圆形煤场球面屋盖的受力分析
大型整体式圆形煤场地基有限元分析及优化
大 直径 圆形 封 闭 煤场 的应 用越 来 越 广泛 ， 目前 国内建 成 和在建 圆形煤 场 主要分 扶壁柱 挡煤 墙 和整
体 式 挡 煤 墙 ２ 结 构 类 型 。扶 壁 柱 挡 煤 墙 结 构 设 计 种
２ 方 案 确 定
挡 煤墙 本 体 虽 然竖 向荷 载并 不 大 ， 上部 为 网 但
竖 向变 形和 水平 位 移 ， 对 挡 墙 下 的桩 造 成较 大 负 将 摩阻力 和水平 推力 ， 响设备 使用 功能 。 影 由于堆煤 区 面积很 大 ， 基处 理 费 用较 高 ， 用 一种 技 术 可靠 、 地 采 经济性好的地基处理 方案对降低工 程造价意义重大 。
低， 堆煤 区考虑 采 用 钢筋 混 凝 土 预制 桩 和水 泥 粉煤
Ｆｉ ｉｅ Ｅｌ ｍｅ ｔ Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ｏｐ ｉ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｒ ｅ Ｓｃ ｌ ｎ ｅ ｒ ｌ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ｙ ｉ ｎ ｔｍ ｚ ｔｏ ｆＬａ ｇ ａ ｅ Ｉ ｔ ｇ ａ Ｒｏｕ ｄ Ｃｏ ｌＳｉｏ Ｆｏｕ ｄ ｔｏ ｎ ａ ｌ ｎ ａｉｎ
方 桩 （ 桩 承 载 力 特 征 值 ２ ０ ０ｋ 和 ３ ０ｍｍ × 单 ０ Ｎ） ５
粉 砂 层 为 中 密一 密 实 砂 土 ， 为 Ｃ Ｇ 桩 地 基 持 力 作 Ｆ
层 。Ｃ Ｇ 桩褥 垫层 ２ ０ｍｍ 厚 可 以均匀 调节 上部 荷 Ｆ ０
载 ， 桩土 变形 一致 ， 使 由于 Ｃ Ｇ 桩是 素混 凝土 桩 ， Ｆ 承 受 水 平力 能力 较差 ， 桩上 部基 础应具 有一 定 的刚度 ，
２１ ０ ０年 Ｏ 月 ４
吉 林 电 力
Ｊｌ ｌ ｃ ｒｃ Ｐｏ ｒ ｉｎ Ｅ ｅ ｔｉ ｉ ｗｅ
第 ３ ８卷 第 ２期 （ 总第 ２ ７期 ） ０
圆形煤场球形网壳结构质量控制的分析
作者简介： 杜婉莹 （ ９ ８ ）女 ， １７ 一 ， 陕西渭南人 ， 硕士， 从事火力发 电厂建设土建监理方 面的工作。
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在 安装 网架过程 中 ． 随时检查 网架 质量 ． 应 检查 上 弦 、 弦网格尺寸及对角线 ， 查 网架纵 向长度 、 下 检 横 向长度 、 网格矢高 （ 在各临时支点未拆除前 还能调整 ） 。 在 网架安装 过程 中 ．应 随时检查 网架轴线 是否
２ 全 封 闭 圆形 煤场 质 量 控 制 要 点
大跨度 焊接球 节点 网壳 ， 静荷 载 、 度应力及 受 温 ４。 向地 震 力 作 用 ， 件 、 节 点 内力 很 大 ， 材 ５方 杆 球 对
质、 焊缝有严格要求。 原材料质量控制是整个工程质
量 控制 的前提 ，本 文论述 的 内容 建立在 原材料 质量
全 封闭 圆形煤 场用地 面积小 ， 土石 方量少 ， 场地 利用率 高 。 存放 在煤 棚 内的燃煤不 受气 候条件 影 响 ，
为１ １ Ｉ ０． １ ６Ｔ 的圆周上。 球形网壳及顶部突起部分采用 镀锌 彩 色单层压 型钢板 封 闭 。圆形 煤场 内设有悬 臂
式堆 取料 机 １ 台。
式中 ： 为两 球 节 点 中心 距 表 示 球 节 点 的编 号 ，
如第ｉ 号球节点 ， 其空间坐标即为（ Ｙ ） 。 ， 根据球节点 中心距 。 核算杆件长度 。网壳球节 点空间定位 ， 必须使用精密仪器 （ 经纬仪 、 远红外线 测距仪 、 水准仪 ）需将设 计 坐标系转 换为极 坐标 ， ， 以 中心点转角测距 、 高程定位的方法确定球节点的空
浅析圆形储煤场结构设计
浅析圆形储煤场结构设计摘要：随着经济发展、国家对土地资源及环境保护的认知不断提高，大型选煤厂中圆形储煤场的工程设计越来越多。
本文结合山西煤炭进出口集团大同智能物流中心B区长春兴选煤厂原煤储煤场设计案例，对圆形储煤场在结构设计中的荷载取值、工况选取、计算方法等问题给出了具体方法及计算结果，最后提出了规范中未详细阐述的设计问题，供同类工程设计参考和比较。
关键词：圆形储煤场；结构设计；落煤筒；暗道在大型选煤厂中，原煤或产品煤的储存通常采用地上圆形筒仓或方形群仓。
当入储量要求较大时，多利用地形特点建地下或半地下槽仓及加盖地面堆场的储煤场。
根据卸煤方式不同，储煤场又分为落煤筒单独卸煤，栈桥和落煤筒共同卸煤。
本文以山西煤炭进出口集团大同智能物流中心B区长春兴选煤厂原煤储煤场的设计为案例，详细分析了落煤筒、地下回煤暗道及四周挡煤墙的荷载取值、内力分析及设计中存在的常见问题和应对措施。
1.工程概况山西煤炭进出口集团大同智能物流中心B区长春兴选煤厂工业场地位于山西省大同市左云县小京庄乡周大庄村—英格寨村一带，行政隶属左云县小京庄乡管辖。
储煤场直径100m，设计储煤能力74 300t；中心落煤筒采用钢筋混凝土筒体结构，其筒内直径6m，筒壁厚350mm，筒体高度39.3m；落煤筒上部建筑采用钢筋混凝土框架结构，层高5.5m，带式输送机机头拉力56kN，钢结构带式输送机栈桥支腿竖向力900kN、水平力180kN；回煤暗道净截面4.5mX4.8m，暗道全长106m；挡墙高度5.5m；屋盖网壳结构顶部与落煤筒部分完全脱开，如图1。
本场区抗震设防烈度为7度，地震加速度为0.10g，所属的设计地震分组为第二组，设计特征周期值为0.40s；基本风压0.55KN/m2；基本雪压0.25KN/m2；标准冻结深度1.71 m。
图1根据中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司工程勘察所2013年11月提供的《山西煤炭进出口集团大同智能物流中心B区长春兴选煤厂工业场地岩土工程详细勘察报告书》，基础持力层为层基岩，地基承载力特征值fak=260kpa。
圆形煤场结构简析
圆形煤场结构简析圆形煤场结构一般由圆型空间网架结构煤棚和环形肋板式钢筋混凝土侧墙组成。
煤场机械采用顶堆侧取式的堆取料机型式。
进入圆型煤场的带式输送机单路栈桥穿过钢结构网架屋盖，支撑于煤场内顶堆侧取式堆取料机的中心柱顶部。
来煤通过堆料机在圆型煤场内形成环形煤堆。
取料机沿煤堆斜面将煤刮至地下煤斗内，通过给煤机和地下带式输送机将煤运出。
在地下带式输送机隧道的中部设有地下煤斗和给煤机作为紧急情况时的排煤口。
煤场配置推煤机作为紧急排煤设备。
圆型煤场采用自然通风方式，排风口在网架屋盖顶部中央，进风口在网架屋盖根部与环形侧墙之间的环形口。
圆形煤场主要通过调节煤斗下的给煤设备出力，实现按比例配煤要求。
