中华人民共和国国家标准
矿山提升井塔设计规范
Code for design of mine winding tower
GB 51184-2016
主编部门:中国煤炭建设协会
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2017年4月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1268号
住房城乡建设部关于发布国家标准《矿山提升井塔设计规范》的公告
现批准《矿山提升井塔设计规范》为国家标准,编号为GB 51184-2016,自2017年4月1日起实施。其中,第1.0.4、8.1.4、8.1.5、8.2.8条为强制性条文,必须严格执行。
本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2016年8月18日
前言
本规范是根据住房城乡建设部关于印发《2013年工程建设标准规范制订、修订计划的通知》(建标[2013]6号)的要求,由煤炭工业合肥设计研究院会同有关单位共同编制完成。
本规范在编制过程中,编制组进行了广泛的调查,吸收了多年来的工程设计及实践经验,并在全国范围内广泛征求了设计、勘察、科研、教学等单位和专家、学者的意见,经多次讨论、修改和完善,最后经审查定稿。
本规范共分8章和1个附录,主要内容包括:总则、术语和符号、布置与选型、结构荷载、结构计算、构造、地基与基础、抗震设计等。
本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
本规范由住房城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,中国煤炭建设协会负责日常管理工作,煤炭工业合肥设计研究院负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中。请各单位注意总结经验,积累资料,随时将有关意见或建议反馈给煤炭工业合肥设计研究院《矿山提升井塔设计规范》编制组(地址:安徽省合肥市阜阳北路355号,邮政编码:230041;传真:0551-65534874;E-mail:xionghui3000@163.com),以供今后修订时参考。
本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:
主编单位:中国煤炭建设协会勘察设计委员会
煤炭工业合肥设计研究院
参编单位:中煤邯郸设计工程有限责任公司
中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司
北京三磊建筑设计有限公司
中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司
中国瑞林工程技术有限公司
主要起草人:朱晓辉 闫红新 王勇 周家英 黄通才 付文好 柯文改 熊辉 宋中扬 侯国文 邵一谋 任爱国 路中科 杨如曾 关家祥 魏利金 朱颂华 李大浪 牟洪 张明振
主要审查人:王志杰 张长安 李丁 董继斌 孙祥 刘红叶
1 总 则
1.0.1 为规范矿山提升井塔设计,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量,制定本规范。
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1.0.2 本规范适用于新建、改建、扩建矿山钢筋混凝土结构提升井塔、钢结构提升井塔的设计。
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1.0.3 新建井塔结构设计使用年限应与矿井生产服务年限相适应。
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1.0.4 井塔结构安全等级应为一级。
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1.0.5 井塔抗震设防类别应为重点设防类。
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1.0.6 井塔的生产类别应与提升物料种类相适应,井塔耐火等级不应低于二级。
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1.0.7 井塔设计应与施工、生产工艺紧密结合,选择合理的结构方案。
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1.0.8 矿山提升井塔设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
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2 术语与符号
2.1 术 语
2.1.1 摩擦轮 friction winder
设置在井塔大厅层,用于悬挂钢丝绳,由摩擦传动提升重物的滚轮。
2.1.2 防撞梁 bumper beams
提升容器过卷后防止冲撞井塔结构的构件。
2.2 符 号
2.2.1 荷载、荷载效应及系数:
Ak——偶然荷载标准值;
C——结构或构件达到正常使用要求的规定限值;
Gk——永久荷载标准值;
Qk——可变荷载标准值;
Rd——结构构件抗力的设计值;
Sd——荷载效应组合设计值;
SA1k、SA2k——第1个、第2个偶然荷载效应标准值;
SGk——永久荷载效应标准值;
SQk——可变荷载效应标准值;
SWk——风荷载效应标准值;
Smax——提升钢丝绳的最大静张力;
T——摩擦轮一侧钢丝绳断绳荷载;
γ0——结构重要性系数;
γG——永久荷载的分项系数;
γQ——可变荷载的分项系数;
