某干煤棚鋼結(jié)構(gòu)檢測與設計復核

公衍文

(天津濱海高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)建設工程質(zhì)量監(jiān)督管理站,，天津 300000)

摘 要：以某干煤棚實際工程結(jié)構(gòu)為例，介紹了檢測與設計復核的基本內(nèi)容,，通過兩種計算軟件的運用,，對網(wǎng)架撓度、結(jié)構(gòu)自振特性,、網(wǎng)架桿件等進行了計算分析,，并對計算結(jié)果進行了詳細對比。結(jié)果表明,，兩類計算軟件所得結(jié)果吻合較好,，結(jié)果可信，可為同類工程提供參考,。

關(guān)鍵詞：干煤棚,；檢測；計算軟件,；設計復核

1 工程概況

某干煤棚鋼結(jié)構(gòu),，總?cè)萘繛?0 000 t，干煤棚內(nèi)最大堆煤高度為12 m,。干煤棚鋼結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)架結(jié)構(gòu)屋蓋,、格構(gòu)鋼柱及其支撐、檁條及單層自防水彩色壓型鋼板屋面等,，側(cè)墻不封閉,。

網(wǎng)架平面尺寸為102 m×50 m，跨度為86 m,，網(wǎng)架兩端懸挑均為8 m,，柱距9 m，網(wǎng)架下弦標高為28.400 m,。

屋蓋采用雙坡排水,，坡度為5%，其中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)起坡2.5%,，支托起坡2.5%,。屋面采用0.476 mm厚鍍鋁鋅表面氟碳烤漆單層彩鋼屋面板。

由于在實際的運行中格構(gòu)柱將被堆煤埋至12 m,，在斗輪機堆煤和推土機推煤時格構(gòu)柱也將受到一定的側(cè)壓力,，而上述側(cè)壓問題在原設計中沒有考慮，因此,，需對該干煤棚的原鋼結(jié)構(gòu)設計進行檢測與設計復核,，以保證其結(jié)構(gòu)安全性,。

2 設計復核內(nèi)容及應用軟件

根據(jù)甲方提供的技術(shù)條件、要求和相應的國家設計規(guī)范,、標準及規(guī)程,，對該干煤棚鋼結(jié)構(gòu)的設計進行全面復核。主要包括：①根據(jù)原設計圖紙等建立網(wǎng)架及格構(gòu)柱整體分析模型,；②進行考慮空間作用的網(wǎng)架和：格構(gòu)柱整體分析,，考慮恒荷載、活荷載,、風荷載,、溫度、地震作用以及堆煤作用等,，包括靜力分析和抗震分析,；③根據(jù)分析結(jié)果驗算網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設計，包括桿件的強度和剛度,、螺栓,、球節(jié)點及支座等；④驗算格構(gòu)柱的桿件強度及剛：度,、柱間支撐及節(jié)點,；驗算檁條的強度及剛度；驗算在網(wǎng)架側(cè)面增加檐口板和在格構(gòu)柱上增加雨棚的可行性,。為確保計算結(jié)果的準確性，本設計復核使用中國建筑科學研究院的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設計分析軟件MSGS及北京邁達斯技術(shù)有限公司的MIDAS/ GEN兩種設計軟件,。

3 分類驗算

3.1 荷載條件

根據(jù)設計文件及現(xiàn)場查勘,，部分荷載取值[1]如表1所示。

表1 荷載條件

序號荷載名稱設計文件取值規(guī)范取值驗算取值1結(jié)構(gòu)自重程序自動考慮,自重系數(shù)未明確給出未明確要求原設計網(wǎng)架各種配件總重210.95t,桿件軸心重量174.112t,折合自重系數(shù)1.212上弦恒載0.20kN/m2上弦層按實際荷載考慮0.20kN/m2(屋面板與檁條重約0.10kN/m2,考慮燈具等共取0.20kN/m2)3下弦恒載0下弦層,照明燈具04上弦活載0.50kN/m20.7kN/m2,同時應考慮安裝,、檢修荷載0.50kN/m25基本風壓0.90kN/m20.90kN/m20.90kN/m26地面粗糙度未明確給出A類A類

