一种超大跨度偏心支撑网架结构煤棚的制作方法

本发明涉及建筑结构技术领域，具体涉及一种超大跨度偏心支撑网架结构煤棚。

背景技术：

目前，将网架结构作为传统大跨度煤棚设计的技术较为成熟。我国现有储煤场90％以上采用钢网架加彩钢板形式。超大跨度的结构，国内多采用预应力钢桁架或中间设立支撑的网壳结构形式。支座节点的设计和支撑条件的确定是柱面网架设计中较为关键的问题，当选用空间网架结构(中间不立柱)时，由于跨度(跨度超过120m)和纵向长度尺寸都很大，通过计算分析，网架结构至少需要三层，局部达到四层，用钢量很大，造价高，且钢网架较重也存在安全隐患，而如果减少钢网架的层数又容易出现结构不稳定的情况，因此需要一种结构简单、安全性高、成本低廉的煤棚结构。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供一种超大跨度偏心支撑网架结构煤棚，能够至少解决现有技术中煤棚钢网架结构重量大、成本高、存在安全隐患等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超大跨度偏心支撑网架结构煤棚，包括钢网架、支撑边柱、偏心支撑柱；

所述钢网架的两侧分别设置在对应的支撑边柱上，所述钢网架上铺设有彩钢板或玻璃钢采光带，用于遮盖所述钢网架下方的空间；

所述支撑边柱设置在所述钢网架的两侧用于支撑所述钢网架；所述支撑边柱上设置预埋件，所述预埋件与所述钢网架两侧的下端下弦相连接；

所述偏心支撑柱设置在所述钢网架的中心线与所述钢网架的一侧之间，用于支撑所述钢网架；所述偏心支撑柱的一端连接所述钢网架，另一端固定在地面上，地面下对应设置有第一基础。

基于上述，包括多个所述偏心支撑柱，多个所述偏心支撑柱沿所述煤棚的纵向间隔设置在所述钢网架的下方。

基于上述，所述偏心支撑柱的上部为钢结构件，下部为钢筋混凝土柱，所述钢结构件是由箱形柱和钢梁连接而成的钢框架体系，所述钢结构件通过钢柱脚固定在地面上的所述钢筋混凝土柱上；

优选的，所述钢柱脚为外包式柱脚或者埋入式柱脚。

基于上述，所述支撑边柱的上端连接所述钢网架，下端设置在地面上，地面下对应设置有第二基础。

基于上述，还设置有横梁，所述横梁为桁架结构，所述横梁设置在所述偏心支撑柱之间，在所述横梁与所述偏心支撑柱的连接处设置隅撑，所述横梁和所述偏心支撑柱构成梁柱，所述梁柱用于支撑所述钢网架的重量；所述钢网架与所述梁柱之间设置有传力构件，所述传力构件通过设置于所述梁柱上的支座设置在所述梁柱上，从而将所述钢网架的重力传递给所述梁柱。

基于上述，所述钢网架的顶部设置有屋顶通风口。

基于上述，所述煤棚的底部设置有底部进风口。

基于上述，所述钢网架为三心圆柱面网架结构。

基于上述，所述钢网架为单拱双层结构。

基于上述，所述钢网架的跨度范围为120m～170m。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本发明提供的一种超大跨度偏心支撑网架结构煤棚，在煤棚的下方设置有偏心支撑柱，基于该偏心支撑柱的钢网架结构区别于常用的中间设柱的网壳结构，间隔设置的偏心支撑柱能够满足斗轮机在煤棚中工作时对空间的需求。同时所有沿纵向设置的偏心支撑柱均包括固定在地面上的钢筋混凝土柱，在钢筋混凝土柱下方的地面下设置有基础，这种空间网架结构，仅双层网壳结构就能满足受力等要求，虽然增加了支撑柱与基座混凝土用量，但钢结构用量明显减少，减轻了钢网架的重量，降低了造价，甚至低于预应力管桁架结构。