a)圆形煤场的主要配煤作业方式大体如下：1）通过圆形煤场内取料机配煤。
2）通过圆形煤场内取料机和翻车机配煤。
圆形煤场的辅助配煤作业方式为圆形煤场内取料机和其地下煤斗配煤。
b)圆形煤场的特点1）在同样面积的情况下，圆形煤场以增加煤堆高度的方式增加储煤。
直径φ110米的圆形煤场，煤的堆高约30米。
2）圆形煤场利用推煤机向地下煤斗推煤，作为配煤及取料机故障时的备用上煤手段。
推煤机是一种辅助作业设备，机械化程度不高，故推煤机作为配煤的一种手段使用。
1、圆形煤场的几种结构形式介绍对于圆形煤场这种通体结构，其主要结构为挡煤墙，它既是堆煤的挡煤兼维护结构，又是支撑上部结构的主要承力结构通常的通常情况下，是圆形煤场主要的受力结构。
通常圆形煤场挡煤墙结构形式主要有下列几种：带肋筒仓式结构、无肋筒仓式结构、扶壁柱（挡土墙）结构。
下面就这几种形式进行论述：1.1带肋筒仓式结构整体还是筒仓结构形式，只是在侧壁外侧加肋（即肋柱）。
为了优化筒仓式结构截面尺寸大、配筋大，受力集中的原因，采用在侧壁加肋，以便侧壁的受力均匀，截面尺寸减小、配筋合理，从而达到优化的效果。
1.2 无肋筒仓式结构通常情况下，为更好地发挥结构性能，有效控制挡煤墙结构的水平变形，采用整体式圆形煤场（也称贮煤筒仓）的设计概念，即沿筒仓壁外侧环向不设置竖直温度缝(故以下挡煤墙都称作仓壁)的筒仓结构形式。
大型圆形贮煤场设计中的有限元分析
大型圆形贮煤场设计中的有限元分析随着全球经济的发展，煤炭是重要的能源资源之一，因此贮存煤炭的可靠性以及效率对于运营厂商来说非常重要。
在煤炭的贮存中，圆形贮煤场是一种广泛应用的设计方式，它不仅可以提高煤炭贮存的密度和质量，还可以减少空间的浪费，提高装卸效率。
在圆形贮煤场的设计过程中，有限元分析技术可以有效地提高设计的质量和效率，下面我们将具体介绍。
大型圆形贮煤场的有限元分析，首先需要建立适当的模型。
由于煤炭的性质比较特殊，贮存容易受到水分、温度等因素的影响，因此在模型建立中需要充分考虑这些特点。
在建立模型时，需确定煤炭的物理特性参数，如密度、干湿状态下的弹性模量、泊松比等，并结合场地环境、贮存方式、结构形式等因素建立相应的几何模型。
有限元分析技术主要用于圆形贮煤场的结构分析和优化设计。
具体来说，有限元分析技术可以帮助工程师分析煤堆的稳定性、荷载传递、变形等结构问题，以及确定结构的适当材料和尺寸等。
在分析过程中，有限元分析技术可以基于模型的基础上，对所有的载荷进行计算，对各个构件的应力、位移等参数进行求解，并将分析结果反馈给设计师，以便确定合适的设计参数。
值得注意的是，有限元分析技术还可以帮助设计师进行圆形贮煤场的优化设计。
首先，通过有限元分析的计算结果，设计人员可以获取场地内部和外部的载荷，对结构的强度和稳定性进行检测和分析，以确定铁路、高速公路等外部载荷的影响，并针对问题设计合适的加强措施，使设计更为合理化。
其次，有限元分析技术还能够优化圆形贮煤场的结构形式及材料选用，并确定合适的加强措施从而减轻煤炭运输过程中的冲击力，增强地震抵抗力和风荷载阻抗力。
总之，有限元分析技术是圆形贮煤场设计中不可或缺的工具。
通过其帮助构建合理的模型，进行结构分析和优化设计，可以最大化地提高圆形贮煤场的贮存密度和效率，保证贮存的安全可靠，提高煤炭企业的收益。
封闭式大直径圆形煤场在电力行业中的应用
封闭式大直径圆形煤场在电力行业中的应用前言封闭式大直径圆形煤场在电力行业已经得到了较为广泛的应用，从土建结构角度来说，这种圆煤仓由挡煤墙和屋面结构两部分组成，位于下部的挡煤墙结构主要承受煤侧压力和屋面结构传递的荷载，屋面结构主要承受自重、屋面荷载和风荷载等。
通常情况下，挡煤墙和屋面结构分开建模计算，也就是说，在挡煤墙设计时，仅考虑屋面结构传递的荷载而不考虑屋面结构刚度影响；在进行屋面结构设计时，通过在屋面结构支座施加约束位移来考虑挡煤墙变形的影响。
这种做法的成立的前提条件是屋面结构刚度相对挡煤墙很小，对挡煤墙约束作用很低甚至可以忽略。
为检验上述假设的正确性，本文以某电厂直径120m的圆形煤仓为研究对象，利用MIDAS-Gen软件建立包括挡煤墙、屋面结构和基础在内的整体有限元模型，来探讨挡煤墙和屋面结构间的相互作用。
1.计算模型的简介圆形煤仓内直径120m，挡煤墙高15.7m，洞口为8m（高）×8m（宽），通过计算得到堆满煤时，挡煤墙承受的煤侧压力为471kN/m，沿墙高呈倒三角形分布。
季节升（或降）温差和内外壁温差均按20℃计算。
墙体底部厚1.1m，顶部厚0.7m，厚度沿高度线性变化；环形承台宽度5.7m，厚度1.2m，顶环梁宽2m、高1m。
墙体、顶环梁和环形承台混凝土强度等级为C30。
桩为内外两排，共240根，沿圆周每3°一根，桩的水平刚度取为35kN/mm。
屋面为球形双层网壳结构，设计跨度121.3m，矢高48.199m，厚度3.044m，沿圆周共设36个简直支座，支撑于由挡煤墙顶部伸出的混凝土柱上，混凝土柱截面高0.7m、宽1m。
采用MIDAS-Gen有限元软件建立分析模型，见图3。
模型中，用板单元模拟墙体，环梁和环形承台单元划分与墙体相协调。
2.屋面结构刚度对挡煤墙的影响为讨论屋面结构刚度對挡煤墙影响，将挡煤墙在单独计算模型和整体模型（包括网壳结构在内）中煤压力和温度作用的组合工况的位移进行比较，单独模型的水平方向位移包络等值线见图1，整体模型的水平方向位移包络等值线见图2，两个模型位移等值线分布十分接近，单独模型中最大值为10.4mm，整体模型中最大值为10.1mm，相差2.9%。
大直径圆形煤场网壳屋面工程施工
大直径圆形煤场网壳屋面工程施工摘要：本文简述某电厂103米直径干煤棚网壳屋盖的施工方案，以及较系统地总结了施工过程中的技术、安全、质量、进度、环保等方面的管理。
关键词：大直径；球形网架；施工；方案；总结1、工程概况某电厂的圆形煤场封闭结构部分主要包括网壳屋盖、钢筋混凝土挡煤墙、进仓栈桥和出仓地道。
圆形煤场直径103m，挡墙顶标高3.9m。
圆形煤场上部采用肋环型四角锥球面网壳结构，节点采用螺栓球节点连接。
网壳支承方式采用下弦柱点支撑支承方式，设36个支座，每 10°对应一个支座，支座中心布置在直径约为103m的圆周上。
整体高度达到了52.81m。
该网架杆件材料最大外径180mm，壁厚8mm，最小外径75.5mm，壁厚3.75mm.螺栓球最大直径200mmm。
2、施工难点及特点2.1本工程球体直径大、整体高度高、工程量大，安装精度要求高，施工难度大。
2.2工期较短，且与堆取料机安装交叉施工，存在安全风险，施工组织要求合理。
