研 ■叠冒翟圈圈圈 冒囡■ 与设计 某大型封闭式储煤场网壳结构设计 杨 杰 ， 张国旺 ， 马中成 ， 王 彬 （１．中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北邯郸０５６０３ｌ；２．涿州三益勘察设计有限责任公司，河北涿州０７２７５０） 摘要：某大型封闭式储煤场依托地形采用网壳结构，介绍了设计思路、施工方法及网架的制作与安装过程， 为类似网壳工程的推广和应用提供了有益的参考。该项目不仅节省了投资，而且减少了环境污染，具有很好 的经济效益。 关键词：封闭式储煤场；网壳结构；网架工程 中图分类号：ＴＵ３９１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—３９５３（２０１２）Ｓ２—００２８—００３ 近几年来，随着经济的发展、科学技术的进步， 我国的现代化矿井建设取得了重大进步。据统计 ２００６年全国共有千万吨以上的矿井１４座，１２０万ｔ／ ａ以上的大型矿井２８５座。而２００６年以后设计、投 结构形式。目前我国已建成的封闭式储煤场主要采 用网壳结构，其中有代表性的工程实例见表１。网 壳结构的优点和特点，大致可归纳如下：①网壳结构 兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单 一人建设的大型现代化矿井所占比重更大。然而，国 家的宏观经济运行情况又时有波动，为了有效地利 ，受力比较合理。②网壳结构的刚度大，跨越能力 大，跨度可超过１００ ｍ。③网壳结构可以用小型构 用资源优势，达到既适应市场用户需求，又实现优质 高价、提高煤炭企业经济效益的目的，同时还要兼顾 环保，尽量减小对环境的污染、破坏，大型封闭式储 煤场起到越来越重要的作用。 网壳结构是一种曲面形网格结构，有单层网壳 和双层网壳之分，是大跨度空间结构中一种主要的 件组装成大型空间，可工业化生产，现场安装方便， 综合技术经济指标较好。④网壳结构可借助于通用 程序和计算机辅助设计来进行分析计算，特别是双 层网壳，目前推广应用的网架结构计算软件均能采 用。⑤网壳结构造型新颖美观，能够给整个矿区增 色．。 表１ 煤炭工程里有代表性的网壳工程实例 １ 工程概况 山西某矿井选煤厂工程位于山西昔阳县境内， 该矿井工业场地位于山坡下，地形是一个狭长地段。 该储煤场下部结构采用基础加条形钢筋混凝土 挡墙，上部结构为一跨度９０ ｍ、长１２０ ｍ的圆柱面 双层网壳，外用彩钢板围护，原煤储量达到８０ ０００ ｔ。 生产类别丙类，框架抗震等级三级。 ２ 工程地质 该矿井选煤厂地处一河床内，整个工业场地总 的地势是西高东低，南高北低，南部有山体分布，背 靠山体面向河流，地势狭长。储煤场位于场地南部 的山谷中，地形标高介于９２７．０～９４０．０ ｍ之间。 抗震设防烈度七度（设计基本地震加速度值０．１０ ｇ）， 抗震设防类别为标准设防丙类，结构安全等级二级， 作者简介：杨设计工作 本场地自上而下为：①表土层（主要由风化泥岩组 成），④泥岩（主要成分强风化一中等风化泥岩），⑤ 泥岩（主要成分中等一微风化泥岩）。场地的南北两 侧紧邻高度较大的岩质边坡，边坡主要由砂质泥岩 组成。砂质泥岩长时间暴露，容易造成风化剥蚀导 杰（１９７９一），男，高级工程师，主要从事建筑结构 国防交通工程与技术 囵 ２０１２增干ＩＪ二 ・研究与设计・ 某大型封闭式储煤场网壳结构设计 杨 杰等 场地用地。以上述原则为出发点，经现场勘察地形， 多次方案比较论证，最后决定在场地南侧的天然山 谷中，充分利用特殊的地形，依山就势建造储煤场， 平面示意图见图１。 致边坡失稳垮塌。 ３ 设计思路 受场地，拟建储煤场要尽量少占地，且应优 先放置在厂区边上，以减少环境污染和少占用联合 图１储煤场平面示意图 鉴于储煤场南北两侧山坡地质情况较差，容易 失稳、垮塌，设计采用以下方式进行处理：将表层松 散层清除，在合适位置放台后，设置挡墙，并采用锚 喷支护对挡墙上部边坡进行防护，保证边坡稳定。 此方案具有以下优点： （１）位于场地南部山沟中，和联合场地相对分开 布置，不占有联合场地用地。 （２）储煤场南北两侧均为山坡，西侧也有遮挡， 能够有效地阻挡风吹，减少扬尘，保护环境。 （３）利用特殊地形，储煤量大，单位储煤造价低。 图２利用地形的储煤场（单位：ｍｍ） 充分利用地形和不利用地形的储煤量比较见图２和 图３。由图可见，充分利用地形，储煤量提高了５０ 左右，而对比造价，前者仅比后者增加了处理山坡锚 喷支护及片石砌底的费用，约增加费用２０ ～ 图３不利用地形的储煤场（单位：ｍｍ） ３０ ，经济效益明显。 ・ ９１ ｔ，压型钢板总用量１９ ５００ ｒｎ。。总用钢量５２１ ｔ， ４ 网架施工过程 本工程网架主材用钢总量４３０ ｔ，辅材用钢总量 用钢指标为４８．