第41卷第24期2015年8月

文章編號(hào)：1009-6825（2015）24-0045-03

SHANXI

山西

ARCHITECTURE

建筑

Vol．41No．24Aug．2015

·45·

鋼結(jié)構(gòu)通廊的優(yōu)化設(shè)計(jì)

馮曉霞

摘

許先杰高雅如

（中冶建筑研究總院有限公司，北京100088）

要：以實(shí)際工程為例，對(duì)鋼梁式和鋼桁架式兩種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了計(jì)算，確定了其構(gòu)件截面及布置形式，并對(duì)用鋼量進(jìn)行了對(duì)比

分析，說明了兩種鋼通廊形式各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最終得出鋼桁架通廊更加適合該工程，達(dá)到了對(duì)鋼結(jié)構(gòu)通廊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。關(guān)鍵詞：鋼梁式通廊，鋼桁架通廊，優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TU391

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

鋼梁式通廊主要由鋼梁、支架、圍護(hù)剛架幾部分組成，走道板

首先皮帶機(jī)支腿要落在走道平臺(tái)根據(jù)工藝要求布置在梁板位置，

板平臺(tái)梁上，平臺(tái)梁應(yīng)首先沿通廊縱向布置，這樣支腿布置比較

靈活，不用確定具體某一點(diǎn)的位置，支腿沿梁縱向均可布置，然后3m左右布置橫向鋼梁，將支腿荷載、平臺(tái)自重及平臺(tái)活載傳遞到邊主梁上，邊主梁再將荷載通過支座傳遞于轉(zhuǎn)運(yùn)站和支架上。平

平臺(tái)梁上鋪設(shè)花紋鋼臺(tái)縱向及橫向鋼梁一般選用窄翼緣H型鋼，

板，既可作為行走通道，亦可防止物料、灰塵等高空墜落。當(dāng)皮帶

角度大于12°時(shí)，皮帶兩側(cè)走道設(shè)置成臺(tái)階形式。走道板平臺(tái)鋪設(shè)鋼板后可以保證平面穩(wěn)定，可以不設(shè)置交叉支撐。鋼板下部設(shè)

a為置加勁肋，保證鋼板的強(qiáng)度，走道平臺(tái)梁板布置見圖1（其中，HN150×75，b為HN200×100）。

鋼梁

3000

DOI:10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2015.24.022

0引言

隨著我國工業(yè)近年來的迅猛發(fā)展，由于汽車運(yùn)輸物料已經(jīng)難

以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，所以膠帶機(jī)運(yùn)輸在冶金、煤炭、化工、礦山等行業(yè)中得以廣泛應(yīng)用，然而鋼筋混凝土及磚混結(jié)構(gòu)通廊結(jié)

施工周期長，已然不能適應(yīng)如今工業(yè)發(fā)展的需要，鋼結(jié)構(gòu)自重大、

構(gòu)有自重輕、施工周期短、抗震性能好、材料強(qiáng)度高等特點(diǎn)，目前

鋼結(jié)構(gòu)通廊的應(yīng)用日趨廣泛。鋼結(jié)構(gòu)通廊按照結(jié)構(gòu)形式可分為鋼梁式和鋼桁架式通廊，本文結(jié)合工程實(shí)例對(duì)上述兩種鋼通廊進(jìn)

說明兩種鋼通廊各自的優(yōu)缺點(diǎn)。行計(jì)算對(duì)比分析，

1工程概況

工程為某公司鋼渣加工生產(chǎn)線中的一條皮帶通廊，內(nèi)裝0．8m

寬膠帶輸送機(jī)1條，通廊長度為24m，爬升高度為6m～12m，傾角13．5°，為全封閉鋼通廊�？紤]人行、檢修通道及工藝的要求，通廊寬度設(shè)為3m，通廊高度設(shè)為2．6m，該工程抗震設(shè)防烈度為

28度，建筑物場地土類別為Ⅱ類，基本風(fēng)壓為0．40kN/m，基本雪

2

壓為0．35kN/m。一種方案為鋼梁結(jié)構(gòu)形式，中間設(shè)置一個(gè)鋼支

ab

b

ab

ab

ab

ab

ab

ab

aab

-5a

-5a

-5a

-5a

-5a

-5a

-5a

-5

鋼梁

8×3000=24000

兩個(gè)12m跨的鋼梁支撐到兩端轉(zhuǎn)運(yùn)站及中間支架上；另一種架，

方案為鋼桁架結(jié)構(gòu)形式，設(shè)置一榀24m跨的鋼桁架，無需再設(shè)置鋼桁架兩端支撐到轉(zhuǎn)運(yùn)站上。以下就此兩種方案進(jìn)行對(duì)比支架，分析。

