下部平接钢结构通廊sap2000建模分析

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1、下部平接钢结构通廊SAP2000建模分析摘要：带式输送机通廊有时做成下部平接钢结构通廊，这种结构形式的钢桁架通廊与结构力学平面桁架计算方法稍有不同，文章采用结构结构分析软件SAP2000并结合工程实力对这种结构形式进行了建模分析，并用PKPM对计算结果进行了比较与分析，指出了二者之间的区别并进行了分析，对类似结构的设计和施工具有一定的参考意义。关键词：带式输送机；下部平接钢通廊；SAP2000；PKPM；建模分析比较引言带式输送机乂称胶带输送机，可用于水平运输或倾斜运输，由于使用方便，被广泛应用于现代各种工业企业屮，如矿山井下巷道、地面运输

2、系统、露天采矿场及选矿厂等。带式输送机大多安装在通廊内，由于运输距离长，其通廊长度大，有时要跨越地面建筑物、道路河流等，这种情况下大多采用钢结构通廊（简称钢通廊）。钢通廊相比混凝土结构通廊而言，由于具有自重轻、跨度大、节省材料、施工方便以及可以合理利用场地等优点，近年来带式输送机钢通廊的应用越来越广泛。钢结构通廊的结构形式一般采用空间桁架，为减小桁架高度、减少外侧墙面彩板面积及节约钢材量，桁架下弦杆件可选用工字钢或H型钢，将支承带式输送机支腿荷载的梁和起横向联系作用将荷载传至桁架节点的水平横梁布置成顶面与桁架下弦工字钢或H型钢顶面平齐，我们

3、将这种钢结构通廊称之为下部平接钢结构通廊。本文将结合工程实例，运用结构分析软件SAP2000对这种结构形式的钢通廊进行了建模分析，同时用PKPM进行了校核，为此类结构的设计分析提供一种方法和思路，具有一定的借鉴和参考意义。1工程实例概况某钢厂烧结工程项冃屮一段跨度为30m的胶带机通廊，胶带机支腿荷载为5kN/m,两侧走人处活荷载为3.0kN/m2,该段通廊要求不封闭不采暖。根据以上要求选用结构形式为下部平接钢桁架通廊，结构布置方案如下：由于工艺要求净宽度3.5m，考虑钢桁架端部门型架宽度等布置两侧桁架中心线距离为3.8m;上弦布置十字交叉水

4、平支撑L75x6,上弦水平连接横梁选用2[12.6背对背组合；桁架下弦布置胶带机支腿梁116和水平连接横梁HW175xl75x7.5x11,满铺_5纹钢板（下方设_60x6@500加劲板，纹钢板及加劲板与钢梁焊接牢固可靠，可假定纹钢板平面内刚度无穷大）；桁架高度取2.7m,桁架端竖杆HM294x200x2xl2,端斜腹杆2L125x8,其他斜腹杆2L90x6,桁架所冇直腹杆均为2L75x6。2SAP2000建模分析及结果将以上布置方案在SAP2000中建立模型，为方便与PKPM计算结果比$交，仅定义了恒载dead和活载live两种荷载模式（

5、材料自重由软件自带的DEAD荷载模式计算），钢材材质定义为Q235B,钢材截妞选用中国标准型钢，_5纹钢板定义成忽略钢板受拉强度的虚拟面（受拉力*向上刚度修正为0），此面上的荷载定义为均匀分配到框架上，定义构件铰接及施加其他荷载后的最终计算模型如图1所示，计算出的单片桁架轴力如图2所示（1.2恒+1.4活组合），计算构件全部满足要求。3与PKPM桁架计算结果比较分析为校核SAP2000计算结果的准确性，笔者用PKPM桁架计算进行了校核。PKPM单片桁架模型的尺寸及截妞与SAP2000模型中完全一致，通过手算将上、下弦恒活荷载等效转化为桁架节

6、点荷载，并在桁架模型中假定所有节点连接均为铰接。PKPM计算出的单片桁架轴力图如图3所示（1.2恒+1.4活组合）。为方便比较，笔者将SAP2000与PKPM对于同一片桁架主要杆件的轴力值（1.2恒+1.4活组合）列于表1中（皮带机支腿梁116轴向力释放见后续分析）。通过观察表格中数据，我们可以发现如下规律：（1）桁架上弦杆件轴向压力最大值基本一致，两种软件结算结果相差不到3%。（2）桁架下弦杆件轴向拉力差值大于3%，SAP2000计算出的结果比PKPM小3.66%o（3）桁架端斜腹杆计算轴向力基本一致，两种软件结算结果相差不到3%。通过分

7、析以上规律及查找二种软件模型中的不同之处，笔者认为SAP20⑻与PKPM在单片桁架模型计算上存在不同之处。首先是在SAP2⑻0单片桁架模型中，整个桁架上、下弦杆件在节点处并未打断（？?接），而PKPM在所有节点处全部定义成铰接（与结构力学中平面桁架基本假定一致）。其次，SAP2000屮模型为空间模型，空间桁架在荷载作用下发生整体弯曲变形，桁架下弦平面上的所有构件都参与分配轴向拉力，即桁架下弦杆件和皮带机支腿梁都承受轴向拉力。同理，若下弦平面上铺设的_5纹钢板平面刚度不修正为0,那么它也会参与受拉，分走很大一部分轴力（读者可自行建模验证）。实

8、际工程中由于钢板往往后铺设且多为间断焊，不考虑这部分的受拉作用。为验证以上分析，笔者在SAP2000模型中将皮带机支腿梁116的轴力释放掉（即假定改梁也不参与受拉），重新计算后桁