某高炉上料主皮带通廊钢结构设计

时间：2020-12-13 08:08:47　来源：柠檬阅读网本文已影响人

(中冶东方工程技术有限公司，内蒙古包头 014010)
摘要：文章论述了在复杂地形上安装上料主皮带通廊的设计，最大跨度达到70m；
对几种结构形式进行分析比较后，该通廊结构采用了简支桁架的形式；
两跨度分别为61m和70m的桁架为倒鱼腹式；
通廊支架采用人字形，支架柱为钢管截面。
关键词：通廊桁架；
倒鱼腹形；
人字形支架；
钢管柱
中图分类号：TF321.3 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)08—0221—02
1 工程概况

该上料主皮带通廊是从称量室将高炉所需的混合料运往高炉炉顶的一条通廊，内装1.98m宽皮带机一条。由于检修及走道的要求，通廊宽度设为5.4m宽；
爬升高度从9～56m，高差约47m，总长约325m。该通廊贯穿厂区，其所经之处地形复杂，跨越了建筑物、管道、铁路、公路及诸多地下管网等，因此通廊的最大跨度达到了70m。该通廊结构形式为简支钢桁架，通廊内地面铺设钢筋混凝土预制板，围护结构为外设钢檩条，夹芯压型钢板屋面及墙面，通廊立面图见图1。

2 结构选型

由于通廊跨度最大已达到70m，再结合场地及施工的具体情况，采用钢桁架是比较合适的。在设计方案阶段，共考虑了三种形式的钢桁架，经过分析比较，最后决定选用简支桁架，其原因如下：
2.1 预应力钢桁架

目前国内所作的预应力桁架是采用在主桁架下支预应力拉筋的方法，整体形式为鱼腹形；
一般预应力钢桁架的高跨比为1／6～1／8左右，若采用此种形式，则主桁架连同下面的预应力拉筋的高度大约为10～20m，这将影响通廊下面的净空，使火车无法通过，故不予采用。

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2.2 斜拉式桁架

斜拉式桁架通廊是由斜缆、塔柱和主梁三大部分组成。利用塔柱伸出的高强度钢缆作为主梁的弹性支座来代替中间支墩，以降低主梁的截面弯矩，此种方式能够减轻结构的自重，增强跨越能力，并使结构具有良好的刚度和抗风稳定性。但塔柱要高出通廊，一般高出部分是通廊跨度的1／4～1／5，70m跨度的通廊，塔柱要高出通廊约15～19m；
若钢缆拉到桁架上弦，则塔柱要高出通廊底面约18～22m，因通廊底面最高处已达36m，此时塔柱高达54～58m，增加了施工的难度，因此斜拉式桁架通廊也不予采用。

2.3 简支桁架

如结构形式采用简支桁架，因该通廊的最大水平投影跨度为70m，一般简支平行弦桁架的高跨比为1/10左右，则桁架高度需要7m。若受压腹杆长度按7m布置，长细比为λ＝150，则回转半径
50cm，每米重量为59.4kg。可以看出，采用平行弦桁架则杆件计算长度过长，使杆件截面过大，故拟选用倒鱼腹式桁架。因为通廊荷载主要作用在通廊地面，通过地面梁传到桁架竖杆节点上；
如结构形式采用正鱼腹式桁架，地面梁与桁架竖杆相连，且影响下面的净空，使火车无法通过。采用倒鱼腹式桁架，荷载直接传到桁架下弦节点上，使整个桁架受力合理，且减小了受压腹杆的计算长度，减小了杆件的截面，节约钢材。

3 桁架计算

对通廊桁架的作用荷载按荷载规范的相应规定对永久荷载、可变荷载及风荷载分别取值。其中，永久荷载包括结构自重、楼板自重、保温及抹面自重、屋面及墙面自重、皮带机自重及料重；
可变荷载包括检修荷载、屋面灰及雪荷载。基本风压为:0.50kN/m²。

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桁架4、6上弦最大内力为压力3152kN，故桁架4、6弦杆不再采用组合角钢而采用焊接工字钢，此时可通过增高杆件腹板高度来增大杆件截面面积及调整应力。通过不断调整试算，最后确定弦杆截面为，的组合工字形截面。截面形式的结构效应要低得多；
又考虑到减少积灰，外形整齐美观，以及制作吊装的能力，故对支架柱采用钢管截面。支架形式如图6-a所示人字形，与门形支架（如图6-b所示）相比有以下特点：

此种支架承受横向荷载后，受力简单明确，对两柱肢分别为一拉、一压；
对固定支架7的三肢柱，第三肢可直接承受纵向水平力。而门形支架为刚架结构，两柱肢承受横向荷载后为压弯构件，受力比较复杂。
4 结束语

该通廊已建成并运行多年，使用状况良好，走在通廊内部并无不适感觉，且外观轻巧、新颖；
该通廊实际用钢量为1 285.2kg/m，与同类结构相比，钢材用量较少。
［参考文献］
［1］建筑钢结构设计手册［S］.北京：冶金工业出版社，1995.
［2］钢结构设计规范(GB50017-2003）［S］.北京：中国计划出版社，2003.
［3］建筑抗震设计规范(GB50011-2001）［S］.北京：中国建筑工业出版社，2001.
［4］建筑结构荷载规范(GB50009-2001)［S］.北京：中国建筑工业出版社，2001.

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