沿空巷道基本顶断裂结构影响窄煤柱稳定性分析_王红胜
关于建筑钢结构设计稳定性的研究
关于建筑钢结构设计稳定性的研究 发表时间：2018-06-07T10:54:41.107Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第36期作者：杨颖惠 [导读] 对比传统建筑材料，钢结构表现出的强度高、韧性与塑性好、重量轻、节约施工时间等优势。 摘要：近几年随着建筑物越来越向着大跨度、大空间方向发展，传统的钢筋混凝土结构已不能完全满足建筑结构的多样化，钢结构弥补了混凝土结构的种种不足之处，且受到广泛的重视。而钢结构的稳定性在各种类型的钢结构中，由于结构失稳造成的事故时有发生，为了更好地保证钢结构稳定设计中构件不失稳定，保证工程质量及使用安全，有必要对钢结构的稳定性设计进行详细探讨。 关键词：建筑工程；钢结构设计；稳定性 引言 对比传统建筑材料，钢结构表现出的强度高、韧性与塑性好、重量轻、节约施工时间等优势，是节能减排的首选，因而在建筑工程中得到了广泛的应用。但是，如果不能确保钢结构设计的稳定性，那么，不仅会造成经济损失，甚至会导致人员伤亡。因此，有必要对建筑钢结构设计的稳定性进行研究。 1.建筑钢结构稳定性的概念 建筑的钢结构在受到外界干扰力的作用下能否迅速的恢复到建筑最初的平衡状态被人们称之为钢结构的稳定设计。在受到外界作用力的影响下，建筑钢结构往往会由于结构失稳，导致建筑平衡发生变化，使建筑的结构受到破坏，影响建筑的使用寿命。因而，为了提高建筑的使用寿命，人们逐渐开始对钢结构建筑稳定性分析加强了重视.随着对结构的受力分析及计算的不断进步，人们对建筑钢结构的研究开始建立在由外部负载作用，从而导致结构变形的基础上进行的。由于通常状态下建筑钢结构受到的外部负载作用以及和钢结构的失稳受力状态经过分析，发现其均为非线性受力曲线，因而，我们不难发现，现阶段建筑的钢结构的分析曲线均是建立在几何非线性分析的基础上的。 2.建筑钢结构稳定性设计的重要性 稳定性是钢结构工程设计中需要重点考虑的内容之一，现实生活中也发生过由于钢结构失稳造成的工程事故，例如2010年1月3日下午，昆明新机场38m钢结构桥跨突然垮塌，造成7人死亡、8人重伤、26人轻伤，原因是桥下钢结构支撑体系突然失稳，8m高的桥面随机垮塌下来，虽然这是在桥梁工程中发生了钢结构失稳案件，而建筑物作为人们日常工作生活的主要地点，其建筑物中的钢结构稳定性设计更需要引起相关设计人员的关注。在建筑工程中如果出现了钢结构稳定性不达标的现象就一定会导致建筑在某一个方面会存在非常严重的问题，严重的还有可能使得工程完全倒塌，造成严重的人员伤亡现象，所以在当今的钢结构设计中，一定要将钢结构本身的稳定性作为十分重要的一个因素，仔细的观察这一过程中存在的问题，并及时采取相应的措施，这样才能更好的保证建筑结构的施工质量。 3.建筑钢结构稳定性设计方法 3.1设计原则 建筑钢结构的设计必须符合一定的原则，确保所设计的结构合理，安全可靠。首先，所做结构设计应符合建筑物的使用要求。有足够的强度、刚度和稳定性，有良好的耐久性；其次，所设计结构应尽可能节约钢材，减轻钢结构重量；尽量能缩短制造、安装时间，应便于运输、便于维护，减少成本；第三，尽量注意美观，对于外露结构有一定建筑美学要求。 3.2计算方法 实际计算时的计算方法所依据的稳定设计简图应与计算实体结构稳定性所依据的简图保持一致。在一般情况下，分析框架所具有的稳定性水平以及分析框架结构的工作都比较粗糙，部分建筑工程甚至不进行该项工作，仅仅是计算框架柱设计时的稳定值。因为计算杆件稳定值时所依据的模型，均为假设模型或简化模型，所以为了确保计算钢结构的稳定值符合要求，则应使计算方法所依据的稳定设计简图与计算结构稳定性水平所依据的简图保持相同。 某橡胶厂单层采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度27m，共10榀刚架，柱距5m，柱高8m，屋面坡度1/10，柱底铰接，按弹性方法设计。屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，考虑经济、制造和安装方便，檩条采用薄壁卷边Z型钢，水平间距1.5米；墙梁采用冷弯薄壁卷边C型钢，间距为1.5米，刚架采用Q345钢，檩条和墙梁采用Q235B钢，焊条采用E43型，下面对该工程平面内的稳定性进行验算。 根据上述相关计算数据显示，该工程满足钢结构稳定性的设计要求。 3.3确保各个层面的稳定性 钢结构的特性使得其在前期的工艺设计中相对复杂，设计师需要借助专门的计算机软件对其进行质量检测，并确定多项技术指标，待其通过质量检测后，才能正式开始投产，并在建筑工程中大量应用。一般来说，钢结构测试的主要技术指标有：水平荷载系数、抗震强度系数以及结构的阻尼比等。通常情况下，建筑设计师需要根据当地环境可能的最大风荷载对钢结构的水平荷载系数进行设计，以免出现因建筑稳定性不佳而导致坍塌的事故。 3.4做好剪力调整 当前，国内高层建筑的形式已经越来越复杂，建筑的不对称设计也已成为设计的潮流，因此，在建筑当中采用斜柱的现象也越来越多的出现在人们的视线当中。和传统的垂直构件比起来，斜柱的倾角比较明显，因而也要求建筑构件能够承受一定的剪力。需要说明的是，不少建筑设计人员在设计钢结构时，往往会为了方便处理而将垂直构件简化成为柱子，将斜柱简化成为斜杆，这种方式在一般情况下不会
煤柱安全系数计算
