盛云錦

1.鋼結(jié)構(gòu)通廊組成

鋼結(jié)構(gòu)通廊組成主要包括桁架和支架兩個(gè)方面。

2.通廊桁架設(shè)計(jì)

2.1 桁架荷載組成

桁架荷載主要由上游專業(yè)的性質(zhì)確定，比如工藝專業(yè)、設(shè)備專業(yè)、電氣專業(yè)、水道專業(yè)等，主要荷載包括如下。

（1）皮帶機(jī)荷載：根據(jù)工藝提供資料，布置受力位置及大小。膠帶機(jī)頭部，中間架和驅(qū)動(dòng)裝置等工藝提供的荷載按恒載輸入，頭輪或尾輪的合力為水平力，按活載輸入，合力方向?yàn)槌蚰z帶所在方向。工藝提供的超載系數(shù)和動(dòng)力系數(shù)需要累乘，但此累乘值不與地震作用組合，故此超載系數(shù)和動(dòng)力系數(shù)累乘增大的值應(yīng)作為活荷載單獨(dú)輸入并參與組合。

（2）走道荷載：活荷載一般按照2.0kN/m2，恒載：根據(jù)板厚計(jì)算。

（3）皮帶張緊裝置荷載：在通廊末端，一般需要擱置皮帶張緊裝置，此裝置會(huì)產(chǎn)生額外荷載，需要單獨(dú)布置。

（4）封墻荷載、屋面荷載：若鋼結(jié)構(gòu)通廊需要外包封墻，就需要輸入封墻荷載，荷載的大小根據(jù)屋面和封墻的做法確定。

（5）管道荷載（水管等）：根據(jù)上游專業(yè)資料輸入，一般荷載作用在豎桿上。

（6）電纜橋架荷載：根據(jù)電氣資料，布置荷載。

（7）料渣或積灰荷載：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況發(fā)現(xiàn)構(gòu)件上常常伴有料渣或積灰形成的堆積物，料渣或積灰荷載一般取0.3kN/m2～0.8kN/m2。根據(jù)皮帶機(jī)帶寬和實(shí)際情況設(shè)計(jì)人員酌情考慮。

2.2 桁架主立面布置

通廊的結(jié)構(gòu)布置形式一般應(yīng)規(guī)則對(duì)稱，并具有足夠的空間剛度。桁架主立面布置形式一般有a、b 兩種（圖1）。

圖1 桁架主立面腹桿布置形式

選擇哪一種布置形式，一般是根據(jù)桁架是否需要外包封墻決定的。若桁架無(wú)封墻，一般選擇a 類形式，沒有封墻系統(tǒng)，桁架平面外風(fēng)荷載傳到支座豎桿上的壓力較小，支座豎桿可以承受更多桁架平面內(nèi)傳來(lái)的荷載，所以支座斜桿設(shè)計(jì)為拉桿較合理；若桁架有封墻系統(tǒng)，一般選擇b 類形式，把支座斜桿設(shè)計(jì)為壓桿，主要承受平面內(nèi)壓力，支座豎桿主要承受平面外風(fēng)荷載傳來(lái)的壓力。

2.3 桁架平面外水平支撐布置

桁架平面外水平支撐布置形式一般有如下兩種（圖2）。

圖2 平面外水平支撐布置形式

a類形式，是把水平支撐按壓桿設(shè)計(jì)，支撐長(zhǎng)細(xì)比一般控制在200 以內(nèi)；b 類形式，是把水平支撐按拉桿設(shè)計(jì)，支撐長(zhǎng)細(xì)比一般控制在350 以內(nèi)。實(shí)際的水平支撐一般做成交叉支撐比較合適，支撐桿件的強(qiáng)度應(yīng)力比比較容易滿足要求，一般是由長(zhǎng)細(xì)比控制。水平支撐對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是次要構(gòu)件，此類構(gòu)件截面宜貼著規(guī)范要求的長(zhǎng)細(xì)比選取，使桁架用鋼量減少。

2.4 桁架構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度、容許長(zhǎng)細(xì)比、容許撓度

計(jì)算桁架桿件的長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，其計(jì)算長(zhǎng)度需按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017）第7.4.1 條確定。受壓、受拉桿件的允許長(zhǎng)細(xì)比需滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017）第7.4.6、7.4.7 條規(guī)定[1]。

