网架支座钢抱箱设计

2020-05-24赵鄂桂

建材世界 2020年1期

赵鄂桂

(武汉船舶职业技术学院，武汉 430050)

1 项目简述

在煤场封闭工程实践中，钢网架结构屡见不鲜，钢网架支座采用钢筋混凝土柱支承也十分普遍，由于钢筋混凝土柱与钢网架安装分属两家不同单位施工，柱顶完成面标高不能满足钢网架安装要求的实例也较多。本项目位于内蒙古自治区西部，历年平均风速为3.0 m/s。在此区域已有露天储煤场采用抑尘网进行围闭，在大风天气煤尘被卷向四处，污染严重，储煤自然损耗很大。为了保护环境，减少储煤自然损耗，业主方投资建设数座封闭储煤棚，单座储煤棚平面尺寸均为105 m×190 m，屋面采用钢网架结构[1]，侧视图见图1。

2 支座问题

根据设计要求，钢网架支座采用钢筋混凝土柱支承，单列纵向有24个钢筋混凝土柱，顶面应在同一标高，相邻柱顶标高允许高差要求不大于10 mm，实际施工时由于没有进行基槽整体开挖、纵向柱列统一放线和柱顶标高统一抄平，单列纵向浇筑完成后钢筋混凝土柱顶没有在同一标高，柱顶高差最大有100 mm，远远超过设计允许值，必须采取措施进行调平。经各方多次讨论及比较，高差较小的部位采用钢板垫平，高差大的部位采用钢抱箱进行调平。

3 钢抱箱设计

网架跨度达到105 m，在各工况组合下支座最大竖向反力为1 000 kN，水平力为450 kN，钢抱箱必须能够承受上述荷载，且在此荷载作用下变形应很小，否则不能满足使用要求。方案设计钢抱箱材质为Q345B，平面为正方形，中部横竖各均布两条钢板形成井字格，正方形边长为450 mm，高为100 mm，外侧板厚度为25 mm，内格板厚为20 mm，使用MIDAS GEN (2019版)[2]有限元软件建模计算，构件均采用板单元[3]模拟，钢抱箱外侧钢板底部与钢筋混凝土柱顶预埋钢板满焊，在有限元模型中外侧钢板底部施加固定约束，内格板与钢筋混凝土柱顶预埋钢板无法焊接，在有限元模型内格板底部无约束，整体有限元模型见图2，外加荷载见图3，钢抱箱应力计算结果见图4，变形计算结果见图5。

强度计算结果选取平面应力单元/板单元应力模块下的Sig-EFF有效应力(von-Mises 应力)，由图4应力云图可见板件最大应力为140 N/mm2，小于Q345钢材[4]的设计用强度指标295 N/mm2，钢抱箱承载力计算结果满足设计要求；变形计算结果选取平面应力单元/板单元应力模块下变形数据，由图5变形云图可见最大变形量为0.2 mm，几乎没有变形，变形计算结果满足设计要求。根据上述数据现场制作钢抱箱并全部安装到位，有效解决了钢筋混凝土的柱顶调平问题。