選煤廠主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計淺析

關(guān)鍵詞：主廠房；結(jié)構(gòu)布置；結(jié)構(gòu)計算；常見問題 

　　選煤廠主廠房是整個選煤廠設(shè)計的核心工程，它承擔(dān)著一座煤礦對原煤進行洗選加工和綜合處理的生產(chǎn)任務(wù)，是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的終端環(huán)節(jié)。現(xiàn)在主廠房常見的結(jié)構(gòu)形式有鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，鋼框架結(jié)構(gòu)以及模塊式鋼結(jié)構(gòu)主廠房。其中尤以后面兩種形式比較流行，它們不但總重輕、造型美觀、施工周期短，同時也可以降低工程造價。當(dāng)然傳統(tǒng)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)主廠房也有著后兩者不具備的優(yōu)勢，它耐久性強，不需要定期檢修維護，打掃、使用起來更為方便。本文以內(nèi)蒙古爾林兔主廠房為例，主要介紹主廠房的結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)計算以及常見的一些問題，為今后大家再遇到類似的工程提供借鑒。 

　　1 工程概況 

　　內(nèi)蒙古爾林兔主廠房年洗選能力800萬t，具有原煤分級、重介淺槽分選及煤泥加壓過濾等功能。本工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu)，磚砌體填充磚墻，屋面采用輕鋼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深-7m，持力層為④層強風(fēng)化砂巖，基礎(chǔ)采用獨立基礎(chǔ)。該工程局部總高為40.0m，建筑面積：11523.1m2。建筑體積：68057.4m3。本工程設(shè)計安全等級二級，耐火等級為二級，設(shè)計使用年限87年。結(jié)構(gòu)全長74m，4～5軸間設(shè)置沉降縫，按抗震規(guī)范縫寬取140mm。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，該廠房設(shè)兩部封閉樓梯間，一部疏散鋼梯，滿足了防火疏散要求。 

　　2 結(jié)構(gòu)布置 

　　主廠房的結(jié)構(gòu)方案是和選煤工藝的設(shè)備布置緊密相關(guān)的。為了取得經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案，在工藝進行初步設(shè)計時，結(jié)構(gòu)人員就應(yīng)參與設(shè)備布置的討論，結(jié)合實際情況針對不同設(shè)備提出具體的結(jié)構(gòu)布置方案，把分級篩等動力設(shè)備布置在對結(jié)構(gòu)最有利的位置，盡可能從布置上減輕設(shè)備振動對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。具體布置時可按以下原則進行：①動力設(shè)備應(yīng)沿梁中心布置在梁上，但不能放在懸臂梁上；②振動梁宜布置成單跨梁，以便于計算；③垂直擾力較大的設(shè)備宜布置在梁的支座附近；④水平擾力較大的設(shè)備宜布置在跨中部位，并使擾力方向與梁的軸線方向一致；⑤振動篩的擾力方向宜與樓蓋剛度較大的方向一致；⑥振動篩不宜跨軸線，以免篩下留孔切斷框架梁。根據(jù)以上原則，初設(shè)時，就開始與工藝專業(yè)詳細交流，把設(shè)備盡可能布置在有利的位置，這就為施工圖階段的設(shè)計打下了基礎(chǔ)。 

　　3 結(jié)構(gòu)計算 

　　3.1 整體計算 

　　本工程采用SATWE空間軟件進行計算，由于長度超限設(shè)置了沉降縫，本工程采用了離散型模型和整體模型作了對比。對離散模型，風(fēng)荷載偏大，計算結(jié)果偏于保守。也有不便之處，在繪制平面施工圖時，不便于整個樓層繪制，只能手工拼圖，在繪制梁柱施工圖時，無法自動完成樓層或全樓歸并，在傳遞基礎(chǔ)設(shè)計荷載時，不能同時傳遞整個上部結(jié)構(gòu)的荷載。整體模型，要把每個結(jié)構(gòu)單元定義成多塔樓，要注意計算陣型要取足夠多，使整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的有效質(zhì)量系數(shù)在90%以上，另外風(fēng)荷載。采用整體模型，在繪制平面施工圖、梁柱施工圖，以及傳遞基礎(chǔ)荷載時都比較方便。經(jīng)過兩種模型的比對計算，結(jié)果相差不大，最后采用了整體模型計算出圖。 

