矿井钢结构提升机房设计体会

【摘要】文章结合实际工程，针对钢结构的提高机房的结构规划，提高机根底规划进行了一些剖析研究。剖析了钢结构提高机房的结构选型与安置,节点规划；提高机根底的工程规划要点。

【关键词】钢结构；钢柱脚规划；抗倾覆；抗滑移；

矿井提高机房是煤矿地上生产的重要修建物。顾名思义，提高机房就是放置提高机的厂房。煤矿的立井的提高机尺度较大，平面的长宽尺度都在20~30米左右。提高机考虑到检修需求，需在机房内设置相应的检修起重机，一般起重机吨位在100吨左右。提高机房在井架一侧有2个出绳孔，提高机房的高度一般都在20~30米之间。因而提高机房具有大空间，荷载大的特点。本文依据内蒙长城二号煤矿立井提高机房规划中遇到的一些问题，谈一下笔者的规划体会。

1．规划概略

长城二号煤矿立井提高机房，主机房平面尺度为14.5×21.5米，北侧有2层总高8.1米配电控制室附房，西侧有1层4.5米高的高压配电室附房，南侧为出绳孔。主机房的总高度为21.5米。提高机房内起重机为跨度为20米，起重吨位100吨。应建设单位要求选用钢结构。

2．结构选型与剖析

依据《煤矿矿井修建结构规划规范》GB50592-2010，提高机房结构安全等级为一级，抗震设防类别为乙类。因而在结构电算模型参数设置中应留意挑选相应选项。在结构规划中着重的是“概念规划”。依据提高机房的平面尺度，修建高度及起重机荷载，结构类型选为钢框排架结构。在规划初我也进行了钢结构结构和钢框排架结构模型规划比较。因为本工程的吊车荷载（起重机荷载）较大，在两种电算模型中吊车方向的钢柱均选用了钢格构柱。在钢结构模型核算结果中呈现了2项晦气状况；（1）楼层最大位移较大，难以满意有大吨位吊车时的层间位移要求；(2)两个主轴方向的动力特性在前两个周期就呈现改动系数大于平动系数。而且两侧山墙柱核算出的构件截面较大，且多处呈现钢柱不满意长细比的状况。因而选用钢结构结构则较难满意规划要求。所以，依据修建物的形体及荷载传力走向，挑选选用框排架的结构形式。规划中将吊车方向安置为钢门架，吊车的纵向安置若干道钢梁将每榀门架连系起来，以保证厂房纵向的刚度。而山墙处的抗风柱，与屋面梁铰接，与根底刚接，使得风荷载产生的弯矩直接传于根底。这样安置，就能将荷载合理的传向根底。使得结构杆件受力明确，杆件力学性能得以充分利用，从而在结构安置时就体现出经济适用的准则。

3．节点规划

在提高机房柱脚的规划中，依据《修建抗震规划规范》（GB50011-2010）第8.2.8条，第5条规则的公式，即为柱脚的极限受弯承载力应大于1.2倍的考虑轴力影响时柱的塑形受弯承载力。因而当钢柱构件取的较大时，如选用外露式柱脚就呈现柱脚底板和螺栓都非常大的状况。虽然规范没有强制规则使用刺进式柱脚，显着柱脚做成刺进式或埋入式柱脚更简单满意规范要求，且避免呈现过大的柱脚的状况。工业厂房的柱脚宜选用刺进式柱脚，刺进式柱脚的刺进深度可依据《修建抗震规划规范》GB50011-2010第9.2.16条进行规划。但遇到双肢柱的双杯口根底，钢柱的刺进深度除满意规范构造要求外，还有必要经过核算来确认。对钢双肢柱当选用双杯口根底时，分为受压肢柱和受拉肢柱，其轴向力可近似按下列公式进行核算：Nc=N/2+M/h

