一種新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于大直徑鋼板筒倉(cāng)貯存結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了大型鋼板筒倉(cāng)貯存氧化鋁粉料，創(chuàng)新的倉(cāng)壁頂桁架式環(huán)梁系統(tǒng)和有限剛度弱化的倉(cāng)底技術(shù)很好解決了大型鋼板筒倉(cāng)的一系列設(shè)計(jì)難點(diǎn)，倉(cāng)頂能夠承受氧化鋁進(jìn)料溜槽平臺(tái)、除塵設(shè)備荷載及檢修等重型荷載，實(shí)現(xiàn)了氧化鋁粉3.5~5萬(wàn)噸大容量的貯存要求。
【專利說(shuō)明】
一種新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于大直徑鋼板筒倉(cāng)貯存結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼板筒倉(cāng)在實(shí)現(xiàn)氧化鋁生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化方面具有卓越的性能，但是由于鋼板筒倉(cāng)技術(shù)在我國(guó)起步較晚，并且薄殼結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性，現(xiàn)有的氧化鋁鋼板筒倉(cāng)相關(guān)規(guī)范內(nèi)容略顯單薄，設(shè)計(jì)要素考慮不夠全面，適用范圍過(guò)窄，與鋼筒倉(cāng)在工業(yè)中的設(shè)計(jì)需求還有一定的差距。目前我國(guó)在氧化鋁鋼板倉(cāng)的設(shè)計(jì)方面存在兩大難點(diǎn)和問(wèn)題:
[0003]第一，現(xiàn)有大型鋼板倉(cāng)在倉(cāng)頂均為輕型薄壁結(jié)構(gòu)，不可負(fù)荷較大的設(shè)備荷載，導(dǎo)致倉(cāng)頂使用條件受限，大大縮小大型鋼板筒倉(cāng)應(yīng)用范圍；
[0004]第二，在大容量貯存要求上受限，根本難點(diǎn)在倉(cāng)底處，當(dāng)筒倉(cāng)半徑R與倉(cāng)壁厚度t之比，即徑厚比R/t 2 750時(shí)，屬于高徑厚比的筒倉(cāng)，此時(shí)豎向整體受壓和局部穩(wěn)定計(jì)算中很難滿足設(shè)計(jì)要求，需要以加大鋼板厚度為代價(jià)，降低了經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)，目的是根據(jù)先進(jìn)的氧化鋁粉的進(jìn)出料工藝，給出新型的鋼板倉(cāng)倉(cāng)頂、倉(cāng)壁、倉(cāng)底結(jié)構(gòu)方案，實(shí)現(xiàn)大容量粉粒的鋼板貯倉(cāng)。
[0006]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)由倉(cāng)頂、倉(cāng)壁頂部桁架式環(huán)梁結(jié)構(gòu)、倉(cāng)壁、有限剛度弱化倉(cāng)壁底和墻式基礎(chǔ)組成，其中鋼板筒倉(cāng)的倉(cāng)壁厚度為t，直徑為D，半徑為R，單位毫米，R/t > 750 ；
