钢结构桁架式通廊设计和优化

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1、钢结构桁架式通廊设计和优化　　【摘要】论述了通廊的组成、传力途径、单元划分及跨度确定；对组成通廊的桁架进行受力分析、计算，在构件选择及布置上进行优化比较，总结出经济做法。【关键词】钢结构通廊桁架设计优化1某工程皮带通廊大跨度钢结构桁架设计1.1通廊概况介绍该通廊承担着从该工程烧结室到济钢4号大高炉之间的成品烧结矿运输工作。平面总长度为686m，属于单层单皮带通廊，走道板距地面高度为6.5m～17.5m，通廊宽度3.6m。根据工艺要求，该皮带通廊为敞开式，皮带机上部设防雨罩。该通廊廊身设计为下承式平行弦钢结构桁架形式，支架采用螺旋焊钢管和型钢结构。

2、根据现场地形以及经济跨度，整个通廊设有5个固定支架，16个滑动支架。走道板采用6mm厚花纹钢板。通廊两走道外侧设有安全防护栏杆。1.2合理划分单元及确定跨度8对任何一个建筑物当它的长度很长时，我们都要考虑到设置伸缩缝。皮带通廊的设缝是通过支座来完成的。该通廊是由钢结构桁架、支架及两端的转运站组成。通廊长度较大，中间必须设置多个固定支架，来承担通廊的水平推力。同时考虑温度变形需将通廊划分为多个计算单元，根据钢材的线膨胀系数α=12×10-6/℃，济南地区冬夏最大温差约按ΔT=55℃，大约计算一下120m的通廊温度变形，变形量δ=α×ΔT×L=12×

3、10-6×55×120×103=79.2mm，在每个计算单元之间设置上辊动支座就可以满足通廊的温度变形要求。辊动支座处我们一般控制允许变形量在100mm以内。辊动支座要设置在固定支架的一个支撑点和转运站牛腿上，所以每一单元的两端均为固定支架或转运站，通过计算，该通廊可划分为6个计算单元。通廊两端落在转运站牛腿上的支撑点设为辊动支座，中间5个固定支架分别有一处支撑点为辊动支座，其余所有支撑点均为铰接支座。这里的辊动支座通俗地讲起到“伸缩缝”的作用。从计算变形量公式我们可以看出，如果通廊处于冬夏温差很高的地方时，计算单元的长度就应适当减少。例如我国内

4、蒙北部地区冬夏温差可以达到80℃，当地82.5m的钢结构通廊的温度伸缩相当于济南地区120m的温度伸缩量。所以我们一般将钢结构通廊100m左右设置为一个计算单元。8根据现场实际场地情况，要跨越障碍物、保持道路、河道通畅的情况下，将每一单元桁架用滑动支架分隔成合适的跨度（滑动支架间距）。该通廊两端为水平桁架，中间大约120m为斜桁架，斜段设为一个独立单元，水平段30m左右为一跨，斜段40m左右为一跨，地面允许的情况下尽量把每一单元分成等跨，这样使桁架长度、高度以及构件选择上能做到统一标准化。如果通廊长度不大，可利用通廊端部的厂房或转运站作为通廊的固

5、定点。沿通廊长度方向的全部水平力通过固定点传给厂房或转运站。固定点处的通廊支撑方式采用铰接支撑，另一端可采用辊动支撑或铰接支撑[1]。跨度划分还要考虑现场实际地形情况，要保证支架有处可落，还要使支架基础尽量简单节省。如遇河流等就需要跨越，而且将基础做到土质情况较好的河岸两侧。1.3钢结构桁架式通廊受力分析及计算钢结构桁架式通廊廊身可以看作是一种立体桁架，一般可以简化成由两侧的两榀竖向平面桁架、屋面平面桁架，走道板平台（平面桁架）、端部平面框架组成，端部框架可以看成四榀桁架的支座，刚度比较大。四榀桁架互为平面外的支撑，保证每榀桁架的平面外稳定，每榀

6、桁架单独受力分析时均可以看做平面桁架，端部的框架依靠四榀平面桁架的支撑保证平面外的稳定，端部框架受力分析时也可以看成平面框架。廊身落在钢支架上，荷载直接传给钢支架，然后通过柱脚传到基础。当通廊长度较小，中间不需要支架支撑时可以将通廊两端直接落在钢梁上，钢梁落在构筑物（如转运站等）牛腿上，荷载通过牛腿传给柱子，然后传到构筑物基础上。1.3.1水平形式桁架计算8对一个结构进行计算时，第一步，统计荷载情况。（1）自然条件：该皮带通廊按n=50年，基本风压0.45KN/m2，基本雪压0.35KN/m2。（2）活荷载：通廊平台活荷载2.5KN/m2，积灰荷

7、载0.5KN/m

8、，皮带机活荷载3KN/m。（3）恒荷载：所有构件自重（计算机PKPM计算时输入荷载不考虑桁架自身杆件重量，程序计算时自动计算自重）。第二步，根据工艺要求布置梁板位置，首先皮带机支腿要落在走道板这层平台梁上，根据工艺提供的皮带机支腿间距确定平台梁布置。平台梁应沿通廊纵向布置，这样支腿布置比较灵活，不用确定具体某一点的位置，支腿沿梁纵向均可布置。平台梁上铺设6mm厚花纹钢板，一作为行走通道，二可以防止物料、灰尘等高空坠落。钢板下部沿通廊纵向布置加劲肋，以提高钢板强度。第三步，桁架节间划分。根据桁架长度等分成n个节间，如果没法全相等，

9、把不等间距放在端头。一般节间长度和桁架高度、通廊宽度相协调，这样保证平面、侧面桁架斜杆和竖杆夹角接近45度，受力比较合理。两榀竖向桁架通