構(gòu)件的撓度和變形要求按以下要求控制：一般樓面次梁1/250，支撐頭尾輪和驅(qū)動(dòng)裝置的次梁1/350。通廊支架頂部支撐通廊桁架的梁1/400，通廊桁架整體撓度當(dāng)跨度≤24m 時(shí)應(yīng)≤1/400，當(dāng)跨度＞24m 時(shí)應(yīng)≤1/500，≥24m 跨度的桁架制作時(shí)宜起拱，墻面和屋面檁條按1/200。

2.5 桁架與支架的連接

通廊桁架一般一端做固定連接，另一端做滑動(dòng)連接?；瑒?dòng)連接一般采用滾動(dòng)支座，摩擦系數(shù)取0.1，如果荷載較大造成輥軸設(shè)計(jì)困難可以采用鏡面不銹鋼加潤(rùn)滑支座，摩擦系數(shù)取0.15。固定支座一般采用焊接，并設(shè)置在通廊低位。支架兩側(cè)如果通廊跨度相差較大時(shí)應(yīng)在圖紙中注明施工安裝階段應(yīng)先安裝跨度較小一側(cè)的桁架，然后再安裝跨度較大一側(cè)的桁架[2]。

2.6 通廊封閉及走道

由于環(huán)保要求，一般都要對(duì)通廊進(jìn)行封閉處理。通廊封閉可采用空間桁架的結(jié)構(gòu)型式也可采用門式剛架的結(jié)構(gòu)型式。封閉剛架的間距宜根據(jù)通廊的桁架節(jié)間距離確定，一般控制在4m～6m 左右，剛架應(yīng)垂直于地面。剛架立柱柱底按鉸接設(shè)計(jì)，安裝螺栓采用4M20，柱底板和橫梁采用現(xiàn)場(chǎng)圍焊，柱腳位置處的支撐橫梁面外應(yīng)設(shè)置通長(zhǎng)槽鋼以限制橫梁扭轉(zhuǎn)。封閉剛架縱向柱間支撐間距控制在40m左右，支撐不要放置在兩個(gè)桁架交界位置，屋面支撐位置同柱間支撐。

在通廊封閉結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載計(jì)算中，封閉剛架應(yīng)考慮陣風(fēng)系數(shù)，屋面檁條和墻梁應(yīng)考慮端部、角部等邊緣區(qū)域風(fēng)荷載效應(yīng)加大的因素。對(duì)全封閉通廊中的膠帶機(jī)兩側(cè)上托輥必須設(shè)置安全欄桿，尾部附近下托輥處也需設(shè)置安全欄桿；對(duì)于膠帶機(jī)長(zhǎng)度大于150m、角度大于3.5°的連續(xù)斜坡一般在30m～50m 左右的距離在兩側(cè)走道設(shè)置安全門。

封閉式膠帶機(jī)通廊的走道面至屋面梁底的凈空一般為：當(dāng)膠帶機(jī)帶寬為650mm～1200mm 時(shí)為2500mm；當(dāng)膠帶機(jī)帶寬為1400mm～1600mm 時(shí)為2700mm；當(dāng)膠帶機(jī)帶寬為1800mm 以上時(shí)為3000mm，此高度已考慮了通廊內(nèi)電纜橋架所占位置，設(shè)計(jì)應(yīng)注意資料中的高度是否符合此要求，不要盲目增加此高度。如果遇到膠帶機(jī)跨梯則應(yīng)在樓梯位置局部預(yù)留凸起空間，不要因?yàn)闃翘荻Ц咄ɡ雀叨取?/p>

通廊走道板一般做成花紋鋼板，花紋鋼板底部做加勁肋。皮帶機(jī)底部一般也需要封閉，此處一般僅有積灰荷載，荷載較小，鋼板可做薄，僅作擋料封閉之用。走道板傾斜角度大于6°小于12°時(shí)，走道鋼板需設(shè)置防滑條；大于12°時(shí)，走道鋼板需增設(shè)鋼踏步。

2.7 鋼構(gòu)件運(yùn)輸

根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，鋼構(gòu)件整體運(yùn)輸條件為寬度≤7500，高度≤4200，但此條件應(yīng)結(jié)合輸出項(xiàng)目具體施工地點(diǎn)和施工方確認(rèn)后方可開展設(shè)計(jì)，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量避免過(guò)大的整體構(gòu)件，如確實(shí)需要應(yīng)先繪制出初步外形圖，在施工圖方案確認(rèn)后再繼續(xù)深化設(shè)計(jì)。

3.支架設(shè)計(jì)

3.1 單片支架設(shè)計(jì)