煤柱强度及煤柱稳定性研究 根据煤柱设计理论，煤柱作为控制上覆岩层移动与破坏的主要手段，必须能够保持长期的稳定性。目前主要根据极限强度理论评价煤柱的稳定性。 极限强度理论认为，如果煤柱所受载荷达到煤柱的极限强度，则煤柱的承载力降低到零，煤柱就会破坏。一般由下式计算条带煤柱的安全系数： p p S F σ= 式中p S 为煤柱所承受的实际载荷；p σ为煤柱的强度；F 为安全系数，如果 F ≥1.5，可认为煤柱具有长期的稳定性。 1 煤柱强度分析 煤柱强度是指煤柱单位面积上所能承受的最大载荷，它是煤柱稳定性分析的 基础。煤柱的强度不仅与煤块的强度有关，还与煤柱的尺寸、煤柱内部的地质构造、煤柱与顶底板岩层的接触状况、煤柱侧向受力等因素有关。 准确预测煤柱强度是十分困难的。长期以来，针对煤柱强度的主要影响因素,人们通过现场试验和经验总结提出了许多计算煤柱强度的经验公式。具体说来可以分为以下两类，即线性公式和指数公式： ?? ? ?? ? ??? ??+=h W B A m p σσ b a m p h W σσ= 式中p σ为煤柱强度；m σ为现场立方体煤柱的临界强度；A ，B ，a ，b 为无量纲量，且有1=+B A 。A ，B ，a ，b 的取值如表1所示。 表1 常用煤柱强度经验公式参数
目前应用较多的是Bieniawski 提出的线性煤柱强度计算公式： ??? ? ? +=h W S m p 36.064.0σ 式中m σ为临界尺寸时煤柱的强度，MPa ，一般取5-8MPa 。 实际上，煤柱强度不仅与煤柱的宽高比（h W /）有关，还与煤柱的长度有关。 美国学者Mark （1997）根据式（3-11），提出了考虑煤柱长度l 影响的煤柱强度公式 ??? ? ??-+=lh W h W S m p 218.054.064.0σ 从式中可以看出，煤柱长度l 增加，可以提高煤柱的强度。 Arther Wilson(1973)最早提出了煤柱屈服区的概念。他将煤柱视为一种复杂结 构，承受不均匀的应力梯度，在煤柱中央因约束作用存在一个应力较高的核区。他认为煤柱的破坏方式是渐进的（progressive ）。根据这一思想，建立了一种新的煤柱强度计算公式： （1） 对于正方形煤柱： () 1044.481084.9462232，--?+?-=H h Wh W H S p γ（hH W 00984.0>时） ，
钢结构框架柱计算长度系数说明
钢结构框架柱计算长度系数说明 很多用户对于STS框架柱的计算长度系数计算都存有疑问，尤其是在框架柱存在跃层柱的时候，有的时候会觉得得软件得出的计算长度系数偏大，或者不准确。下面我通过一个用户的模型，来详细的讲解一下计算长度系数的问题。 1 跃层柱计算长度系数显示的问题 首先我们需要了解一下软件对于跃层柱计算长度系数显示结果的问题 用户模型如下： 选取其中一根柱子，看一下软件（satwe）对于计算长度系数输出：
绕构件X轴的计算长度系数两层分别是和，因为分了标准层，所以输出了两个计算长度系数，但如果我么手算的话，肯定是按照一个柱子来求计算长度系数，那么现在软件输出的计算长度系数，和我们手算的到底有什么区别呢 我们可以利用二维门式钢架计算验证一下，抽取这个立面，形成PK文件，二维门刚计算的计算长度系数如下：
二维门刚是按照一整根柱子求出了一个计算长度系数 计算长度系数主要涉及到构件长细比的计算，截面是确定的，那我们来看计算长度：Satwe计算结果： 下段柱计算长度=*米（层高）=米 上段柱计算长度=*米（层高）=米 二维门刚计算结果： *（+）=米 结论：从上面的计算可以得知，satwe对于跃层柱的计算长度系数，是按照一整根柱来得到的，但是输出的时候是分层输出的，所以对于求得的计算长度系数按照层高做了处理，但是结果是一样的，这个我么在后面可以手算验证。 2 如何核对计算长度系数 Satwe对于构件的的计算长度系数的计算是按照《钢规》附录D来计算的，很多用户对软件的计算长度系数存在疑问，但是通过我们的核对，绝大多数的情况，软件还是严格按照规范来计算的，但是对于一些连接情况特别复杂的情况，规范也没有特别说明的的情况，软件也会出现一定的问题，那么我们该怎样核对构件的计算长度系数呢 第一个方法，就是我们上面用到的，抽一榀，用我们的二维门刚来验证。这样的计算结果比较简洁，直观，分别看两个方向的计算长度系数，然后和satwe的计算结果对比。
围挡计算书
1 / 3 围挡计算书 1、围挡形式 1、 围挡高2m,围挡防护采用0.326mm 厚彩钢，上设0.5mm 后彩钢折件，后设40×0.7mm 方管骨架，基础为400mm ×400mm 混泥土基础，围挡防护后每3m 设置80×1.1mm 方管立柱,立柱通过4颗M14螺栓与基础栓接，立柱后采用40角钢斜撑，结构形式如下； 2、荷载计算 1）围挡自重对结构本身是有利荷载，在计算抗倾覆稳定性是不考虑自重； 2）风荷载情况下围挡最容易失稳，按照最不利情况考虑，风向为水平垂直于围挡方向时最大风力； 3）根据《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）计算围护结构时： 0k gz s z w w βμμ= 式中： k w —风荷载标准值2(/)kN m ； gz β—高达z 处的阵风系数； s μ—风荷载体型系数； z μ—风压高度变化系数； 0w —基本风压（2/kN m ） ；
2 / 3 基本风压按50年一遇的风压采用，且不得小于20.3/kN m 查表可知： 2.3gz β= 1.3s μ= 0.74z μ= 00.3w = 可得风荷载标准值22.3 1.30.740.30.7/k w kN m =???= 3. 围挡稳定性计算 风荷载通过彩钢防护传递给方管立柱，在此只计算立柱的稳定性即可，每根立柱所承受的均布荷载： 30.73 2.1/k q w kN m =?=?= 立柱受力模型图 由软件计算可知： 弯矩图： 剪力图： 轴力图： 由 图中可知立柱最大弯矩
3 / 3 max 0.88=9.248N M kN m F kN =?立柱最大弯矩，斜撑轴力 3.1 立柱计算 80×1.1方管立柱截面参数 234347.16mm ,9006.51,360260.66x x A w mm I mm === 立柱强度计算： 2max 30.881000100097.70/[]2159006.51x M N mm N mm MPa w mm σσ?? ?==== 3.2 斜撑计算 40×4角钢斜撑截面参数 2308.6mm A = 斜撑强度计算 23924829.97/[]215308.6N F N N mm Mpa A mm σσ==== 3.3 螺栓计算 支座反力： 0110.33,8.4,=N X N y F kN F kN θ==N 合力大小F =8.407kN,87.733 立柱底部通过4颗M14螺栓栓接，即每颗螺栓承受的拉力为1 2.1F kN = M14螺栓面积为153.86mm 2、容许拉力为：221153.86170/26156.2n f A f mm N mm N =?=?= 11,F f 满足要求。
