全封闭式钢结构网架煤棚设计技术探讨

摘 要：随着储煤方式的封闭式趋向变化，本文全封闭式钢结构网架储煤构造的设计原则，储煤构造结点设计与构造以及储煤构造设计技术问题进行应用分析论述。

关键词：封闭式储煤；钢结构；煤棚网架

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

1 引言

封闭式储煤构造大部分采纳砖石构造，木构造和混凝土构造。储煤构造的分类从受力角度讲，有立体受力体系和空间受力体系两种形式，平面受力体系很简单包括梁柱体系、门式钢架体系等。我国最常见储煤方式是空间受力体系。按体型可分为平板型、柱面型、球面型、锥形型等。按关闭水平分就是露天式、半封闭式、全封闭式。按资料分就是混凝土构造、钢构造、木构造膜构造、合金构造。

2 储煤构造的设计原则

（1）储煤构造合理性以及网架构造支承的布置。储煤构造的选型应根据修建形式、跨度、支承方式、荷载方式等要求来确定合理懂的储煤，还要应思考网格构造下部支承构造的互相影响，还要保证构造的稳定性和安全性。网架构造一般是将上弦或下弦结点搁置在梁、桁架等下部构造上，按照不同的搁置方式，可分为边支承、点支承及混合方式。

（2）网壳结构的支承受力。柱面网壳可使用沿四边支撑、端部横隔或通过沿两边支撑方式。沿两边支承的支承点要确保抵抗水平位移的束缚的条件，端部支承横隔应有足够的平面刚度支撑。储煤柱面网壳构造中大多数是沿两边支撑，当端部采用山墙封闭时也会出现三个方面的支承的情况。柱形网壳的支承不仅可以直接落地，还可以支承在下面构造上。根據支撑排放位置的不同，可分为单排和双排支撑。单排支撑是构造上弦支撑和下弦支撑是指上下弦同时支撑。球面网壳一般采用环向支承形式，其具体又可分为内支承，外部支承和内外同时支承。

（3）荷载与应用原则。设计储煤构造时应考虑风载、恒载、温度和地震对构造安全的影响。构造受力在荷载作用下的内力、位移和必要的稳定性计算，并根据实际情况，对温度、地震、支坐及工作安装等作用下的位移和受力来进行计算。对比较复杂体型或悬挑的储煤构造在没有牢靠的系数时宜做风洞实验，来确定体型和风压分布情况；并根据来自不同的风向考虑不同的荷载分量的作用，宜对多个风方向的 风效应分别进行组合。

（4）构造杆件的设计方面。网架构造杆件的长细比有一个制度，是容许长细比大小。创造网格构造的杆件截面大小，杆件的长细比不要超越这个容许长细比。关于受压的杆件，允许长细比首要是为了预防杆件多余细长度比较好发生弯曲，而且这个弯曲度对于压杆稳定性极限承载能力有非常大的影响；关于受压的杆件，容许细长比主要责任是确保杆件在制作、运输、安装和使用过程中有足够的刚度；对于支坐附近处支坐，因边界条件复杂有时会产生变化，要求严格一些。

3 储煤构造结点设计与构造

（1）结点起着连接汇交各个方向杆件、分散和传递荷载的作用。一个合理的结点必须时受力合理、传力明确、制作简便、易于拼装、安全可靠。结点形式的选择与构造体系、受力性质、杆件截面形状、制作工艺喊安装方法有关。

拱的构造中最重要结点时支坐铰和拱顶铰，一般可采用板式铰、栓式铰臼式铰或平衡式铰等形式。拱铰结点比一般结点复杂，精加工分费用也较高。但在温度变化时，由于拱铰处可以转动，所以可以释放温度应力。

（2）板式铰时直接用钢板和螺栓连接的铰；臼式铰具有专门的支坐槽，拱脚的圆形部分放入其中，他通常时铸造的额，也可用钢板焊成，一般用锚栓固定与基础；平衡式铰有上下平衡快组成，在平衡快的圆槽中紧密的放置圆柱型辊轴。拱铰通过底板用螺栓固定在上下平衡快上，要求两者紧密结合，下平衡块用锚栓固定于基础。臼式铰或平衡铰的构造比较复杂，但受力性能好。

（3）实腹式钢桁架构造结点，由上弦、下弦和腹杆组成的钢桁架通常采用连接板将隔杆件连接在一起。结点板的厚度由杆件内力确定，其外形尺寸由焊缝长度或螺栓的排列要求放大样确定。

（4）钢管桁架构造结点，钢管桁架构造，则需采用特殊的管桁结点。这里所述的管桁结点不用结点板，空心球或螺栓连接，而是指用钢管直接相惯焊接的钢管结点。在结点处，在同一轴线上的两个主要的杆件相互贯通，其他杆件通过端部相惯线仔细加工后，可以直接焊在贯通杆件的外表面；非贯通杆件在结点部位留有一定间隙，也可能部分重叠。

4 储煤构造工作技术

储煤构造的构件和结点已经差不多标准化，现场安装步揍也比较熟练。构造构件和结点一起制作以后，运输到场地进行拼装。工作装备的方法时应思考的原因有：屋顶上设施的装备情况构造的形状；工作的安全方面和工作时间的长短；构造的跨度和重量；构造形式和体型。大跨度储煤构造的工作方法分为三类：组装法，滑移法和整体成形法。

（1）组装法。组装法的基本思想时将构造的杆件或小单元组装起来，包括高空散装法、分块分条吊装法以及悬臂安装法。高空散装法时最开始的工作方法，就是在构造下面搭造脚手架，然后在支架上方搭建工作平台，将小的部件运送到工作平台上面，然后就可以直接在计算的位置上进行安装工作。

（2）滑移安装法。滑移法是将个别平面零件或者分为条块的部件在原先设定的轮滑上滑移带上设计位置，在安装成整体的工作步揍。滑移安装法支承脚手架部件使用部件很少，支架的拼装节省了好多时间，使工作进度加快了，工作费用降低了。

（3）整体成形法。工作技术的水平一直在进步，显现了一些时构造整体成形的工作方法。目前使用的整体成形方法包括攀达穹顶工作法、折叠展开式工作法以及拱桁架工作方法等。攀达穹顶体系是能弯曲的，在接近地面高度工作，能节省很多的脚手架数量。在地上工作，安全性不但得到了保障，还使工作的方法更加方便，生产效率得到大幅度的提高，工作质量有了保障，同时也便于质量管理。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准.网壳构造技术规程（JGJ61-2003）[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]中华人民共和国行业标准.建筑抗震设计规范（GB50011-2001）[S].北京：中国.

[3]罗尧治.大跨度储煤构造：设计与工作[M].07年第1版.中国电力出版社.

作者简介：孙善乾（1972-），男，山东济宁人，副教授，主要从事海洋工程、钢结构教学研究。endprint