3、本工程主要涉及的规范如下：《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）《建筑工程施工质量统一验收标准》（GB50300-2001）《网架结构设计及施工规程》（JGJ7-91）《钢网架检验及验收标准》（JG12-1999）《涂装前钢材锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-88）《钢结构工程施工质量及验收标准》（GB50205-2001）《钢结构工程质量评定标准》（GB50221）《屋面工程质量验收规范》（GB50207-2002）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）《网架结构工程质量检验评定标准》（JGJ78-91）《网壳结构技术规程》（JGJ61-2003）《钢结构工程施工和验收规范》（GB50205-2001）《建筑用压型钢板》（GB/T12755-1991）《屋面工程技术规范》（GB50207-2002）4、施工组织机构第三步：第二圈~第八圈的安装方法与第一圈相同。
广东某火力发电厂圆形煤场基础及结构方案论证选型
广东某火力发电厂圆形煤场基础及结构方案论证选型发布时间：2022-06-10T03:12:28.721Z 来源：《城镇建设》2022年2月第4期作者：刘川刘红叶[导读] 广东某火力发电厂计划建设2个120m直径的圆型贮煤场，以保证雨季燃烧干煤的需要刘川刘红叶华润深国投信托有限公司广东深圳 518000中国能源建设集团广东火电工程有限公司广东广州 510000摘要：广东某火力发电厂计划建设2个120m直径的圆型贮煤场，以保证雨季燃烧干煤的需要。
结合常规圆形贮煤场结构形式以及施工经验，对基础及上部结构形式进行方案论证，以达到受力合理、整体性能好、结构安全，同时满足整体造价最低的效果。
本文详细论证了堆煤区和挡煤墙的基础形式、挡煤墙上部结构形式以及各种方案组合的造价。
关键词：圆型煤场堆煤区基础挡煤墙结构方案选型1 引言广东某火力发电厂总装机容量5000MW，为保证雨季可利用足够的干煤燃料，拟新建两座直径120m、挡煤场高度20m的封闭式圆形贮煤场和配套的输煤栈桥及转运站。
封闭式圆形贮煤场具有环保效果好、占地面积小、运行方式简单、系统调度灵活等优点，兼有贮存、缓冲和混煤等多种功能，是大型火力发电厂常用的贮煤方式。
在环保要求不断提高和提倡节能减排的今天，其应用越来越广泛。
封闭式圆形贮煤场土建部分主要包括钢网壳屋盖、钢筋混凝土挡煤墙、进仓输煤栈桥、出仓地下廊道和圆形贮煤场组成，典型断面如图1.1所示。
其中钢网壳屋盖、进仓栈桥和出仓廊道技术成熟，本次不进行详细论述。
钢筋混凝土挡煤墙和贮煤场基础约占土建总造价的70%，不同的结构型式和基础方案对整个工程影响较大，以下针对该项目的场地条件进行基础和结构型式的技术分析和经济比较。
图1.1 封闭式圆形贮煤场典型断面图2 工程地质条件根据该项目的地质详勘报告，圆形煤场区域的场地岩土层分布规律主要为：表层为人工填土层，上部为海积的淤泥、含淤泥粉细砂、淤泥质土组成的软土层，中部为海积的粘土、粉质粘土、粗砂层，下部为花岗岩风化层。
圆形煤场结构设计优化
圆形煤场结构设计优化作者：朱峰来源：《城市建设理论研究》2011年第24期摘要: 根据某电厂圆形煤场储煤量的要求及场地范围的限制,提出半地下式的毛石砌筑重力式挡煤墙结构方案,优化挡煤墙的受力特性,以降低挡煤墙和扶壁柱的工程量,并与钢筋混凝土挡煤墙结构方案进行技术经济比较,得出一些有益的结论,供类似工程参考.关键词: 毛石砌筑挡煤墙;扶壁柱;半地下式结构Circular coal field structure design optimizationZhuFeng(Jiangsu Electric Power Design Institute, Nanjing 211100)Abstract:According to a power plant coal circle quantity of coal storage requirements and venues, and puts forward the limited scope of underground type freestone half gravity type block masonry wall structure scheme, optimize coal block the stress characteristics of coal wall, in order to reduce BiZhu retaining wall and coal quantity, and help with reinforced concrete block coal wall structure scheme that compare technical economy, some useful conclusions, reference for other similar projects.1 概述某电厂扩建2×1000 MW发电机组，在原有煤场东侧，根据贮煤量要求需新建1座圆形煤场，直径为Φ120m，挡煤侧墙高度约8m，最高堆煤高度约28m。
圆形储煤场结构及运行原理
圆形储煤场结构及运行原理1 概述1.1 圆形煤场概述随着火力发电厂锅炉机组和规模容量向高参数、大容量发展，为确保电厂运行安全，要求电厂储煤量也越来越大，如何提高场地的利用率，缩小占地面积，降低土石方量，并提高煤场作业自动化水平，是国内现代化火力发电厂储煤场发展需解决的焦点问题。
同时随着环保意识和环保要求的日益提高，大型现代化储煤场还需解决好其对周围环境特别是滨海电厂对临近海域的污染，避免恶劣天气对储煤场安全运行的影响等问题。
在国际上，新型的大型全封闭圆形煤场及其设备，以技术先进，程控水平高，环保性能突出，已被广泛采用，它的安全性和可靠性已经过众多的运行业绩证明。
图1.1-1 美国佛罗里达东北海岸某电厂圆形储煤场2个直径122m（2001年建成）图1.1-2 德国某电厂圆形储煤场台塑美国公司独资兴建的福建漳州后石电厂是首次在大陆采用这种室内圆形煤场的电厂。
后石电厂一、二期建设规模为6×600MW机组，已全部发电。
电厂采用5座直径120m圆形煤场作为储煤设施，均已投入运行，运行情况良好。
目前，电厂正在进行三期施工建设，再增加3座直径120m的圆形煤场。
图1.1-3 福建漳州后石电厂圆形储煤场图1.1-4 福建漳州后石电厂圆形储煤场近景下面以福建漳州后石电厂为例介绍圆形煤场及其各主要组成部分：1.2 圆形煤场的主要构成圆形煤场由圆形煤场堆取料机、圆形煤场土建结构及其它相关辅助设施构成。
1.2.1 圆形煤场堆取料机后石电厂室内圆形煤场内采用德国SHADE公司生产的堆取料机。
其主要组成部分为：中心柱及下部的圆锥形煤斗、堆料机、取料机、振动给煤机、电气和控制设备等。
图1.2-1 福建漳州后石电厂圆形煤场堆取料机图1.2-2 福建漳州后石电厂圆形煤场堆取料机1.2.1.1 中心柱堆取料机的中心柱位于圆形煤场的中央，由钢板卷轧为圆筒状并焊接组装而成。