２ ｋｇ／ｍ 。网架工程的施工过程主 要分为工厂制作和现场安装两个阶段。 ４．１工厂制作阶段 国防交通工程与技术 囵 ２０１２增刊二 ・研究与设计・ 某大型封闭式储煤场网壳结构设计 杨 杰等 修补部分用钢丝球除去锈蚀及周边涂层，进行补涂。 ４．２现场安装阶段 （１）现场分段组装网架。整个网架从右至左进 行组装：Ｉ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区。 （２）网架安装。本工程采用Ｉ、Ⅱ区地面组装， （１）螺栓球的制作。螺栓球采用４５＃优质钢， 所有原材料进厂后均进行３／１ ０００抽样理化力学性 能测试。螺栓球的精加工在Ｘ５０３２Ａ型立式升降台 铣床、ＺＡ５０３２圆柱立式钻床及ＺＡ３０５０×１６型摇臂 钻床上用万能分度头进行加工。螺栓球的检测主要 采用角度盘、角度板和角度棒进行检测角度。 部分整体吊装和Ⅲ、Ⅳ区高空散装法相结合的施工 方法，具体施工程序如下：①在工区１段采用３台 ５０ ｔ起重机将吊点通成两组吊装网架。②在工区２ 段采用２台５０ ｔ起重机将网架提升。③在Ⅱ区Ａ （２）高强螺栓检查验收。定购的高强螺栓，均有 合格证书和测试报告。高强螺栓材质为２０ＭｎＴｉＢ 钢，符合国家相应标准，强度等级达到８．８级以上。 高强螺栓的螺纹按ＧＢ１９６（（粗牙普遍螺纹》的规定， 段采用４台５０ ｔ起重机将吊点连成两组吊装网架。 螺纹的公差带按ＧＢ１９７中的６Ｈ级。高强螺栓进 ④在Ⅱ区Ｂ、Ｃ段采用起重机吊装。⑤网架安装完 行１００ 外观及几何尺寸检查。采用５倍放大镜对 毕后，必须检验网架竖平面对地面的垂直度和网架 高强螺栓逐件进行裂缝检测。 顶部下塌尺寸、网架的圆度。 （３）杆件制作。工程所用Ｑ２３５－Ａ焊接钢管采 用正规厂家生产的定型产品，并具有出厂合格证、材 ５ 结束语 料质量证明书。材料进厂后进行５ 抽检，必须符 储煤场采用网壳结构形式具有经济、实用、环保 合ＧＢ８１６２—８８标准，钢材力学性能指标检测项目为 等各方面的优点。通过该工程设计实例探讨，有助 拉伸及弯曲试验，在ｗＩ一１００型油压式万能材料试 于今后的大跨度网架结构的推广应用。 验机上进行，合格后开具试验报告。六角套筒采用 此外，在利用地形时，周边土体的稳定性对投资 Ｑ２３５一Ａ普通圆钢或４５＃优质圆钢，锥头采用 的影响较大；且此类形式对地基的要求较高，也是一 Ｑ２３５一Ａ普通圆钢，用１５ｏ ｋｇ空气锤经模锻成坯。封 个影响造价的重要因素。 板采用Ｑ２３５一Ａ碳素钢板，用１００ ｔ冲床冲压成型。 参考文献 紧固螺钉采用优质高强钢，螺纹公差按ＧＢ１９６—６３ ［１］董石麟．空间结构Ｉ－Ｍ］．北京：中国计划出版社，２００３ 普通螺纹规定，尺寸偏差按照ＧＢ７５—７６规定。 ［２］中华人民共和国建设部．ＪＧＪ ６１—２Ｏ０３网壳结构技术规 （４）防腐。网架防腐施工方式为喷涂，采用喷砂 程［ｓ１．北京：中国建筑工业出版社，２００３ 除锈，除锈等级要求达Ｓａ２．５级。安装前、后分别涂 ［３］翟文忠，时宝辉，丁延生，等．张弦梁钢结构［Ｊ］．工程质 一遍红丹防锈漆。在未喷砂处理前确定钢材表面质 量，２００８（１０）：１—８ 量级数。漆膜喷涂完毕后要进行质量检测，涂层厚 ［４１７： 彬，何玉平，侯迎霞．大直径非预应力筒仓设计在某 矿井选煤厂中的应用［Ｊ］．科技传播，２０１０（１８）：２０４，１９４ 度采用测厚仪分层检测。在安装完毕后，先将碰损 （下接第３４页） 其湿陷性。 ２．５ 质量评价 （２）非自重湿陷性黄土场地上的建筑物采用复 该工程已竣工６ ａ，未发现任何质量问题，说明 合地基时，当桩间土承载力取值不大于土的湿陷起 采用普通夯实水泥土桩（即排土成孔夯实水泥土桩） 始压力时，不应累计其湿陷量。 处理该地基可行，同时也佐证了综合考虑复合地基 参考文献 天然地基土承载力的取值和湿陷性土的湿陷起始压 ［１］华南理工大学．地基及基础ＥＭ］．２版．北京：中国建筑工 力得出的地基土湿陷量计算值可以作为非自重湿陷 业出版社，１９９８：３５９－３６ｏ 性场地按一般地区规定进行设计的依据。 ［２１闰明礼，张东刚．ＣＦＧ桩复合地基技术及工程实践［ＭＩ．２ 版．北京：中国水利水电出版社，２００６：１０６—１０７ ３ 结论 ［３］张洪生，梁耀哲，薛玮．石家庄黄土状土地基处理方法 （１）在非自重湿陷性黄土场地上，应根据建筑物 探讨ＥＪ］．华北地震科学，２００７（２５）：６２—６３ 的地基形式和受力机理综合判定是否需要处理其湿 ［４］建设部．ＧＢ５００２５—２００４湿陷性黄土地区建筑规范［ｓ］． 陷性，不是所有的地基尤其是复合地基都必须处理 北京：中国建筑工业出版社，２００４：１８ 国防交通工程与技术 一２０１２增干ＩＪ二