钢结构梁柱连接节点抗震性能研究进展
第39卷第5期2011年10月 福州大学学报（自然科学版） Journal of Fuzhou University（Natural Science Edition） Vol．39No．5 Oct．2011 DOI：CNKI：35－1117/N．20111014．1025．019文章编号：1000－2243（2011）05－0658－08钢结构梁柱连接节点抗震性能研究进展 吴兆旗，何田田，姜绍飞，苏建强 （福州大学土木工程学院，福建福州350108） 摘要：钢结构梁柱连接节点是保证梁和柱协同工作的关键部件，其性能直接影响结构的刚度、稳定性和承载能 力．对钢结构梁柱节点应用及发展历史进行回顾，对近年来节点抗震性能的研究进展及其构造措施的改进进 行总结．发现目前梁柱连接节点的耗能能力和塑性变形多是由梁端形成的塑性铰提供；尽管这些节点在实验 中表现出优越的抗震性能，但实际工程这些节点若受到损坏，修复相对困难且费用较高．为便于震后修复，基 于控制思想提出了带有耗能元件的梁柱节点构造．然而目前该技术尚存在一些不足，需要进一步研究． 关键词：钢结构；梁柱节点；抗震性能；焊接连接；螺栓连接；耗能元件 中图分类号：TU391文献标识码：A Research advances in seismic performance of steel beam－to－column connections WU Zhao－qi，HE Tian－tian，JIANG Shao－fei，SU Jian－qiang （College of Civil Engineering，Fuzhou University，Fuzhou，Fujian350108，China）Abstract：Beam－to－column connections are the key parts for guaranteeing beams and columns to work together．Their performance can affect significantly the stiffness，stability and bearing capacity of structures．This paper looked back the history of application and development of the beam－to－col- umn joints，and summarized the seismic performance research and some improvements of connection details recently．It was found that the energy dissipation and plastic rotation of the common joints are provided by the plastic hinges which are formed in the beams．Although the joints display excellent seismic performance in laboratory，the damaged joints in practice will be repaired difficultly and cost- ly．Some innovative connections，based on the intelligent control concept，could not only provide good seismic performance but could also be easily repaired after a heavy earthquake．However，the technol- ogy of the connections is not enough to use in practice and the further research need carry out． Keywords：Steel structure；beam－to－column connections；seismic performance；welded connec-tions；bolted connections；energy absorption parts 钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占用面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点，与混凝土结构相比它是环保型的和可再次利用的，也是易于产业化的结构［1－2］．钢框架结构是由钢梁、钢柱构件通过节点连接构成，既承受竖向荷载又承受水平荷载的结构体系．框架结构由于建筑平面布置灵活、抗震性能好以及计算理论相对成熟，在中低层到高层建筑中广泛应用．钢框架结构中，连接节点是保证梁与柱协同工作、形成结构整体的关键部件，它的性能直接影响结构体系的刚度、稳定性和承载能力．本文对钢结构梁柱节点的历史进行回顾，并对近年来节点抗震性能的研究进展及其构造措施的改进进行总结，进而对钢结构梁柱节点抗震性能研究提出一些看法． 1发展历程 1．1铆钉连接 远在利用铸铁和锻铁作为结构材料时期，铆钉连接就是结构构件之间的主要连接方式．19世纪末期， 收稿日期：2010－06－30 通讯作者：吴兆旗（1977－），博士，助理研究员，zhaoqi_wu@fzu．edu．cn 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51008081）；中国博士后科学基金资助项目（20100470867）；福州大学科技发展基金资助项目（2010－XQ－25）
