中冶华天南京工程技术有限公司
摘要:介绍新泰大炼钢大外线工程,一电缆通廊结构设计情况,通过方案的对比,对通廊设计中若干问题提出自己的看法。
关键词:平行弦桁架；固定支架
1.工程概况
新泰大炼钢工程与新泰大盘卷工程,以一樊王河相隔,因工艺需求,现将电缆从新泰大炼钢厂区跨越樊王河,给大盘卷厂区供电.这需要我们结构专业设计一电缆通廊。
樊王河宽16m左右，但从大炼钢厂区到大盘卷厂区是46m左右。我个人初步定为两种方案，一是大跨度通廊，直接从樊王河边（即大炼钢厂区内）跨到大盘卷厂区；二是中间设计一支架，将通廊分成两跨，一跨长25.45m，一跨长21.0m。下面通过设计对比评出优缺点。
2.结构方案布置
2.1通廊一般由通廊桁架，通廊支架及两端的厂房组成，因通廊长度比较长，需设置一个固定支架。桁架主体一般由两片主桁架及中间设置的必要支撑而构成。构件的形式主要取决于它的用途，平行弦式桁架是常见的一种结构形式，它分为斜杆为上承式的平行弦桁架和斜杆为下承式的平行弦桁架。考虑到电缆通廊的荷载主要位于桁架下弦，故采用斜杆为上承式的平行弦桁架，这样桁架斜腹杆受拉，而短的竖杆受压，这是比较合理的形式，但支座处反力较大，故支座斜杆改为下承式。电缆通廊立面图，见图1。
通廊的高度一般取跨度的十分之一，从上图我们不难发现方案一的通廊高度约是方案二的通廊高度2倍。这就表明方案一受到的风荷载要远远大于方案二，同时方案一中桁架的杆件计算长度也约是方案一的2倍。初步估计方案一的桁架截面要比方案二大很多，用钢量也上去了。
2.2桁架支撑
桁架是通廊的主要承重结构，而只有在两片桁架间合理的设置上下弦水平支撑，将其连接在一起，才能形成空间几何不变体，发挥空间作用效应。桁架支撑的主要作用：一减少桁架上下弦的平面外计算长度，二与桁架上下弦形成水平桁架，以承担风荷载或水平地震力。在一般屋架设计中，为保证其稳定性，提高空间作用，水平支撑只需布置在端部和中间，而通廊由于风载往往起控制作用，很容易发生扭曲变形，为了保证结构稳定，一般通长布置水平支撑。
方案一中支撑与桁架上下弦形成水平桁架，承担风载时产生的水平位移约是1/2443，方案二的水平桁架，承担风载时产生的水平位移约是1/5686很小。并且方案一的支撑采用双角钢L80X6比方案二的L75X6要大。
在每一个通廊桁架的端部一般均设置具有足够刚度的门型刚架，以承担由通廊立面受到的风荷载，而最终传到端部的荷载。在桁架跨中的各个节点，设置隅撑，以增加起横向刚度。见图2。
由于方案一是大跨度(45.45m左右),通廊高是4m，受到的风载面积是4X45.45，传到两端(即门型刚架受到的风力)是0.45X4X45.45/2。方案二通廊高是2.2m，受到的风载面积是2.2X24.45，传到两端的风力是0.45X2.2X24.45/2。方案一中的门型刚架受到的力是方案二的约3.4倍，经PKPM计算方案一的门型刚架截面，立柱HN400X200，横梁HW200X200,在风载作用下，门型刚架水平位移约是1/677；方案二的门型刚架截面，立柱HM294X200，横梁HW200X200，在风载作用下，门型刚架水平位移约是1/610。比较而言，方案二的截面较经济合理。
2.3桁架杆件
电缆通廊上弦杆件受压，一般设计采用双角钢，下弦杆件受拉，因跨度大，下弦荷载远大于上弦荷载，本次采用H型钢，腹杆仍采用双角钢。
通过PKPM计算，方案一中的桁架杆件的截面要远大于方案二中的杆件截面，并且桁架挠度也很大。
节点设计应力求受力明确，连接简单。下弦H型钢采用立放，这样桁架腹杆与下弦很容易与其相连，并且平面内刚度大，见图3。
综上所述，方案二的桁架截面要比方案一小，受力也比较合理，用钢量也小很多，所以本次设计选用方案二。
3 通廊支架
3.1 支架形式。
支架常见两种形式，一门型支架，二八字型支架。由于本次设计通廊高度不高，故采用门型支架。通廊较长，须设置一个固定支架（在端部）见图1。通廊桁架与支架连接点均采用铰接支撑。
在设计支架时，要特别注意取风载以450方向作用在通廊面上，此力最终传到支架上。支架纵向按排架计算简图，见图4
3.2 支架杆件
门型支架常采用H型钢，支架间支撑采用双角钢，桁架荷载通过支架传向基础。支架顶部为主要受力点，所以需做的很刚，很强。支架顶点节点见图5。
4. 结论
1）对于封闭通廊计算时，不能忽略风载对支架的纵向作用，这是常常容易忘记的计算。
2）通廊端部的门型刚架要控制其位移，要做足够刚。
以上仅为本人在设计过程中对若干问题的个人理解和分析总结，希望对大家今后的设计会有所帮助。
参考文献：
[1] 钢结构设计规范 GB50017-2003
[2] 钢铁企业胶带机钢结构通廊设计规范 YB4358-2013
论文作者:陈磊
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第35期
论文发表时间:2017/3/30
标签：桁架论文; 支架论文; 方案论文; 下弦论文; 荷载论文; 截面论文; 水平论文; 《北方建筑》2016年12月第35期论文;