γEH、γEV——水平、地震作用分项系数;
γw——风荷载的分项系数;
ψC——可变荷载的组合值系数;
ψQ——可变荷载的准永久系数。
2.2.2 几何参数:
H1——摩擦轮中心高度;
H2——提升机大厅的高度;
R1——摩擦轮半径;
R2——导向轮半径;
θ——钢丝绳与铅垂线之间的夹角。
2.2.3 其他:
a——提升加速度;
g——重力加速度;
f——运行阻力系数。
3 布置与选型
3.1 平面布置
3.1.1 井塔平面布置应包括下列主要内容:
1 提升机大厅平面布置;
2 导向轮层平面布置;
3 底层平面布置。
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3.1.2 提升机大厅平面布置应符合下列要求:
1 提升机、电动机等设备运转部分与墙面的距离不应小于1.5m;提升机、电动机端部与墙面的距离应由工艺专业确定;
2 提升机、电动机等设备固定部分与墙面的距离不应小于1.2m;
3 应设置电动桥式吊车;
4 操控室宜布置在大厅层,操控室应封闭、隔音;
5 设备安装检修场地应布置在主要设备附近。
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3.1.3 导向轮层宜设于提升机大厅的下一层。
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3.1.4 底层平面布置应符合下列要求:
1 箕斗不宜存放在井塔内;
2 信号室应布置在进车侧,空气加热室应留出风道口;
3 井口周围应设安全栏杆,且高度不应小于1.2m;
4 主井受料仓及矿物运输出口位置应由工艺专业确定。
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3.1.5 井塔内应设一个疏散楼梯,楼梯间可不封闭;可采用宽度不小于800mm,且坡度不大于60°的金属工作梯兼作疏散楼梯。
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3.1.6 井塔内宜设客货两用电梯,其载重量不宜小于1000kg;电梯宜布置在塔内。
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3.1.7 吊装孔净尺寸不应小于起吊最大件设备外形尺寸每侧加100mm;吊装孔的布置应符合下列要求:
1 塔内吊装时,吊装孔宜设置在各层同一位置,且不宜设置在井塔角部;吊装孔应设盖板或活动栏杆;
2 塔外吊装时,吊装孔宜设置在井塔悬挑结构的楼板上,并应设盖板,在寒冷地区盖板应加铺保温层;
3 侧墙吊装时,吊装孔宜设置在井塔壁板上;吊装孔应安装保温及气密性能好的内开大门,且应在大门外侧加设活动栏杆。
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3.2 竖向布置
3.2.1 摩擦轮中心高度H 1(图3.2.1)应按下式计算:
式中:h1——罐笼提升时,为井口至出车轨面的高度;箕斗提升时,为井口至箕斗卸载闸门卸载口的高度,应由工艺专业确定;
h2——罐笼出车轨面或箕斗卸载闸门卸载口至其本体上框梁顶面的高度;
h3——提升容器在正常卸载位置时,容器上框梁顶面至防撞梁底面的高度,应由工艺专业确定;
h4——防撞梁底面至导向轮中心的高度,应由工艺专业确定;
h5——导向轮中心至摩擦轮中心的高度,应由工艺专业确定;
图3.2.1 摩擦轮中心高度
h2′——提升容器本体上框梁顶面至悬挂装置绳卡上缘的高度,应由工专业确定;R1——摩擦轮半径;R2——导向轮半径。
3.2.2 提升机大厅高度H2(图3.2.2)的确定,应符合下列要求:
1 提升机大厅高度应按下式计算:
式中:d1——提升机基础台的高度;
d2——吊车起吊高度,可取200mm~500mm;
d3——提升机摩擦轮闸盘直径,应由工艺专业确定;
d4——吊车取物装置计算高度,应由工艺专业确定;
d5——吊车要求高度;
d6——吊车顶面与屋面构件底面间的净空,可取400mm。
图3.2.2 提升机大厅高度
2 电梯间、楼梯间位于吊车行走范围时,吊车最下凸出部分与电梯间、楼梯间最高点之间净距不应小于200mm。
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3.2.3 导向轮层高度的确定应符合下列要求:
1 导向轮顶点至安装起吊梁底的高度不宜小于1.5m;
2 钢丝绳罐道悬挂装置设于导向轮层时,导向轮层层高应满足钢丝绳罐道悬挂装置安装、检修和更换要求。
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3.2.4 井塔底层高度应满足安装和更换提升容器要求。
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3.2.5 其他无特殊要求的中间各楼层层高宜相近。
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8.2 计算要点
8.2.1 井塔应进行多遇地震作用下的内力和变形分析,可假定结构与构件处于弹性工作状态,内力和变形分析可采用线性静力方法或线性动力方法。
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8.2.2 符合下列条件之一时,井塔可不进行抗震验算,但应采取相应抗震措施:
1 抗震设防烈度为7度时,Ⅰ、Ⅱ类场地且塔高不大于50m的钢筋混凝土筒体井塔;
2 抗震设防烈度为7度时Ⅰ、Ⅱ类场地的钢井塔。
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8.2.3 钢筋混凝土井塔的阻尼比可采用0.05;钢井塔在多遇地震作用下阻尼比可采用0.03。在罕遇地震下的弹塑性分析,阻尼比可取0.04。