89-30-永久煤柱下巷道围岩稳定性及控制技术分析-2016年第3期
巷道支护理论与技术 永久煤柱下巷道围岩稳定性及控制技术分析 孙明磊1，李佳丽 2 （1.华东理工大学，上海200237； 2.中煤煤炭进出口公司，北京100024） ［摘要］以岱河煤矿Ⅳ1专用回风巷变形破坏为研究对象，从煤柱支承压力、围岩强度、现有 支护措施3个方面分析了其破坏影响因素和机理，通过建立FLAC 2D 模拟模型明确了巷道与煤柱边缘 水平距离、巷道支护方式对围岩应力分布的影响。研究了U 型钢、注浆及锚索结构补偿支护3种作用下的巷道弯矩分布、围岩位移等特点，提出了永久煤柱下的巷道在U 型钢基础上应进行注浆加固，再用锚索进行针对性支护结构补偿，形成稳定的共同承载体，有效地控制巷道变形。 ［关键词］ 永久煤柱；围岩稳定性；数值模拟；围岩应力 ［中图分类号］TD353 ［文献标识码］A ［文章编号］1006-6225（2016）01-0059-04Stability and Control Technology of Surrounding Ｒock under Permanent Coal Pillar SUN Ming-lei 1，LI Jia-li 2 （1.East China University of Science ＆Technology ，Shanghai 200237，China ；2.China National Coal Import ＆Export Co.，Ltd.，Beijing 100024，China ） Abstract ：Broken influence elements and mechanism of special return air entry of Daihe coal mine were analyzed ，which included supporting pressure of coal pillar ，surrounding rock strength and supporting way.Detailed numerical modeling of FLAC 2D was conducted to evaluate surrounding rock stress distribution that influence by horizontal distance of roadway to coal pillar edge and supporting way.These papers studied the characters of roadway moment distribution and surrounding rock displacement that influenced by three dif ferent supporting way ，which included U style steel supporting ，grouting reinforcement and compensate supporting with cable ，put for-ward grouting and compensate supporting with cable should be used on the basis of U style steel supporting in roadway under the perma-nent coal pillar ，then stability supporting body would formed ，and roadway deformation could be controlled effectively.Keywords ：permanent coal pillar ；surrounding rock stability ；numerical simulation ；surrounding rock stress ［收稿日期］2015－08－07 ［DOI ］10.13532/https://www.wendangku.net/doc/9c1964944.html,11－3677/td.2016.03.016［基金项目］国家自然科学基金项目（51174070）；河北省自然科学基金资助项目（D2013402006） ［作者简介］孙明磊（1984－），男，江苏盐城人，硕士，主要从事矿井地质环境监测和矿井生产信息化建设研究。［引用格式］孙明磊，李佳丽.永久煤柱下巷道围岩稳定性及控制技术分析［J ］．煤矿开采，2016，21（3）：59－62，149. 1工程概述 岱河煤矿Ⅳ1专用回风巷位于Ⅳ1采区轨道上山南侧，巷道埋深430 605.5m 左右，所在层位为粉砂岩，裂隙较发育，较软，含黄铁矿、钙质结 核；中间有0.5m 厚的泥岩夹层，极软，易破碎。Ⅳ1回风巷为Ⅳ1采区专用回风巷道，巷道上方布置有Ⅳ3217和Ⅳ3218工作面，两工作面回采结束后形成的永久煤柱与Ⅳ1专用回风巷斜交。Ⅳ1专用回风巷现有支护方式为29U 型钢棚支护，巷道两帮收敛量较大，棚腿扭曲变形严重，底鼓强烈，虽屡经修复但巷道有效使用断面仍难满足Ⅳ1采区生产要求。2 Ⅳ1专用回风巷变形破坏原因及机理分析研究表明，影响深部巷道围岩变形破坏因素很多，不同巷道其变形破坏原因也有着较大不同。综 合多方面资料与研究，针对岱河煤矿Ⅳ1专用回风 巷具体地质条件，巷道变形破坏因素分析如下： 永久煤柱支承压力影响Ⅳ1专用回风巷与Ⅳ 3217和Ⅳ3218两工作面回采结束后形成的永久煤柱间距较小，巷道处于回采煤柱形成的支承压力升高区。现有地质资料表明，Ⅳ1专用回风巷上方煤 柱形成的支承压力峰值约为原岩应力的3倍左右， 根据巷道平均埋深估算，围岩中的切向应力达到32MPa 以上。巷道上方的高支承压力对巷道稳定产 生较大影响。 巷道围岩强度Ⅳ1专用回风巷所在层位为粉 砂岩，裂隙较发育，且含有0.5m 厚泥岩夹层，膨胀性软岩成分含量较高。在高应力作用下，该类型 围岩极易发生变形破坏。 现有支护措施 Ⅳ1专用回风巷目前使用29U 型钢棚支护，造成其强烈变形的原因主要有： （1）现有支护结构承载性能较差 从Ⅳ1专用 9 5第21卷第3期（总第130期） 2016年6月煤矿开采 COAL MINING TECHNOLOGY Vol.21No.3（Series No.130） June 2016 中国煤炭期刊网 w w w .c h i n a c a j .n e t