[0007]其中，所述的倉(cāng)頂是錐臺(tái)形，由組合樓板和鋼梁結(jié)構(gòu)組成，所述的鋼梁結(jié)構(gòu)包括倉(cāng)頂上環(huán)梁、倉(cāng)頂下環(huán)梁和倉(cāng)頂斜梁，倉(cāng)頂上環(huán)梁和倉(cāng)頂下環(huán)梁平行于水平線，所述的倉(cāng)頂斜梁位于倉(cāng)頂上環(huán)梁和倉(cāng)頂下環(huán)梁之間，沿徑向?qū)}(cāng)頂上、下環(huán)梁所在的圓形平面16等分，倉(cāng)頂斜梁和倉(cāng)頂環(huán)梁之間的連接方式采用鉸接，在倉(cāng)頂上環(huán)梁和倉(cāng)頂下環(huán)梁之間還設(shè)有倉(cāng)頂環(huán)向次梁，整體構(gòu)成空間錐臺(tái)受力體系;倉(cāng)頂頂部是輕型壓型鋼板和混凝土的組合樓板，混凝土面層厚度50?60mm;
[0008]所述的倉(cāng)壁頂部桁架式環(huán)梁結(jié)構(gòu)是上剛下柔的桁架環(huán)梁結(jié)構(gòu)，桁架環(huán)梁結(jié)構(gòu)以倉(cāng)頂下環(huán)梁作為桁架上弦環(huán)梁，桁架上弦環(huán)梁和桁架下弦環(huán)梁之間設(shè)有豎向腹桿，將桁架上、下弦環(huán)梁所在圓形平面圓周劃分72等分，桁架下弦環(huán)梁的截面面積和剛度小于桁架上弦環(huán)梁的截面面積和剛度，二者剛度比值在0.55?0.7之間，橫肋、縱肋與倉(cāng)壁板均為焊接剛性連接；
[0009]所述的倉(cāng)壁由倉(cāng)壁板和變間距、變高度的橫肋和縱肋組成，縱肋沿倉(cāng)壁方向設(shè)置在倉(cāng)壁板內(nèi)側(cè)，橫肋平行于桁架上、下環(huán)梁設(shè)置在倉(cāng)壁板外側(cè)，倉(cāng)壁板高度為h，在< l/6h的區(qū)域范圍內(nèi)，橫肋之間的間距為0.75m，縱肋之間的間距為0.75m，在I/6h~l/2h高度范圍內(nèi)，橫肋之間的間距為1.5m，縱肋之間的間距為1.5m，在>l/2h高度的區(qū)域范圍內(nèi)，橫肋之間的間距為3m，縱肋之間的間距為3m;
[0010]所述的有限剛度弱化倉(cāng)壁底包括一個(gè)垂直倉(cāng)壁板的底板，縱肋底邊距離倉(cāng)底板高度為nt，n是7?12之間的整數(shù)，在倉(cāng)底板和倉(cāng)壁板之間，沿圓周徑向設(shè)置有若干個(gè)補(bǔ)強(qiáng)加勁肋板；
[0011]所述的墻式基礎(chǔ)位于倉(cāng)底板下方，包括漏斗斜板、內(nèi)外環(huán)墻、橫墻和基礎(chǔ)底板，所述的漏斗斜板與倉(cāng)底板相連，并與水平線呈35°?42°夾角，和倉(cāng)底板共同構(gòu)成一個(gè)倒錐底形，所述的橫墻是沿圓周徑向分布的，將倉(cāng)底基礎(chǔ)底板的圓形平面圓周12等分，橫墻中間開設(shè)有互通門洞，在底板下方空間設(shè)置有溜槽埋件，所述的基礎(chǔ)底板位于整個(gè)鋼板筒倉(cāng)的最底部作為倉(cāng)筒的粧基承臺(tái)。
[0012]其中，所述的倉(cāng)頂上環(huán)梁直徑為Sm，倉(cāng)頂下環(huán)梁直徑為鋼倉(cāng)直徑，倉(cāng)頂斜梁與倉(cāng)頂上環(huán)梁和倉(cāng)頂下環(huán)梁的連接方式為鉸接，倉(cāng)頂次環(huán)梁和倉(cāng)頂斜梁、倉(cāng)頂次斜梁的連接方式也為鉸接，在相鄰的斜梁之間設(shè)置有支撐桿。
[0013]所述的桁架上弦環(huán)梁與倉(cāng)頂斜梁鉸接連接，桁架上弦梁和桁架下弦梁通過(guò)腹桿剛性連接，腹桿沿全高焊接在倉(cāng)壁板上，三者與倉(cāng)壁板組成空間的桁架式環(huán)梁系統(tǒng);桁架上弦環(huán)梁與倉(cāng)壁板采用剛性連接，桁架下弦環(huán)梁與倉(cāng)壁板采用柔性連接，桁架下弦環(huán)梁與下部的縱肋采用頂緊剛性連接;桁架下弦環(huán)梁的截面面積和剛度小于桁架上弦環(huán)梁的截面面積和剛度，二者剛度比值0.55-0.7之間。