8.2.4 井塔应按两个主轴方向分别进行水平地震计算;抗震设防烈度为9度时,井塔应计算竖向地震作用。水平地震作用计算时,宜采用振型分解反应谱法,计算模型应符合下列要求:
1 钢筋混凝土筒体井塔可选择空间杆-薄壁杆系、空间杆-墙板元及其他组合有限元等计算模型;
2 框架结构及钢框架-支撑结构井塔应采用空间杆系模型。
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8.2.5 抗震设防烈度为9度时,井塔应进行弹塑性变形验算。
8.2.6 抗震设防烈度为7度,Ⅲ、Ⅳ类场地和抗震设防烈度为8度时,井塔宜进行弹塑性变形验算。
8.2.7 钢结构井塔水平地震作用下的重力附加弯矩大于初始弯矩的10%时,应计入重力二阶效应的影响。
8.2.8 地震作用计算时,井塔的重力荷载代表值应符合下列要求:
1 结构、放置在楼层上的设备、固定在井塔上的套架及刚性罐道等,应采用自重标准值的100%;
2 楼面可变荷载组合值系数按实际情况计算时,应取1.0;按等效均布荷载计算时,应取0.5;
3 屋面雪荷载组合值系数应取0.5;
4 矿仓贮料荷载的组合值系数应取满仓贮料时的0.8。
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8.2.9 钢筋混凝土筒体结构井塔在水平地震作用下,提升机大厅以下任一层框架柱承受的总地震剪力,不应小于井塔底层总地震剪力的10%和与按筒体、框架计算的框架部分最大层剪力的1.5倍二者的较小值。该层各柱的剪力上、下两端弯矩以及与该层柱相连的框架梁两端弯矩和剪力,均应按同比例做相应调整。
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8.2.10 钢框架-支撑结构井塔在水平地震作用下,提升机大厅以下任一层框架柱承受的总地震剪力,不应小于井塔底层总地震剪力的25%和与框架部分计算最大层剪力的1.8倍二者的较小值。该层各柱的剪力上、下两端弯矩,以及与该层柱相连的框架梁两端弯矩和剪力,均应按同比例做相应调整。
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8.2.11 采用井颈基础的井塔,抗震计算时宜计入井塔、井筒和土的相互作用。不按相互作用进行抗震计算且为Ⅲ类场地时,应将计算的水平地震作用标准值乘以1.4的增大系数。
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8.3 抗震构造措施
8.3.1 钢筋混凝土结构筒体井塔壁板设计,应符合下列要求:
1 壁板应采用双层配筋,壁板竖向和横向钢筋的配筋率均不应小于0.25%;
2 壁板竖向钢筋直径不宜小于12mm,间距不应大于250mm;横向钢筋直径不宜小于8mm,间距不应大于250mm。竖向和横向钢筋直径不宜大于壁板厚度的1/10;横向钢筋宜配置于竖向钢筋的外侧;双层钢筋之间的拉筋间距不宜大于500mm,直径不应小于6mm;
3 壁板开有边长小于800mm的小洞口且在结构整体计算中不考虑其影响时,洞口每侧加强钢筋面积不应小于被洞口切断的钢筋面积的1/2且不应小于214,钢筋锚固长度不应小于Lae,且不应小于600mm;
4 壁板洞口高或宽大于800mm时,洞口两侧应设置边缘构件,洞口上下侧宜设连梁;
5 壁板洞口宽度大于4m或大于该壁板宽度的1/3时,洞口两侧应设置加强肋,加强肋应贯通全层;洞口上部应设置连梁;洞口不在井塔底部时,洞口下部也应设置连梁。加强肋应按框架柱的要求配置纵向钢筋和箍筋,钢筋面积除应满足计算要求外,尚应满足抗震结构边缘构件的配筋要求。加强肋中纵向钢筋上、下端应锚入楼层梁板或基础中,锚入长度不应小于Lae,且不应小于600mm;锚固范围内均应配置加密箍筋;
6 连梁应符合框架梁配置要求,其配筋应符合计算要求和构造要求,锚固长度不应小于Lae且不应小于600mm;连梁两侧应配置直径不小于10mm、间距不大于200mm的腰筋,壁板的横向钢筋宜作为连梁的腰筋在连梁范围内配置;连梁纵向钢筋在锚固范围内应按加密区要求配置箍筋。
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8.3.2 楼面主梁不应支承在壁板的连梁上。
8.3.3 壁板在楼盖处应设置暗梁,暗梁宽度可与墙厚度相同,高度不宜小于墙厚度的2倍及400mm的较大值。井塔底层扶壁柱和框架柱的加密区长度应取柱的全高。
8.3.4 钢井塔节点应选用焊接或高强度螺栓连接;对重要的连接与拼接,应选用栓焊混合连接。
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8.3.5 钢井塔的刚接柱脚宜采用埋入式,也可采用外包式;抗震设防烈度为6度、7度且高度不超过50m时,也可采用外露式。
8.3.6 钢井塔主要构件的长细比不宜大于表8.3.6的规定。
表8.3.6 钢井塔主要构件的长细比
注:表中数值适用于Q235钢,采用其他牌号钢材时,应乘以。
附录A 钢筋混凝土井塔第一自振周期经验公式
A.0.1 钢筋混凝土筒体井塔经验公式,可按下式计算:
式中:T1——第一自振周期(s);
H——从地面算起至檐口的井塔高度(m);
B1——与计算地震力相平行方向的井塔外缘宽度(m)。
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A.0.2 钢筋混凝土框架井塔经验公式,可按下式计算:
式中:B2——与计算地震力相平行方向的框架柱外缘宽度(m)。
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
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