钢网格结构储煤棚设计

何昌盛，杜雷鸣

（1.山西省公路工程监理技术咨询公司，山西 太原 030006；2.山西工程职业技术学院，山西 太原 030009）

生产实践·应用技术

钢网格结构储煤棚设计

何昌盛1，杜雷鸣2

（1.山西省公路工程监理技术咨询公司，山西 太原 030006；2.山西工程职业技术学院，山西 太原 030009）

针对朔州煤矸石电厂煤场封闭工程，根据煤堆外形和场地条件，设计一个结构体系为落地空间的钢网格结构储煤棚。通过验算表明：此钢网格结构适用于各种煤场对储煤空间、堆放及运输的要求，其结构受力合理，可以很好地满足各荷载工况下的受力要求。

煤堆罩棚 双层空间网壳 结构工程

目前，大多露天煤矿、发电厂、煤场将准备外运或储存的原煤存在露天堆放，煤堆扬灰和煤尘对附近环境污染严重，同时由于大风扬尘和雨水冲刷导致原煤损失，每年给产煤和用煤企业造成不小的浪费。虽通过周边设置挡风墙或防风抑尘网能部分减轻煤尘污染，但仍然无法解决原煤的损失问题。本文针对朔州煤矸石电厂煤场封闭工程，根据煤堆外形和场地条件，在煤堆外侧采用钢网格结构进行罩棚设计。此罩棚可将煤堆封闭，已使用五年，效果良好。

1 结构形式

储煤罩棚为空间网壳结构，其中墙面为圆柱面网壳，屋盖为圆锥形网壳，均采用双层正交正放的交差桁架结构体系，结构为平面布置，沿环向设61榀桁架，沿径向设22榀桁架，考虑整体刚度和稳定性在上弦和下弦分别局部设置交叉支撑。整个罩棚网格变厚度，厚度从3.0 m变到2.1 m，其中圆柱面和圆锥形网壳相交处厚度最大，为3.0 m。罩棚最大跨度为100 m，网壳结构最高点标高为34.350 m，墙面和屋盖内拐角处标高为9 m，结构总投影面积为7 850 m2。

储煤罩棚建筑外型类似蒙古包，上部为锥形屋盖，中心留孔，为落煤塔出口，孔径14.7 m，孔口通过檩条与落煤塔连接，压型钢板屋面封闭，防止漏水。屋面为两个坡度，分别为19%和62.1%。

2 计算分析模型

根据《空间网格结构技术规程》［1］，该空间网壳结构计算简图按空间杆系结构考虑，所以网壳上弦、下弦和腹杆杆件均为杆单元，杆件内力只有轴力。建立网壳整体模型，按空间桁架位移法进行内力分析，支座约束为固定铰支座，网壳结构杆件均采用热轧无缝钢管，弦杆和腹杆连接节点均采用焊接球节点，考虑到当地冬季气温较低，维护结构不保温，因此钢材材质选用Q235C级钢。

3 设计荷载

根据《建筑结构荷载规范》［2］，储煤罩棚网壳结构设计荷载包括结构自重和墙面屋面法荷载、屋面活荷载、风荷载，其中网壳屋面和墙面均采用单层压型钢板，结构自重程序自动计算，所以檩条和压型钢板恒载取0.5 kN/m2，不上人屋面活载取值为0.5 kN/m2，建设场地地区基本风压为0.65 kN/m2，基本雪压为0.35 kN/m2，温度作用升温温差+20℃，降温温差-50℃。根据《建筑抗震设计规范》［3］，建设场地抗震设防烈度为7度，地震加速度为0.1g，地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，场地特征周期为0.4 s，钢结构阻尼比为0.02。

4 设计分析结果

运用3d3s结构分析软件对罩棚网壳结构在上述荷载工况作用下进行静力分析，按照《空间网格结构技术规程》［1］、《建筑结构荷载规范》［2］和《建筑抗震设计规范》［3］对荷载效应进行组合，得出了网架的动力特性、杆件应力和变形验算结果。

4.1 动力特性

根据结构动力计算结果，得到前9个自振周期对比结果，如下页表1所示。

根据网壳结构动力计算结果和上述自振周期可知，该罩棚结构整体刚度较好，结构阵型均为整体阵型，刚度分布均匀，符合空间网壳结构的动力特性特点。

表1 结构自振周期

4.2 静力分析和构件验算

根据各工况荷载组合下静力计算最大组合内力，对网壳结构构件截面进行验算，得出网壳最大应力杆件（前10个）应力比见表2所示，网壳最大应力比为0.967，小于1，满足规范设计要求。

表2 网壳最大应力杆件应力比

提取网壳结构正常使用阶段的最大节点竖向位移（前10个），如表3所示，网壳节点最大竖向位移为-104.514 mm，小于规范允许值L/400=250 mm（L为网壳的跨度），满足规范刚度要求。

5 结论

1）通过上述计算及结果分析可知，该储煤罩棚结构合理，刚度均匀，杆件最大应力比为0.967，承载力满足规范要求；最不利可变荷载控制组合下的挠度最大值为-104.514 mm，刚度满足规范要求。

表3 节点最大竖向位移 mm

2）采用钢网格结构壳体对大型煤场露天堆放原煤进行封闭，从根本上遏制了煤堆扬灰和煤尘对附近环境的污染，同时还能减少由于大风扬尘和雨水冲刷导致原煤的损失。此种形式的钢网格结构可适用于各种煤场对储煤空间、堆放及运输等要求，其结构受力合理，外形美观大方，可以很好地满足各荷载工况下的受力要求。

［1］ 中华人民共和国国家标准.空间网格结构技术规程：JGJ 7—2010［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［2］ 中华人民共和国国家标准.建筑结构荷载规范：GB 50009—2012［S］.北京：中国建筑工业出版社，2006.

［3］ 中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范：GB 50011—2010［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

（编辑：胡玉香）

The Designing of Coal Storage Shed of Steel Grid Structure

He Changsheng1，Du Leiming2
（1.Shanxi Highway Engineering Supervision Technology Consultancy Company，Taiyuan Shanxi 030006；2.Shanxi Engineering Vocational College，Taiyuan Shanxi 030009）

As to enclosed engineering of a coal yard in Shuozhou coal gangue power plant，according to its coal pile shape and site conditions，a steel grid structure coal shed for landing space as structure system is designed.The calculation shows that steel grid structure is applicable for various coal yard to meet requirements of coal storage，stacking and transportation.The reasonable structure stress can well meet the condition requirements of function and the load force.

coal pile covering，double-layer space shell structures，engineering

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2015.06.18

TU271.1

A

1672-1152（2015）06-0052-02

2015-11-11

何昌盛（1980—），男，从事工程监理工作，工程师。E-mail:13834528429@163.com