圖1走道平臺(tái)布置圖

2．1．1

邊主梁計(jì)算

2計(jì)算模型

本文利用中國建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所開發(fā)的PKPM2010V2．2版本的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中STS模塊工具箱的簡支梁對(duì)鋼梁進(jìn)行計(jì)算。

2．1鋼梁式通廊計(jì)算作用于邊主梁上的恒載包括屋面彩板、屋面檁條、屋面支撐、櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅

將建筑和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一體化，不用再將建筑和結(jié)構(gòu)分開；5）因其截面一般較小，如不能滿足承載力的要求則可以選用組合截面，因此對(duì)組合截面的承載性能的研究就變得很有必要；6）對(duì)連接節(jié)點(diǎn)

對(duì)支撐、剪力墻等抗側(cè)構(gòu)件的影響的設(shè)計(jì)及其抗震性能的研究，

和研究，組合墻體對(duì)側(cè)向剛度的影響和應(yīng)用還有待進(jìn)一步加深；

7）施工人員和技術(shù)水平良莠不齊，技術(shù)設(shè)備也不夠完善，缺乏必要的專業(yè)培訓(xùn)，這使得施工質(zhì)量難以得到保證；8）我國的設(shè)計(jì)方法采用的是概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，以分項(xiàng)系數(shù)設(shè)

而國外則采用多種設(shè)計(jì)法，如：容許應(yīng)力設(shè)計(jì)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算，

法、荷載抗力系數(shù)設(shè)計(jì)法以及極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，其適用范圍較廣；9）關(guān)于蒙皮效應(yīng)，我國相對(duì)國外的研究晚幾十年，所以這方面的

對(duì)于考慮蒙皮效應(yīng)的設(shè)計(jì)及準(zhǔn)則還不完善，對(duì)研究還比較滯后，

于材料的選用及適用范圍，我國的規(guī)范及準(zhǔn)則相對(duì)較保守，范圍

也較小，且在一些參數(shù)的確定中，我國忽略了許多重要的因素，而國外是考慮了的；10）對(duì)于冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)在低層的研究及應(yīng)用較多層房屋的多，可考慮其在多層房屋中的應(yīng)用。

Onexplorationofapplicationofcold-formedthin-walledsteelstructureinlow-floorhouses

CaoLu

（SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621010，China）

Abstract：Thepapersurveysthedevelopmentofthecold-formedthin-walledsteelstructureathomeandabroad，sumsupthebasicinformationforthestructuralsystemofthemainstream，andpointsoutitsfeaturesandproblems，soitisimportantfortheresearchanddevelopmentofthesteelstructuresystem．

Keywords：cold-formedthin-walledsteel，low-floorhouse，developmentstatus，structuresystem

14收稿日期：2015-06-作者簡介：馮曉霞（1983-），女，工程師；

許先杰（1979-），男，工程師；高雅如（1984-），女，工程師

·46·

第41卷第24期2015年8月

山西建筑

圍護(hù)剛架及圍護(hù)檁條、彩板等上部自重，另外還包括走道板平臺(tái)梁、板及加勁肋自重，對(duì)應(yīng)活載包括屋面及走道平臺(tái)積灰荷載

20．5kN/m2、走道板活荷載2．5kN/m、工藝提供的皮帶支腿荷載225．0kN、《建筑結(jié)屋面活荷載0．5kN/m、雪荷載0．35kN/m，根據(jù)

a為HM148×100，b為鋼。屋面水平支撐具體布置見圖4（其中，

L63×5）。

gd

c

d

構(gòu)荷載規(guī)范》第5．4．3條，積灰荷載與雪荷載或不上人屋面均布活

［1］

12m跨的邊主梁選荷載兩者中的較大值同時(shí)考慮。通過計(jì)算，

擇H型鋼，截面選型為HN550×200，其截面選擇主要由撓度控

鋼梁在恒載和活載作用下的跨中最大撓度值為26．5mm，小于制，

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》通廊跨度的1/400，即30mm，滿足對(duì)主梁撓度

