張振國

（沈陽有色冶金設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110003）

有色金屬礦山選廠中的膠帶機通廊是生產原料供給系統(tǒng)的重要構筑物之一，通廊內的運礦皮帶連接著碎礦車間、篩分車間、粉礦倉等生產車間，保證選礦生產所需礦石的持續(xù)且足量供應。膠帶機通廊立面上通常存在一定傾斜角度，寬度為膠帶機設備寬與人員通行所需寬度之和，長度由傾斜角度和兩端高差確定，在平面上通常成細長條形。因為跨度較大的膠帶機常設計成桁架式鋼結構，所以，這種結構自重輕，可以顯著減少基礎工程量，降低造價。桁架絕大多數構件主要受力為軸向拉力或壓力，能充分發(fā)揮鋼材的強度優(yōu)勢，減少材料用量，降低造價。鋼結構膠帶機通廊的廊身框架通常是在工廠進行加工和焊接，整體運至現場進行吊裝，施工速度很快，可以縮短土建項目的建設周期，帶來更好的經濟效益[1]。膠帶機通廊所用的鋼材可以回收再利用，減少建筑垃圾的產生，更符合綠色經濟的要求。

1 鋼結構通廊斷面尺寸的確定

通廊寬度方向的斷面尺寸應根據機械、電氣等專業(yè)提供的參數要求進行綜合考慮。通廊寬度首先要滿足工藝布置的要求，如通廊內設置膠帶機的數量和寬度、是否有其他相關設備等。其次考慮工作人員的通行以及檢修等要求。在滿足上述所有條件的情況下確定合理的寬度尺寸。通廊的高度取值應考慮人員的通過，凈高一般不應低于2.2米，否則會讓人覺得壓抑。

2 鋼結構通廊的受力分析

鋼結膠帶機通廊一般由廊身框架和支架組成。

廊身框架可以看作是一種由屋面、走道板、廊身兩側四個平面桁架組成的立體的桁架。這四榀桁架互為平面外的支撐，以保證平面外穩(wěn)定。四個平面桁架與端部的平面框架相連。端部框架必須具有足夠的剛度才能有效的傳遞荷載和承擔四榀桁架支座的作用[2]。

作用在廊身上的荷載主要是豎向荷載和橫向水平荷載。豎向荷載包括結構構件、膠帶機設備本身及所運送礦石的自重，屋面積雪荷產生的荷載，走道板平面的活荷載，豎向地震作用等。豎向荷載經由屋面和走道板平面的梁板傳遞至兩側的豎向桁架，然后傳遞到兩邊的端部框架。垂直廊身的橫向水平荷載有水平地震作用和風荷載，由屋面和走道板平面桁架傳導給端部框架。縱向水平荷載（平行廊身）包括水平地震作用和設備運行時的動力荷載。縱向水平荷載由廊身的四榀桁架傳遞至端部框架。通?？v向水平荷載的數值都不大，計算時不用考慮。所有荷載最終由端部的平面框架傳遞至支架柱頂面，繼而傳給基礎。

通廊的支架常見的是固定支架和單片支架。當建設場地的抗震設防烈度七度以下或通廊跨度不大時，通廊兩端可直接支撐在兩端相鄰的建筑物上。

3 鋼結構通廊構件的選擇

通廊兩側的桁架：上下弦桿常采用由兩個角鋼組成的T形截面，也可采用H型鋼。直腹桿和斜腹桿常采用兩個角鋼組成的組合截面。直腹桿一般采用十字形截面，斜腹桿一般采用T形截面。

通廊屋面的桁架：屋面梁可以起到直腹桿的作用，一般采用槽鋼或H型鋼。斜腹桿可采用角鋼或張緊的十字交叉圓鋼[3]。

通廊走道板水平桁架：走道板橫梁與屋面梁相似，由于滿鋪鋼板所以可不設支撐。

通廊端部框架：桁架兩端的端部框架是四榀水平桁架的支點。應注意，端部框架要選擇具有足夠的剛度的，這樣可以防止桁架由于水平荷載作用而發(fā)生扭轉情形。端部框架常采用工字鋼或H型鋼。為了保證水平力能有效的傳遞，梁柱之間的連接必須采用剛接。

通廊支架：支架與計算單元內的通廊桁架構成縱向抗力體系。單片支架的框架柱根據高度的不同可選擇H型鋼或格構柱。選擇H型鋼柱時，柱的強軸應布置在支架平面外以保證框架的平面外穩(wěn)定。為了方便施工，框架的梁柱節(jié)點一般采用鉸接，支撐一般按壓桿進行設計。斜支撐用選擇角鋼以方便連接。固定支架設計時用四柱框架，四個方向均要設置支撐。梁、柱和支撐的設置與單片支架基本相同。

