煤场封闭结构应用浅析

2020-01-19刘桐海华润电力常熟有限公司

环球市场 2020年24期

关键词：膜结构网壳煤场

刘桐海华润电力（常熟）有限公司

一、引言

华润电力（常熟）有限公司根据省市政府环境粉尘污染治理要求（《江苏省大气污染防治联席会议办公室文件》苏大气办〔2018〕4 号文要求，储煤厂应采用筒仓、条形或圆形等封闭型式，配置自动喷淋装置），公司对煤场封闭做了详细的收资、可研。

二、网壳结构

（一）网壳结构的主要特点

网壳结构是一种较为新式的屋盖承重结构，和大多数平面框架结构比较，受力状态发生变化，它的结构体系是多次超定空间结构。抗震性好，外观美观新颖，便于安装，整体性好。

（二）网壳结构能够获得很大的跨间

所有组成杆件标准化，可在工厂里批量生产，组件成本相对低，质量易保证。

（三）网壳施工速度快

安装工期短，网壳可自由分隔，同样可以在网壳上悬挂一定的荷载（在节点上），利于煤场封闭消防、抑尘设施的设置。

（四）煤场封闭可采用空间网壳形式

正放四角锥双层网壳结构，跨度、高度、净空满足工艺设备的要求，网壳采用单支座结构，网壳断面两侧支撑在钢筋混凝土短柱上（顶标高为3.9m）。

三、预应力管桁架结构

（一）预应力管桁架结构

预应力管桁架结构又称张弦桁架结构，它是一种大跨度预应力空间结构体系，通过撑杆将上弦杆的刚性受压构件与下弦杆的拉索组合成自平衡受力体系。通过对索增加相应的预拉力，将索与桁架两者的受力比例又做了调动，因此可以最大限度的让整个结构完全发挥索的抗拉能力，另外，桁架的内力分布也较为的平均，大大降低结构水平推力，减少钢材用量，平面内结构体系由高抗弯刚度的刚性构件（或桁架）和高强度钢索组成。材料性能可以最大的获得利用，且自重轻，可横跨极大的空间。在平面外，就需要凭借主榀间距布置稳定系统，确保结构的安全稳定性。

（二）后期防腐维护费用低

预应力钢桁架结构构件数量少（钢网壳结构的1/6、普通桁架结构的1/2），构件表面积小，钢桁架相贯节点封闭性好，不易腐蚀，后期防腐费用大大降低。

（三）结构缺点

预应力张弦桁架结构对设计、施工的技术能力要求比网壳结构高，现场焊接工作量大。

四、气膜结构

（一）气膜原理

气膜结构需要靠内外气压差来支撑，通常内外气压差为250Pa，约0.0025 个大气压（相当于正常建筑1 层与9 层的气压差），因为材料的柔性以及结构和弧形的内在有效性，气膜中没有弯曲、扭转和挤压到构件，内部不用其他框架或梁柱来作为支架。

（二）结构特点

1.气膜结构建筑的安全性。气膜结构建筑是采用内外气压差支撑的新型建筑结构，在安全区域之内，气膜内部气压如果不断增大，抵抗风雪载荷的能力也就会升高，由气膜建筑而导致的变形的概率也就越小，因此也就相对更安全。

2.气膜结构建筑经济性。采用传统结构的建筑，伴随着建筑跨度的增加，单位面积建造成本会呈几何倍数增加；气膜结构建筑则恰好相反，跨度增大，单位面积建造费用反而会降低。跨度超过30m 时，气膜结构建筑的建设成本相比传统建筑可降低50%以上。气膜结构建筑的空调和采暖能耗是比传统建筑要低的多。气膜结构建筑的空调和采暖能耗只有传统建筑的10%-30%。而且气膜结构建筑在后期，绝大多数情况下都不用维护，为持续的高水平，低费用运营提供了保证。

3.气膜结构建筑舒适性。在传统建筑中，建筑内部的气压、湿度、新风量等因素不可人为控制。气膜结构建筑系统的内部空间中，所有因素皆可按需控制，为了可以让室内环境更为舒服。需要高效的利用高反射率的膜材料，为建筑内部提供均匀、不刺眼的照明效果。使用透明膜（透光率25%）获得白天完全利用自然光的效果。别具创意的照明设计，可以将光源导向内膜，形成真正的二次反射照明。

4.气膜结构建筑便捷性。施工工期短，工厂加工、现场拼装、充气成型，在条件具备情况下，现场安装约需20 天；灵活便捷、可随时搬迁、对基础要求低、可满足客户多种需求。

5.其他特点。更自由的形体塑造、无梁无柱大跨度、智能监控、配备后备能源系统。

6.膜材特点。承受拉力强：厚1.0mm，宽5cm 的条形膜材可承受500-800KG 的拉力。光透射率高：可达6%～10%，白天室内无须照明。防火级别高：B1 级阻燃材料。保温效果佳：双层膜与190mm 砖墙结构性能相当。自洁性能好：易清洗附着其表的各种附着物。耐腐蚀性强：耐各种强酸强碱腐蚀，耐老化。工作温度宽：工作温度-40℃～70℃。

（三）组成系统

气膜结构由基础系统、斜向网索系统、送风加压系统、通道系统、消防系统、除降尘系统、照明系统、智能控制系统等组成。斜向网索为传力系统，确保基础系统受力均匀，确保结构能够抵抗16 级台风、超过250Kg/m2 积雪，结构稳定性高。照明可达6%～10%透光率的膜材，白天室内无须照明，夜晚由于膜材的二次漫反射效应，具有高效节能特点。除降尘方式采用雾炮或喷枪。消防系统由双波段红外探测仪、消防水泵、管网、防爆型电控消防水炮组成，在挡煤墙及输煤皮带两侧布置消防炮，并满足每一个着火点有2 台消防炮覆盖。

五、煤场封闭方案确定

由于以上三种煤场封闭的结构型式原理和施工方法不同，经过对比分析及实践经验，得出三种方案特点如下：（1）网壳结构施工方便、工期短、费用省，对于运行煤场影响小。（2）预应力管桁架需要涉及大量的焊接工作以及预应力张拉等作业安装难度最大，施工场地要求较高。（3）气膜结构施工阶段对运行煤场影响很大，无法保证煤场正常储煤及斗轮机取煤、卸煤，由于该地区风压较大，不利于气膜结构正常使用。根据上述对比，结合煤场运行及现场条件，最终确定采用网壳结构。