單片支架平面外計(jì)算長(zhǎng)度取全高，平面內(nèi)計(jì)算長(zhǎng)度取節(jié)間長(zhǎng)度。支架兩側(cè)如果通廊跨度相差較大，應(yīng)注意盡量減少通廊在支架頂部的偏心做法，可以采用大跨度桁架支座和支架對(duì)中，小跨度桁架現(xiàn)場(chǎng)和大跨度桁架支座連接的做法，如果一定要偏心連接應(yīng)注意加強(qiáng)支座處支架梁和支架柱的抗扭加強(qiáng)構(gòu)造。

3.2 固定支架設(shè)計(jì)

在有條件的情況下一般在一個(gè)溫度區(qū)段的中部設(shè)置一個(gè)固定支架，固定支架間距不宜大于150m。固定支架計(jì)算水平地震力時(shí)，附加質(zhì)量的長(zhǎng)度應(yīng)取固定點(diǎn)到滑動(dòng)點(diǎn)的長(zhǎng)度，這部分長(zhǎng)度上的通廊恒載和活載轉(zhuǎn)化為質(zhì)量附加到固定支架上，附加質(zhì)量=恒載+0.5 活載。如果支架立柱受力不是抗震組合控制，則立柱的長(zhǎng)細(xì)比、板件寬厚比按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范彈性設(shè)計(jì)要求控制，反之則還要滿足構(gòu)筑物抗震規(guī)范的要求。

3.3 柱間支撐設(shè)計(jì)

柱間支撐可設(shè)計(jì)成十字交叉支撐、人字形支撐、單斜桿支撐等。每一種支撐形式都有不同的受力特點(diǎn)。從受力能力的強(qiáng)弱、經(jīng)濟(jì)性角度考慮，建議選用十字交叉支撐。十字交叉支撐可按拉桿設(shè)計(jì)，長(zhǎng)細(xì)比可按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求控制在350 以內(nèi)，但當(dāng)按拉桿設(shè)計(jì)時(shí)，建議支撐桿件的截面應(yīng)力比不大于0.5。

支撐應(yīng)布置在外圍四周，內(nèi)部支撐不宜太多，可以隔一個(gè)框架布置一處，支撐應(yīng)上下對(duì)齊，如果由于條件限制則錯(cuò)開的支撐只能錯(cuò)開一個(gè)柱距。支撐布置應(yīng)避開門和行人通行位置，避開外部通廊接口位置，避開內(nèi)部頭尾輪及驅(qū)動(dòng)裝置位置。

3.4 柱腳設(shè)計(jì)

通廊支架一般做外露式鉸接柱腳。外露式柱腳有鉸接柱腳和剛接柱腳之分。判斷柱腳是否滿足剛接要求時(shí)，還要從錨栓位置、底板厚度、是否設(shè)置靴梁、是否設(shè)置底板加勁肋等各種因素綜合考慮[3]。

柱腳底板的錨栓開孔孔徑，為安裝方便，一般鉸接柱腳底板開孔直徑為1.5d（d 為螺栓直徑），剛接柱腳底板錨栓的開孔直徑宜取1.2d。錨栓需采用雙螺母固定，實(shí)驗(yàn)證明，雙螺母防止松動(dòng)能力比單螺母強(qiáng)許多，結(jié)構(gòu)更加可靠。

柱腳底板下需做二次澆灌層，主要目的是調(diào)平，二次澆灌的細(xì)石混凝土對(duì)柱腳初期剛度具有非常大的影響，所以一般應(yīng)采用微膨脹細(xì)石混凝土。支架立柱做外包混凝土防腐時(shí)，外包混凝土寬度做到鋼柱外邊100mm，頂面做里高外低10%坡度。

4.計(jì)算軟件

通廊桁架與支架的計(jì)算，根據(jù)本人的經(jīng)驗(yàn)，可使用Midas 軟件進(jìn)行上部整體計(jì)算，也可采用PK 進(jìn)行二維計(jì)算。Midas軟件對(duì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)無(wú)法計(jì)算，需要其他軟件（如理正軟件等）配合補(bǔ)充計(jì)算，PK 內(nèi)有基礎(chǔ)模塊，可直接建模計(jì)算。梁柱連接節(jié)點(diǎn)、梁梁連接節(jié)點(diǎn)、柱腳節(jié)點(diǎn)等建模時(shí)按實(shí)際節(jié)點(diǎn)做法點(diǎn)鉸接或直接剛接連接。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼結(jié)構(gòu)通廊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及許多鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，設(shè)計(jì)人員只有較全面地掌握這些知識(shí)，才能在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中較好地完成任務(wù)，并能使鋼結(jié)構(gòu)具備安全性的同時(shí)還具有很好的經(jīng)濟(jì)性。