浅述洗煤厂钢结构主厂房设计

【摘要】21世纪，随着我国工业经济的发展和钢产量的逐年增加，钢结构在工业厂房建设中的应用越来越广泛。选煤厂钢结构主厂房承担着一座煤矿对原煤进行洗选加工和综合处理的生产任务，是煤矿生产系统的终端环节。简要介绍洗煤厂钢结构主厂房设计及主厂房安装时，应注意的问题。在钢结构主厂房设计时，从结构形式及结构布置上，如何采取措施，解决钢结构主厂房存在的振动问题；文章结合工程实例，提出一些合理化建议，供工程设计人员参考；特别是振动设备的合理布置，即满足了工艺布置要求，同时又能使结构安全使用。

【关键词】洗煤厂；钢结构主厂房；结构形式

1 洗煤厂钢结构主厂房设计存在的问题

主厂房作为煤炭工业选煤厂的核心，除满足广泛意义上的房屋功能外，还有一个重要的功能就是要为大量的选煤工艺设备提供坚实可靠的基座保障。但是在钢结构框架主厂房设计中，还存在着诸多的设计问题。结构布置不合理；结构选型不合理；工艺设备布置过于集中（振动设备），结构设计考虑不周，造成厂房振动等设计质量问题。影响生产正常进行，给顾客带来很多不便。而且改造加固都难以实施。因此很有必要对以上存在的设计问题进行认真仔细地分析，引以为戒，不断提高设计质量。

2 结构形式及其布置

结构形式的选择是一个极其复杂的系统工程既要考虑满足工艺要求、工艺布置流程的要求。又要考虑结构受力合理，经济实用，施工方便快捷。同时还要考虑节约能源、耗能最低。如热能、电能等综合考虑。这样就对结构设计工程师提出更高的要求。一个合格的结构设计工程师不仅能进行受力分析，更重要的是能根据实际需要选择合理的结构；在结构选型上要认真仔细分析各种因素的影响。因此要求结构设计工程师事先必须同工艺设计工程师沟通，对产生振动的设备尽可能布置在同一层标高。该层的振动设备尽可能不集中布置，也就是使振动设备布置尽量不要布置在错层上，分成几个台阶，层与层之间标高相差1000mm、800mm、600mm。这样的布置对结构整体极其不利，有可能产生整个结构整体振动。鉴于以上因素，在主厂房设计时应着重考虑以下几个方面。

（1）如果工艺布置必须将振动设备分成几个台阶时，如果层与层标高相差小于1000mm时，可将该结构层设计为同一标高，根据设备不同标高，采用设备支架及钢格栅网来处理，满足工艺布置要求。

（2）平面布置尽可能与其它相邻建筑物分离，包括基础应脱开。尽量避免由于主厂房振动转递至基础，使相邻建筑物一起振动。如主控楼等建筑物，在平面布置时，与主厂房之间距离大于2.5～3.0m。

（3）每层楼层结构布置，在结构设计时，应与工艺专业协商，尽量使振动设备布置在同一楼层。避免错层、短柱等出现。楼板尽量连续布置，在楼板洞口处必须采取措施，加强其刚度。

（4）对支撑有振动设备的梁，应对其进行振动分析计算，确定其截面刚度及其承载力。如高频筛、振动离心机、煤泥离心机、脱泥筛、精煤筛、矸石筛等支撑梁都应进行动力分析。表1为某主厂房实测主要振动设备扰频及其动力特性参数，可供设计时参考。

（5）在振动设备处，宜采用减振装置。建议可采用带弹簧的设备减振支座；改变其振动设备对支撑构件振动频率，达到减小构件振动的目的。

（6）对次生振动应从设计构造上加以控制。如柱间支撑、楼层板采用钢格栅等次要构件。柱间支撑由于在其主轴平面外刚度很小，故纵向支撑的横向振动响应较大。而横向支撑的纵向振动响应较大。柱间支撑在其平面外的振动响应幅值一般大于其四周相邻柱相应方向上的振动响应幅值，其振幅大、周期长，表现出振弦的特征。建议柱间支撑设计时，采用“”字型角钢，其效果对整体结构的减振作用比较明显。对楼层板钢格栅，建议设计选择时，应根据楼层荷载大小，允许扰度、计算跨度等条件，优先选择“Ι”型扁钢作为楼层板。同时要保证钢格栅与檩条有多点可靠连接。

3 钢结构主厂房施工时应注意的问题

钢结构主厂房施工特点之一，就是要求设备安装与钢结构厂房安装同时进行。这主要是由于主厂房部分设备重量大、体型大，同时施工可以减少许多施工工序，如可以不预留安装孔洞，而且设备就位易于准确，保证施工质量。待设备安装完成后，再浇灌各楼层组合混凝土楼板，达到文明施工、文明管理的目的。

在钢结构主厂房安装前，应检查钢柱底脚螺栓与轴线相对位置的偏移量是否满足规范要求；对底脚螺栓标高，螺栓位置，钢柱的单节柱垂直度，同一层柱顶标高偏差，上下柱连接处的错口值等，检查是否满足施工规范要求。

4 结束语

综上所述，主厂房作为煤炭工业选煤厂的核心，除满足广泛意义上的房屋功能外，还有一个重要的功能就是要为大量的选煤工艺设备提供坚实可靠的基座保障。因此我们在钢结构主厂房设计时，要慎重对待振动设备的布置，进行结构的动力分析计算及验算，有必要时对振动设备设置减振装置，改变其振动频率及振幅，达到减振的目的；对次要构件必须有可靠的连接，以免产生共振。

参考文献：

[1]徐建.建筑振动工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2]GB 50017—2003， 钢结构设计规范[S].