超大直徑儲料倉穹頂技術(shù)

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2009-12-22 20:35:06 [收藏]
1、技術(shù)領(lǐng)域：
    1、技術(shù)領(lǐng)域：
    　　應(yīng)用基礎(chǔ)研究－現(xiàn)代土木、交通、水利與建筑工程技術(shù)研究應(yīng)用。

    2、主要內(nèi)容
    　　本項(xiàng)目為超大直徑儲料倉穹頂技術(shù)，該項(xiàng)目技術(shù)課題由我公司自選立項(xiàng)，自2005年8月至2007年10月期間，由我公司投入大量人力和財力，通過多方案對比，應(yīng)用CDF數(shù)值風(fēng)洞技術(shù)，研究和分析了周圍環(huán)境對穹頂風(fēng)荷載的影響，細(xì)化節(jié)點(diǎn)荷載，達(dá)到最優(yōu)網(wǎng)格參數(shù)，得到最佳用鋼量指標(biāo)，設(shè)計(jì)并成功實(shí)施了國內(nèi)儲量最多（20萬噸）、直徑最大（133m）、高度最高（70m）的儲料倉穹頂，獲得國家創(chuàng)紀(jì)錄證書。并在設(shè)計(jì)和施工技術(shù)中均有新的突破、該技術(shù)在成果鑒定中被評為“國內(nèi)領(lǐng)先水平”。其技術(shù)為：
    　?。?）、采用計(jì)算機(jī)模擬風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)，詳解球面風(fēng)荷載受力點(diǎn)分布規(guī)律，優(yōu)化穹頂網(wǎng)格參數(shù)，在確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，科學(xué)降低用鋼量。
    　?。?）、增加了模擬施工過程的不利狀態(tài)驗(yàn)算，為確保施工過程中的結(jié)構(gòu)安全和安裝精度提供了技術(shù)依據(jù)。
    　?。?）、在施工中采用2-3個網(wǎng)格形成的小拼，地面拼裝，用吊車或自制小扒桿垂直提升至安裝位置高空散裝，其基本原理是采用沿周長方向由下至上逐層安裝、逐圈閉合。使閉合的結(jié)構(gòu)形成空間體系以承擔(dān)施工荷載，并保證結(jié)構(gòu)撓度位移。從而可取消腳手架、減少施工費(fèi)用、降低成本、加快工期且又能保證安全。
    　　本項(xiàng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品為直徑133米、高度67.5米、儲煤量為10萬噸和直徑130m、高度70m，儲煤量為20萬噸二個超大直徑儲煤倉。該工程位于內(nèi)蒙古通遼市霍林郭勒礦區(qū)，為中電投霍林河露天煤業(yè)公司礦區(qū)及電廠外輸煤系統(tǒng)的儲煤倉穹頂。其特點(diǎn)是：超大直徑、超大高度。建設(shè)在風(fēng)荷載較大（每平米0.6千牛）和風(fēng)速大而不規(guī)律的惡劣環(huán)境下，在沒有工程先例和成熟的計(jì)算理論及設(shè)計(jì)依據(jù)、施工經(jīng)驗(yàn)的情況下，本工程項(xiàng)目組采用了計(jì)算機(jī)模擬風(fēng)洞試驗(yàn)，結(jié)合自身的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，采用了三維空間結(jié)構(gòu)體系，改變了平面受力。2005年首先施工的10萬噸儲煤倉為落地式穹頂，2007年施工的20萬噸儲煤倉采用底部18m砼結(jié)構(gòu)，上部47m為螺栓球節(jié)點(diǎn)雙層網(wǎng)殼，結(jié)構(gòu)形式為正放四角錐，這種結(jié)構(gòu)形式增大了儲倉的使用空間，滿足底部儲料側(cè)壓力較大的特點(diǎn)，做到了節(jié)約、安全、增效。鋼結(jié)構(gòu)重量為700t，網(wǎng)架外部采用“C”型鋼柃條、單彩板圍護(hù)。施工中采用小拼單元分層封閉、小扒桿高空散裝吊裝法，嚴(yán)格控制了其精度。
    　　該項(xiàng)目僅用二個月即安裝完成。合格率100%，其撓度均在設(shè)計(jì)值以下，一次驗(yàn)收成功，被礦區(qū)評為優(yōu)質(zhì)工程并成功申報了國家級鋼結(jié)構(gòu)金獎。
    　　中央電視臺新聞聯(lián)播在2007年11月10日的新聞中報道了該項(xiàng)目，稱為亞洲第一大儲煤倉。

