何 维 陆康慧

(1浙江中材工程设计研究院有限公司 2浙江虹图建筑设计有限公司)

工业厂房钢结构桁架式通廊的设计分析

何 维1陆康慧2

(1浙江中材工程设计研究院有限公司 2浙江虹图建筑设计有限公司)

在一些工业厂房，比如矿山、钢厂以及水泥厂等，通常会采取混凝土结构来制造输送系统所需的通廊。虽然能够获得一定的效果，但混凝土结构也存在一些不足，比如受力不均匀、布置受限等等。因此，便有必要针对工业厂房的通廊采取更为优化的设计。本文结合工程实例，进一步对通廊钢结构及钢支架两方面的设计进行分析，以期为工业厂房钢结构桁架式通廊的设计实现有效优化。

工业厂房；钢结构；桁架式通廊

基于工业厂房中，少不了一些设备及系统的应用，比如皮带机输送系统以及胶带机输送系统的，这些系统在应用过程中需要通廊的支持。以前，针对这些系统所采取的通廊的结构多数是混凝土结构。对于混凝土结构来说，存在一些不足：其一，受力不均匀；其二，布置受限。为了使工业厂房通廊的利用价值得到有效提高，做好工业厂房通廊的优化设计非常重要。鉴于此，本文对“工业厂房钢结构桁架式通廊的设计”进行分析意义重大。

1.相关工程实例简介

1.1 工程基本情况

某工业厂房企业在某一生产线上设置了输送通廊1条，并且在通廊内部设置了胶带输送机1条，其宽度为1.2米。对于此输送机，基于正常工作条件下，其爬升高度为13米到26米之间，总长为115米。由于希望工作人员能够在检修工作中更加方便，将通廊宽度设置为 3米。通廊所在地地震设防烈度为 6°，风压为0.3kN。在对此项工程的通廊高度以及地面管网道路构成情况进行充分考虑的条件下，对通廊跨度提出了比较高的要求，进而在通廊结构选择上，选择了钢结构桁架式通廊。

1.2 通廊受力情况

对于本工程的钢结构桁架式通廊来说，通廊左右均设置转运站，由于考虑到受力的均匀性，在高、低两运转站之间设置了滚动支座2个、中间支架2个、固定支架1个。其中，固定之间处于最中间位置，确保了通廊结构的稳固性。对于通廊两端和转运站来说，主要是通过滚动支座的方法来实现连接的，其他部位的连接都属于铰接。对于通廊本身所存在的重力、人行活载作用力以及设备荷载作用力来说，是经钢结构桁架式通廊支座向转运站及钢支架传递的。此外，横向水平荷载作用力由固定支架和中间支架负责；而竖向垂直荷载作用力则是固定支架、中间支架、运转站支架三者共同负责。由于考虑到工作的需求，在本工程的钢结构桁架式通廊设计过程中，还需要对其中的通廊钢结构设计与钢支架设计充分重视，确保两方面的设计均能够体现出优化、完善的特点。

2.通廊钢结构设计分析

2.1 结构形式及受力情况

通常而言，钢结构桁架式通廊具备的类型有两种，即为人字形腹杆式桁架结构与单斜腹杆式桁架结构。基于受力角度而言，斜腹杆主要承受的是拉力，而竖腹杆主要承受的是压力，所以从整体上来看，斜腹杆与竖腹杆在受力上具备明确且单一化的特点。并且，基于受力上，斜腹杆与竖腹杆差距不大，均表现为均匀。基于节点位移角度而言，由于会遭遇地震作用力的影响，导致单斜腹杆式桁架结构在节点位移上不够显著，但抗震效果却很好。

2.2 桁架高度及跨度控制

对于通廊钢结构桁架来说，需根据工艺要求，同时结合高跨比，进一步对桁架的高度加以确立。通常情况下，钢结构桁架高跨比需空载1/5至1/12之间，而跨度则需控制在18米至36米之间。

2.3 荷载作用力分析

对于荷载作用力来说，需明确的包括：（1）明确设备荷载作用力，其主要会在工艺技术的应用下受到影响。（2）明确通廊结构自重作用力，其自重涵盖的部分包括钢架、围护结构、平台以及支撑结构等。（3）明确活载作用，主要涵盖了走道、积灰以及风雪等。基于受力情况分析过程中，可把荷载作用力向节点集中，并作出相应的假设，可假设为：节点位置全部杆件轴线基于同一个平面上具备一个相交点。以理想的铰接处理为依据，可利用PKPM钢结构设计软件完成相应的计算。但是，基于直接利用PKPM软件的情况下，只能分析平面的受力情况。儿基于纵向、竖向荷载的计算过程中，未将设备启动力因素纳入其中进行考虑。所以，在腹杆计算取值以及弦杆计算取值过程中，可扩大大约 10%，以此使结构承载能力的经济性以及稳定性得到有效提升。