[0014]所述的縱肋在與倉(cāng)頂斜梁對(duì)應(yīng)位置處選用Hff型鋼外，其余的縱肋和橫肋均為16#?22#的槽鋼;縱肋、橫肋與倉(cāng)壁為焊接剛性連接。
[0015]所述的補(bǔ)強(qiáng)加勁肋板尺寸為500mmx350mmx24mm，沿圓周徑向分布將倉(cāng)頂上、下環(huán)梁所在的圓形平面圓周mD等分，其中m是2?5之間的整數(shù)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的特點(diǎn)和有益效果是:
[0017]本實(shí)用新型的新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)包括錐臺(tái)式倉(cāng)頂組合鋼梁系統(tǒng)、上剛下柔的桁架式倉(cāng)壁頂部環(huán)梁系統(tǒng)、變高度的橫縱肋組合壁板、有限剛度弱化倉(cāng)底、倒錐底倉(cāng)壁墻式基礎(chǔ)，各部分協(xié)同受力，是完全滿足了氧化鋁粉進(jìn)料、貯存、散裝和輸送于一體的新型大直徑鋼板筒倉(cāng)。
[0018]其中，本實(shí)用新型的倉(cāng)頂鋼梁結(jié)構(gòu)是錐臺(tái)形，包括倉(cāng)頂上環(huán)梁、倉(cāng)頂下環(huán)梁和倉(cāng)頂斜梁，這種鋼梁結(jié)構(gòu)以大跨度錐臺(tái)拱的受力形式，能夠滿足工藝中心下料或多點(diǎn)均勻下料，斜梁和環(huán)梁之間的連接方式采用鉸接，釋放面內(nèi)、外彎矩，保留軸力和剪力傳遞，能夠減小倉(cāng)頂上環(huán)梁和倉(cāng)頂下環(huán)梁受壓、彎、扭作用而產(chǎn)生的應(yīng)力，倉(cāng)頂斜梁沿徑向?qū)A周劃分16等分，以均勻受壓為主，倉(cāng)頂環(huán)向次梁則以受拉為主，倉(cāng)頂環(huán)向次梁與倉(cāng)頂斜梁二者鉸接連接，倉(cāng)頂所承受的所有豎向荷載通過(guò)根部徑向倉(cāng)頂斜梁傳遞給倉(cāng)體；
[0019]本實(shí)用新型的倉(cāng)壁頂部桁架式環(huán)梁結(jié)構(gòu)是上剛下柔的桁架環(huán)梁結(jié)構(gòu)，以倉(cāng)頂下環(huán)梁作為桁架上弦環(huán)梁，能夠直接承受徑向斜梁傳來(lái)應(yīng)力，此桁架系統(tǒng)的核心要點(diǎn)是桁架下弦環(huán)梁的截面和剛度要小于桁架上弦環(huán)梁的截面和剛度，二者比值應(yīng)在0.55?0.7之間，這種整體桁架鋼梁體系與倉(cāng)壁協(xié)同受力，共同受力解決了復(fù)雜應(yīng)力和穩(wěn)定問(wèn)題，具有整體剛度好，受力均勻的特點(diǎn)；
[0020]倉(cāng)頂和倉(cāng)壁頂部桁架式環(huán)梁系統(tǒng)共同受力，能夠突破常規(guī)鋼板筒倉(cāng)倉(cāng)頂不能承受重型荷載的局限，實(shí)現(xiàn)了均勻傳遞局部壓應(yīng)力，很好地滿足了強(qiáng)度、穩(wěn)定等設(shè)計(jì)要求；
[0021]本實(shí)用新型的變高度得橫縱肋組合壁板是由橫、縱肋和倉(cāng)壁板組合而成，縱肋位于內(nèi)側(cè)，橫肋位于外側(cè)，倉(cāng)壁板居中，根據(jù)滿倉(cāng)和空倉(cāng)倉(cāng)壁強(qiáng)度計(jì)算、穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算及整體屈曲穩(wěn)定分析結(jié)果綜合考慮后確定，倉(cāng)壁板高度為h，在<l/6h的區(qū)域范圍內(nèi)，橫肋之間的間距為0.75m，縱肋之間的間距為0.75m，在I/6h~l/2h高度范圍內(nèi)，橫肋之間的間距為1.5m，縱肋之間的間距為1.5m，在>l/2h高度的區(qū)域范圍內(nèi)，橫肋之間的間距為3m，縱肋之間的間距為3m，橫肋縱肋與鋼板均為焊接剛性連接，相鄰橫肋的接頭位置不可在同一豎直高度上，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠減小鋼板初始缺陷的影響，改變?cè)斜}(cāng)壁的屈曲失穩(wěn)機(jī)理，增強(qiáng)整體筒倉(cāng)屈曲穩(wěn)定特征值，提高實(shí)際極限承載力；
