矿山钢结构皮带通廊设计探究

郝 哲，耿 璐

（中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038）

1 钢结构皮带通廊的构件选择

钢结构皮带通廊构件的选择直接影响到矿山建筑的稳定性和安全性，考虑到建筑各构件之间的受力程度和特点，一般其构件会选择使用热轧型钢[1]。

在选择廊身构件时，需要注意以下几个主要构件的选型：在廊身侧桁架中，作为压杆的上弦杆可以选择宽翼缘H型钢，作为拉杆的下弦杆可以选择中翼缘型或者窄翼缘型H钢；在斜腹钢和直腹钢中，则主要选择双角钢组合截面来设计和建设。在廊身屋面水平桁架中，选择槽钢或翼缘型H型钢来进行设计和建设屋面梁，并考虑直腹杆的压弯程度；当斜腹杆拥有较小的压力时，可以选择十字形张紧的交叉型圆钢。在廊身走道板水平桁架中，同样也可以选择使用槽钢或翼缘型H型钢来进行设计和建设屋走道板横梁，并考虑直腹杆的压弯程度；当斜腹杆拥有较小的压力时，同样也可以考虑选择十字形张紧的交叉型圆钢，当圆钢铺满时，既可以取消十字形交叉圆钢，这样最终形成一个薄腹钢梁，可以使走道板承受来自横向的水平荷载，钢梁两侧的H型钢形成其翼缘，其钢梁的腹板由走道板横梁和走道铺板横梁组成。为了让端部受到的水平力得到有效地传递，可以选择窄翼缘或中翼缘H型钢来设计梁柱，使用铰接的方法来设置柱脚，利用H型钢作为梁柱的接通结构材料[2]。

在选择支架构件时，需要注意以下几个结构的选型：一般来说，单片支架的结构设计比较简单，主要依靠框架来起到支撑作用，对外没有支撑点，常使用窄翼缘H型钢来设计框架柱，为保证其构件的稳定性，可以在平面内外都使用H型柱强轴，使用铰接的方法来连接梁柱的各个节点。对于按压杆一般可以考虑选择使用宽翼缘H型钢或角钢组合的截面来应对较小带支撑的框架梁弯矩问题，使用角钢来连接斜支撑。同样来说，固定支架的结构设计也比较简单，但是其四个方向都可以作为支撑结构来进行框架柱的设置，可以使用规格小的宽翼缘H型钢和角钢来设计框架柱，使用铰接的方法来连接梁柱的各个节点，对于其按压杆可以考虑选择使用宽翼缘H型钢和角钢组合型的截面来设计，利用角钢结构来设置斜支撑，以方便结构之间的连接。

2 钢结构皮带通廊的受力特点分析

廊身框架构件和支架构件共同组成钢结胶带机通廊，作为一个立体的桁架结构，廊身框架结构主要有以下四个平面桁架构成：两侧的廊身、走道板以及屋面。作为支撑平面外的四个桁架，这四个平面桁架共同作用以保证结构的稳定性。足够强度的端部结构与这四个桁架相连接，使其承载负荷得到有效地传递，并可作为桁架支座之用。

廊身不仅要承受来自横向的荷载之外，还要承载来自纵向的荷载。其纵向荷载的主要来源于其结构自身所具有的重量，及使用设备的自身重量，以及所添加的矿石重量、屋面积雪，还包括来自地震的竖向负荷等等。来自纵向的竖向荷载主要传递通道是由屋面和走道板的梁板传输到竖向的两个桁架，接着到达两侧的端部框架。横向荷载的来源主要是地震横波以及横向风力的作用，其横向载荷作用于屋面和走道板的桁架，接着将其传递给端部框架[3]。

3 钢结构皮带通廊的设计要点

3.1 工程概况

某铜矿改扩建工程-皮带廊及转运站项目皮带廊结构形式为钢桁架，转运站结构形式为钢筋混凝土，建筑物设计使用年限为50年。采用PKPM建筑结构设计计算软件进行结构计算。图1（a）、（b）为皮带廊及转运站系统剖面图。