3.2 荷載條件正常使用荷載(恒,、活)作用下的網(wǎng)架撓度

基于上節(jié)的荷載條件，考慮的標準荷載組合為：1.00(SWT+DEAD)+1.00 (LIVE),。

在上述荷載作用下,，MSGS計算的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)最大撓度為-207.8 mm，位于上弦跨中節(jié)點,；MIDAS計算的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)最大撓度為-207.8 mm,，位于上弦跨中節(jié)點；二者完全吻合,。

原設計計算網(wǎng)架最大撓度為-211.1 mm,。與所用兩種軟件在考慮上下部結(jié)構(gòu)共同分析的情況下的計算撓度的相對差為1.56%，是吻合的,，并且均小于規(guī)程規(guī)定的86000/250 = 344.0 mm,。

3.3 結(jié)構(gòu)自振特性

由計算結(jié)果可知：結(jié)構(gòu)的前幾階的振型比較規(guī)則,，第七階后為高階不規(guī)則振型，且具有以下特點：①結(jié)構(gòu)前2階振型為水平平動且周期相近,，MIDAS與MSGS第一階與第二階出現(xiàn)的順序互換,，周期為1.1 s左右。第三階振型為水平扭轉(zhuǎn),，MIDAS與MSGS結(jié)果一致,，且周期基本相同為0.75 s。②結(jié)構(gòu)第四,、第五階振型均為豎向,，MIDAS與MSGS結(jié)果一致，且周期基本相同,，為0.6 s左右,，第六階振型仍為豎向，周期0.3 s左右,。這些豎向振型表明結(jié)構(gòu)豎向剛度較水平剛度好,，且網(wǎng)架剛度分布比較均勻[2]。

3.4 網(wǎng)架桿件設計復核

為了復核原設計在相應荷載工況下的受力情況,，基于上下部結(jié)構(gòu)整體分析的方法,，并利用兩種分析與設計軟件，分別對原設計結(jié)構(gòu)模型在不同工況下的受力情況進行分析和設計復核,?？紤]的荷載組合為：①組合1：1.20 (SWT+DEAD) + 1.40 (LIVE)；②組合2：1.35 (SWT+DEAD) + 0.7×1.40 (LIVE),；③組合3：1.00 (SWT+DEAD) + 1.00 (LIVE),。

其中，組合1與組合2為承載力驗算用的基本組合,，組合3為變形驗算用的標準組合,。限于篇幅，只在荷載組合1下的計算結(jié)果分別如圖1～2所示,。

圖1 MSGS荷載組合1網(wǎng)架上弦內(nèi)力/kN

圖2 MIDAS荷載組合1網(wǎng)架上弦內(nèi)力/kN

從上面結(jié)果可以看出,，MSGS計算的網(wǎng)架上弦桿件最大壓力為-979.6 kN，下弦桿件最大拉力為1 005.4 kN,；MIDAS計算的網(wǎng)架上弦桿件最大壓力為-979.7 kN,，下弦桿件最大拉力為1 005.5 kN。MSGS與MIDAS計算的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力相互吻合,。

原設計中,，網(wǎng)架桿件最大拉力:1 000.73 kN，桿件最大壓力:-995.8 kN。與本次計算的誤差分別為5%和1.6%,，是吻合的,。

3.5 網(wǎng)架螺栓及螺栓球節(jié)點

根據(jù)計算分析可知[3]，在各種荷載共同作用下,，網(wǎng)架中有507根桿件應力比超過0.9,，原設計使用GBSCAD和MSTCAD進行滿應力優(yōu)化設計桿件和螺栓，當桿件應力比大大超過0.9時,，相應桿件的螺栓也將超應力,，從而不能滿足規(guī)范的要求。