中心柱的顶部与进入圆形煤场的带式输送机栈桥相接，并作为栈桥荷载的一个支承点。
圆形平面干煤棚结构形式及受力性能研究
９２㊀施㊀工㊀技㊀术ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０２０年４月下第４９卷㊀第８期ＤＯＩ:１０ ７６７２/ｓｇｊｓ２０２００８００９２圆形平面干煤棚结构形式及受力性能研究∗陈㊀婷１ꎬ李竞远２ꎬ谢伟烈２ꎬ乔支昆１ꎬ尹新伟１(１.大唐环境产业集团股份有限公司ꎬ北京㊀１０００９７ꎻ２.清华大学土木工程系ꎬ北京㊀１０００８４)[摘要]介绍多种适用于圆形平面干煤棚的结构新形式ꎬ并归纳为刚性屋盖结构㊁杂交屋盖结构和柔性屋盖结构ꎮ分别对其受力机理和施工技术要点进行论述ꎬ并针对张弦式穹顶屋盖结构进行算例分析ꎬ提出最优索盘布置参数ꎮ[关键词]钢结构ꎻ干煤棚ꎻ圆形平面ꎻ受力机理ꎻ施工技术[中图分类号]ＴＵ３９３ ３[文献标识码]Ａ[文章编号]１００２￣８４９８(２０２０)０８￣００９２￣０５ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＦｏｒｍｓａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣｏａｌＳｔｏｒａｇｅＳｈｅｄｗｉｔｈＣｉｒｃｌｅＰｌａｎＣＨＥＮＴｉｎｇ１ꎬＬＩＪｉｎｇｙｕａｎ２ꎬＸＩＥＷｅｉｌｉｅ２ꎬＱＩＡＯＺｈｉｋｕｎ１ꎬＹＩＮＸｉｎｗｅｉ１(１.ＤａｔａｎｇＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＩｎｄｕｓｔｒｙＧｒｏｕｐＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇ㊀１０００９７ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ㊀１０００８４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｖａｒｉｅｔｙｏｆｎｅｗｆｏｒｍｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｃｉｒｃｕｌａｒｐｌａｎｃｏａｌｓｔｏｒａｇｅｓｈｅｄꎬａｎｄｓｕｍｓｔｈｅｍｕｐａｓｒｉｇｉｄｒｏｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｈｙｂｒｉｄｒｏｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅｒｏｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｋｅｙｐｏｉｎｔｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅｏｆｃｈｏｒｄｔｅｎｓｉｏｎｄｏｍｅｒｏｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄꎬｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃａｂｌｅｔｒａｙｌａｙｏｕｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓꎻｃｏａｌｓｔｏｒａｇｅｓｈｅｄꎻｃｉｒｃｌｅｐｌａｎꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍꎻｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ∗大唐环境产业集团股份有限公司课题:煤场封闭结构安全监测系统研发[作者简介]陈㊀婷ꎬ研发主管ꎬ工程师ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｃｈｅｎｔ＠ｄｔｅｇ.ｃｏｍ.ｃｎ[收稿日期]２０１９￣１２￣１２０㊀引言自对干煤棚提出全封闭要求以来ꎬ涌现出形式各异的封闭煤棚结构ꎬ从早期用钢量较高的平面结构体系ꎬ到整体性更好的空间网格结构体系ꎬ再到更为轻巧的索结构体系ꎬ为更好地实现干煤棚结构储藏㊁运输等功能需求ꎬ要求其能覆盖较大空间ꎬ同时保证一定净高ꎮ随着设计人员对结构形式理解的加深及施工技术的不断进步ꎬ封闭干煤棚结构在满足承载力及工艺要求的同时ꎬ也变得更加经济㊁美观ꎮ１㊀圆形平面刚性屋盖结构１ １㊀结构形式刚性屋盖结构由刚性构件(如梁㊁柱㊁杆件等)组成ꎬ依赖构件截面刚度及几何位形关系提供整体结构刚度[１]ꎮ将图１ｂ中平面桁架绕对称轴旋转１周ꎬ主桁架之间填充屋面网格ꎬ即可得到一种圆形平面刚性屋盖结构ꎬ如图１所示ꎮ主桁架与边柱铰支ꎬ上弦支承ꎬ截面采用变高度设计ꎬ屋盖中部弯矩较大位置适当提高主桁架截面高度ꎬ屋盖四周弯矩较小位置适当降低主桁架截面高度ꎬ更加经济地满足承载力要求ꎬ圆形屋盖中部微耸起形成草帽状ꎬ十分美观ꎮ图１㊀一种圆形平面刚性屋盖结构荷载通过屋面网格结构传至主桁架ꎬ主要表现为主桁架杆件中的轴力ꎬ主桁架最终将荷载传至四周边柱上ꎮ屋盖外围可布设圈梁ꎬ进一步增加屋面结构整体性ꎬ同时限制屋面结构在荷载作用下可能产生的径向变形ꎬ减小柱弯矩ꎮ２０２０Ｎｏ.８陈㊀婷等:圆形平面干煤棚结构形式及受力性能研究９３㊀当对屋面排水有进一步要求时ꎬ可采用图２所示三角形或拱形主桁架形式ꎬ进而形成尖屋顶或拱顶ꎬ增加屋面坡度ꎮ此时圈梁作用十分重要ꎬ如三角形主桁架ꎬ中部和两端节点均为铰接ꎬ与圈梁配合才能形成平衡体系ꎮ同时ꎬ三角形或拱形主桁架在脚部会产生较大水平推力ꎬ也需由圈梁平衡ꎬ否则会对边柱造成过大负担ꎮ在屋面自重或雪荷载作用下ꎬ圈梁受拉ꎻ在风吸力作用下ꎬ圈梁受压ꎬ边柱均主要承受轴力ꎮ图２㊀三角形、拱形主桁架屋盖结构１ ２㊀施工技术选择适用于圆形平面刚性屋盖结构的施工技术较多ꎬ如高空散装法㊁整体提升法或整体顶升法等[２]ꎮ其中ꎬ高空散装法最常见ꎬ适应性也最强ꎬ但通常需大规模搭设脚手架ꎬ施工速度慢ꎻ整体提升法和整体顶升法ꎬ减少了高空作业ꎬ提高了施工速度ꎬ但需配备专业设备ꎬ且应注意保证施工过程中结构的承载力和稳定性要求ꎮ工程实践中可根据具体技术条件和场地情况选择合适的施工技术ꎮ２㊀圆形平面杂交屋盖结构２ １㊀结构形式刚性屋盖结构由于需依赖截面特性抵抗弯矩ꎬ所以构件尺寸较大ꎬ自重产生的内力占比也较大ꎮ合理地引入拉索进而形成刚￣柔结合的杂交结构[３]ꎬ一方面可由拉索张拉形成的几何刚度减小刚性构件截面弯矩及其尺寸ꎻ另一方面拉索形成的空间受力体系也有利于增加结构整体性ꎮ拉索全截面受拉ꎬ材料利用率高ꎬ且不存在受压刚性构件的失稳问题ꎬ其本身也是一种经济㊁高效的结构构件ꎮ如图２ａ所示三角形主桁架刚性屋盖中引入辐射拉索和飞柱ꎬ即可获得一种圆形平面杂交屋盖结构ꎬ如图３所示ꎮ其中ꎬ飞柱上端与刚性主桁架铰接ꎬ拉索连接刚性主桁架外檐与飞柱下端ꎮ对拉索施加预应力后ꎬ屋盖结构刚化形成自平衡体系ꎬ拉索对飞柱提供顶升力ꎬ支起屋盖ꎬ同时也能部分替代圈梁作用ꎬ平衡主桁架脚部水平推力ꎬ圈梁更多地用来提高结构整体性ꎬ尺寸可大大减小ꎮ弦支穹顶结构也十分适合构建圆形平面干煤棚屋盖ꎬ由日本学者川口卫(Ｍ.