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超大直徑儲料倉穹頂技術

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:35:06 [收藏]
1、技術領域：
    1、技術領域：
    　　應用基礎研究－現代土木、交通、水利與建筑工程技術研究應用。

    2、主要內容
    　　本項目為超大直徑儲料倉穹頂技術，該項目技術課題由我公司自選立項，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，應用CDF數值風洞技術，研究和分析了周圍環(huán)境對穹頂風荷載的影響，細化節(jié)點荷載，達到最優(yōu)網格參數，得到最佳用鋼量指標，設計并成功實施了國內儲量最多（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)紀錄證書。并在設計和施工技術中均有新的突破、該技術在成果鑒定中被評為“國內領先水平”。其技術為：
    　?。?）、采用計算機模擬風洞實驗技術，詳解球面風荷載受力點分布規(guī)律，優(yōu)化穹頂網格參數，在確保結構安全的前提下，科學降低用鋼量。
    　　（2）、增加了模擬施工過程的不利狀態(tài)驗算，為確保施工過程中的結構安全和安裝精度提供了技術依據。
    　　（3）、在施工中采用2-3個網格形成的小拼，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。使閉合的結構形成空間體系以承擔施工荷載，并保證結構撓度位移。從而可取消腳手架、減少施工費用、降低成本、加快工期且又能保證安全。
    　　本項技術的實驗產品為直徑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。其特點是：超大直徑、超大高度。建設在風荷載較大（每平米0.6千牛）和風速大而不規(guī)律的惡劣環(huán)境下，在沒有工程先例和成熟的計算理論及設計依據、施工經驗的情況下，本工程項目組采用了計算機模擬風洞試驗，結合自身的技術及經驗，采用了三維空間結構體系，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砼結構，上部47m為螺栓球節(jié)點雙層網殼，結構形式為正放四角錐，這種結構形式增大了儲倉的使用空間，滿足底部儲料側壓力較大的特點，做到了節(jié)約、安全、增效。鋼結構重量為700t，網架外部采用“C”型鋼柃條、單彩板圍護。施工中采用小拼單元分層封閉、小扒桿高空散裝吊裝法，嚴格控制了其精度。
    　　該項目僅用二個月即安裝完成。合格率100%，其撓度均在設計值以下，一次驗收成功，被礦區(qū)評為優(yōu)質工程并成功申報了國家級鋼結構金獎。
    　　中央電視臺新聞聯播在2007年11月10日的新聞中報道了該項目，稱為亞洲第一大儲煤倉。

    　　3、保密要點
    　　1、該項目的技術參數
    　　A、10萬噸穹頂
    　?。?）直徑133米、高度67.5米、水平投影面積13273?、表面積29050?。
    　?。?）儲量10萬噸。
    　?。?）經濟指標：鋼構29.6?/?（展開面積）計859.8t?？傇靸r1061萬元，工期120天。
    　?。?）結構特點：落地式網架結構。
    　　B、20萬噸穹頂
    　?。?）直徑130米、高度70米、水平投影面積13892?、表面積28200?（網架）。
    　?。?）儲量20萬噸。
    　?。?）經濟指標 鋼構24?/?（展開面積）計700t?？傇靸r729萬元，工期90天。
    　　（4）結構特點：18m以下為砼結構，18m以上為網架結構。
    2、設計
    　?。?）結構體系：采用球面雙層空間網格鋼結構體系。網格為正放四角錐。
    　?。?）荷載：恒載：0.45KN/? 活載：0.5 KN/?
    風載：0.60 KN/? 雪壓：0.3 KN/?
    周邊支座（彈性橡膠支座）
    　　（3）設計要點：
    　　a、采用先進的計算機模擬風洞技術求解風荷載形成系數，確定了不利荷載組合數據，建立了計算模型。
    　　b、采用有限元計算程序和多種網架專用設計軟件相結合，相互對比、相互檢查，在確保計算結構安全、可靠的條件下做到了降低含鋼量、經濟可行和圖紙設計的準確。
    　　c、增加了施工過程，在3/4高度未封閉狀態(tài)下的最不利結構形態(tài)下受最大不利風荷載的模擬驗算，為結構使用安全和施工方案的可行性獲得了依據，校核了計算數據。

    3、安裝
    　?。?）工程特點：本工程跨度大、高度高、工期緊，施工環(huán)境風大，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，由吊車垂直運輸送到工作面，30m以上由自制的小扒桿配合11.4KW小卷揚機垂直運至工作面，高空散裝。
    　　c、每一層封閉后檢查中心點、位移和標高的誤差，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)點支托連接采用螺栓和焊接相結合的方法。
    　　C、彩板：每12米（即網架四個格）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、與國內外同比情況：
    　　當前國內外同類研究、同類技術的綜合比較（列表對比）

    5、經濟效益
    　?。?）主要經濟指標(列表說明)我公司2005-2007年實驗新品推向市場后新增效益情況

    各欄目的計算依據：
    　　新增利潤： 2007年 ：115萬； 2006年：90萬； 2005年：55萬
    　　以上數據都是以利潤平均增長率和財務帳面核算數據為基礎。
    　　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用而取得的可比節(jié)約數值。
    通過比較可以看出，因跨度技術指標的突破在施工中帶來的經濟效益是很可觀的，經過技術測算跨度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10000萬元產品造價計算，每年可節(jié)約產品成本2000萬元。
    　　(2）社會效益
    　　該項目投資，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、保護生態(tài)，沒有環(huán)境污染，增加就業(yè)，提高勞動者收入，促進和諧社會的構建。

    6、應用推廣情況
    　　本項技術的研發(fā)成功，使我們在市場上占據優(yōu)勢地位。我們先后承接20多個類似項目，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，獲得了可觀的經濟效益。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目，利潤即達二千萬元。
    以下為近年來該項技術應用的統(tǒng)計


    　　由上表可以看出，此項技術的研發(fā)成功，打破了同類建筑市場格局，刷新了國內外同類產品技術指標新紀錄，廣受市場客戶歡迎，迅速以技術優(yōu)勢占據了市場，經濟效益顯著，節(jié)能、環(huán)保、可回收。對促進經濟發(fā)展具有重要意義。值得大力宣傳和推廣。
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