4 桁架桿件設計計算

考慮受力及安裝運輸等因素，桁架的跨度一般取20m～30m，節(jié)間長度3m左右。中國建筑科學研究院所屬建筑工程軟件研究所研發(fā)的PKPM結構設計軟件中STS模塊可以進行桁架的計算。桁架可以布置成帶豎桿的人字式腹桿體系，有時也用豪式屋架中的單向斜桿體系。鑒于桁架的受力特點，設計腹桿時應做到：短桿受壓，長桿受拉，這樣就可以最大程度的發(fā)揮材料強度作用，進而減少材料用量。

構建桁架二維計算模型時，首先保證交叉的軸線相交于一點，各桿件要嚴格按柱布置，桿件形心沿軸線布置。注意，當條件滿足“軸線變動小于較大弦桿截面高度的5%”時，設計時不用計算桁架弦桿的截面為變值因素作用。第二，桁架各節(jié)點按鉸接計算。對采用節(jié)點板連接的桁架，如果桿件截面剛度較大而長度較小時，需酌情考慮由節(jié)點本身的剛性所引起的次彎矩。對于桿件截面尺寸，各桿件的允許長細比應符合國家現行規(guī)范的相應規(guī)定。利用計算軟件計算桁架時，可不考慮橫向風載的作用，而在確定各桿件截面時取比計算數值大5%～15%[4]，以此保證結構的安全性。

礦山選廠中的膠帶機通廊的傾斜角度一般在10°左右的，走道板上應焊接防滑條或踏步以方便人員行走。豎向荷載應豎直向下的加在各節(jié)點上。廊身端部框架常豎直設置，這樣可以減少水平力的產生，同時也方便廊身與支架的連接安裝。

5 桁架的連接

設計鋼結構膠帶機通廊兩端的支座形式時，通常在低點一端采用鉸接支座，另一端采用滾軸支座。滾軸支座因為設有滾軸和長橢圓形孔，所以通廊可以沿長度方向伸長或收縮少許距離，以適應環(huán)境溫度的變化。支座可以采用鋼支座或橡膠支座。附圖是鋼支座的一種構造示意。鋼支座的優(yōu)點是耐用且傳力比較符合設計上的理論，缺點是加工比較繁瑣，安裝要求嚴格。橡膠支座利用材料本身的特點，根據橡膠墊塊薄厚的不同達到鉸支座或滾動支座的作用。相比較而言，橡膠支座構造簡單，容易維護。

弦桿、腹桿及支撐之間的連接可采用螺栓連接或焊接。對于板厚較厚的構件，在采用角接接頭或T形接頭時，應控制構件所用鋼材的含硫量，或者選用強度級別較低的焊接材料，防止連接部位因構件收縮引起層狀撕裂。

6 桁架的防腐

有色金屬礦山選廠中的膠帶機通廊所面臨的防腐主要是積灰和雨水等潮濕空氣對構件的腐蝕。因為桁架構件截面較小，板厚較薄，日常維護工作一般把預防放在首位。制定防腐措施時，從維修實際出發(fā)，根據項目所在地區(qū)實際氣候條件制定相應檢查和維護周期。設計鋼結構節(jié)點時，一定避免設計易于積灰和潮濕的凹角、窩槽，同時各連接構件之間的凈空不易小于120mm，這樣方便日后維護。一般弦桿部位是桁架結構腐蝕性最為嚴重的部位，所以，日常維護過程中應加強對其的檢查和維護力度，以提高維護效果。

7 結語

鋼結構膠帶機通廊的設計過程中，必須對使用設備的生產工藝，技術要求以及建設項目所在的具體場地條件有明確的了解。在設計中，要保證設備安裝和運行所產生的荷載、人員操作的荷載、檢修的荷載以及生產使用中皮帶的實際張力與具體的使用情況相符合，防止漏算荷載。隨著科技和經濟的不斷發(fā)展，鋼結構膠帶機通廊的設計必然會產生新的變化，采用新的工藝。設計者應經常關注相應變化，做到與時俱進。

[1]中華人民共和國建設部，中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50017—2003 鋼結構設計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2003.

[2] 付裕.鋼結構桁架式通廊設計優(yōu)化與工程應用［D］.濟南：山東大學碩士學位論文，2012.

[3]井玉國，孫婧.鋼結構通廊的工程設計與應用[J].科技致富向導，2011，23.

[4]尹元初.大跨度立體桁架[M].鋼結構設計規(guī)范國家標準管理組.《鋼結構設計計算示例》編組委員會. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2008.