钢结构计算题-答案完整
《钢结构设计原理计算题》 【练习1】两块钢板采用对接焊缝（直缝）连接。钢板宽度Ｌ＝250mm ，厚度t=10mm 。钢材采用Ｑ235，焊条E43系列，手工焊，无引弧板，焊缝采用三级检验质量标准， 2/185mm N f w t =。试求连接所能承受的最大拉力?=N 解：无引弧板时，焊缝的计算长度w l 取实际长度减去2t ，即250-2*10mm 。 根据公式 w t w f t l N
【变化】若取消端焊缝，问?=N 解：上题中令03=N ，622001?-=w l ,得kN N N 344.5051==
保护煤柱留设标准
精品文档 井田边界煤柱：30m 阶段煤柱：斜长为60m若在两阶段留设，则上下阶段各留 30m 井田浅部防水煤柱：斜长为50m 断层煤柱：每侧各为20m 工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m,两侧各为30m煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布 置在开采水平时，两巷水平间距为20m垂距为10m回风大巷上方留斜长为20m 的煤柱采区边界煤柱：20m 采区煤层上山：两巷中间为20m两侧各为20m;区段煤柱：斜长10m 矿井煤柱留设 煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。 目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。 井田边界煤柱：30m 阶段煤柱：斜长为60m若在两阶段留设，则上下阶段各留 30m井田浅部防水煤柱：斜长为50m 断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的 断层，断层一侧的煤柱宽度不小于 30m落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为i0~i5m落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。 工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m； 煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m垂距为10m回风大巷上方留斜长为20m的煤柱采区边界煤柱：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。一般取10m 采区煤层上山：两巷中间为 20m两侧各为20m; 区段煤柱：斜长10m 1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m 对厚煤层为20?30m工作面停采线至上（下）山的煤柱宽度：对薄 及中厚煤层约为20m对于厚煤层约为30?40m 2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为8?15m 精品文档
围挡计算书
围挡计算书 1、围挡形式 1、 围挡高2m,围挡防护采用0.326mm 厚彩钢，上设0.5mm 后彩钢折件，后设 40×0.7mm 方管骨架，基础为400mm ×400mm 混泥土基础，围挡防护后每3m 设置80×1.1mm 方管立柱,立柱通过4颗M14螺栓与基础栓接，立柱后采用40角钢斜撑，结构形式如下； 2、荷载计算 1）围挡自重对结构本身是有利荷载，在计算抗倾覆稳定性是不考虑自重； 2）风荷载情况下围挡最容易失稳，按照最不利情况考虑，风向为水平垂直于围挡方向时最大风力； 3）根据《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）计算围护结构时： 0k gz s z w w βμμ= 式中： k w —风荷载标准值2(/)kN m ； gz β—高达z 处的阵风系数； s μ—风荷载体型系数； z μ—风压高度变化系数； 0w —基本风压（2/kN m ）；
基本风压按50年一遇的风压采用，且不得小于20.3/kN m 查表可知： 2.3gz β= 1.3s μ= 0.74z μ= 00.3w = 可得风荷载标准值22.3 1.30.740.30.7/k w kN m =???= 3. 围挡稳定性计算 风荷载通过彩钢防护传递给方管立柱，在此只计算立柱的稳定性即可，每根立柱所承受的均布荷载： 30.73 2.1/k q w kN m =?=?= 立柱受力模型图 由软件计算可知： 弯矩图： 剪力图： 轴力图： 由图中可知立柱最大 弯 矩 m a x 0.88= 9 . 2 4 8 N M k N m F k N =?立柱最大弯矩，斜撑轴力
