[发明专利]超大跨度双层网架穹顶施工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑施工方法，尤其是一种能大幅度降低每平方米用钢量的直径在100米以上的双层网架结构穹顶的设计制造方法，具体地说是一种超大跨度双层网架穹顶施工工艺。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展，煤炭、电力、水泥、化工等行业的煤炭和其他原材料的需求越来越大，其存储设施也因此得到大规模建设。这些存储设施主要是各种储料仓、干煤棚，它们起到了环保和遮风挡雨的作用。随着煤矿、电厂，水泥厂的规模越来越大，储煤棚的跨度和长度也在不断增加，对其设计技术的要求也越来越高.

空间网壳结构是空间结构中当今世界各国应用最广泛的一种，发展非常快，广泛应用于各种民用、工业建筑中，在民用建筑中主要应用在体育馆、飞机场航站楼、飞机库、会议中心等需要大跨度的公用建筑。在工业建筑中主要应用在各种储料仓，棚子、各种大跨度的厂房、仓库屋盖。

空间网壳结构是一种具有三维空间形体，且在荷载作用下具有三维受力特性的结构，相对平面结构而言，空间结构有以下的特点：受力合理、重量轻、造价低，结构多样，可作超大跨度。是煤炭，电力，水泥行业各种大跨度储料棚最合适的承重结构形式。

网壳结构作为一种曲面网格结构，有单层网壳和双层网壳之分，它的优点和特点主要有以下几点：

网壳结构具备杆系结构和壳结构的主要特点。从受力性能上讲，空间网壳结构采用大致相同的网格组成空间交汇的杆件体系，承重结构与支撑结构合为一体，有效的改变了平面桁架的受力状态，杆件主要受轴向力，使钢材性能得到最有利发挥。据测算，当跨度大于60米时采用空间网壳结构的储料棚用钢量一般在30～60kg/m²，而采用门式钢架或钢桁架用钢量在60～120kg/m²。用钢量节省一半左右。当跨度超过100米时，实腹门式钢架已往完全不具备实际应用可能，钢桁架结构的用钢量超过120kg/m²。

据统计，在中国，近年快速发展的工业对各种原料产生了大量需求，每年直径百米以上圆形储料棚超过50座，单体表面积超过20000平米的长形储料棚要超过100座。尤其是近几年煤炭价格的大幅度提升，业主对建立储煤仓既可减少对煤炭的损失又有利于保护堆取料机而产生的效益也有了较强的共识，所以，无论新老矿区均在大量调研、寻找解决既节约成本又提高利润又满足国家环保要求的结构形式，而且要求跨度越来越大、高度越来越高，而超大直径网架结构储煤仓穹顶已成为首选的结构之一，上述情况已广泛的影响到电力的干煤棚、水泥、钢铁系统的原料堆放库等。国内无论是煤炭、水泥等行业新建项目储仓穹顶已被列为必须的环保项目之一，并要求同其主要结构同时设计、施工，共同投入使用。而且从目前的结构条件看还没有其他结构形式可替代它，无论是相贯线桁架、索膜结构均无法替代。但受传统设计施工理念的影响，对于直径在100米以上的超大跨度网架穹顶的用钢量一般在120kg/m²左右，这不仅直接影响到制造成本，而且在如此大的自重情况下会影响到网架穹顶的施工安全。

综上所述，建设超大直径储料仓，尤其是超大直径穹顶储料仓是一种发展趋势，市场前景广泛，但如何在确保安全的前提下将目前120kg/m²的用钢量降到合理的水平是降低造价，提高市场竞争力的关键。

发明内容

本发明的目的是针对目前超大直径双层网架穹顶建设制造过程中存在的用钢量大、原材料成本高、施工工艺复杂的问题，发明一种用钢量低、施工方便、安全可靠的超大跨度双层网架穹顶施工工艺。

本发明的技术方案是：

一种超大跨度双层网架穹顶施工工艺，其特征是它包括以下步骤：首先，根据存储量和拟安装的设备确定穹顶的建筑尺寸，包括高度和直径；其次，根据建筑尺寸，按3-5米的边长计算出整个穹顶的网格数，进而计算出节点数；

第三，将待建穹顶当地的气象参数加上计算所得的整个穹顶的网格数及节点数输入有限元分析元件中的风洞测试部分，得到每个网格的风载分布数值；

第四，将上步计算所得的每个网格的风载分布数值加上恒荷载、雪载和地震作用荷载输入有限元设计软件中得到整个穹顶各节占及其构件的最大受力荷载；

第五，根据各构件所受的最大荷载从构件库中选择出满足条件的杆件尺寸；

第六，根据选择的杆件尺寸重新计算得到施工图；

第七，根据施工图，首先完成混凝土基础的砌筑，然后采用以下措施完成整个穹顶的施工：