[0022]本實(shí)用新型的倉(cāng)壁底是有限剛度弱化豎向加勁肋的倉(cāng)壁底，具體體現(xiàn)在，如果倉(cāng)壁內(nèi)側(cè)的縱肋直接與基礎(chǔ)固定連接，則在倉(cāng)壁底處形成較大剛度截面，尤其在溫度工況參與的荷載組合中會(huì)引發(fā)較大的局部彎矩，產(chǎn)生倉(cāng)壁豎向應(yīng)力急劇突變，為大大減小倉(cāng)底板厚度和加勁肋截面大小，縱肋下端部距基礎(chǔ)底座nt處斷開，縱肋端頭處有限釋放端部彎矩、軸力，僅保留徑向剪力，同時(shí)倉(cāng)底外側(cè)補(bǔ)強(qiáng)加勁肋板，尺寸為500mmx350mmx24mm，沿圓周等分mD個(gè)，不僅能夠起到減小板單元的邊界尺寸，降低倉(cāng)壁應(yīng)力值的效果，而且能夠消除縱肋較大彎矩，釋放倉(cāng)壁應(yīng)力可達(dá)68%，效果顯著；
[0023]本實(shí)用新型的倒錐底倉(cāng)壁墻式基礎(chǔ)由漏斗斜板、倉(cāng)底板、內(nèi)外環(huán)墻、橫墻及基礎(chǔ)底板組成，材料均為C30混凝土，呈發(fā)散狀的環(huán)墻布置不僅能夠減小底板厚度，而且滿足工藝均勻、快速出料要求，多重體系保證不發(fā)生偏倉(cāng)和堵料的現(xiàn)象。
[0024]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了采用大型鋼板筒倉(cāng)貯存氧化鋁粉料，創(chuàng)新的倉(cāng)頂和倉(cāng)底技術(shù)的很好解決了大型鋼板筒倉(cāng)的一系列設(shè)計(jì)難點(diǎn)，倉(cāng)頂能夠承受氧化鋁進(jìn)料溜槽平臺(tái)荷載、除塵設(shè)備荷載及檢修荷載，實(shí)現(xiàn)了氧化鋁粉3.5?5萬(wàn)噸大容量的貯存要求。
[0025]本實(shí)用新型的鋼板筒倉(cāng)由鋼板和型鋼組成，采用模塊化的結(jié)構(gòu)構(gòu)造方式，便于工廠制作，現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)單，縮短建設(shè)工期，滿足綠色工程的要求，可實(shí)現(xiàn)單一大型倉(cāng)取代群倉(cāng)，優(yōu)化場(chǎng)地布置和節(jié)約用地的目標(biāo)，在國(guó)內(nèi)外工程領(lǐng)域具有可靠的穩(wěn)定性，高效的可復(fù)制性和領(lǐng)先的經(jīng)濟(jì)性，在國(guó)內(nèi)外工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0026]本實(shí)用新型的新型鋼板筒倉(cāng)經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提高了鋼板倉(cāng)的經(jīng)濟(jì)性，鋼倉(cāng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為百元以下/噸。
[0027]鋼倉(cāng)的材料總重/料儲(chǔ)總重指標(biāo)(簡(jiǎn)稱I/R指數(shù))，是衡量業(yè)主投資與收益關(guān)系的綜合指數(shù)，指數(shù)越低則越經(jīng)濟(jì)合理，本實(shí)用新型的實(shí)際案例對(duì)比如下:
