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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境對穹頂風荷載的影響，細化節點荷載，達到最優網格參數，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：
    　　（1）、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律，優化穹頂網格參數，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，為中電投霍林河露天煤業公司礦區及電廠外輸煤系統的儲煤倉穹頂。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）和風速大而不規律的惡劣環境下，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，被礦區評為優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
    　　（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）經濟指標：鋼構29.6?/?（展開面積）計859.8t。總造價1061萬元，工期120天。
    　　（4）結構特點：落地式網架結構。
    　　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?（網架）。
    　　（2）儲量20萬噸。
    　　（3）經濟指標 鋼構24?/?（展開面積）計700t。總造價729萬元，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
    　　（1）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。
    　　（2）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高度未封閉狀態下的最不利結構形態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
    　　（1）工程特點：本工程跨度大、高度高、工期緊，施工環境風大，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。
    　　（2）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
    　　（1）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
    　　節約支出： 2007年：52萬； 2006年：45萬；2005年：33萬
    　　創收外匯： 45萬美元是成果完成單位出口創匯的凈利潤。
    　　節支總額為130萬元是單位由于成果應用而取得的可比節約數值。
    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米的儲倉穹頂研發成功后，比其他同類工程節約造價20%，以每年10000萬元產品造價計算，每年可節約產品成本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、節約土地資源、節約投入資金、保護生態，沒有環境污染，增加就業，提高勞動者收入，促進和諧社會的構建。

    6、應用推廣情況
    　　本項技術的研發成功，使我們在市場上占據優勢地位。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計


    　　由上表可以看出，此項技術的研發成功，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，迅速以技術優勢占據了市場，經濟效益顯著，節能、環保、可回收。對促進經濟發展具有重要意義。值得大力宣傳和推廣。
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