3.1 立柱计算 80×1.1方管立柱截面参数 234347.16mm ,9006.51,360260.66x x A w mm I mm === 立柱强度计算： 2 max 3 0.881000100097.70/[]2159006.51x M N mm N mm MPa w mm σσ???= === 3.2 斜撑计算 40×4角钢斜撑截面参数 2308.6mm A = 斜撑强度计算 2 3 924829.97/[]215308.6N F N N mm Mpa A mm σσ= === 3.3 螺栓计算 支座反力： 0110.33,8.4,=N X N y F kN F kN θ==N 合力大小F =8.407kN,87.733 立柱底部通过4颗M14螺栓栓接，即每颗螺栓承受的拉力为1 2.1F kN = M14 螺 栓 面 积 为 153.86mm 2 、容 许 拉 力 为 ： 221153.86170/26156.2n f A f mm N mm N =?=?= 11,F f 满足要求。
门式钢架结构的稳定性设计研究
门式钢架结构的稳定性设计研究 摘要：在钢架结构中，门式钢架结构具有强度高、重量轻、韧性强、可塑造等特点，可以有效利用有限的空间，在工程建设中广范应用，并逐渐代替以混凝土为主的排架结构。本文将在对门式钢架结构稳定性基本表现阐述的基础上，对其稳定性的设计展开深入探讨。 关键词：门式钢架；结构稳定；设计 1 门式钢架结构稳定性的基本表现 门式钢架结构由柱网、檩条、拉条、撑杆、斜梁、山墙骨架等构成。由于具有明显的稳定性，因此被广泛应用于厂房、超市、库房等的仓储式建筑当中。其稳定性的基本表现如下：相比于外形类似的排架，门式钢架的横梁和立柱是刚性整体连接在一起的，可以承受垂直分布荷载作用下所传递的弯矩，有利于控制横梁跨中的弯矩峰值，而排架横梁和立柱的连接方式是铰接，在均匀分布荷载的作用之下，其跨中弯矩的峰值要大于门式钢架。因此，在钢结构稳定性方面，门式钢架结构的优势更加明显。譬如无铰门式钢架的柱脚和基础固定连接，结构的内力分布较为均匀，只要地基条件符合要求，柱脚产生的轴向压力或者水平剪力等，就能够一起作用在基础之上。因此结构刚度比较大，能够满足良好地基条件下的钢结构稳定性需求。再如两铰门式钢架，其柱脚和基础的连接方式是铰接，无论是竖向荷载作用，还是水平荷载作用，其弯矩受荷能力都远远大于无铰门式钢架。最大的优点是钢架的铰接柱基都不用承受弯矩作用，基础的转角基本对其结构内力不会产生影响。由此可见，门式钢架结构具有明显的稳定性特征，但如何发挥这种结构的稳定性，需要从设计的角度对其构件进行逐个分析。 2 门式钢架结构稳定性的设计研究 门式钢架结构稳定性的设计内容，包括主体钢架结构、支撑结构、屋顶墙体的檩条、拉条、撑杆等的稳定性设计。具体内容如下： 2.1 承重结构稳定性设计 门式钢架结构的承重结构稳定性，与钢架的间距、跨度以及屋面的荷载等因素相关。结构柱距的变化，钢架的用钢量也会随着变化。譬如前者增大以后，后者就会逐渐下降，这说明门式钢架结构的承重稳定性设计，必须设计优化好最佳的柱距。门式钢架的承重结构组成部分是钢架和基础，在连接钢架、墙梁、压型钢板之后与支撑共同完成钢架结构体系的受力。在设计时需根据建筑物的侧向位移和变形限值要求，用门式钢架结构代替传统的排架结构，减少钢架承重结构的用钢量，这样就能够制定出较为合理的承重结构方案。 2.2 支撑结构稳定性设计
梁柱全焊接节点火灾响应特性研究(可编辑)
梁柱全焊接节点火灾响应特性研究 中国科学技术大学 硕士学位论文 梁柱全焊接节点火灾响应特性研究 姓名:王汉杰 申请学位级别:硕士 专业:安全技术及工程 指导教师:姚斌 20100503摘要 摘要 钢结构梁柱节点是钢结构建筑中的关键组成部分,在保持钢结构完整性和 稳定性方面发挥至关重要的作用。梁柱全焊接节点是现有钢结构建筑中应用非 常广泛的节点形式之一,研究全焊接节点的抗火性能是进行钢结构抗火设计、 火灾安全评估的重要前提和基础,具有很重要的现实意义。 本文首先对前人所完成的钢结构全焊接节点试验进行了有限元模拟的初步 验证,分析验证了有限元分析方法在梁柱全焊接节点抗火性能研
究中的适用性; 其次运用 ANSYS有限元分析软件对梁柱全焊接节点试件进行模拟计算,分析不 同升温条件下全焊接节点的火灾行为,揭示特定参数对全焊接节点的火灾响应 特性,对比分析全焊连接和栓焊连接节点的抗火性能;然后建立具有防火涂层 的有限元模型,研究不同受火方式和不同防火涂层厚度在不同温升条件对全焊 接节点抗火性能的影响;最后探索性的研究了梁柱全焊节点在降温阶段的抗火 性能变化,研究结果表明: 1、有限元分析方法在梁柱全焊接节点抗火性能研究方面具有较强的适用 性。利用有限元分析方法的结果与全焊接节点试验结果对比得到有限元分析结 果和试验结果有较强一致性的结论。 2、不同升温曲线对全焊节点到达极限状态的时间有显著影响。在具有相同 升温曲线的条件下,全焊接节点加载的荷载比越大,节点到达极限状态的时间 越短。带有加劲肋的全焊节点耐火时间略长于无加劲肋的节点。
在相同升温条 件下,全焊节点的耐火时间比栓焊节点的长,抗火临界温度略高于栓焊节点。 3、不同受火方式能够显著影响梁柱全焊接节点的耐火时间,节点受火方式 比梁柱受火方式更容易缩短节点的耐火时间,从而使节点更容易达到危险状态。 对于梁柱全焊接节点,在不同的温升条件下,不同厚度的防火涂层对节点的温 度变化有着显著的影响,涂层越厚,节点的温度变化范围越小,节点的耐火时 间越长。 4、不同降温速率对相同约束荷载水平的梁柱全焊接节点的抗火性能有着重 摘要 要影响。降温速率越慢,节点经历的温度越高,且经历的高温过程越长,导致 节点变形越大;降温速率越快,节点经历的温度越低,且经历的高温过程越短, 导致节点变形越小。不同升温速率对梁柱全焊接节点降温阶段的抗火性能也有 着重要影响,升温速率越快,节点在降温阶段的抗火性能的下降
常见的钢结构计算公式