2.4 通廊钢结构优化设计思考

在本工程中，确保通廊钢结构的优化设计非常关键。因此，便有必要对腹杆平面外应力和腹杆平面内应力之间的比值进行最大程度的控制。同时，还有必要使钢结构在整体层面上的稳定性得到有效提高，此外，还需要确保施工的翻遍。综合上述各大因素考虑，基于弦杆布置方面，便可以选择宽翼缘H型钢。而在腹杆方面，则选取长肢相并的双角钢。经节点板实现对杆件的连接，同时以桁架节点应力要求，合理选择节点板厚度，一般需保证其＞6mm。此外，基于通廊桁架结构端部还需要充分注意的是，通常会对其设置门式支架，并且基于桁架跨当中的各大节点当中对隅撑加以设置，基于上弦和下弦平面同时对水平方向支撑加以设置，从而使通廊结构的横向抗扭刚度得到有效增强，同时使其稳定性能够符合实际要求。根据上述设计思路，那么通廊钢结构便能够在很大程度上实现优化设计。

3.钢支架设计分析

除了需要做好以上提到的相关设计工作之后，还需要做好钢支架的设计工作，合力选择支架，并针对固定支架的一些要求进行分析。具体内容如下：

3.1 支架选择

在本次工程当中，应用了单片支架作为中间支架，其是由两个H型钢组合而成的，可以选取的支撑方式诸多，涵盖了人字形支撑方式、十字交叉支撑方式、空腹式支撑方式以及八子形支撑方式等。基于支撑方式选择过程中，需对多方面的具体情况进行认真且详细的验算，包括：其一，通廊结构整体强度水平的验算；其二，位移情况的验算；其三，稳定性的验算。基于本次工程当中，将通廊的结构宽度设置为3米，是一种比较大的宽度，为了确保宽度设置的合理性，基于柱间支撑方式选取上，选取了十字交叉支撑方式。基于此方案的条件下，都选取了双角钢作为斜向支撑以及横向支撑。其柱角选择了外露式的，支架底部柱脚和基础经钢锚栓与平板支座实现连接；平板厚度则在对基础混凝土压应力进行计算的基础上得出。此外，底板厚度需控制在＞20mm，基础高出地面的高度需＞100mm，以此使钢结构的防腐效果得到有效增强。

3.2 固定支架分析

基于固定支架层面而言，在本次工程当中，固定支架是由四个H型钢组合而成的。基于节间部位有十字交叉形式的水平支撑设置，这样能够使固定支架的刚度得到有效增强，同时使固定支架的稳定性能够充分符合相关设计要求。柱顶和桁架端部钢架实现铰接，同时柱顶也可以和滚动支座实现连接，而支架底部柱脚则和基础在钢锚栓的作用下，与平板支座实现有效连接。

3.3 整体设计思路分析

结合上述恩熙，认识到基于钢结构桁架式通廊设计过程中，为了确保设计的优化及完善，需对相关因素进行综合考虑，包括建筑实况、图纸设计以及工艺要求等，同时根据实际工程的地质情况以及地震作用力影响等情况，进一步使通廊结构的经济性、实用性、科学性得到有效保证。

4.结语

通过本文的探究，认识到以往在工业厂房中在通廊设计过程中，主要使用了混凝土结构，而混凝土结构存在受力不足、布置受限等方面的缺陷。为了使工业厂房通廊的设计效果得到有效提高，合理设计钢结构桁架式通廊显得非常重要。在实际设计过程中，需对工程的实际情况加以掌握，进而做好通廊钢结构的设计以及钢支架的设计。在通廊钢结构设计过程中，需考虑结构形式及受力情况、桁架高度及跨度控制、荷载作用力等要素。在钢支架设计过程中，则需重点考虑支架的选择，并做好固定支架的相关设计工作。相信从以上方面加以完善，

工业厂房钢结构桁架式通廊的设计将能够得到有效优化，进一步为工业厂房相关工作效率及质量的提高奠定夯实的基础。

TU7

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1007-6344（2016）03-0099-01

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