Ｋａｗａｇｕｃｈｉ)率先提出[４]ꎬ其构成包括上层刚性球面网壳及下层撑杆和柔性拉索ꎬ根据刚性球面网壳布置形式ꎬ弦支穹顶图３㊀一种圆形平面杂交屋盖结构结构可分为肋环型㊁葵花型和凯威特型等[５]ꎮ其刚度来源于刚性球面网壳和拉索ꎬ并以上部刚性球面网壳为主ꎬ下部索撑体系起到弹性支承作用ꎬ可减小刚性网壳中的弯矩ꎬ减小刚性构件尺寸ꎬ降低屋盖自重ꎮ索撑体系可在刚性网壳下方满布ꎬ同时ꎬ由于刚性网壳本身具有一定的独立承载能力ꎬ也可根据受力特点及工艺要求间隔布置索撑ꎬ如图４所示ꎬ能获得较好的经济性ꎬ并营造出更加简洁㊁通透的建筑效果ꎮ图４㊀间隔布置的弦支穹顶结构施加预应力后弦支穹顶结构刚度得到有效提升ꎬ屋盖与边柱铰接ꎬ荷载作用下边柱主要承受轴力ꎬ拱形屋盖水平推力主要由环形拉索平衡ꎮ以双索盘车辐拱为承力主体构建圆形平面干煤棚结构也不失为一种好的选择ꎮ在拱形钢结构内部设置拉索ꎬ可大幅提高钢拱刚度和承载力ꎬ并降低其对于平面内反对称几何初始缺陷的敏感性ꎬ通过使用双索盘优化拉索的布置形式ꎬ又可有效增加室内可利用空间[６]ꎮ如图５所示ꎬ主构件双索盘车辐拱沿圆形平面径向分布ꎬ水平拉索环向串联ꎬ相邻钢拱之间填充三角形网壳ꎬ形成一种张弦式穹顶结构ꎮ由于优化了拉索布置形式ꎬ不会侵占较大室内空间ꎬ结构也可直接落地ꎬ而无需边柱支承ꎮ主体结构与地面支座铰接ꎮ２ ２㊀施工技术要点杂交屋盖结构由于涉及拉索张拉ꎬ施工过程更９４㊀施工技术第４９卷图５㊀张弦式穹顶结构复杂ꎬ也最能体现施工与设计的不可分割性ꎮ首先ꎬ杂交结构在不同建设阶段处于不同状态ꎬ通常可分为零应力态㊁初始态和荷载态[５]ꎮ拉索未张拉时ꎬ结构处于零应力态ꎻ拉索张拉至目标值后ꎬ结构处于初始态ꎻ在初始态的基础上施加荷载后即达到荷载态ꎮ正确把握不同杂交屋盖结构形式在不同状态下的受力特点ꎬ是制定出安全㊁经济施工方案的基础ꎮ对于大部分杂交屋盖结构ꎬ刚性构件刚度均较大ꎬ故可忽略拉索张拉引起的构件变形ꎬ而依据初始态尺寸对构件进行加工㊁安装ꎬ如图４ꎬ５所示弦支穹顶屋盖结构和张弦式弯顶结构ꎮ而对于图３所示三角形主桁架屋盖结构ꎬ由于其成型很大程度上依赖拉索预应力ꎬ选择依照零应力态的几何尺寸进行加工㊁安装更加合适ꎮ刚性结构部分是杂交屋盖骨架ꎬ适宜首先完成拼装ꎬ之后可选择在地面完成张拉并整体提升就位ꎬ或先安装好刚性结构再进行穿索张拉ꎮ拉索预应力施加通常不是一次性完成ꎬ要依据结构形式特点分级施加㊁分批张拉ꎬ并与荷载施加同步进行ꎬ保证刚性构件在整个张拉过程中处于弹性状态ꎮ此外ꎬ施加的预应力应使拉索在屋盖受风吸力作用时不松弛ꎬ避免出现结构刚度突变ꎮ３㊀圆形平面柔性屋盖结构３ １㊀结构形式柔性屋盖结构以柔性拉索为主体ꎬ辅以少量受压刚性构件ꎬ刚性构件不再具有独立承载能力ꎬ整体结构需张拉才能成型ꎮ索穹顶结构是一种常见的圆形平面柔性屋盖结构ꎬ其理念最早由Ｒ.Ｂ.Ｆｕｌｌｅｒ提出[７]ꎬ多用于体育场馆ꎬ也同样适用于干煤棚结构ꎬ具有建筑造型轻盈㊁节省钢材等优势[８]ꎮ按拉索布置形式ꎬ索穹顶可分为肋环型㊁肋环斜杆型㊁联方型㊁凯威特型㊁施威德勒型等[５]ꎮ以肋环型索穹顶为例对其受力机理进行分析ꎬ一种典型肋环型索穹顶结构如图６所示ꎮ张拉完成后ꎬ撑杆上端斜索和脊索向撑杆传递向下的力ꎬ撑杆下端环索和斜索对撑杆提供向上支撑ꎬ进而形成竖向力平衡ꎬ水平面内的张拉场通过由内向外的层层嵌套ꎬ最终传递至外围受压环上ꎬ形成完整的自平衡受力体系ꎮ屋盖与边柱铰接ꎬ边柱主要承受轴力ꎮ图６㊀肋环型索穹顶屋盖结构一种典型车辐式柔性屋盖结构形式如图７所示ꎬ径向布置拉索分上㊁下２根ꎬ一端向内连接于飞柱上㊁下索盘ꎬ另一端向外连接于边柱外压环上ꎬ拉索张力与外压环压力平衡ꎮ外压环可采用矩形或圆形截面ꎬ实腹式或格构式形式ꎬ纯钢结构或内填混凝土形成组合结构ꎮ当采用矩形截面外压环时ꎬ截面强轴应水平放置ꎬ以充分利用截面刚度ꎮ图７㊀ 外凸 的车辐式柔性屋盖结构车辐式柔性屋盖结构如图７所示ꎬ径向布置的上㊁下２根拉索之间使用撑杆构造屋面外凸的造型ꎬ也可使用拉索构造屋面内凹造型ꎬ效果如图８所示ꎬ该车辐式柔性屋盖结构采用圆形截面外压环ꎮ图８㊀ 内凹 的车辐式柔性屋盖结构车辐式柔性屋盖结构构成方式灵活ꎬ外压环形２０２０Ｎｏ.８陈㊀婷等:圆形平面干煤棚结构形式及受力性能研究９５㊀式多种多样ꎬ辐射拉索的布设也可根据外压环形式㊁建筑造型需求及工艺要求等做相应变化ꎮ一种采用三角形格构式外压环车辐式柔性屋盖结构如图９所示ꎬ三角形截面格构式外压环与边柱铰接时ꎬ由于其在受压收缩时ꎬ可通过截面转动代替锚固点收缩ꎬ故可最大限度地减小柱端弯矩ꎬ使边柱设计更经济ꎮ当采用这种外压环形式时ꎬ辐射拉索外围与外压桁架三角形截面的２个节点相连ꎬ在竖直向荷载作用下ꎬ上部拉索拉力增加ꎬ下部拉索拉力减小ꎬ将带动外压桁架上方未锚固的２根弦杆受压收缩ꎬ进而引起截面转动ꎬ而与边柱铰接的弦杆则不会有较大变形ꎬ使屋面荷载作用对边柱的不利影响降到最低ꎮ图９㊀一种三角形格构式外压环车辐式屋盖结构３ ２㊀施工技术要点柔性屋盖结构刚度及承载力依赖张拉所形成的预应力ꎬ在张拉完成前结构为几何可变体系ꎬ几何位形与内力之间极强的耦合关系给施工带来许多困难[９￣１０]ꎮ一方面ꎬ缺少刚性构件约束ꎬ结构 形 难以把握ꎻ另一方面ꎬ索与索之间互相关联ꎬ变动任意１根索的索力都会对其他索的索力产生影响ꎬ结构的 力 难以控制ꎮ这对施工队伍的专业素质及施工方案的科学合理性提出较高要求ꎮ鉴于柔性屋盖结构复杂性ꎬ一次性张拉到位十分困难ꎬ且易造成结构局部受力过大ꎬ与荷载施加相适应的分级㊁分批张拉为更加合理㊁更加安全的方法ꎮ在张拉过程中ꎬ张拉量的衡量标准ꎬ即以索力还是以位形为依据进行张拉ꎬ则要结合结构形式与施工方案综合考虑ꎮ由于索力测量的技术更方便㊁成熟ꎬ现阶段工程实践中多以索力测量方法为主ꎬ施工过程中反复调整各索索力ꎬ逐步逼近设计值ꎬ当结构形式更加复杂时ꎬ这种方法将变得十分繁琐ꎮ对于复杂张拉结构ꎬ定尺定长设计和施工技术具有明显优势[１１]ꎮ采用定尺定长法时ꎬ施工过程中无需反复调节拉索长度以修正索力ꎬ每根拉索长度均考虑了在结构刚度㊁索长误差㊁温度变化等影响的情况下进行精准设计ꎬ现场直接张拉至锚固点即达到设计索力ꎬ更加经济高效ꎮ４㊀张弦式穹顶平面屋盖结构性能分析为更全面地展现所提出新型封闭煤棚结构的力学性能ꎬ以张弦式穹顶圆形平面屋盖结构为例ꎬ进行全跨和半跨竖向均布荷载作用下的二阶弹性承载力分析ꎬ通过与相应无索模型进行对比ꎬ揭示拉索对结构受力性能的改善ꎬ并通过参数分析ꎬ研究索盘位置变化对承载力的影响ꎬ给出最优索盘位置参数ꎮ４ １㊀模型信息采用有限元软件ＡＮＳＹＳ建立结构计算模型ꎬ考虑几何非线性对其进行二阶弹性承载力分析ꎮ模型跨度Ｌ＝７５ｍꎬ计算中取矢跨比０ ４ꎬ０ ５ꎮ拉索布置形式如图１０所示ꎬ钢拱拱脚与支座铰接ꎮ模型中刚性构件均为圆钢管ꎬ采用ｂｅａｍ１８８单元模拟ꎬ其弹性模量为２０６ＧＰａꎮ主构件钢拱部分截面尺寸为６１０ｍｍˑ２０ｍｍꎬ环梁及单层网壳杆件截面尺寸为３２３ ９ｍｍˑ１０ｍｍꎮ拉索采用只拉不压的ｌｉｎｋ１０单元模拟ꎬ其拉伸模量为１９０ＧＰａꎬ截面面积取为钢拱截面面积的５％ꎮ取网壳最低阶屈曲模态作为结构几何初始缺陷ꎬ缺陷幅值为Ｌ/３００ꎮ此外ꎬ计算中不考虑对拉索施加预应力的情况ꎮ图１０㊀拉索布置形式４ ２㊀承载力分析全跨和半跨竖向均布荷载作用下张弦式穹顶屋盖模型(水平环索高度ｈ＝０ ８Ｈꎬ直径ｄ＝０ ３Ｌ)和相应的无索模型的荷载￣位移曲线如图１１所示ꎮ其中纵坐标均为荷载集度ｑ与无索屋盖模型的弹性稳定承载力ｑｅꎬ０的比值ꎬ横坐标为失稳时位移最大点对应的矢量位移幅值ꎮ可以发现ꎬ在全跨和半跨荷载作用下ꎬ相比于无索模型ꎬ有索模型承载力均有所提高ꎬ矢跨比０ ４ꎬ０ ５承载力增幅分别为２０％ꎬ４０％~６０％ꎮ同时ꎬ设置拉索对结构刚度的提升也较显著ꎬ当外荷载达到ｑｅꎬ０(无索模型的极限承载力)时ꎬ张弦式穹顶屋盖模型最大位移仅为无索模型的２/５左右ꎮ这表明ꎬ设置拉索对控制结构变形十分有效ꎮ４ ３㊀索盘位置影响全跨和半跨荷载作用下ꎬ不同索盘位置的张弦式穹顶屋盖模型对应的承载力曲线如图１２所示ꎬ其９６㊀施工技术第４９卷图１１㊀张弦式穹顶模型和无索模型的荷载￣位移曲线中ꎬ纵坐标为张弦式穹顶屋盖模型和无索模型的弹性稳定承载力比值ꎮ由图１２可知ꎬ当矢跨比为０ ４时ꎬ索盘位置变化对模型弹性稳定承载力的影响较小ꎬ当矢跨比为０ ５时ꎬ影响更明显ꎮ当ｈ/Ｈ＝０ ７~０ ８ꎬｄ/Ｌ＝０ ２~０ ４时ꎬ模型承载力较高ꎬ且承载力幅值差异较小ꎬ同时考虑结构使用的净空要求ꎬ建议选取ｈ/Ｈ＝０ ８ꎬｄ/Ｌ＝０ ３~０４ꎮ图１２㊀索盘位置对张弦式穹顶模型弹性稳定承载力的影响曲线５㊀结语本文介绍多种适用于圆形平面干煤棚的结构新形式ꎬ并就其受力机理和施工技术要点进行论述ꎮ单纯由刚性构件组成的刚性屋盖结构ꎬ其设计和施工方法较常规ꎬ但往往结构自重较大ꎬ合理地引入拉索形成杂交屋盖结构或柔性屋盖结构ꎬ可起到优化受力㊁节省材料的效果ꎮ在杂交屋盖结构和柔性屋盖结构设计和施工过程中应特别注意考虑结构 形 与 力 的平衡要求ꎬ制定科学㊁高效的拉索张拉方案ꎬ特别对于复杂张拉结构ꎬ定长索设计和施工技术更具优势ꎮ最后ꎬ对张弦式穹顶屋盖结构进行算例分析ꎬ提出最优的索盘布置参数ꎮ参考文献:[１]㊀沈祖炎ꎬ陈扬骥.网架与网壳[Ｍ].上海:同济大学出版社ꎬ１９９７.[２]㊀丁芸孙ꎬ刘罗静ꎬ朱洪符ꎬ等.网架网壳设计与施工[Ｍ].北京:中国建筑工业出版社ꎬ２００６.[３]㊀严慧. 杂交 结构体系的应用和发展[Ｊ].工业建筑ꎬ１９９４(６):１０￣１６ꎬ３０.[４]㊀ＫＡＷＡＧＵＣＨＩＭꎬＡＢＥＭꎬＨＡＴＡＴＯＴꎬｅｔａｌ.Ｏｎａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｙｓｔｅｍｓｕｓｐｅｎｄｏｍｅ[Ｃ]//ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆＩＡＳＳＳｙｍｐｏｓｉｕｍꎬ１９３３.[５]㊀郭彦林ꎬ田广宇.索结构体系㊁设计原理与施工控制[Ｍ].北京:科学出版社ꎬ２０１４.[６]㊀谢伟烈.索拱平面内稳定承载力性能及设计方法研究[Ｄ].北京:清华大学ꎬ２０１９.[７]㊀ＦＵＬＬＥＲＲＢ.Ｔｅｎｓｉｌｅ￣ｉｎｔｅｇｒｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ:３０６３５２１[Ｐ].Ｕ.Ｓ.Ｐａｔｅｎｔꎬ１９６２.[８]㊀董石麟ꎬ罗尧治ꎬ赵阳ꎬ等.新兴空间结构分析㊁设计与施工[Ｍ].北京:人民交通出版社ꎬ２００６.[９]㊀田广宇ꎬ郭彦林ꎬ张博浩ꎬ等.宝安体育场车辐式屋盖结构施工误差敏感性试验及误差限值控制方法研究[Ｊ].建筑结构学报ꎬ２０１１ꎬ３２(３):１１￣１８.[１０]㊀田广宇.车辐式张拉结构设计理论与施工控制关键技术研究[Ｄ].北京:清华大学ꎬ２０１２.[１１]㊀张旭乔.复杂张拉结构基于整体结构性能的索长误差控制理论研究[Ｄ].北京:清华大学ꎬ２０１６.。
浅谈电厂煤仓圆顶结构设计与施工
浅谈电厂煤仓圆顶结构设计与施工近年来，随着能源需求的不断加大，燃煤发电建设项目发展迅猛，但当前环保要求的日益提高，土地资源的匮乏，电厂储煤设施从露天开放式的煤场发展到封闭式的混凝土筒仓，且筒仓越来越大，目前已达到120米以上。
大直径储煤混凝土筒仓的顶盖一般采用双层球面网壳，螺栓球节点连接，支承方式采用下弦柱点支撑于筒仓顶短柱上。
球面网壳因自身存在“环箍”作用，在恒荷载作用下传递给下部结构的水平推力很小，因此下部结构可以做得很高。
一. 工程概况为更好满足环保要求，改善大气环境，广州某电厂对原露天堆煤场进行全面改造，新建2座全封闭圆形煤仓，每座贮煤量为17.5万吨。
煤仓下部结构采用钢筋混凝土筒仓结构，屋面采用36个支座支承的球形网壳结构，煤仓直径为122米，网壳短柱顶高21.2米。
屋面板采用单层压型彩钢板。
二. 结构分析与设计1.结构选型（5）网壳稳定性分析本工程网壳采用ansys软件进行了特征值屈曲分析和几何非线形荷载位移全过程分析，参考荷载取恒荷载和屋面活荷载标准值之和，计算得特征值屈曲因子K=40.56，即得到模型屈服荷载为28.392KN/m2，说明网壳的强度破坏先于整体稳定。
三. 网壳安装网壳结构安装常采用高空散装法、分块分条吊装法、整体吊装法等方法。
本工程网壳安装采用高空散装法和局部分块分条吊装法相结合的施工技术方案，安装时受力合理、施工安全可靠，施工速度快，工期短，措施费低。
本工程网壳结构自下而上分十九圈吊装，底圈（第一圈）采用分块分条吊装法，把底圈网壳杆件按每两个支座为单元分隔成18个块体，每个块体由4个上弦、4个下弦及腹杆组成。
先在地面上完成拼装，再用汽车吊起吊并固定到支座处。
然后依次吊装相邻块体，在空中对接，直至底圈杆件合拢。
底圈网壳未合拢时前稳定性较差，须用揽风绳固定，防止倾覆。
底圈的杆件是整个网壳的基准，安装非常重要，精度要求较高，位置精确便于后续安装，否则误差会累加。
从第二圈开始，用汽车吊吊装小拼单元，一个小拼单元通常由1个螺栓球带4根杆件组成，由下而上，逐层合拢，一直吊装至第十四圈。
大型圆形封闭煤场设计方法
大型圆形封闭煤场设计方法作者：张代刚韩臻计光来源：《科技传播》2012年第17期0 引言随着环保意识和环保要求的日愈提高以及企业社会责任感的逐步增强，人们对生产、生活环境的要求不断提高。
近年来，建设封闭煤场不仅圆满解决了露天煤场存在的问题而且带来了显著的经济和社会效益。
