工业通廊设计

工业通廊设计
发布时间：2021-11-12T06:03:19.362Z 来源：《建筑实践》2021年第19期作者：胡晓芳
[导读] 在钢铁厂设计中，通廊能够充当运输工具，起到辅助生产的作用。

胡晓芳
中冶华天南京工程技术有限公司江苏南京 210019
摘要：在钢铁厂设计中，通廊能够充当运输工具，起到辅助生产的作用。

钢结构自重轻，施工速度快，钢通廊在工业厂房中大量应用。

本文主要对钢通廊的设计进行了简单的介绍，并对钢桁架通廊的受力性能进行了分析。

关键词：通廊；桁架；受力性能
引言
钢结构自重轻，构件在工厂易于加工，现场拼装快，生产效率高，钢通廊在工业厂房中大量应用。

对钢结构通廊进行优化设计，能够减少用钢量，降低工程造价。

因此本文对钢通廊设计进行介绍，并对钢桁架通廊的受力性能进行分析。

1. 荷载选取
屋面活载，雪载，积灰荷载根据工程具体情况按规范[1]确定，桥面荷载根据工艺要求确定。

需注意的是，在计算风荷载标准值时，通廊的风荷载体型系数应按规范[2]确定，如图1所示。

图1 通廊风荷载体型系数
2. 通廊形式
对于钢通廊，可以选择桁架式通廊或梁式通廊。

主要由跨度和通廊高度确定通廊的形式。

当跨度较小时；场地高度有所限制，要求通廊较矮时，采用梁式通廊比较合适。

跨度小于12m，采用梁式通廊比较经济；跨度大于15m，采用桁架式通廊比较经济。

研究表明，跨度为
30m，桁架式通廊的用钢量仅为梁式通廊用钢量的50%[3]。

3.支座类型
钢结构通廊长度较大，且不设保温措施，需考虑温度变形产生的影响。

设计时，通过设置滚动支座来来释放温度应力。

在一个温度区段内，通常将通廊高度较低的一端设为固定端，另一端设为滚动端。

通廊会有一定的水平力传到固定端，柱子越高，柱顶水平力对其影响越不利，所以将固定端设于低处。

4.桁架式通廊
桁架式通廊腹杆有3种布置形式：（1）人字形腹杆（2）上升式腹杆（3）混合式腹杆。

某胶带机通廊位于福建省罗源县，抗震设防类别为丙类；抗震设防烈度为6度，加速度0.05g，地震分组为第二组，场地类别为Ⅲ类。

基本风压0.80kN/m2（A类）。

通廊宽3.4m（单通廊），跨度为25m，通廊桥面活载2.5kN/m2，胶带荷载4kN/m，屋面活载0.5，屋面积灰荷载0.5，雪载为0。

屋面为双坡屋面，每边挑出
0.4m。

桥面恒载取1kN/m2，屋面恒载取0.5kN/m2. 设计了如图2所示的4种桁架(尺寸标注单位为mm)。

这4个桁架截面尺寸和所受的荷载均形同。

上弦节点恒载2.6kN，活载5.3kN，下弦节点恒载5.7kN（包括1.45kN墙皮荷载），活载15.6kN。

桁架各杆件截面选取时，1.承载力满足要求；2.长细比满足规范[2]要求。

PKPM中的桁架模块仅能计算平面内荷载，未考虑平面外的风荷载，为确保结构的安全性，杆件截面应比计算大5%～15%[4]。

桁架上、下弦截面为HM244x175x7x11，端部斜腹杆截面为两个L110x8角钢组成的T形截面，其余斜腹杆截面为两个L90x8角钢组成的T 形截面，端部竖腹杆截面为HW200x200x8x12。

其余竖腹杆截面为两个L70x6角钢组成的十字形截面，采用PKPM软件建模，建模时，桁架各杆件均按柱布置，计算得到的轴力如图2所示，轴力单位为kN，拉为正，压为负。

图2（a）人字形腹杆桁架，除端部竖腹杆外，其余竖腹杆均为零杆，受力较小。

斜腹杆轴力拉压交替，轴力绝对值从两端向中间逐渐减小。

图2（b）上升式腹杆桁架，斜腹杆轴力绝对值从两端向中间逐渐减小，除中间两根斜腹杆外，其余斜腹杆均受拉。

竖腹杆受压，从端部向中间，竖腹杆轴压力逐渐减小。

与人字形腹杆桁架相比，上下弦轴力最大值较为接近，但上升式桁架上下弦轴力变化较为均匀。

两者斜腹杆轴力绝对值相同，但上升式桁架斜腹杆大多数受拉，受拉杆件不用考虑稳定性问题，可以选用较小截面。

上升式腹杆桁架，竖腹杆受力较大，应选用较大截面。

图2（c）混合式腹杆桁架，斜腹杆轴力绝对值从两端向中间逐渐减小。

端部第一第二竖腹杆和最中间的竖腹杆为零杆，受力较小。

竖腹杆从端部第三根向中间，轴压力逐渐减小。

与上升式桁架相比，端部斜腹杆受压，应选取较大截面。

端部第一第二竖腹杆受力小，可选取较小的截面。

除端部第一节间外，其余节间受力与上升式桁架均相同。

图2（d），上升式腹杆桁架，桁架高度为2m。

与图2（b）相比，仅桁架高度不同。

两者竖腹杆所受的轴压力基本相同，高度为2m的桁架上弦，下弦，斜腹杆受力明显增大。

规范[2]桁架的高跨可取1/10~1/14，封闭式通廊，计算高度≥2.2m。

由于工艺要求和场地限制，跨高
比可能不在1/10~1/14之间。

图2 桁架轴力图
对于封闭式通廊，侧面风荷载会通过墙皮檩条传到中间的竖腹杆上。

上升式和混合式桁架，竖腹杆轴压力较大，处于压弯状态，双向受力。

未考虑风荷载时，图2（b），端部第二根竖腹杆，应力比为0.8. 本通廊位于沿海地区，其所受的风荷载较大，竖腹杆平面外弯矩较大，对于双角钢组成的十字形截面，受弯性能差，应对其进行压弯验算，确保其安全可靠。

5.总结
根据通廊跨度和场地高度要求确定通廊形式。

桁架式通廊，桁架腹杆布置形式不同，受力特点也不同。

对于上升式和混合式桁架，承受较大风荷载时，应对桁架的竖腹杆进行压弯验算。

设计时应对钢结构通廊进行优化设计，减少用钢量，降低工程造价。

参考文献
[1] 中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范[M]. 中国建筑工业出版社, GB 5009-2012
[2] 钢铁企业胶带机钢结构通廊设计规范[S].YB 4358-2013,
[3] 李祯, 吴宝峰, 王清河. 桁架通廊和梁式通廊的技术方案比较[J]. 工程建设与设计, 2015, 000(005):38-39.
[4]尹元初. 大跨度立体桁架[M]. 钢结构设计规范国家标准管理组.《钢结构设计计算示例》编组委员会. 北京：中国建筑工业出版社，2008.。