    　　3、保密要點(diǎn)
    　　1、該項(xiàng)目的技術(shù)參數(shù)
    　　A、10萬噸穹頂
    　　（1）直徑133米、高度67.5米、水平投影面積13273?、表面積29050?。
    　　（2）儲量10萬噸。
    　　（3）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：鋼構(gòu)29.6?/?（展開面積）計(jì)859.8t。總造價1061萬元，工期120天。
    　?。?）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：落地式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
    　　B、20萬噸穹頂
    　　（1）直徑130米、高度70米、水平投影面積13892?、表面積28200?（網(wǎng)架）。
    　?。?）儲量20萬噸。
    　　（3）經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 鋼構(gòu)24?/?（展開面積）計(jì)700t?？傇靸r729萬元，工期90天。
    　?。?）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：18m以下為砼結(jié)構(gòu)，18m以上為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
    2、設(shè)計(jì)
    　　（1）結(jié)構(gòu)體系：采用球面雙層空間網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)體系。網(wǎng)格為正放四角錐。
    　?。?）荷載：恒載：0.45KN/? 活載：0.5 KN/?
    風(fēng)載：0.60 KN/? 雪壓：0.3 KN/?
    周邊支座（彈性橡膠支座）
    　?。?）設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
    　　a、采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬風(fēng)洞技術(shù)求解風(fēng)荷載形成系數(shù)，確定了不利荷載組合數(shù)據(jù)，建立了計(jì)算模型。
    　　b、采用有限元計(jì)算程序和多種網(wǎng)架專用設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合，相互對比、相互檢查，在確保計(jì)算結(jié)構(gòu)安全、可靠的條件下做到了降低含鋼量、經(jīng)濟(jì)可行和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的準(zhǔn)確。
    　　c、增加了施工過程，在3/4高度未封閉狀態(tài)下的最不利結(jié)構(gòu)形態(tài)下受最大不利風(fēng)荷載的模擬驗(yàn)算，為結(jié)構(gòu)使用安全和施工方案的可行性獲得了依據(jù)，校核了計(jì)算數(shù)據(jù)。

    3、安裝
    　　（1）工程特點(diǎn)：本工程跨度大、高度高、工期緊，施工環(huán)境風(fēng)大，20m以上施工難度加大，無法采用滿堂紅腳手架或整體提升等方法。
    　?。?）施工方法：
    　　A、網(wǎng)架：
    　　a、采用小拼單元沿直徑方向，由下向上逐圈安裝、逐層封閉、地面拼裝、高空散裝的
    安裝方案。
    　　b、采用小拼單元整體安裝。在地面拼成三角形或2-3個三角形，形成小拼單元，30m以下，由吊車垂直運(yùn)輸送到工作面，30m以上由自制的小扒桿配合11.4KW小卷揚(yáng)機(jī)垂直運(yùn)至工作面，高空散裝。
    　　c、每一層封閉后檢查中心點(diǎn)、位移和標(biāo)高的誤差，每二層檢查垂直度和撓度。
    　　B、柃條：由下向上分層分圈安裝，球節(jié)點(diǎn)支托連接采用螺栓和焊接相結(jié)合的方法。
    　　C、彩板：每12米（即網(wǎng)架四個格）為安裝層，彩板長度為12米、8米，在地面壓制成型，人工拉上工作面，螺釘連接。

    4、與國內(nèi)外同比情況：
    　　當(dāng)前國內(nèi)外同類研究、同類技術(shù)的綜合比較（列表對比）

    5、經(jīng)濟(jì)效益
    　?。?）主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(列表說明)我公司2005-2007年實(shí)驗(yàn)新品推向市場后新增效益情況

    各欄目的計(jì)算依據(jù)：
    　　新增利潤： 2007年 ：115萬； 2006年：90萬； 2005年：55萬
    　　以上數(shù)據(jù)都是以利潤平均增長率和財務(wù)帳面核算數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。
    　　新增稅收： 2007年：120萬；2006年：94萬；2005年：67萬
    　　節(jié)約支出： 2007年：52萬； 2006年：45萬；2005年：33萬
    　　創(chuàng)收外匯： 45萬美元是成果完成單位出口創(chuàng)匯的凈利潤。
    　　節(jié)支總額為130萬元是單位由于成果應(yīng)用而取得的可比節(jié)約數(shù)值。
    通過比較可以看出，因跨度技術(shù)指標(biāo)的突破在施工中帶來的經(jīng)濟(jì)效益是很可觀的，經(jīng)過技術(shù)測算跨度130米的儲倉穹頂研發(fā)成功后，比其他同類工程節(jié)約造價20%，以每年10000萬元產(chǎn)品造價計(jì)算，每年可節(jié)約產(chǎn)品成本2000萬元。
    　　(2）社會效益
    　　該項(xiàng)目投資，可以充分利用空間；減少地面占用量、節(jié)約土地資源、節(jié)約投入資金、保護(hù)生態(tài)，沒有環(huán)境污染，增加就業(yè)，提高勞動者收入，促進(jìn)和諧社會的構(gòu)建。

    6、應(yīng)用推廣情況
    　　本項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)成功，使我們在市場上占據(jù)優(yōu)勢地位。我們先后承接20多個類似項(xiàng)目，并打開了國外市場，先后承接哥倫比亞、印度、菲律賓等國的十余座拱形、圓形穹頂，獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。僅07年一年，國外就承接了一千多美元，約1億人民幣的此類項(xiàng)目，利潤即達(dá)二千萬元。
    以下為近年來該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)


    　　由上表可以看出，此項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)成功，打破了同類建筑市場格局，刷新了國內(nèi)外同類產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)新紀(jì)錄，廣受市場客戶歡迎，迅速以技術(shù)優(yōu)勢占據(jù)了市場，經(jīng)濟(jì)效益顯著，節(jié)能、環(huán)保、可回收。對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。值得大力宣傳和推廣。
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