2-5 钢结构计算 2-5-1 钢结构计算用表 为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。 承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T 700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。当采用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。 承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。 对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。 对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具
有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。 当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。 钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表2-77采用。钢铸件的强度设计值应按表2-78采用。连接的强度设计值应按表2-79至表2-81采用。 钢材的强度设计值（N/mm2）表2-77
矿井煤柱留设
矿井煤柱留设 煤矿开采中，确定合理的煤柱尺寸，其影响因素是煤层所受压力以及煤体强度。通常，煤层埋藏深度和厚度较大、围岩较软时，煤柱承受的压力就较大。煤柱强度主要取决于煤层的物理力学性质，并与煤柱的形状尺寸、巷道的服务年限及巷道支护情况有关。 目前，尚无计算煤柱尺寸的可靠方法，主要依靠现场实际经验确定。井田边界煤柱：30m； 阶段煤柱：斜长为60m，若在两阶段留设，则上下阶段各留30m；井田浅部防水煤柱：斜长为50m； 断层煤柱：断层煤柱的尺寸取决于断层的断距、性质、含水情况，落差很大的断层，断层一侧的煤柱宽度不小于30m；落差较大的断层，断层一的煤柱宽度一般为10~15m；落差较小的断层通常可以不留设断层煤柱。 工业广场煤柱：根据工业广场占地面积，按几何作图法确定；斜井井筒保护煤柱：两井中间为30m，两侧各为30m； 煤层大巷护巷煤柱：对近水平煤层，运输大巷与回风大巷布置在开采水平时，两巷水平间距为20m，垂距为10m，回风大巷上方留斜长为20m的煤柱 采区边界煤柱：采区边界煤柱的作用是：将两个相邻采区隔开，防止万一发生火灾、水害和瓦斯涌出时相互蔓延；避免从采空区大量漏风，影响正在生产的采区风量。一般取10m； 采区煤层上山：两巷中间为20m，两侧各为20m; 区段煤柱：斜长10m； 1、采区上（下）山间的煤柱宽度（沿走向）：对薄及中厚煤层为20m；对厚煤层为20～30m。工作面停采线至上（下）山的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为30～40m。 2、上下山区段平巷之间的煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为8～15m。对于厚煤层约为30m。 3、运输大巷一侧煤柱宽度：对薄及中厚煤层约为20～30m；对于厚煤层约为25～50m。 4、回风大巷一侧煤柱宽度：对于薄及中厚煤层约为20m；对于厚煤层约为20～30m。 5、采区边界两个采区之间的煤柱宽度为10m。 6、断层一侧煤柱宽度根据断层落差及含水等具体情况而定：落差大且含水时留30～50m；落差较大留10～15m；采区内落差小的断层通常不留煤柱。应当指出：大巷布置在较坚硬的岩层中，或大巷距煤层垂距在20m以上时，一般不受采动影响，其上方不留设护巷煤柱。 采区内留设的煤柱可以回收一部分，如区段隔离煤柱、上（下）山之间及其两侧的煤柱等。
围挡结构抗稳定性计算(自用版)
目录 1、围挡结构形式........................................................................................................................ - 1 - 2、荷载计算................................................................................................................................ - 1 - 3、建立模型................................................................................................................................ - 2 - 4、稳定性计算............................................................................................................................ - 3 -
1、围挡结构形式 围挡采用钢结构立柱，镀锌板厚度为0.6mm ，高度4米，下座为80cm （长）×60cm （宽）×80cm （深）的混凝土基础，围挡每3m 设一型钢立柱，主结构柱设置混凝土基础埋入地面，结构形式详见下。 围挡结构图 2、荷载计算 围挡结构自重对围挡抗倾覆是有利荷载，围挡抗倾覆稳定性计算中不予考虑。 风荷载作用下围挡容易产生倾覆矢稳，按最不利情况考虑，风向为水平、垂直于围挡方向时风力最大。 风荷载计算：根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）可以查得北京地区10年一遇基本风压为0.3KN ／m 2。 按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）围护结构风压 0k z z s W W βμμ=
钢结构设计中稳定性分析探讨
