煤炭工业矿井抗震设计规范 GB51185-2016
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6.2 井架

6.2.1  井架应采用钢结构或钢筋混凝土结构。

6.2.2  抗震设防烈度8度及以上地区的多绳提升井架,宜采用双斜撑式钢井架。

6.2.3  双斜撑钢井架的立架宜采用吊挂式,立架下端可与井口水平框架采用水平约束、竖向可滑动的连接方式。

6.2.4  井架的抗震等级应按表6.2.4确定。

表6.2.4  井架的抗震等级

    注:重点设防类(乙类)井架抗震等级按本地区抗震设防烈度从表中选取。

6.2.5  井架应按两个主轴方向进行地震作用计算,并应符合下列规定:

    1  抗震设防烈度6度时,可不进行水平地震作用计算。

    2  抗震设防烈度7度、8度时,应进行水平地震作用计算。

    3  抗震设防烈度9度时,井架应计算竖向地震作用,并应将其与水平地震作用进行不利组合。

6.2.6  井架按承载能力极限状态计算时,应符合下列规定:

    1  仅计算水平地震作用时,截面抗震验算应符合下式要求:

S≤R/γRE             (6.2.6-1)

    2  仅计算竖向地震作用时,截面抗震验算应符合下式要求:

S≤R                    (6.2.6-2)

    式中:S——地震作用的结构构件内力设计值;

          R——结构构件承载能力的设计值;

          γRE——承载能力抗震调整系数,应符合现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191的规定。

    3  井架按线弹性分析时,水平地震作用可不与竖向地震同时作用。在罕遇地震作用下,计算弹塑性极限使用状态的地震作用时,应计算水平地震作用与竖向地震同时存在的可能性,且水平地震作用的分项系数可取1.3,竖向地震的分项系数可取0.5。

    4  计算地震作用时,提升工作荷载的分项系数可取1.3,重力荷载的分项系数可取1.2,其他荷载可取1.0。

    5  井架高度大于60m,9度地震设防及强台风地区,计算风荷载的分项系数可取0.2。

6.2.7  计算地震作用时井架水平位移值不应大于H/600。

    注:H——井架高度,为井颈顶面至上天轮轴心的距离(m)。

6.2.8  井架应进行地震作用下的稳定性验算,倾覆稳定应按下式验算:

MG/MQ≥1.3               (6.2.8)

    式中:MG——抗倾覆力矩;

          MQ——倾覆力矩。

6.2.9  井架与相邻建筑结构之间应设防震缝。井架防震缝最小宽度应符合表6.2.9的规定。

表6.2.9  井架防震缝最小宽度(mm)

    注:1  表中括号内为防震缝最小宽度,h为与井架相邻的建筑结构高度。

        2  与井口房贴建的井架,尚应按地震作用产生的位移调整其与井口房间距。

        3  混合提升井架,应按箕斗提升井架选取防震缝宽度。

6.2.10  钢井架斜撑的基础不宜与提升机房的基础连接。在地震作用下,基础底部不宜存在零应力区。

6.2.11  钢井架斜撑基础的地脚螺栓应进行抗震验算,斜撑基础表面应配抗裂钢筋。

条文说明

6.2.1  开滦煤矿15座钢井架位于9度~11度区,在没有抗震设防的情况下都经受住了强烈地震的考验,这主要是由于钢井架设计时是由断绳荷载控制,具有结构自重轻、地震惯性力小、材料强度高、延性好的优点。

    从唐山地震情况来看,井架的破坏程度要比井塔轻,恢复起来快,也容易一些。因此,建议在高地震烈度区除因场地布置、设备条件等限制外,宜优先考虑落地式钢井架方案。

6.2.2  多绳单斜撑钢井架是斜撑采用铰接支撑于立架之上,相对于双斜撑钢井架刚度较小,在受水平荷载作用下变形较大。单斜撑井架立架落于井颈上,而斜撑基础落于天然地基上,在地震过程地表产生竖向位移时受力复杂,易倾斜,所以本条规定对于多绳提升钢井架,宜采用双斜撑形式。

6.2.3  双斜撑形式多绳提升钢井架结构,立架的结构形式主要有两种:吊挂式和非吊挂式。吊挂式是立架吊挂于斜撑上部横梁之下,下端与井颈脱开,但是限制立架底部的水平位移。非吊挂式是立架落于井颈上,上部与斜架脱开,结构体系是独立的。

    通过对不同烈度的吊挂式井架进行计算,地震作用和立架的自重产生的内力远小于钢丝绳破断荷载产生的内力,不会增加斜撑的杆件截面,而且立架杆件处于受拉状态,而非吊挂式立架在地震作用下杆件处于压弯状态,所以吊挂式抗震性能和经济性均较好。

6.2.5  钢井架的抗震性能较好,抗震设防烈度6度时,可不进行水平地震作用计算,但是在抗震设防烈度为7度、8度时,对于混凝土井架、桁架式单绳钢井架、多绳单斜撑钢井架立架部分杆件为地震力控制,应进行水平地震作用计算。

    在高地震烈度下,竖向地震作用中上部可产生拉力。因此井架的竖向地震作不可忽视,应在抗震验算时考虑。

6.2.7  根据现行《煤矿安全规程》,容器与罐道梁之间的最小间隙值为40mm(钢罐道)、50mm(木罐道)。在地震作用下井架结构变形较大可能导致间隙过小,无法迅速恢复提升。

6.2.9  由于井架和相邻建筑结构型式不同、高度不同、刚度不同、自振周期也不同,在地震作用下井架和相邻建筑之间很容易互相碰撞而产生破坏。因此,井架与相邻建筑之间必须设防震缝,基础宜脱开。本条在现行国家标准《构筑物抗震设计规范》GB 50191的基础上作了简化,并与井塔的防震缝在要求形式上作了统一。

6.2.10  井架与提升机房是结构形式完全不同的两个独立建构筑物,在地震作用下动力表现形式完全不同,如钢井架斜撑的基础与提升机房的基础连接受力比较复杂,应脱开。

    井架斜撑与基础一般为铰接连接,当底部存在较大的零应力区时基础容易发生倾斜并导致与斜撑连接部位破坏。当存在零应力区时,面积不应超过基础底面积的15%。在基础设计时应使外荷载相对于基础形心的偏心距尽量小,并校核受压边缘的压力是否满足承载力要求。

6.2.11  在唐山矿11度区,大地震时4个50mm的钢井架斜撑基础柱脚螺栓一个剪断,三个拔出70mm~130mm,斜撑柱脚螺栓拔出,基础开裂比较普遍。

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