图1 皮带廊及转运站系统剖面图

3.2 混凝土结构设计

框架结构中的填充墙应沿框架柱全高每隔500mm～600mm设置2中6拉结筋，（墙厚大于240mm时宜设了中6拉结筋），拉结筋伸入墙内的长度沿全长贯通。填充墙长度过5m或墙长大于2倍层高时，墙项与梁宜有拉结措施，墙体中部应加设构造柱。构造柱宽度同墙宽，高度为240mm，混凝土强度等级为C25，内配4根12mmHRB400级纵筋Φ6@200箍筋。填充墙墙项应与框架梁紧密结合。项面与上部结构接触处宜用一皮砖或配砖斜砌楔紧。

钢筋混凝土构造柱应配合门窗的开洞位置设置并表示在建筑图上。当有门窗洞口的填充墙尽端至门窗洞口边距离小于240mm时宜采用钢筋混凝土门窗框。填充墙高度大于4m时，在墙高中部设置与柱连接的通长圈梁，圈梁宽度同墙厚梁高为180mm，混凝土强度等级为25。内配4根12mmHRB400级纵筋，Φ6@200箍筋。填充墙高度不宜大于6m。超过6m时，沿墙高每2m设置与柱连接的水平系梁。外墙砌体在窗台处设通长配筋混凝土带，混凝土强度等级为C25，配筋详见下图，且与柱子或构造柱连接。楼梯间的填充墙应采Φ4@150钢丝网砂浆面层加强。砌体结构施工质量控制等级为B级。

图2 填充墙与框架梁连接详图

女儿墙内设置构造柱、间隔不大于2m。且端部及转角处必设置。构造柱钢筋下部锚入顶层圈梁或梁内了5d（d为女儿墙构造柱主筋直径）。

对于跨度大于4m的板，跨度6m及6m以上的梁，悬臂跨度大于2m的悬臂梁，施工时模板应按1/500起拱。混凝土初凝后必须及时加强浇水养护，在混凝土表面覆盖草褥或麻袋，以免风吹日晒，引起裂缝。施工时各工种必须密切配合，按照建筑、水、暖、电、通讯等有关图纸要求预留孔洞预埋埋件，避免事后剔凿。门窗洞口及外墙装饰应按建筑要求在墙上预埋固定门窗框及装饰的埋件，尚应按建筑图要求预埋楼梯栏杆的埋件。

3.3 钢结构设计

钢材均采用Q235B,其性能应符合国家标准的规定，需保证抗拉强度。伸长率、屈服点，冷弯试验等机械性能及碳硫磷极限含量，其材质应符合国家标准GB/T700-20062轧制型钢应符合国家标准GB/T11263-2017的规定。焊条采用：手工焊时，Q235-B号钢的焊条采E4301，E4303型焊条，焊条的性能须符合GB/T5117-2012的规定。普通螺栓采用B级螺栓及相应螺母，材料：Q235B,其技术标准应符合GB/T5780-2016的规定高强螺栓采用摩擦型，等级为10.9级，摩擦系数为0.45。应采用钻成孔。螺栓范围内不得涂漆待螺栓安装完毕后进行补刷。

3.4 钢结构皮带通廊的计算要点

皮带运输机钢通廊结构应按多遇地震确定地震影响系数，并进行水平地震作用和作用效应计算。6°时皮带运输机钢通廊支承结构可不进行抗震验算，但应符合相应的抗震构造措施要求。皮带运输机钢通廊廊身结构可不进行水平地震作用的抗震验算，但均应符合相应的抗震构造措施要求。跨度不大于24m的跨间承重结构可不进行竖向地震作用的抗震验算；跨度大于24m的跨间承重结构，在8°和9°时，应进行竖向地震作用的抗震验算。竖向地震作用应由皮带运输机钢通廊廊身结构、支承结构及其连接件承受。