附图说明

图1为本发明实施例中煤棚的正视结构示意图；

图2为本发明实施例中煤棚的侧视结构示意图；

图3为本发明实施例中传力构件的结构示意图；

图4为本发明实施例中支座的结构示意图；

图5为本发明实施例中横梁平面布置图；

图6为本发明实施例中横梁斜撑杆立面布置图；

图7为本发明实施例中钢柱脚的侧面剖视图；

图8为本发明实施例中钢柱脚的俯视图；

图9为本发明实施例中预埋件的结构示意图。

图中：10为支撑边柱；20为支撑边柱；21至26均为钢筋混凝土柱；3为钢网架；41至46均为钢结构件；5为横梁；51为钢柱；6为屋顶通风口；7为传力构件；8为垂直中心线；9为底部进风口；11为连接管；12为支撑台；13为底座；14为栓钉；15为混凝土层；16为灌注混凝土；17为钢筋；61为预埋件；71为支座。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本实施例中煤棚的结构包括钢网架3，钢网架3为单拱形，优选三心圆柱面网架，图1的结构示意图的视角是从煤棚进口处进行观察，在钢网架3的两侧设置有支撑边柱，图1中显示出了两个支撑边柱10和20，支撑边柱的上端连接钢网架3，下端设置在地面上，地面下对应设置有基础，基础的概念为：为保证支撑边柱把上部荷载传递给地基而设置的钢筋混凝土结构，基础通常位于地面以下，上有覆土。

钢网架3的两侧设置在支撑边柱上，钢网架3的每个侧面下方可以间隔设置多个支撑边柱，以起到更好的支撑作用。支撑边柱上设置预埋件61，如图9所示，预埋件与钢网架3两侧下端的下弦相连接。

钢网架3与支撑边柱的连接方式选择下弦节点支承。圆柱面网壳的支承方式通常有三种：上弦节点支承、下弦节点支承和上下弦节点共同支承。本实施例中支承形式对支撑柱位移敏感，因此选择下弦节点支承，能取得较好的技术、经济效果，避免产生较大的弯矩作用，而采用上下弦节点支承对网壳而言类似固接支承，较大程度限制了支撑处的转角，将产生较大的弯矩作用，对支撑柱附近杆件非常不利。对于基础沉降或煤场堆载引起支撑柱位移不能准确控制时宜避免采用这种支承方式，由于本实施例结构为超大跨度，因此不采用这种支承形式。

本实施例在钢网架的下方设置有偏心支撑柱，偏心支撑柱由两部分组成，上部为钢结构件，下部为钢筋混凝土柱，图1中显示一个偏心支撑柱，该偏心支撑柱的钢结构件41是由4根箱形柱和钢梁连接而成的钢框架体系，钢结构件41通过钢柱脚固定在地面上的钢筋混凝土柱21上。如图7和图8所示，本实施例中钢柱脚为外包式柱脚，即在钢柱51的翼缘设置栓钉14抗剪，将钢柱和由下部短柱伸出的钢筋17在钢柱四周外包一段混凝土层15，外包段钢柱内灌注混凝土16。外包式柱脚钢柱与基础为铰接。外包式柱脚也可选用埋入式等其他柱脚形式。

图2中显示的41至46也均为对应偏心支撑柱上的钢结构件，这些偏心支撑柱沿着煤棚的纵向间隔设置，图2显示的是煤棚的侧面视角，煤棚的纵向即为图2中的横向；偏心支撑柱之间的间隔距离满足推煤机等设备通过。偏心支撑柱的上端连接钢网架3，如图1所示，钢结构件41的下端设置在钢筋混凝土柱21上，钢筋混凝土柱21设置在地面上，图2中钢结构件41至46的下部分别对应设置有钢筋混凝土柱21至26，每个钢筋混凝土柱对应的地面下也设置有基础。