（1）；Nt=-N/2+M/h（2）式中，Nc为受压柱肢的轴向力规划值；Nt为受拉柱肢的轴向力规划值；M为双肢柱低端弯矩规划值；N为双肢柱低端轴向压力规划值；h为双肢柱两肢中心间的间隔。依照受压柱肢和受拉柱肢的轴向力别离核算柱肢刺进根底内的深度，取二者较大的深度。受拉柱肢：Nt=0.6um?H02?ft(3)（冲切损坏）;Nt=Hu?ft(4)(黏剪损坏)受压柱肢：Nc=Hu?ft+β?fc?Ac(5)(抗压损坏)；Nc=0.6um?H01?ft(6)（冲切损坏）式中，um为核算冲切高度1/2处的周长；H01为核算抗压冲切的有用高度，H02为核算抗拉冲切的有用高度，与根底外形有关，H为柱肢刺进根底杯口内深度；ft为混凝土轴心抗拉规划值；fc为混凝土轴心抗压规划值；u为柱肢横截面周长；β为混凝土部分受压强度提高系数；Ac为柱肢底板面积。上述公式（1）~公式（6）中，除式（6）决定杯口下边根底底板的厚度H01外，其它均与钢柱的刺进深度H有关。公式（1）更进一步说明钢柱的刺进深度与根底的外形有关。当不能符合上述公式要求时，有必要加深钢柱刺进深度或改动根底的外形尺度，或提高根底混凝土等级。

4．提高机根底规划

提高机根底的规划也本工程规划的一个要点。本工程的提高机为多绳提高机。依据《煤矿矿井修建结构规划规范》GB50592-2010相关规则。需进行抗滑移安稳性；抗倾覆安稳性验算。

4.1提高机根底受力剖析

提高机钢绳一端与罐笼相连，另一端与提高机滚筒相连。经过支撑井架与提高机根底构成力的平衡系统。因而，提高机钢绳荷载可按井架中钢绳荷载确认，具体如下：

1）正常作业时提高机钢绳荷载（Qk）规范值：

按《矿山井架规划规范》GB50385-2006中第4.1.3条核算。

2）断绳时提高机钢绳荷载（Ak）规范值

多绳提高，其间一侧为所有钢绳的断绳荷载，另一侧为所有钢绳的0.33倍断绳荷载。

由图1可知，提高机是经过螺栓受拉，型钢抗剪键受剪将水平力传递到根底上。提高机根底为大块式根底，其核算模型为刚体。对于体积大的混凝土根底为了避免施工混凝土水化热构成表里温差，导致温度裂缝，一般要求根底外表装备构造钢筋。但是在提高机设备与混凝土根底间的直接效果力的部位有2处：①螺栓垫板处根底混凝土部分承压，应力集中现象显着，需求进行部分加强处理。规划中，在根底混凝土中设置与钢套管焊接的预埋钢垫板。设置钢垫板可将压应力进一步分散，降低套管周边混凝土的应力水平。②型钢抗剪键埋入混凝土根底应经过核算具有相应的长度。并在型钢外表设置铆钉，增加锚固强度。

4.2提高机根底的安稳性核算

提高机经过螺栓与型钢抗剪键与混凝土根底连成一体，共同作业。提高钢绳的斜向上拉力成为根底的安稳晦气要素。因而需求进行根底安稳性的核算。根底的安稳性核算又包含两方面：根底的抗倾覆和根底的抗滑移。

4.2.1根底抗倾覆核算

根底四周土的固着效果，对抗倾覆也有一定的效果，但因力臂小，因而一般不考虑。现在较常用的库伦理论导得的被动土压力核算值偏大，别的根底四周的回填土的施工质量不安稳。因而安稳核算中，被动土压力一般都不考虑。依据《煤矿矿井修建结构规划规范》GB50592-2010提高机根底的抗倾覆安稳性按8.2.8条的公式进行核算。抗倾覆的安稳性系数取值按表8.2.9取值，规划时应留意荷载组合，根本组合和偶然组合是有差异的。

4.2.2根底抗滑移核算

根底抗滑移核算为克服基底面与基底土之间的摩擦力而沿基底面滑动。在抗滑核算中有两个有利要素未考虑进去。（1）室内用混凝土做的一定厚度刚性地坪对根底的抗滑效果，实际上构造合理的刚性地坪具有良好的避免根底滑动的功能。（2）根底四周回填土的固着效果对根底抗滑有一定的效果。因而，正常按公式核算的结果具有一定安全系数。抗滑移的核算相同依据《煤矿矿井修建结构规划规范》GB50592-2010，第8.2.7条进行核算，抗滑移的安稳性系数取值按表8.2.9取值，规划时相同需留意荷载组合，根本组合和偶然组合是有差异的。

5．结语

矿井提高机房是煤矿所特有的地上修建，所以在规划初应先结合煤矿矿井修建物的相关规划规范来进行规划。在实际工程规划中，应先了解清楚相关的工艺安置，在满意相关修建结构规范的同时，以满意生产工艺为前提来进行规划。清楚的了解工艺安置非常有助于修建结构规划，就能知道修建物中首要受力点在什么地方，依据受力状况安置结构体系就可以更合理、经济的完结结构规划。