　　3.2 局部計算 

　　局部計算主要指的是梁的振動計算。根據(jù)《選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》可知對承受動力荷載的結(jié)構(gòu)，當(dāng)梁第一頻率密集區(qū)內(nèi)最低自振頻率計算值大于設(shè)備的擾力頻率時，可以不進行動內(nèi)力計算，但應(yīng)按動力系數(shù)法對結(jié)構(gòu)進行靜力計算。而提高梁自振頻率最有效的方法便是增加梁高。在選煤廠主廠房中，振動設(shè)備的頻率一般在16Hz左右，將振動梁的自振頻率控制在23Hz以上，便可避免共振。在初選梁截面時可以取梁跨度的1/5～1/7，基本都可以滿足要求。 

　　4 施工圖的繪制 

　　主廠房里面的設(shè)備非常多，預(yù)埋件，預(yù)埋螺栓以及預(yù)留孔洞數(shù)不勝數(shù)，這讓初學(xué)者會一頭霧水，不知道從哪里下手。但是如果要掌握了敲門，繪制起來就不那么復(fù)雜了。設(shè)計人首先要了解選煤工藝和機制專業(yè)的關(guān)系，這兩個專業(yè)其實是密不可分，相互聯(lián)系的，只有充分了解了工藝，才會讓自己事半功倍。繪制建筑圖時首先要知道平面圖上有哪些設(shè)備，然后再以皮帶中心線、滾筒中心線等基準(zhǔn)線來定位預(yù)埋件，在建筑圖中最好能繪上梁線，這樣在檢查時才不容易出錯。在繪制結(jié)構(gòu)圖時，最好采用模板圖，這樣就使得建筑圖與結(jié)構(gòu)圖做到了統(tǒng)一。 

　　5 常見問題分析 

　　5.1 荷載輸入常見問題 

　�。�1）注意主要設(shè)備荷載考慮動力系數(shù)輸入。主梁計算計入，柱子與基礎(chǔ)不要計入。 

　�。�2）重型設(shè)備區(qū)域內(nèi)樓面均布活荷載在計算中應(yīng)扣除，在設(shè)備等效均布活荷載小于4的小型設(shè)備區(qū)域，可按樓面活荷載計算，不再計入設(shè)備荷載。 

　�。�3）吊環(huán)、檢修荷載在柱、基礎(chǔ)計算中可不計入。梁計算中，檢修場地荷載按實際取值，柱與基礎(chǔ)可按相應(yīng)廠房的樓面活荷載取值。 

　　（4）提升孔周圍的梁，應(yīng)按本層最大起重量作用在梁上產(chǎn)生的彎矩、剪力影響線的最大值進行計算。 

　�。�5）注意棧橋風(fēng)荷載的輸入，皮帶機頭水平拉力不能忽視。 

　　5.2 其余常見問題 

　　（1）特別要注意安裝梁的限高、溜槽對梁的限高，這些往往都在現(xiàn)場安裝時才會被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場修改起來好多地方就要改造了，增加了很多不必要的工作。 

　　（2）地面上濃縮桶的基礎(chǔ)不能忽視，由于濃縮桶的荷載非常大，所以其基礎(chǔ)下面地基承載力和變形都要滿足，否則會影響正常使用。 

　�。�3）0.000層梁標(biāo)高建議降到地下最好-1m以下，由于該層有很多電纜溝和水溝穿過，碰到底層框架梁的話處理起來會比較麻煩。 

　�。�4）與主廠房相連的棧橋接口一定要和相關(guān)的設(shè)計人員做好配合，洞口預(yù)留不對，牛腿標(biāo)高設(shè)置不妥都會給安裝造成影響，所以一定要很謹慎對待。 

　�。�5）要預(yù)留好設(shè)備檢修洞孔，在合理的設(shè)置框架梁。 

　　（6）為了減弱或消除振動產(chǎn)生的不良影響，主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)首先考慮增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度特別是樓板的剛度。樓板鋼筋宜盡量通長布置，對于設(shè)備振動較大處的樓板，正負鋼筋均應(yīng)拉通設(shè)置，這樣可以增大樓板整體的剛度，減小因振動導(dǎo)致樓板出現(xiàn)裂縫的幾率。 

　　6 結(jié) 語 

　　主廠房設(shè)計是一項很復(fù)雜的工作，因為它需要設(shè)計人和選煤、機制專業(yè)積極配合，任何一環(huán)配合不好都會出現(xiàn)問題。尤其主廠房必須在工藝進行初步設(shè)計時，結(jié)構(gòu)人員就應(yīng)參與設(shè)備布置的討論。只有將結(jié)構(gòu)與工藝相結(jié)合，現(xiàn)場的安裝、調(diào)試才會很順利，才能做到安全可靠、經(jīng)濟合理。 

　　參考文獻 

　　[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50583-2010北京：中國計劃出版社，2010 

　　[2]高紅珍.選煤廠主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中的振動荷載問題[J].煤炭工程，2003，（5）.