本实施例与现有技术相比：未设偏心支撑柱时，需要设置3层甚至4层网架，而设了偏心支撑柱以后，部分网架重量及受力通过偏心支撑柱传给基础，从而将网架层数减少到2层即可满足受力要求。而如果在中间设支撑，虽然也能将上部荷载通过支撑传递给基础，但是就需要足够厚的网架来承受荷载，如果不设中间支撑柱，直接通过增加网架厚度，则用钢量就会更大。

本实施例中还设置有横梁5，如图5和图6所示，本实施例中横梁5为桁架结构，如图3所示，横梁5设置在偏心支撑柱之间，横梁5的顶端与偏心支撑柱的顶部平齐；为了保证整体稳定性，在横梁5与偏心支撑柱的连接处设置隅撑，横梁5和偏心支撑柱构成梁柱结构，该梁柱用于支撑钢网架3的重量；钢网架3与梁柱之间设置有传力构件7，传力构件7通过设置于梁柱上的支座71设置在梁柱上，从而将钢网架3的重力传递给梁柱；钢网架3通过由杆件和螺栓球组成的传力构件7与支座71，从而将钢网架3的重力传递下来。

如图4所示，支座71包括底座13，底座13设置在横梁5的顶部，底座13上设置有支撑台12，支撑台12的上端面设置有用于放置连接管11的凹槽，连接管11是钢网架3上与支撑台12连接的部位。

本实施例中偏心支撑柱设置在钢网架3的垂直中心线8与一侧(图1中所示为右侧)之间的设定位置，设置的多个偏心支撑柱将钢网架3下方的空间分为左右两部分，如图1所示，左侧空间大于右侧空间。钢网架3上铺设彩钢板或有机玻璃钢采光带，实现对钢网架3下方空间的遮盖，彩钢板或有机玻璃采光带与钢网架的连接方式不限，本实施例中采用螺栓连接。

本实施例中两侧的支撑边柱较矮，以减少钢网架传递的水平力所产生的弯矩；偏心支撑柱较高，高于煤堆的高度，偏心支撑柱的柱间距满足推煤机行驶时必须的宽度。本实施例中两侧支撑边柱高度为地面以上8米，偏心支撑柱高度为地面以上20米，两者相差12m，高度的确定与堆煤高度及煤堆边线有关。

本实施例在煤棚顶部最高处设置有屋顶通风口6，如图1和图2所示，在低位设置底部进风口9，使煤棚中的整个空间形成合理的气流组织，以利于烟气和有害气体的排出。如图1和图2所示，本实施例中是沿屋面纵向，通过将上部钢网架局部升高突出屋面，且突出部分不安装彩钢板，从而形成的屋顶通风口。底部进风口9为在煤仓侧壁彩钢板上设置普通固定防雨百叶窗进风，起到防止煤粉外溢及整合气流流向的作用。

本实施例适用于超大跨度偏心支撑网架结构煤棚，这里的超大跨度是指跨度范围在120m～170m之间，例如125m、130m、140m、145m、150m、160m、165m，对于如此大跨度的煤棚，煤棚中仅设置有一台斗轮机运行，采用本发明，能够满足斗轮机对工作空间的要求，偏心支撑柱与两边的支撑边柱共同承受上部单拱钢网架及钢网架上彩钢板的重量，斗轮机设置在较大跨度一边，堆煤通过斗轮机取料，较小跨度一边的堆煤可以利用推煤机，通过偏心支撑柱中间的间距将煤推过去。

偏心支撑柱位置的选取能较好地实现超大跨度，受力合理，且用钢量最经济，比相同跨度的普通钢网架(中间未设支撑柱)和预应力管桁架结构工程造价低，能够仅靠双层网壳结构就能满足受力等要求，虽然增加了柱与基础混凝土用量，但钢结构用量明显减少，降低了造价，甚至低于预应力管桁架结构。

本发明采用由两向、三向交叉的桁架体系或四角锥体系等组成的双层网壳结构，在同样满足斗轮机工艺前提下，初步估算创新的结构设计技术比普通圆柱面体形可节省工程造价15％～20％。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里记载的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本申请旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据本申请的保护范围来确定技术性范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的代表保护范围的内容来限制。