钢结构设计中稳定性分析探讨 发表时间：2019-05-28T15:46:37.827Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年3期作者：曹敏 [导读] 现阶段，由于我国社会经济的蓬勃发展，社会各阶层的生活都朝着更好的方向发展，工程项目种类繁多，正在继续施工。 浙江八达集团有限公司监理分公司浙江金华 321000 摘要：现阶段，由于我国社会经济的蓬勃发展，社会各阶层的生活都朝着更好的方向发展，工程项目种类繁多，正在继续施工。无论是在现代建筑还是公路桥梁施工中，钢结构都得到了广泛的应用。因钢结构具有自重较轻且强度较高等优点，在各种工程的施工领域中被广泛的应用着。所谓的钢结构主要指的是以钢为主要建筑材料的现代建筑结构。型钢和钢板是钢结构的主要形式。其构件间主要是通过铆钉和焊缝等方式进行的连接，从而才能够形成轻度高和结构特性的钢结构部件。因为钢结构通常会应用在桥梁建筑等中，所以钢结构对稳定性的要求极其高，如果稳定性失衡则将会引发严重的事故，使财产和人身安全受到严重的损害，所以，在钢结构的发展中，最关键的一个问题就是如何提升钢结构的稳定性，有待遇业界人士持续的研究和探索。 关键词：钢结构设计；稳定性；分析 前言 现阶段，随着社会经济以及科技的持续发展，建筑功能性也逐渐趋于多样化，而因为钢结构有较大的空间热性，所以，在一些商业、工业建筑中应用较广。又因钢结构有较低的节点，整体性能不及钢筋混凝土，因此，钢结构的稳定性成为了有关设计和施工单位主要强化的一个指标。从目前的研究现状来看，稳定性失稳的来源分析和稳定性失稳的处理占了较为主要的地位。然而，对结构设计的稳定性分析和设计原则、结构设计中内容的关键领域的研究还较为稀少。为此，文章将以此为基础，详细阐述了建筑工程项目中钢结构设计中的稳定性，以期可以为业界人士提供一定有价值的参考。 1钢结构稳定性设计的特点 1.1 设计同实际状况统一 对于实际的建筑物在设计时，通常要对多种因素进行充分的考虑，如建筑性能、钢结构的搭配材料质量、施工对施工水准、施工环境、楼层高度以及抗震性等。如果要使钢结构具备良好的安全、稳定性，则需要充分考虑影响钢结构设计的这些因素，从而科学的制定出一套经济合理、符合多种因素的最理想的结构设计方案。 1.2钢结构形式多样化 钢结构的形式呈现多样化形式，和普通钢结构的自重相比，其自重较轻；预应力钢结构的承载力明显高于普通钢结构，但钢耗较低；与普通钢结构相比，它更美观，节省了大量钢材；与普通钢结构相比，钢结构的整体强度和塑性韧性有了较大的提高，钢耗降低，目前钢筋混凝土组合结构得到了广泛应用等。不同的建筑物会应用不同的钢结构，具有各自的优点，在对建筑进行设计时，应根据建筑物的实际需要选择最佳的使用。不管何种钢结构，都必须考虑其稳定性。钢结构的重量、塑性、强度、韧性和工业化程度都很好，然而，刚度保证了低稳定性，这通常需要验算。钢结构稳定性包括局部稳定性和整体稳定性。单钢构件对大型建筑的承载力影响不大，它必须以许多单独的刚性构件连成一个整体而进行受力，不同的连接方式有不同的受力范围，需要科学的分析、讨论和研究。但，站在局部角度看，钢结构构件是由多个效的钢杆件组成，它还承受一定的压力，并逐层细分。在钢结构设计中，还需要充分考虑防止由于小错误导致整个钢结构的倒塌。 1.3局部连接安全影响钢结构整体稳定性 许多构件通过各种施工技术组装成钢结构。构件连接的稳定性影响着局部结构的安全，因此，它威胁到整体安全，只有处理好细节，才能充分保证结构的整体安全。在进行实际施工时，需要安全评估部件连接处的施工工艺，从而选择出最佳的方案开展施工，另外，要详细记录施工细节，从而为后期查验和复核奠定基础，为了防止返工问题的发生，钢结构的经济性和安全性必须统一。 2钢结构设计中的稳定性分析 当前阶段，随着建筑技术的持续进步，高层与超高层建筑不管数量亦或是规模都呈现增多的趋势，并且在多数高层建筑中，广泛的应用着非对称式的设计，鉴于此种形势下，在工程建设中越来越多的应用斜柱，其相比于垂直构建，斜柱的倾角较为显著，这在一定程度上使得建筑构建的剪力设计难度更大。需要重点关注的问题是，在对钢结构进行设计时，很多设计者为了方便操作，经常将垂直构件简化成柱子，另外，将斜柱简化成斜杆，这样，尽管操作变得简单了，然而在剪力调整时，会严重影响到设计方案，斜柱虽然使为了支撑水平方向的，然而在具体应用中斜柱同样也会对相应的水平荷载进行支撑，在对剪力进行调整时，若将斜柱简化成斜杆，对这些问题加以忽略，将产生较大的偏差。想要解决上述问题，则需要严格根据有关规范标准去开展设计，避免对设计流程进行盲目简化，并对多方面因素加以综合考虑，从而为钢结构的稳定性奠定基础。 2.2强柱弱梁设计中的稳定性 一般而言，在钢结构建筑中，最无法获缺的构件就是柱、梁，在对钢结构进行设计时，若要更好的分析钢结构的稳定性，则需要对柱、梁的整体性进行全面的考虑，而需要对一点加以明确：当遇到强震亦或是有较大的水平荷载时，钢结构的塑性铰不在柱子上，而是在梁上，只有这样，才能最大程度确保钢结构的稳定性，防止破坏钢结构。所以，设计者需要在设计时对国家相关规定进行严格的遵守，特别是在设计强柱弱梁时，要详细的计算弹塑性，从而确保塑性铰在梁上而非柱上，若和上面的标准无法符合，则要对原因进行及时找出，并合理的加以调整，然后再计算弹塑性，一直到塑性铰在梁上为止。 2.3节点连接设计中的稳定性 在之前的钢结构设计中，为了使设计流程简化，设计者通常将梁柱节点的连接看作是完全刚接亦或是理想铰接，然而，需要重点关注的是，对于完全刚结而言，框架在经过负荷变形后，梁柱夹角不会出现变化，理想铰接即为梁柱不会出现传递弯矩。随着当前钢结构节点连接形式的提取丰富，在对钢结构进行设计时，不能一味的将某一部分的节点看作为完全刚接或理想铰接。举个例子，在进行施工时，应用较为广泛的的就是半刚性节点连接，若在进行设计时把半刚性节点连接看作为理想铰接，将会使得框架的侧移量估计太高，而导致梁柱连接刚度估计偏低，最终使得柱的稳定极限承载力有过低的理论值，假如将半刚性节点连接看作为完全刚接，则将会使得框架侧移量估计