全封閉式鋼結構網架煤棚設計技術探討

摘 要：隨著儲煤方式的封閉式趨向變化，本文全封閉式鋼結構網架儲煤構造的設計原則，儲煤構造結點設計與構造以及儲煤構造設計技術問題進行應用分析論述。

關鍵詞：封閉式儲煤；鋼結構；煤棚網架

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.019

1 引言

封閉式儲煤構造大部分采納磚石構造，木構造和混凝土構造。儲煤構造的分類從受力角度講，有立體受力體系和空間受力體系兩種形式，平面受力體系很簡單包括梁柱體系、門式鋼架體系等。我國最常見儲煤方式是空間受力體系。按體型可分為平板型、柱面型、球面型、錐形型等。按關閉水平分就是露天式、半封閉式、全封閉式。按資料分就是混凝土構造、鋼構造、木構造膜構造、合金構造。

2 儲煤構造的設計原則

（1）儲煤構造合理性以及網架構造支承的布置。儲煤構造的選型應根據修建形式、跨度、支承方式、荷載方式等要求來確定合理懂的儲煤，還要應思考網格構造下部支承構造的互相影響，還要保證構造的穩定性和安全性。網架構造一般是將上弦或下弦結點擱置在梁、桁架等下部構造上，按照不同的擱置方式，可分為邊支承、點支承及混合方式。

（2）網殼結構的支承受力。柱面網殼可使用沿四邊支撐、端部橫隔或通過沿兩邊支撐方式。沿兩邊支承的支承點要確保抵抗水平位移的束縛的條件，端部支承橫隔應有足夠的平面剛度支撐。儲煤柱面網殼構造中大多數是沿兩邊支撐，當端部采用山墻封閉時也會出現三個方面的支承的情況。柱形網殼的支承不僅可以直接落地，還可以支承在下面構造上。根據支撐排放位置的不同，可分為單排和雙排支撐。單排支撐是構造上弦支撐和下弦支撐是指上下弦同時支撐。球面網殼一般采用環向支承形式，其具體又可分為內支承，外部支承和內外同時支承。

（3）荷載與應用原則。設計儲煤構造時應考慮風載、恒載、溫度和地震對構造安全的影響。構造受力在荷載作用下的內力、位移和必要的穩定性計算，并根據實際情況，對溫度、地震、支坐及工作安裝等作用下的位移和受力來進行計算。對比較復雜體型或懸挑的儲煤構造在沒有牢靠的系數時宜做風洞實驗，來確定體型和風壓分布情況；并根據來自不同的風向考慮不同的荷載分量的作用，宜對多個風方向的 風效應分別進行組合。

（4）構造桿件的設計方面。網架構造桿件的長細比有一個制度，是容許長細比大小。創造網格構造的桿件截面大小，桿件的長細比不要超越這個容許長細比。關于受壓的桿件，允許長細比首要是為了預防桿件多余細長度比較好發生彎曲，而且這個彎曲度對于壓桿穩定性極限承載能力有非常大的影響；關于受壓的桿件，容許細長比主要責任是確保桿件在制作、運輸、安裝和使用過程中有足夠的剛度；對于支坐附近處支坐，因邊界條件復雜有時會產生變化，要求嚴格一些。

3 儲煤構造結點設計與構造

（1）結點起著連接匯交各個方向桿件、分散和傳遞荷載的作用。一個合理的結點必須時受力合理、傳力明確、制作簡便、易于拼裝、安全可靠。結點形式的選擇與構造體系、受力性質、桿件截面形狀、制作工藝喊安裝方法有關。

拱的構造中最重要結點時支坐鉸和拱頂鉸，一般可采用板式鉸、栓式鉸臼式鉸或平衡式鉸等形式。拱鉸結點比一般結點復雜，精加工分費用也較高。但在溫度變化時，由于拱鉸處可以轉動，所以可以釋放溫度應力。

（2）板式鉸時直接用鋼板和螺栓連接的鉸；臼式鉸具有專門的支坐槽，拱腳的圓形部分放入其中，他通常時鑄造的額，也可用鋼板焊成，一般用錨栓固定與基礎；平衡式鉸有上下平衡快組成，在平衡快的圓槽中緊密的放置圓柱型輥軸。拱鉸通過底板用螺栓固定在上下平衡快上，要求兩者緊密結合，下平衡塊用錨栓固定于基礎。臼式鉸或平衡鉸的構造比較復雜，但受力性能好。

（3）實腹式鋼桁架構造結點，由上弦、下弦和腹桿組成的鋼桁架通常采用連接板將隔桿件連接在一起。結點板的厚度由桿件內力確定，其外形尺寸由焊縫長度或螺栓的排列要求放大樣確定。

（4）鋼管桁架構造結點，鋼管桁架構造，則需采用特殊的管桁結點。這里所述的管桁結點不用結點板，空心球或螺栓連接，而是指用鋼管直接相慣焊接的鋼管結點。在結點處，在同一軸線上的兩個主要的桿件相互貫通，其他桿件通過端部相慣線仔細加工后，可以直接焊在貫通桿件的外表面；非貫通桿件在結點部位留有一定間隙，也可能部分重疊。

4 儲煤構造工作技術

儲煤構造的構件和結點已經差不多標準化，現場安裝步揍也比較熟練。構造構件和結點一起制作以后，運輸到場地進行拼裝。工作裝備的方法時應思考的原因有：屋頂上設施的裝備情況構造的形狀；工作的安全方面和工作時間的長短；構造的跨度和重量；構造形式和體型。大跨度儲煤構造的工作方法分為三類：組裝法，滑移法和整體成形法。

（1）組裝法。組裝法的基本思想時將構造的桿件或小單元組裝起來，包括高空散裝法、分塊分條吊裝法以及懸臂安裝法。高空散裝法時最開始的工作方法，就是在構造下面搭造腳手架，然后在支架上方搭建工作平臺，將小的部件運送到工作平臺上面，然后就可以直接在計算的位置上進行安裝工作。

（2）滑移安裝法。滑移法是將個別平面零件或者分為條塊的部件在原先設定的輪滑上滑移帶上設計位置，在安裝成整體的工作步揍。滑移安裝法支承腳手架部件使用部件很少，支架的拼裝節省了好多時間，使工作進度加快了，工作費用降低了。

（3）整體成形法。工作技術的水平一直在進步，顯現了一些時構造整體成形的工作方法。目前使用的整體成形方法包括攀達穹頂工作法、折疊展開式工作法以及拱桁架工作方法等。攀達穹頂體系是能彎曲的，在接近地面高度工作，能節省很多的腳手架數量。在地上工作，安全性不但得到了保障，還使工作的方法更加方便，生產效率得到大幅度的提高，工作質量有了保障，同時也便于質量管理。

參考文獻：

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[3]羅堯治.大跨度儲煤構造：設計與工作[M].07年第1版.中國電力出版社.

作者簡介：孫善乾（1972-），男，山東濟寧人，副教授，主要從事海洋工程、鋼結構教學研究。endprint