[0028]現(xiàn)有鋼倉(cāng)例1:氧化鋁倉(cāng)30m直徑，高度28m，貯存量為2.8萬(wàn)噸，其底節(jié)倉(cāng)壁最大板厚為20mm，1/財(cái)旨數(shù)0.0392。
[0029]現(xiàn)有鋼倉(cāng)例2:氧化鋁倉(cāng)32m直徑，高度36m，貯存量為3.5萬(wàn)噸，其底節(jié)倉(cāng)壁最大板厚為24mm，1/財(cái)旨數(shù)0.0289。
[0030]本實(shí)用新型鋼倉(cāng):氧化鋁倉(cāng)36m直徑，高度41m，貯存量為4.2萬(wàn)噸，其底節(jié)倉(cāng)壁最大板厚為24mm，1/財(cái)旨數(shù)0.0173。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是本實(shí)用新型的新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[OO32]圖2是圖1中倉(cāng)頂結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0033I圖3是圖1中倉(cāng)頂結(jié)構(gòu)示意圖之二；
[0034]圖4是圖1中倉(cāng)壁頂部桁架式環(huán)梁結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0035]圖5是圖1中倉(cāng)壁、橫縱加勁肋結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6是圖5中倉(cāng)壁底部的縱肋有限剛度約束釋放示意圖；
[0037]圖7是圖1中墻式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0038]圖8是圖1中墻式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖之二；
[0039]其中:1:倉(cāng)頂;2:倉(cāng)壁頂部桁架式環(huán)梁結(jié)構(gòu);3:倉(cāng)壁;4:有限剛度弱化倉(cāng)壁底;5:倉(cāng)壁墻式基礎(chǔ);6:倉(cāng)頂上環(huán)梁;7:倉(cāng)頂下環(huán)梁(桁架上弦環(huán)梁)；8:倉(cāng)頂斜梁;9:倉(cāng)頂環(huán)向次梁；10:倉(cāng)頂次斜梁；11:支撐桿;12:桁架下弦環(huán)梁；13:腹桿；14:縱肋；15:橫肋；16:倉(cāng)壁板;17:倉(cāng)底板；18:補(bǔ)強(qiáng)加勁肋板；19:漏斗斜板;20:橫墻;21:基礎(chǔ)底板;22:互通門洞;23:溜槽埋件;24:內(nèi)外環(huán)墻。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本實(shí)用新型的新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)用于伊朗伊斯蘭共和國(guó)法爾斯省拉姆爾德地區(qū)某港口氧化鋁儲(chǔ)運(yùn)，如圖1?圖8所示，由倉(cāng)頂1、倉(cāng)壁頂部桁架環(huán)梁結(jié)構(gòu)2、倉(cāng)壁3、有限剛度弱化倉(cāng)壁底4和墻式基礎(chǔ)5組成，其中鋼板筒倉(cāng)的倉(cāng)壁厚度t為24mm，直徑D為36m，半徑R為18m，R/t 2 750，倉(cāng)壁高度36米，倉(cāng)頂高5米，總高41米，氧化鋁貯存量為4.2萬(wàn)噸；
