大跨度原料场环保封闭工程网壳结构设计与施工优化

大跨度原料场环保封闭工程网壳结构设计与施工优化

王积强

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摘要：贮料场是钢铁企业内运输物流成本的重要组成部分，同时也是粉尘污染和原燃料生产成本的重要环节。随着生产的精细化管理以及国家、行业对环保降耗和节能减排的严格要求，各钢铁企业迫切需要棚化封闭原料场替代原有的露天原料场。封闭料场具有物料防风、防雨、防冻功能，每年可减少2%左右的原燃料损失，储料不受室外环境的影响堆取料作业自动化水平高，可靠性和安全性高，可最大限度地避免环境污染，实现环境效益和经济效益的双赢。对露天原料场进行封闭，成为当务之急。基于此，本篇文章对大跨度原料场环保封闭工程网壳结构设计与施工优化进行研究，以供参考。

关键词：大跨度原料场；环保封闭工程；网壳结构设计；施工优化方法

引言

占钢铁企业总面积8%～18%的原料场，承担着95%以上的物料准备及处理功能，是钢铁企业主要的污染源之一，已成为重点治理对象。随着国家对绿色钢厂、智慧钢厂的大力提倡和推进，现代化智能环保封闭料场已成为行业共识，为钢铁企业建设现代综合原料场提供了思路。

1储煤场封闭类工程

随着我国对环境保护的日益重视，对环境治理的力度不断加大，各类工业企业的储煤场（储料场）封闭工程日益增多。此类工程普遍具有以下特点：１）结构形式以空间网壳（架）结构为主。２）场地内堆放散体材料，大部分使用装载机作业，使用功能上普遍需要大（中）跨度的无柱空间。３）露天储煤场存在较多依靠自然地形堆放的情况，当地形较为复杂时，使用传统的手工方法对空间网格结构建模，较为不便，难以灵活地适应地形。４）储煤场封闭类设计工作通常以结构工程师为主确定建筑方案。

2应确保两个方向的侧向刚度相近

我们在对一般高层结构的设计研究中知道，在地震激励下对建筑结构平面布局，如果ｘｙ两个方向刚度相差太大，就会导致附加扭矩，成为扭转不规则，产生平移和扭转振动耦联，给设计计算造成困难．大跨空间结构也一样，它一般有双向传力体系和单向传力体系，前者如扁壳、球壳、网架、网壳、索网、弦支穹顶、交叉梁系、交叉桁架、交叉拱等等，后者如拱、桁架、门架、排架、柱壳、折板、张弦梁等等．对前者，一般屋面双向刚度相差不大，但是在出入口处常常有大开口，侧向刚度削弱较大，虽然屋面是对称的，但是下部支承结构，特别是门洞常常很大，而且主席台设置造成结构不对称，因此仍然会造成双向侧向刚度的差别．对单向传力体系结构，或者双向传力体系两个方向的侧向刚度相差较大时，应在设计中注意处理，如采用在屋面与非传力一边设置支撑结构，以增加侧向刚度；或者对刚度过大的一侧适当减少刚度，如减少剪力墙厚度，或者改为钢结构等；还有对门洞两侧的支承结构应该采取加强措施等等。