封闭煤场主要有圆形和条形两种形式，圆形封闭煤场比条形煤场在运行、环保、占地面积等方面更具优势，对圆形封闭煤场的设计研究已成为重大储煤工程中关注的热点问题。
大型圆形封闭煤场体量大、投资高，对其设计要点和方法的探讨具有实际意义。
1 圆形封闭煤场工艺布置物料由堆取料机顶部进料，通过旋转堆料机向煤场堆煤，由刮板取料机旋转取料到煤场中心地下煤斗，并通过煤斗下的给煤机和输煤皮带机从底部出料。
煤场内堆取料作业的运行原则为"先进先出"，可以有效控制煤场的煤堆存放时间。
取料机沿煤堆面俯仰、回转取煤，能将煤场内的煤基本取净，无死角余煤。
煤场内中心柱下的固定煤斗供正常出煤时用，在煤场内另设一紧急煤斗，在取料机故障或维护期间，由推煤机作业，继续向系统供煤。
堆取料机有门架式和悬臂式。
门架式刮板取料机的回转由门架的行车驱动，门架行车沿挡煤墙上的轨道实现环周运行，刮板变幅机构布置在门架上，通过卷扬机实现刮板的俯仰。
其特点是可降低并改善中心柱的受力状况，但门架行走台车容易出现卡轨，对挡煤墙抗侧变形能力要求高。
悬臂式取料刮板的回转中心柱由行星齿轮驱动，变幅机构布置在中心柱回转平台上，实现刮板的俯仰。
其特点是中心柱承受较大的弯矩，中心柱施工安装要求高。
2 圆形封闭煤场设计工作圆形封闭煤场设计主要包括煤场机电设备和建筑工程两部分工作内容。
煤场机电设备主要由中心柱及下部的圆锥形煤斗、堆料机、取料机、振动给煤机等组成。
建筑工程主要包括煤场地基处理、钢筋混凝土挡煤墙和顶部大跨度钢结构网壳屋盖。
目前国内已运行的圆形封闭煤场建筑安装总造价约为8 000万～11 000万，其中安装工程费用约为2 000～3 500万，建筑工程费用约为4 500～7 500万。
大直径圆形煤场整体式挡墙抗震分析
大直径圆形煤场整体式挡墙抗震分析大直径封闭式圆形储煤场因其具有占地小、储煤量大、自动化程度高、便于配煤、运行安全可靠、抗恶劣天气强、对环境污染小、煤损耗小、景观好等特点,故而在电力行业得到较好的应用。
圆形储煤场结构形式较为单一,主要由上部球面网壳结构和下部挡墙结构组成,而下部挡墙结构可分为分离式和整体式两种,相比而言,整体式挡墙结构具有整体性好、材料和用地面积较少等优点,所以近年发展迅速。
目前,国内外对于整体式挡墙结构的研究仍然很少,对其动力特性以及在地震作用下的变形和受力特性进行深入研究将具有十分重要的工程意义。
本文以动力特性研究为基础,通过弹塑性时程分析技术研究大直径圆形煤场整体式挡墙结构在地震作用下的变形和受力特性,主要完成了以下工作:(1)按照实际工程资料,建立整体式挡墙结构三维有限元数值模型,分析工作荷载和地震作用情况并选取实震记录地震波;(2)采用有限元数值分析方法,按照是否考虑活荷载最不利布置的两个计算方案,研究整体式挡墙结构的自振特性,分析薄弱部位,包含其成因及设计建议;(3)进行弹塑性时程分析,得到整体式挡墙结构在地震作用下的变形和受力特性规律,并提出相应减轻措施。
研究表明:整体式挡墙结构刚度大;考虑最不利布置的堆煤荷载对结构质量分布产生较大影响;洞口附近刚度突变容易成为薄弱部位;圆形煤场整体式挡墙结构活荷载和堆煤的最不利布置和较大开孔,对其地震波作用下的扶壁柱顶位移、挡墙底部应力分布影响显著;扶壁柱顶的地震作用下位移响应沿圆周法向最大,分布规律与活荷载和堆煤最不利布置基本一致,竖向位移响应最小;挡墙底部水平应力最大值出现在环向,应力绝对值变化趋势与活荷载和堆煤的最不利布置情况基本一致,竖向应力仍为挡墙结构的最大应力响应。
最后根据理论分析及数值计算结果提出相关建议:设计时应充分考虑扭转效应对扶壁柱产生的不利影响;应严格控制扶壁柱顶位移,从而为上部网壳结构提供稳定支承,避免地震作用过程中因扶壁柱顶位移过大导致上部网壳结构失稳坍塌;应适当加密挡墙底部竖向和环向钢筋的配置,从而使挡墙结构能够承受地震作用时产生的较大竖向及环向应力,保证结构不致破坏而造成更大的财产损失。
大型圆形贮煤场设计中的有限元分析
大型圆形贮煤场设计中的有限元分析一、概述对于混凝土圆形储煤场，堆煤引起的内壁温度上升与外部大气温度之间形成的温差，是结构的主要荷载之一，然而，这方面的资料非常有限。
圆形储煤场结构的另外一个主要荷载是堆煤侧压力，其大小主要和煤的容重、内摩擦角以及煤和侧壁之间的摩擦系数等相关。
库伦土压力公式是针对平面应变问题提出的，但现在的问题是轴对称问题，显然不适用。
现行《钢筋混凝土筒仓设计规范》和文献[3]在确定侧压力时虽然考虑了轴对称的特点，但没有考虑堆料与混凝土壁的摩擦力，且认为堆料最高点位于储煤场中心轴线上，实际上，大型圆形储煤场受堆煤设备与工艺的限制，堆煤最高点通常位于储煤场中心轴线和侧壁之间且靠近侧壁的位置，直接应用这些公式也不合理。
为了合理地确定侧壁内外温差和堆煤侧压力这两个主要荷载，使储煤场设计建立在充分可靠的依据上，采用现场实测十分必要。
我们将实测现场选择在某配煤中心的1#圆形储煤场内，该储煤场直径90m、高20m，侧壁为钢筋混凝土结构，沿环向每隔15.7m设置竖向缝，侧壁周圈加扶壁柱，上部为空间球形网架结构，高45.6m。
实测内容包括：（1）堆煤后储煤场内壁不同高度处的温度随堆煤时间变化情况；（2）煤对储煤场内壁的侧压力沿高度分布情况。
通过将实测数据进行整理，并结合相关的理论分析，最终确定设计荷载，为科学合理地设计大型圆形储煤场提供依据。
二、有限元分析有限元计算分析以某配煤中心圆形储煤场为背景。
根据初步设计论证，拟定储煤场竖向断面如图1所示。
承台与侧壁均为环向360°连续设置。
储煤场内径为90m，侧壁下部厚0.7m，上部厚0.5m，厚度自下而上按线性规律变化；外壁内侧堆煤最大高度为16.3m。
基础高度为1.2～2.2m，宽度为9.5m；为考虑基础土体对基础和侧壁的受力影响，基础下土体在深度方向向下取10m，在水平方向从侧壁内表面开始，沿径向内侧取40m，外侧沿径向向外取25m。
将堆煤简化为对侧壁和基础的荷载，不直接对其进行模拟。
对火电厂圆形封闭煤场的经济分析
对火电厂圆形封闭煤场的经济分析摘要:本文通过火电厂封闭式圆形煤场的造价控制因素进行分析,针对煤场采用不同直径时各种方案的技术可行性和经济性进行分析与比较,为封闭式圆形煤场的合理和经济设计提供必要的参考。
关键词: 火电厂;圆形封闭煤场;经济分析1概述封闭式圆形煤场是燃煤火力发电厂煤储存设施的统称,包括煤场机械设备和土建两部分。
煤场机械设备主要由中心柱及下部的圆锥形煤斗、堆料机、取料机、振动给煤机等组成;土建部分则主要包括钢网壳屋盖和钢筋砼挡煤墙、进仓栈桥和出仓地道组成,典型断面如图1所示。
单个直径为120m的封闭煤场正常贮量在17万~20万吨,可以满足2×600MW电厂运行15~20天的要求。
对于环保要求不断提高的今天和日益强调资源节约的今天,封闭式圆形煤场的环保性能和降低贮藏干煤损耗的优点突出,同时系统采用的设备先进,自动化程度高、煤场堆煤回取率和场地利用率高,从而能够有效地节约煤炭资源和项目用地。