[0041]其中，所述的倉(cāng)頂I是錐臺(tái)形，由混凝土和鋼梁結(jié)構(gòu)組成，所述的鋼梁結(jié)構(gòu)包括倉(cāng)頂上環(huán)梁6、倉(cāng)頂下環(huán)梁7和倉(cāng)頂斜梁8，倉(cāng)頂上環(huán)梁6和倉(cāng)頂下環(huán)梁7平行于水平線，其中倉(cāng)頂上環(huán)梁6直徑Sm，倉(cāng)頂下環(huán)梁7直徑為36m，所述的倉(cāng)頂斜梁8位于倉(cāng)頂上環(huán)梁6和倉(cāng)頂下環(huán)梁7之間，沿徑向?qū)}(cāng)頂上、下環(huán)梁所在的圓形平面16等分，在倉(cāng)頂上環(huán)梁6和倉(cāng)頂下環(huán)梁7之間還設(shè)有兩條與之平行的倉(cāng)頂環(huán)向次梁9，兩條倉(cāng)頂次環(huán)梁9之間設(shè)有倉(cāng)頂次斜梁10，沿徑向?qū)}(cāng)頂上、下環(huán)梁所在的圓形平面圓周16等分，倉(cāng)頂I所承受的所有豎向荷載通過(guò)根部徑向倉(cāng)頂斜梁8傳遞給整個(gè)倉(cāng)體，倉(cāng)頂頂部是由輕型壓型鋼板組合成的面層，倉(cāng)頂混凝土面層厚度50mm;
[0042]所述的倉(cāng)壁頂部桁架式環(huán)梁結(jié)構(gòu)2是上剛下柔的桁架環(huán)梁結(jié)構(gòu)，桁架環(huán)梁結(jié)構(gòu)以倉(cāng)頂下環(huán)梁7作為桁架上弦環(huán)梁，直接承受徑向倉(cāng)頂斜梁8傳來(lái)應(yīng)力，截面采用HM390x300，桁架上弦環(huán)梁7和桁架下弦環(huán)梁12之間設(shè)有沿倉(cāng)壁方向，將桁架上、下環(huán)梁所在圓形平面圓周72等分的腹桿13，腹桿13截面采用16號(hào)槽鋼，桁架下弦環(huán)梁12的截面面積和剛度小于桁架上弦環(huán)梁7的截面面積和剛度，二者剛度比值為0.56，桁架下弦環(huán)梁I 2截面采用HM340x250；
[0043]所述的倉(cāng)壁3由倉(cāng)壁板16和變高度的橫肋15和縱肋14組成，縱肋14沿倉(cāng)壁3豎直方向設(shè)置在倉(cāng)壁板16內(nèi)側(cè)，橫肋15平行于桁架上、下環(huán)梁設(shè)置在倉(cāng)壁板16外側(cè)，倉(cāng)壁板16高度為36m，根據(jù)滿倉(cāng)和空倉(cāng)倉(cāng)壁強(qiáng)度計(jì)算、穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算及整體屈曲穩(wěn)定分析結(jié)果綜合考慮后確定，在< 6 m的區(qū)域范圍內(nèi)，橫肋15之間的間距為0.7 5 m，縱肋14之間的間距為0.7 5 m，在6 m?18m高度范圍內(nèi)，橫肋15之間的間距為1.5m，縱肋14之間的間距為1.5m，在> I Sm高度的區(qū)域范圍內(nèi)，橫肋15之間的間距為3m，縱肋14之間的間距為3m;
[0044]所述的有限剛度弱化倉(cāng)壁底4包括一個(gè)倉(cāng)底板17，縱肋14底邊距離倉(cāng)底板17高度為200mm，能夠有限釋放倉(cāng)壁3端部彎矩、軸力，僅保留徑向剪力，如圖6(a)、(b)所示，倉(cāng)壁3釋放壓力后會(huì)有一個(gè)沿水平方向的微小水平位移，在倉(cāng)底板17和倉(cāng)壁板16之間，沿圓周徑向設(shè)置有若干個(gè)補(bǔ)強(qiáng)加勁肋板18，補(bǔ)強(qiáng)加勁肋板18尺寸為500mmx350mmx24mm，沿圓周徑向分布將倉(cāng)頂上、下環(huán)梁所在的圓形平面圓周144等分；