3大跨度原料场环保封闭工程网壳结构设计功能

现代化大型钢铁企业原料场一般具有受料设施全、供料用户多、供料系统线路长且占地面积大等特点，鉴于这些特征，原料场实现高度自动化和智能化非常必要。本工艺系统实现的功能:(1)料场采用了大跨度网壳封闭技术，跨度100m，长260m，实现了料场的全封闭，避免扬尘扩散。(2)料场采用阳光板采光，确保料场内白天自然采光，并配有照明系统自动补光;料场顶部设有通风气楼和电动天窗，以保证料场自然通风效果。(3)料场内部设置了一次堆场、储焦槽，将堆存区分隔成多个相对独立的区域，实现物料分区堆存。(4)输入系统采用移动卸料车卸料，辅以飞机式可逆胶带机，实现了物料堆存区域的自由切换，并且当现有1#料场在特殊条件下停运时，本系统还可以将物料运输至2#料场;2#料场在特殊条件下停运时，可将物料运输至1#料场。(5)输出系统采用2台半门式刮板取料机和2台移动叶轮给料机，实现了多种物料多层次的同时供料;叶轮给料机自带智能控制系统，可实现远程操作控制。(6)料场采用现代化的除尘方式，内设多台移动雾炮机，实现移动抑尘;储焦槽顶部设有两条移动通风槽，可以有效避免卸料车在移动卸料过程中产生的大量扬尘，实现岗位粉尘浓度≤8mg/m3。(7)全料场输入、输出实现100%全封闭。在胶带机通廊等物料转运节点设有消防水幕，严防火灾危险。

4大跨度原料场环保封闭工程网壳结构施工优化分析

4.1施工定位放线

施工前，应对建筑主体结构进行复测校核，确保后续施工安装顺利。建筑主体结构测量主要为钢圈梁上部标高及对应牛腿处梁上及梁底内口坐标。格构柱定位测量与钢圈梁点位测量方法一致，通过已知基准点及后视点，将格构柱节点模型坐标进行放线定位，需要放线的点位为格构柱支撑点中心坐标、格构柱基础转换梁的端点坐标。以便后续进行格构柱构配件的安装定位。

4.2液压同步顶推滑移施工技术与实施

“液压同步顶推滑移施工技术”采用液压顶推器作为滑移驱动设备。液压顶推器采用组合式设计，后部以顶紧装置与滑道连接，前部通过销轴及连接耳板与被推移结构连接，中间利用主液压缸产生驱动顶推力。本项目滑移速度约为14m/h，在滑移过程中，顶推器所施加的推力与所有滑靴和滑轨间的摩擦力F达到平衡。该网壳结构滑移施工共设置14个顶推点，每个顶推点布置1台YS－PJ－50型液压顶推器，在每条轨道上平均布置。单台YS－PJ－50型液压顶推器的额定顶推驱动力为50t，则顶推点的总顶推力设计值700t大于网壳钢结构滑移所产生的总摩擦力414t，能够满足滑移施工的要求。液压同步顶推滑移作业过程中各点速度保持匀速、同步。在启动和制动时，其加速度取决于液压泵源系统流量及液压顶推器的工作压力，加速度极小，可以忽略不计。这为滑移过程中网壳结构、下部支承结构以及所有临时措施的安全性增加了保证度。表1为试滑移监测记录。经多次调整，每次滑移误差均控制在5‰以内，保证了滑移过程的顺利进行。

表1试滑移监测记录表

4.3格构柱措施体系拆除

格构柱支撑措施体系拆除依照先附属，再主体的拆除原则进行。拆除前应对所有施工面进行检查，排除所有工具、零部件、杂物等。格构柱措施体系拆除流程：措施清理→走道梁拆除→走道梁支撑、格构柱附着撑杆拆除→小墩子拆除→格构柱拆除→格构柱基础转换梁拆除。走道梁拆除后，可进行支撑走道梁的双拼槽钢拆除、附着撑杆拆除及格构柱拆除。以上工况均可由汽车吊直接拆除。割除作业采用气割切割，切割前应对拆除构件进行吊装固定，固定后进行切割作业，防止切割后构件直接掉落发生安全隐患。依次方式，双拼槽钢及附着撑杆均可直接拆除吊至地面，并转运出场。

结束语

总而言之，大面积露天原料场封闭棚化因环保要求和钢铁厂标准提升成为必然，相对应的大跨度网壳(架)建筑结构形式也会越来越多。对大跨度网壳结构的结构设计与施工进行优化，获得经济效益的同时，可显著提高环保效益、社会效益。

参考文献

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