(cè)的端部框架。橫向荷載的來源主要是地震橫波以及橫向風(fēng)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(jié)構(gòu)皮帶通廊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 工程概況

某銅礦改擴(kuò)建工程-皮帶廊及轉(zhuǎn)運(yùn)站項(xiàng)目皮帶廊結(jié)構(gòu)形式為鋼桁架，轉(zhuǎn)運(yùn)站結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土，建筑物設(shè)計(jì)使用年限為50年。采用PKPM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。圖1（a）、（b）為皮帶廊及轉(zhuǎn)運(yùn)站系統(tǒng)剖面圖。

圖1 皮帶廊及轉(zhuǎn)運(yùn)站系統(tǒng)剖面圖

3.2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

框架結(jié)構(gòu)中的填充墻應(yīng)沿框架柱全高每隔500mm～600mm設(shè)置2中6拉結(jié)筋，（墻厚大于240mm時(shí)宜設(shè)了中6拉結(jié)筋），拉結(jié)筋伸入墻內(nèi)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(shí)，墻項(xiàng)與梁宜有拉結(jié)措施，墻體中部應(yīng)加設(shè)構(gòu)造柱。構(gòu)造柱寬度同墻寬，高度為240mm，混凝土強(qiáng)度等級為C25，內(nèi)配4根12mmHRB400級縱筋Φ6@200箍筋。填充墻墻項(xiàng)應(yīng)與框架梁緊密結(jié)合。項(xiàng)面與上部結(jié)構(gòu)接觸處宜用一皮磚或配磚斜砌楔緊。

鋼筋混凝土構(gòu)造柱應(yīng)配合門窗的開洞位置設(shè)置并表示在建筑圖上。當(dāng)有門窗洞口的填充墻盡端至門窗洞口邊距離小于240mm時(shí)宜采用鋼筋混凝土門窗框。填充墻高度大于4m時(shí)，在墻高中部設(shè)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(qiáng)度等級為25。內(nèi)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(shí)，沿墻高每2m設(shè)置與柱連接的水平系梁。外墻砌體在窗臺處設(shè)通長配筋混凝土帶，混凝土強(qiáng)度等級為C25，配筋詳見下圖，且與柱子或構(gòu)造柱連接。樓梯間的填充墻應(yīng)采Φ4@150鋼絲網(wǎng)砂漿面層加強(qiáng)。砌體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)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(nèi)設(shè)置構(gòu)造柱、間隔不大于2m。且端部及轉(zhuǎn)角處必設(shè)置。構(gòu)造柱鋼筋下部錨入頂層圈梁或梁內(nèi)了5d（d為女兒墻構(gòu)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(shí)模板應(yīng)按1/500起拱?；炷脸跄蟊仨毤皶r(shí)加強(qiáng)澆水養(yǎng)護(hù)，在混凝土表面覆蓋草褥或麻袋，以免風(fēng)吹日曬，引起裂縫。施工時(shí)各工種必須密切配合，按照建筑、水、暖、電、通訊等有關(guān)圖紙要求預(yù)留孔洞預(yù)埋埋件，避免事后剔鑿。門窗洞口及外墻裝飾應(yīng)按建筑要求在墻上預(yù)埋固定門窗框及裝飾的埋件，尚應(yīng)按建筑圖要求預(yù)埋樓梯欄桿的埋件。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼材均采用Q235B,其性能應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，需保證抗拉強(qiáng)度。伸長率、屈服點(diǎn)，冷彎試驗(yàn)等機(jī)械性能及碳硫磷極限含量，其材質(zhì)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T700-20062軋制型鋼應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T11263-2017的規(guī)定。焊條采用：手工焊時(shí)，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(guī)定。普通螺栓采用B級螺栓及相應(yīng)螺母，材料：Q235B,其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB/T5780-2016的規(guī)定高強(qiáng)螺栓采用摩擦型，等級為10.9級，摩擦系數(shù)為0.45。應(yīng)采用鉆成孔。螺栓范圍內(nèi)不得涂漆待螺栓安裝完畢后進(jìn)行補(bǔ)刷。

3.4 鋼結(jié)構(gòu)皮帶通廊的計(jì)算要點(diǎn)

皮帶運(yùn)輸機(jī)鋼通廊結(jié)構(gòu)應(yīng)按多遇地震確定地震影響系數(shù)，并進(jìn)行水平地震作用和作用效應(yīng)計(jì)算。6°時(shí)皮帶運(yùn)輸機(jī)鋼通廊支承結(jié)構(gòu)可不進(jìn)行抗震驗(yàn)算，但應(yīng)符合相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施要求。皮帶運(yùn)輸機(jī)鋼通廊廊身結(jié)構(gòu)可不進(jìn)行水平地震作用的抗震驗(yàn)算，但均應(yīng)符合相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施要求。跨度不大于24m的跨間承重結(jié)構(gòu)可不進(jìn)行豎向地震作用的抗震驗(yàn)算；跨度大于24m的跨間承重結(jié)構(gòu)，在8°和9°時(shí)，應(yīng)進(jìn)行豎向地震作用的抗震驗(yàn)算。豎向地震作用應(yīng)由皮帶運(yùn)輸機(jī)鋼通廊廊身結(jié)構(gòu)、支承結(jié)構(gòu)及其連接件承受。