[0045]所述的墻式基礎(chǔ)位5于倉(cāng)底板17下方，還包括漏斗斜板19、內(nèi)外環(huán)墻24、橫墻20和基礎(chǔ)底板21，所述的漏斗斜板19與倉(cāng)底板17相連，并與水平線呈35°夾角，和倉(cāng)底板17共同構(gòu)成一個(gè)倒錐底形，所述的橫墻20是沿圓周徑向分布的，在內(nèi)外環(huán)墻24之間，將倉(cāng)頂上、下環(huán)梁所在的圓形平面圓周12等分，橫墻20中間開設(shè)有互通門洞22，在倉(cāng)底板17下方空間設(shè)置有溜槽埋件23，所述的基礎(chǔ)底板21位于整個(gè)鋼板筒倉(cāng)的最底部作為倉(cāng)筒的粧基承臺(tái)。
[0046]其中，所述的倉(cāng)頂斜梁8與倉(cāng)頂上環(huán)梁6和倉(cāng)頂下環(huán)梁7的連接方式為鉸接，是為了減小倉(cāng)頂上、下環(huán)梁受壓、彎、扭的作用，倉(cāng)頂上環(huán)梁采用焊接ΒΗ950χ350χ18χ28，截面采用HN700x300，倉(cāng)頂環(huán)向次梁9受拉為主，倉(cāng)頂次環(huán)梁9和倉(cāng)頂斜梁8、倉(cāng)頂次斜梁10的連接方式也為鉸接，截面采用HM440x300，在相鄰的斜梁之間設(shè)置有支撐桿11。
[0047]所述的桁架上弦環(huán)梁7的上翼緣和下翼緣與倉(cāng)壁3采用剛性連接，下翼緣與腹桿13剛性連接;腹桿13焊接在倉(cāng)壁3上，腹桿13下端與桁架下弦環(huán)梁12采用剛性連接;桁架下弦環(huán)梁12的上翼緣和下翼緣與倉(cāng)壁3采用柔性連接，下緣與倉(cāng)壁縱肋14的連接處采用剛性連接。
[0048]所述的縱肋14在與倉(cāng)頂斜梁8對(duì)應(yīng)位置處選用HW型鋼，其余的縱肋14和橫肋15均為16#?22#的槽鋼;縱肋14、橫肋15與倉(cāng)壁3為焊接剛性連接。
[0049]所述的漏斗斜板19、倉(cāng)底板17、環(huán)墻20和基礎(chǔ)底板21材料均為C30混凝土，其中漏斗斜板19厚度為600mm，倉(cāng)底板17和基礎(chǔ)底板21厚度為1100mm，環(huán)墻20高度為500mm，環(huán)墻20中間開設(shè)的互通門洞22尺寸為1000mmx2200mm。
[0050]本實(shí)用新型實(shí)施例是基于現(xiàn)有的鋼倉(cāng)設(shè)計(jì)理念，突破規(guī)范的局限性，全面進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定受力機(jī)理分析，總結(jié)出整體結(jié)構(gòu)在倉(cāng)頂恒活、物料、溫度、風(fēng)、地震荷載工況及組合下的應(yīng)力和變形分布規(guī)律，根據(jù)受力特征，針對(duì)性地合理布置橫縱向加勁肋，增強(qiáng)筒倉(cāng)整體屈曲穩(wěn)定特征值，改變單純薄殼倉(cāng)壁的屈曲失穩(wěn)機(jī)理。新型高徑厚比圓形氧化鋁貯存鋼板筒倉(cāng)各部分結(jié)構(gòu)方案及協(xié)同受力原理如下:
[0051](I)錐臺(tái)式倉(cāng)頂組合鋼梁系統(tǒng)的徑向斜梁均勻受壓為主，環(huán)向次梁受拉為主，倉(cāng)頂所承受的所有豎向荷載通過(guò)根部徑向斜梁傳遞給倉(cāng)體。由于鋼梁上翼緣與壓型鋼板焊接固定，不考慮側(cè)向穩(wěn)定情況，考慮上部組合的有利作用。
[0052](2)空倉(cāng)時(shí)，倉(cāng)壁厚度考慮升溫溫差及風(fēng)荷載組合起控制作用，其結(jié)果值要大于滿倉(cāng)計(jì)算結(jié)果。原因是空倉(cāng)倉(cāng)壁穩(wěn)定臨界應(yīng)力允許值僅為滿倉(cāng)狀態(tài)下的0.2?0.45之間。