當螺栓超應力時,，需增大規(guī)格以滿足受力要求,，而螺栓直徑的增大將導致螺栓球直徑的增大。由計算結(jié)果可得,，超應力桿件涉及到的球節(jié)點共360個,，約占整個網(wǎng)架節(jié)點總數(shù)(554)的2/3，這意味著大量球節(jié)點不能滿足設計要求,。

3.6 網(wǎng)架三邊封時風荷載計算

1)體形系數(shù)：荷載規(guī)范中沒有明確這類屋蓋側(cè)邊封閉結(jié)構(gòu)敞開的體型系數(shù),，參考封閉建筑，取迎風面和背風面的體型系數(shù)分別為0.8和-0.5,，側(cè)邊為-0.7[4],。

2) 風壓高度變化系數(shù)：檐口高度32.76 m，高度系數(shù)為1.833,。

3) 網(wǎng)格尺寸：短邊網(wǎng)格尺寸為4.5 m×4.63 m,；長邊網(wǎng)格平均為5.059 m ×5.267 m。

屋面風荷載計算同前,。

計算結(jié)果均滿足國家現(xiàn)行規(guī)范要求,。

4 結(jié)束語

1)干煤棚鋼結(jié)構(gòu)在恒荷載、活荷載,、溫度及地震作用下，桿件的強度,、剛度以及結(jié)構(gòu)整體的變形均能夠滿足規(guī)范要求,。

2)在考慮恒荷載和風荷載作用下，網(wǎng)架中有507根桿件應力比超過0.9,，占網(wǎng)架總桿件數(shù)的24%,。應力比超過1.0的桿件476根，占網(wǎng)架總桿件數(shù)的22%,。

3)原網(wǎng)架設計使用GBSCAD和MSTCAD進行滿應力優(yōu)化設計桿件和螺栓,，當桿件應力比大大超過其承載力時，相應桿件的螺栓也將超應力。

4)當螺栓超應力時,，需增大螺栓規(guī)格,，這將導致螺栓球直徑的增大。與超應力桿件相連接的球節(jié)點約占整個網(wǎng)架節(jié)點總數(shù)的2/3,。

5)主檁條,、次檁條的強度不滿足要求,。

6)網(wǎng)架側(cè)面三邊封閉時,，網(wǎng)架本身有大量桿件超應力，格構(gòu)柱中有多根桿件超應力,，不能再承受懸挑雨篷的荷載,，也不能承受堆煤形成的側(cè)壓力和設備的沖撞力,。

[ID:003830]

參考文獻：

[1] 齊月芹,李皓玉.大跨度干煤棚網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)風荷載試驗研究[J].空間結(jié)構(gòu),2010,17(4):55-59.

[2] 郭云,陳輝,于海鳳.某熱電廠大跨度干煤棚結(jié)構(gòu)設計與分析[J].建筑結(jié)構(gòu),2015,45(17):49-53.

[3] 蔡杰.網(wǎng)架干煤棚安全監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].武漢：華中科技大學,2004.

[4] 陸玲娟,高偉,黃樹紅,等.火力發(fā)電廠干煤棚網(wǎng)架的變形特性分析[J].華中科技大學學報：自然科學版,2004,32(4):4-6.

A Dry Coal Shed Steel Structure Detection and Design Review

GONG Yanwen

(Tianjin Hi-tech Area Construction Project Quality Supervision Station,Tianjin 300000,China)

Abstract：In this paper,a dry coal shed practical engineering structure as an example,introduces the basic content of detection and design review,by using two calculation software,the deflection and vibration characteristics of the truss member are analyzed and compared,and the calculation results were compared with.The results show that the results of the two kinds of computational software agree well and the results are credible.

Key words：dry coal shed;detection;calculation software;design check

收稿時間：2016-12-20

作者簡介：公衍文(1984-)，男,，天津人,，碩士，工程師,，主要從事建設工程質(zhì)量安全管理工作,。

中圖分類號：TU391

文獻標志碼：A

文章編號：1672-4011(2017)02-0050-02

DOI：10.3969/j.issn.1672-4011.2017.02.023