从环保、减低煤的损耗和实现资源节约等方面综合考虑,其应用将越来越广泛。
2经济性分析国内首个封闭煤场~福建漳州后石电厂封闭煤场建成后,目前已建成和在建的有宁海电厂、福建可门电厂、广东汕尾电厂、广东河源电厂、厦门嵩屿电厂等工程,其主要的结构形式分为分离式(带扶壁柱的钢筋砼挡煤墙+大跨度空间球面网壳结构屋面)和整体式(大直径筒仓钢筋砼挡煤墙+大跨度空间球面网壳结构屋面)两种形式。
对已建工程的整体造价进行分析可知120m直径封闭煤场在采用国产设备后土建费用约占总造价的60%以上,因此土建费用对整体造价起控制作用和决定作用, 120m直径封闭煤场典型土建工程量构成见表1。
图1封闭式圆形煤场典型横断面图表1120m直径封闭煤场典型土建工程量构成一览表分项基础上部结构扶壁柱挡煤墙钢网壳结构屋面（维护）工程造价比例19．6% 50．3% 19．3% 10．8% 100%由上表可知,土建费用中的基础和上部结构扶壁柱挡煤墙造价占土建总造价的70%左右,而钢网壳屋面结构和屋面系统的造价约为30%,因此对挡煤墙和基础进行优化可以有效地降低封闭煤场整体造价。
煤仓承受力设计
煤仓承受力设计
煤仓承受力设计是指针对煤仓结构所受到的重力、风载、地震力等外力作用进行力学计算，并根据设计要求和规范标准对煤仓的结构尺寸、材料和连接方式进行设计，保证煤仓在正常使用和极限荷载情况下不发生破坏或失稳。
煤仓的承受力设计主要包括以下几个方面：
1. 煤仓的自重和填料载荷计算：需要根据煤仓的形状、尺寸和材料的密度计算出煤仓的自重，同时需要考虑到煤仓内部填料材料的重力作用。
2. 风载计算：需要根据煤仓所在地区的气象条件和规范标准，计算煤仓所受到的风载荷。
风载计算主要考虑风向、风速、气压等因素，通常使用风荷载计算规范中的公式和方法进行计算。
3. 地震力计算：需要根据煤仓所在地区的地震烈度、地震波谱和规范标准，计算煤仓所受到的地震力。
地震力计算需要考虑煤仓的结构类型、地质条件和地震波传递路径等因素。
4. 结构安全系数的确定：根据设计要求和规范标准，确定煤仓的结构安全系数。
安全系数通常包括强度安全系数和稳定性安全系数，保证煤仓在额定荷载和极限荷载情况下的稳定性和强度。
5. 结构材料和连接方式的选择：根据设计要求和规范标准，选择合适的结构材料（如钢材、混凝土等）和连接方式（如焊接、
螺栓连接等），以满足煤仓的承受力要求。
在煤仓承受力设计过程中，需要进行详细的力学计算和结构分析，同时考虑到实际施工条件和经济性要求，最终确定煤仓的结构方案和尺寸，以确保煤仓的安全可靠性。
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内设计 软件 ３ ３ Ｄ Ｓ对大直径圆形储煤场球面 网壳进行 了内力和模态的计算 ， 并对 结构整体稳定进 行 了分析 。通 过 两个 软件的对 比分析 结果 ， 建议在进行下部 圆形煤场设 计时 ， 于 ３ 对 ６个支座 中的每一个支座处 ， 由网壳竖 向荷 载 产生的对 圆形筒仓 的竖 向反力取为 ４５ Ｎ， ２ ｋ 由风荷载引起的 网壳对 圆形筒仓 的水平力取为 ２ ０ Ｎ，由地震 引起的 ０ｋ 网壳对 圆形筒仓 的水平 力取 为 １ｋ 。 ０ Ｎ
Ｋｅ ｒ ｓ： ｉｃ ａ ｏ ｌｙ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｃ ｒｕｌｒｃ ａ ａ ｄ；ｓ ｈｅｉ ａ ｏ ｆ ｅ ｃｉｎ ｆ ｒ ｅ；Ｓ ２ ０ ｐ ｒｃ ｒ ；ｒ ａ ｔｏ ｏ ｃ ｌ ＡＰ ０ ０
储煤结 构 已从 露天储 煤发展 到封闭式储 煤 ， 从平 面结构到空 间 结构 。球 形 储煤结 构 具有空 间受 力 均 匀 、 震性能 良好 、 抗 跨度 大、 施工 方便 、 曲面 自动排水 、 四周封 闭 的优 点 ， 合现 代建筑 结构 的设计 理念 ， 符 应 用于巨型储 煤 结构 。球 面 网壳 一般 采用 双层 球壳 形 式， 双层球 面 网壳 又 可分 为 交叉 桁 架 体 系 和角 锥 体 系 。其 中， 角锥 体 系包 括肋 环型 四角 锥球 面 网壳 、 联 方形 四角锥球面 网壳 、 联方形 三角锥球面 网壳 和平板
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｌ ｒ ｅ ｄ ａ ｔ ｒｏ ｅ ｃ ｒ ｕａ ｏ ｌｙ ｒ ｅ ｅ ａｌ ｄ ｐ ｓ ｔ ｅ ｓ ｈ ｒｃ ｌｓ ｅｌｒｏ ．Ｂａ ｅ ｓｒ ｃ ： ａ ｇ ｉｍｅｅ ｆｔ ｉ ｌｒｃ ａ ａ ｄ ｇ ｎ ｒ ｌ ａ ｏ ｔ ｈ ｐ ｅ ａ ｈ ｌ ｏ ｆ ｈ ｃ ｙ ｉ ｓｄ
锥球面 网壳 结构 ， 网壳投 影面 积约 为 １０６ ０４ ｍ 。节 点 采用螺栓球节点连接 ， 网壳支承方式 采用下 弦柱点 支 撑， ３ 设 ６个支座 ， 即每 ｌ 。 ０ 对应 一个 支座 ， 支座 中心布 置在直径约 为 １３ １ １． ｍ的 圆周 上 ， 座沿 水平 向设 置 支 为弹性 约束 ， 支座 水平 弹性 刚度 为 ２ ０ Ｎ ｍ 。外 ．ｋ ／ ｍ
ｏ ｒ ｅｔ ｔｉ ａｔ ｌ ｍ ｋｓｕｅｏ ｅｆ ｉ ｌ ｅ ｔ ｏｗ ｒ Ｓ Ｐ ０ ０ ａｄｄｍｅｔ ｅｉ ｏ ｗ ｒ ｎａｐｏ ｃ ， ｓ ｒｃ ａ ｅ ｓ ｆ ｎｔ ｅｅ ｎ ｆａｅ Ａ ２ ０ ｎ ｏ ｓｃｄ ｓ ｎｓｆ ａｅ ｊ ｈ ｉｅ ｈ ｔ ｉ ｅ ｍ ｓ ｉ ｇ ｔ
覆彩色压型钢板 ， 网壳 的布置如 图 １ 和图 ２所示 。
组合式球 面 网壳 等。肋 环型 四角 锥球 面 网壳是储 煤 结构 中最 常用 的双层球 壳形 式 。它将 上、 下弦层 均布
【 关键 词 】 圆形煤场 ； 面屋盖 ； 球 支座反力 ；Ａ ２０ Ｓ Ｐ００ 【 中图分类号 】 Ｔ ２１ Ｕ ３ 【 文献标识码 ｌ Ｂ
【 文章编号ｌ １ １ ６６ （０２ １ — ０ ８ ０ ０ — ８４ ２１ ）０ ０３ — ３ ０
Ｓ ＴＲＥＳ Ｓ ＡＮＡＬＹＳ Ｓ ＯＦ ＴＨＥ Ｉ ＣⅡｔ ＣＵＬＡＲ ＣｏＡＬ ＹＡＲＤ ’ Ｐ Ｓ Ｓ ＨＥ砒 ＣＡＬ ＲＯＯＦ
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２１ ０ ２年第 ｌ ０期（ 总第 １２期 ） ７
圆形 煤 场球 面 屋 盖 的受 力分 析
赵 颖 ， 袁一 鑫
５０ ４ １６ ０） （ 华南理工大学土木与交通学院 。 广州
Байду номын сангаас
【 摘 要】 大直径圆形储煤场的顶盖一般采用球形网壳， 文中结合工程实例， 利用有限元软件 Ｓ Ｐ００ Ａ ２０ 及国
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