鋼結構通廊的結構體系分析與荷載計算

王 銳

(太原熱力設計院(有限公司)，山西 太原 030006)

1 概述

在某些生產建筑物或結構物之間建造的，供膠帶機、輸送機或鑄石刮板輸送機輸送礦物或矸石的封閉式棧橋，稱為通廊。這其中，由于鋼結構通廊具有跨度大、制作安裝方便、加快施工進度的優點，在實際生產中應用較多。

但是，目前鋼結構通廊(以下簡稱通廊)的設計執行的規范只在GB 50191-2012構筑物抗震規范第10節有規定，里面的內容也只是綱領性內容，并無細節性步驟。同時，筆者通過研究許多大型設計院的通廊設計后，發現對同一條件參數的通廊設計荷載的取值，之間相差至少2倍～3倍，由此，設計的桿件截面也相差多個數量級。究其原因，多數設計人員對通廊的桿件選取投入很多精力，而對前期通廊的結構體系分析和荷載計算涉及不多。因此，筆者將根據《現代礦山工程施工圖集與施工設計新技術實用手冊》，并結合工程實例，對上述問題進行詳細分析。

2 通廊計算

2．1 通廊實例計算簡圖

通廊實例計算簡圖見圖1。

圖1 通廊計算簡圖

2．2 結構體系受力分析

通廊結構受力分析一般為平面體系分析，豎向力主要由豎向兩平行主縱向桁架(以下簡稱主縱桁架)承擔，水平力(主要為風荷載)由平行弦桁架和橫向支撐承擔，最后傳遞到端門架處。

主縱桁架力學模型為平面靜定桁架體系，屬于靜定結構。體系中桿件為二力桿，只承受軸心壓力或拉力。所承受的豎向力為通過橫梁傳來的屋面、樓面荷載和桁架上下弦平面內的支撐自重。圍護結構的墻體自重只由下弦承擔。豎向荷載簡化為節點荷載，以集中力形式作用于弦間節點上。

2．3 上弦節點荷載計算

gt=0．062L+0．588 × B －1．41=1．61 kN/m(此式由二元線性得出，L為通廊總跨度，L=25 m;B為通廊寬度，B=2．5 m)。

2)Fg=1/2×gw×B×l。其中，gw為屋蓋材料自重，對鋼通廊多采用彩鋼復合板或夾芯板，取gw=0．3 kN/m2。

Fg=1/2×gw×B×l=1/2×0．3×2．5×2．5=1．125 kN。

3)Fq=1/2×q×B×l。其中，q為屋面活荷載設計值，對不上人屋面，取 0．5 kN/m2。

Fq=1/2×q×B×l=1/2×1．4×0．5×2．5×2．5=2．188 kN。

2．4 下弦節點荷載

1)F下g為跨間結構及下弦支撐自重，平均分配在下弦節點上的荷載設計值。

2)Fw=γG×gw×H×l。

其中，Fw為圍護墻材料自重作用在節點上的荷載設計值;H為通廊高度;gw為圍護墻材料自重，對鋼通廊多采用彩鋼復合板或夾芯板，取 gw=0．3 kN/m2。

3)Fb=2Fc+1/2F皮+G。

其中，Fb為樓面橫梁傳至節點荷載設計值，計算簡圖見圖2。

圖2 橫梁計算簡圖

a．Fc=1/2 ×γG×qc×l。其中，qc為輸送機和貨載重量，對寬度為1 m輸煤皮帶，取3 kN/m。Fc=1/2×γG×qc×l=1/2×1．2 ×3 ×2．5=4．5 kN。

b．F皮=1×qp。其中，qp為樓面活荷載設計值，qp=γQ×qpk×l，qpk為樓面活荷載均布標準值，取7 kN/m2，qp=γQ×qpk×l=1．4 ×5 ×2．5=24．5 kN/m。

F皮=1 ×24．5=24．5 kN。

c．G=b×gs。其中，gs為走廊樓板及保溫材料重量設計值，gs=γG× (gskl+gbk)，gsk=0．5 kN/m2，gbk為橫梁自重，橫梁規格:HW200×200×8×12，取 gsk=0．5 kN/m。

2．5 主縱桁架荷載受力簡圖

主縱桁架荷載受力簡圖見圖3。

圖3 主縱桁架荷載受力簡圖（單位：kN）

2．6 端門架受力分析

通廊屋蓋標高處所承受風荷載最終由通廊兩端端門架承擔后，傳至支座處，計算簡圖如圖4所示。

圖4 端門架計算簡圖

其中，n為桁架節點數;W為風荷載設計值，W=γG×wk×H×l，wk為當地風荷載標準值，經計算后，取 0．75 kN/m2。

上、下弦支撐布置時，考慮風荷載為雙向作用，因此采用腹桿交叉形式布置，屬超靜定結構。但在內力計算時，由于受壓桿失穩退出計算，只以斜桿靜定桁架進行分析。支撐桿件從受拉強度應力比和拉桿長細比兩個方面控制，經多次實際計算，用長細比控制選擇的桿件，可以遠遠滿足受風荷載的抗拉強度。

3 結語

以上是對一工程實例中的通廊進行的荷載計算，數值已精確至千分位。實際設計中，由于機運條件的不同，通廊主桁架跨度、寬度、節間距離、高度都有所不同，設計時只需對上述計算式中相應參數進行修改，就可得出精確數值。不僅使通廊設計荷載足夠精確，更是為之后的桿件布置和選型做了良好的鋪墊。

［1］金 峙．現代礦山工程施工圖集與施工設計新技術實用手冊(第十篇)［M］．北京:當代中國音像出版社，2005．

［2］GB 50215-2005，煤炭工業礦井設計規范［S］．

［3］GB 50009-2012，建筑結構荷載規范［S］．