［2］

容許值的規(guī)定。

a

d

d

d

b

d

d

h

圖3豎向鋼桁架計(jì)算模型簡圖

主桁架

3000

2．1．2

支架計(jì)算

ba

a

支架是支撐通廊的受力構(gòu)件，由于跨度不是特別大，所以采用單片支架，水平向溫度應(yīng)力及地震荷載由通廊低端的轉(zhuǎn)運(yùn)站即取3m，高度9m，柱間支撐承擔(dān)。支架寬度與通廊寬度一致，

“十”采用字交叉斜向支撐加橫向支撐，經(jīng)過計(jì)算，支架計(jì)算簡圖A為HN248×124，B為2L63×5，C為+如圖2所示（其中，2L50×5）。

1500

ba

ba

ba

ba

ba

ba

c

主桁架

8×3000=24000

圖4屋面水平支撐布置圖

2．2．3

端門架布置

CBB1500

通廊兩端門式剛架是支撐形成的水平桁架的支點(diǎn)，使通廊兩側(cè)單獨(dú)的豎向桁架形成剛性整體，將通廊的豎向和水平作用力傳遞給支座，將通廊的豎向作用力和水平作用力傳遞到支架或者建筑物上，為了能夠保證通廊橫向的剛度和穩(wěn)定性，通廊端部門式剛架通常剛度較大，所以端門架各節(jié)點(diǎn)均設(shè)為剛接，立柱下端鉸

端門架的橫梁和立柱一般選用H型鋼，而且立柱的接于支架頂，

截面一般會(huì)很大，保證其剛度。

1500

C

A

1500

CBB

1500

1500

B

A

2．2．4

外圍護(hù)結(jié)構(gòu)

3000

圖2支架計(jì)算簡圖

外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用輕鋼檁條和壓型鋼板對(duì)墻體和屋面進(jìn)行圍

護(hù)，墻體壓型鋼板可以橫鋪，亦可豎鋪，可根據(jù)業(yè)主要求所定。

2．2鋼桁架通廊計(jì)算

3經(jīng)濟(jì)性比較

鋼桁架式通廊廊身由兩側(cè)豎向桁架、走道板平面支撐、屋面

水平支撐、端部門式剛架組成，剛度較大的端門架可視為鋼桁架的支座，將荷載傳遞至轉(zhuǎn)運(yùn)站或支架上。為了計(jì)算方便，設(shè)計(jì)人

四榀桁架互為平面外的支員通常采用平面單片桁架的計(jì)算方式，

撐，以保證每榀桁架的平面外穩(wěn)定，每榀桁架單獨(dú)計(jì)算時(shí)均可視

［3］

為平面桁架。

通過對(duì)鋼梁式及鋼桁架式兩種方案的計(jì)算，現(xiàn)就經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行兩種方案的用鋼量見表1。由于圍護(hù)檁條及彩鋼板兩種方比較，

案用鋼量是一樣的，所以此處不列入表內(nèi)。

表1

鋼梁式結(jié)構(gòu)形式鋼桁架結(jié)構(gòu)形式

邊主梁5453．76豎向桁架4350．4

兩種方案用鋼量

圍護(hù)剛架926．93屋面支撐886．12

支架770．84用鋼量9963．93

akg用鋼量11877．94

f

f

e

f

e

g

b

B

走道板平面4726．41走道板平面4726．41

2．2．1

豎向鋼桁架計(jì)算

24m桁架劃分為8個(gè)節(jié)間，每個(gè)節(jié)間長度為3m。恒荷載包括屋面系統(tǒng)、走道板平面系統(tǒng)及圍護(hù)系統(tǒng)等自重，活荷載包括積灰荷載、雪荷載、屋面和走道平面活荷載及皮帶支腿荷載等，荷載通過支撐、梁等構(gòu)件傳遞至桁架節(jié)點(diǎn)上。利用PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件中STS模塊進(jìn)行計(jì)算。建模計(jì)算時(shí)假定一個(gè)節(jié)點(diǎn)處的所有桿件軸線在同一平面上相交于一點(diǎn)，且按照理論鉸接點(diǎn)考慮，采用安全及施工等方面的要單斜腹桿式的布置形式�？紤]到經(jīng)濟(jì)、求，通常上弦桿、斜腹桿采用T型雙角鋼，下弦桿采用H型鋼，端部豎腹桿采用H型鋼，中間豎腹桿采用十字型雙角鋼，通過建模

a計(jì)算比較，最終確定豎向桁架各桿件的型號(hào)，具體見圖3（其中，b為HN175×90，c為HW175×175，d為+2L56×5，e為2L110×8，