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超大直径储料仓穹顶技术

作者：建筑钢结构网    
时间：2009-12-22 20:35:06 [收藏]
1、技术领域：
    1、技术领域：
    　　应用基础研究－现代土木、交通、水利与建筑工程技术研究应用。

    2、主要内容
    　　本项目为超大直径储料仓穹顶技术，该项目技术课题由我公司自选立项，自2005年8月至2007年10月期间，由我公司投入大量人力和财力，通过多方案对比，应用CDF数值风洞技术，研究和分析了周围环境对穹顶风荷载的影响，细化节点荷载，达到最优网格参数，得到最佳用钢量指标，设计并成功实施了国内储量最多（20万吨）、直径最大（133m）、高度最高（70m）的储料仓穹顶，获得国家创纪录证书。并在设计和施工技术中均有新的突破、该技术在成果鉴定中被评为“国内领先水平”。其技术为：
    　　（1）、采用计算机模拟风洞实验技术，详解球面风荷载受力点分布规律，优化穹顶网格参数，在确保结构安全的前提下，科学降低用钢量。
    　　（2）、增加了模拟施工过程的不利状态验算，为确保施工过程中的结构安全和安装精度提供了技术依据。
    　　（3）、在施工中采用2-3个网格形成的小拼，地面拼装，用吊车或自制小扒杆垂直提升至安装位置高空散装，其基本原理是采用沿周长方向由下至上逐层安装、逐圈闭合。使闭合的结构形成空间体系以承担施工荷载，并保证结构挠度位移。从而可取消脚手架、减少施工费用、降低成本、加快工期且又能保证安全。
    　　本项技术的实验产品为直径133米、高度67.5米、储煤量为10万吨和直径130m、高度70m，储煤量为20万吨二个超大直径储煤仓。该工程位于内蒙古通辽市霍林郭勒矿区，为中电投霍林河露天煤业公司矿区及电厂外输煤系统的储煤仓穹顶。其特点是：超大直径、超大高度。建设在风荷载较大（每平米0.6千牛）和风速大而不规律的恶劣环境下，在没有工程先例和成熟的计算理论及设计依据、施工经验的情况下，本工程项目组采用了计算机模拟风洞试验，结合自身的技术及经验，采用了三维空间结构体系，改变了平面受力。2005年首先施工的10万吨储煤仓为落地式穹顶，2007年施工的20万吨储煤仓采用底部18m砼结构，上部47m为螺栓球节点双层网壳，结构形式为正放四角锥，这种结构形式增大了储仓的使用空间，满足底部储料侧压力较大的特点，做到了节约、安全、增效。钢结构重量为700t，网架外部采用“C”型钢柃条、单彩板围护。施工中采用小拼单元分层封闭、小扒杆高空散装吊装法，严格控制了其精度。
    　　该项目仅用二个月即安装完成。合格率100%，其挠度均在设计值以下，一次验收成功，被矿区评为优质工程并成功申报了国家级钢结构金奖。
    　　中央电视台新闻联播在2007年11月10日的新闻中报道了该项目，称为亚洲第一大储煤仓。

    　　3、保密要点
    　　1、该项目的技术参数
    　　A、10万吨穹顶
    　　（1）直径133米、高度67.5米、水平投影面积13273?、表面积29050?。
    　　（2）储量10万吨。
    　　（3）经济指标：钢构29.6?/?（展开面积）计859.8t。总造价1061万元，工期120天。
    　　（4）结构特点：落地式网架结构。
    　　B、20万吨穹顶
    　　（1）直径130米、高度70米、水平投影面积13892?、表面积28200?（网架）。
    　　（2）储量20万吨。
    　　（3）经济指标 钢构24?/?（展开面积）计700t。总造价729万元，工期90天。
    　　（4）结构特点：18m以下为砼结构，18m以上为网架结构。
    2、设计
    　　（1）结构体系：采用球面双层空间网格钢结构体系。网格为正放四角锥。
    　　（2）荷载：恒载：0.45KN/? 活载：0.5 KN/?
    风载：0.60 KN/? 雪压：0.3 KN/?
    周边支座（弹性橡胶支座）
    　　（3）设计要点：
    　　a、采用先进的计算机模拟风洞技术求解风荷载形成系数，确定了不利荷载组合数据，建立了计算模型。
    　　b、采用有限元计算程序和多种网架专用设计软件相结合，相互对比、相互检查，在确保计算结构安全、可靠的条件下做到了降低含钢量、经济可行和图纸设计的准确。
    　　c、增加了施工过程，在3/4高度未封闭状态下的最不利结构形态下受最大不利风荷载的模拟验算，为结构使用安全和施工方案的可行性获得了依据，校核了计算数据。

    3、安装
    　　（1）工程特点：本工程跨度大、高度高、工期紧，施工环境风大，20m以上施工难度加大，无法采用满堂红脚手架或整体提升等方法。
    　　（2）施工方法：
    　　A、网架：
    　　a、采用小拼单元沿直径方向，由下向上逐圈安装、逐层封闭、地面拼装、高空散装的
    安装方案。
    　　b、采用小拼单元整体安装。在地面拼成三角形或2-3个三角形，形成小拼单元，30m以下，由吊车垂直运输送到工作面，30m以上由自制的小扒杆配合11.4KW小卷扬机垂直运至工作面，高空散装。
    　　c、每一层封闭后检查中心点、位移和标高的误差，每二层检查垂直度和挠度。
    　　B、柃条：由下向上分层分圈安装，球节点支托连接采用螺栓和焊接相结合的方法。
    　　C、彩板：每12米（即网架四个格）为安装层，彩板长度为12米、8米，在地面压制成型，人工拉上工作面，螺钉连接。

    4、与国内外同比情况：
    　　当前国内外同类研究、同类技术的综合比较（列表对比）

    5、经济效益
    　　（1）主要经济指标(列表说明)我公司2005-2007年实验新品推向市场后新增效益情况

    各栏目的计算依据：
    　　新增利润： 2007年 ：115万； 2006年：90万； 2005年：55万
    　　以上数据都是以利润平均增长率和财务帐面核算数据为基础。
    　　新增税收： 2007年：120万；2006年：94万；2005年：67万
    　　节约支出： 2007年：52万； 2006年：45万；2005年：33万
    　　创收外汇： 45万美元是成果完成单位出口创汇的净利润。
    　　节支总额为130万元是单位由于成果应用而取得的可比节约数值。
    通过比较可以看出，因跨度技术指标的突破在施工中带来的经济效益是很可观的，经过技术测算跨度130米的储仓穹顶研发成功后，比其他同类工程节约造价20%，以每年10000万元产品造价计算，每年可节约产品成本2000万元。
    　　(2）社会效益
    　　该项目投资，可以充分利用空间；减少地面占用量、节约土地资源、节约投入资金、保护生态，没有环境污染，增加就业，提高劳动者收入，促进和谐社会的构建。

    6、应用推广情况
    　　本项技术的研发成功，使我们在市场上占据优势地位。我们先后承接20多个类似项目，并打开了国外市场，先后承接哥伦比亚、印度、菲律宾等国的十余座拱形、圆形穹顶，获得了可观的经济效益。仅07年一年，国外就承接了一千多美元，约1亿人民币的此类项目，利润即达二千万元。
    以下为近年来该项技术应用的统计


    　　由上表可以看出，此项技术的研发成功，打破了同类建筑市场格局，刷新了国内外同类产品技术指标新纪录，广受市场客户欢迎，迅速以技术优势占据了市场，经济效益显著，节能、环保、可回收。对促进经济发展具有重要意义。值得大力宣传和推广。
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