钢网格结构储煤棚设计

钢网格结构储煤棚设计
何昌盛;杜雷鸣
【摘要】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.
【期刊名称】《山西冶金》
【年(卷),期】2015(038)006
【总页数】2页(P52-53)
【关键词】煤堆罩棚;双层空间网壳;结构工程
【作者】何昌盛;杜雷鸣
【作者单位】山西省公路工程监理技术咨询公司,山西太原030006;山西工程职业技术学院,山西太原030009
【正文语种】中文
【中图分类】TU271.1
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。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【相关文献】
［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.。