[0053](3)由于規(guī)范給出空倉(cāng)狀態(tài)下穩(wěn)定臨界應(yīng)力值非常嚴(yán)格，且遠(yuǎn)小于鋼材屈服強(qiáng)度值。所以工程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)系是合理布置橫縱向加勁肋，控制豎向穩(wěn)定應(yīng)力，在經(jīng)濟(jì)合理前提下，保證具有一定的安全儲(chǔ)備。
[0054](4)鋼倉(cāng)直徑大于32m后，在溫度作用下倉(cāng)壁與縱肋之間相互作用到達(dá)平衡狀態(tài)，當(dāng)倉(cāng)底1/6區(qū)域壁厚一定時(shí)，倉(cāng)壁的最大應(yīng)力值和應(yīng)力分布的均勻性與縱肋的截面、間距、布置方式及自由度釋放有密切關(guān)系。
[0055](5)豎向組合應(yīng)力最不利處均在底板區(qū)域;倉(cāng)壁環(huán)向組合應(yīng)力和橫向加勁肋最大應(yīng)力隨水平位移值同步增大和減小。對(duì)于大直徑筒倉(cāng)，經(jīng)多次分析可知水平位移最大區(qū)域位于總高度的1/5?1/3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)，其特征在于由倉(cāng)頂、倉(cāng)壁頂部桁架式環(huán)梁結(jié)構(gòu)、倉(cāng)壁、有限剛度弱化倉(cāng)壁底和墻式基礎(chǔ)組成，其中鋼板筒倉(cāng)的倉(cāng)壁厚度為t，直徑為D，半徑為R，單位毫米，R/t > 750 ； 其中，所述的倉(cāng)頂是錐臺(tái)形，由組合樓板和鋼梁結(jié)構(gòu)組成，所述的鋼梁結(jié)構(gòu)包括倉(cāng)頂上環(huán)梁、倉(cāng)頂下環(huán)梁和倉(cāng)頂斜梁，倉(cāng)頂上環(huán)梁和倉(cāng)頂下環(huán)梁平行于水平線，所述的倉(cāng)頂斜梁位于倉(cāng)頂上環(huán)梁和倉(cāng)頂下環(huán)梁之間，沿徑向?qū)}(cāng)頂上、下環(huán)梁所在的圓形平面16等分，倉(cāng)頂斜梁和倉(cāng)頂環(huán)梁之間的連接方式采用鉸接，在倉(cāng)頂上環(huán)梁和倉(cāng)頂下環(huán)梁之間還設(shè)有倉(cāng)頂環(huán)向次梁，整體構(gòu)成空間錐臺(tái)受力體系;倉(cāng)頂頂部是輕型壓型鋼板和混凝土的組合樓板，混凝土面層厚度50?60mm; 所述的倉(cāng)壁頂部桁架式環(huán)梁結(jié)構(gòu)是上剛下柔的桁架環(huán)梁結(jié)構(gòu)，桁架環(huán)梁結(jié)構(gòu)以倉(cāng)頂下環(huán)梁作為桁架上弦環(huán)梁，桁架上弦環(huán)梁和桁架下弦環(huán)梁之間設(shè)豎向腹桿，將桁架上、下環(huán)梁所在圓形平面圓周劃分72等分，桁架下弦環(huán)梁的截面面積和剛度小于桁架上弦環(huán)梁的截面面積和剛度，二者剛度比值在0.55-0.7之間； 所述的倉(cāng)壁由倉(cāng)壁板和變高度、變高度的橫肋和縱肋組成，縱肋沿倉(cāng)壁方向設(shè)置在倉(cāng)壁板內(nèi)側(cè)，橫肋平行于桁架上、下環(huán)梁設(shè)置在倉(cāng)壁板外側(cè)，倉(cāng)壁板高度為h，在< l/6h的區(qū)域范圍內(nèi)，橫肋之間的間距為0.75m，縱肋之間的間距為0.75m，在l/6h~l/2h高度范圍內(nèi)，橫肋之間的間距為1.5m，縱肋之間的間距為1.5m，在>l/2h高度的區(qū)域范圍內(nèi)，橫肋之間的間距為3m，縱肋之間的間距為3m，橫肋、縱肋與倉(cāng)壁板均為焊接剛性連接； 所述的有限剛度弱化倉(cāng)壁底包括一個(gè)垂直倉(cāng)壁板的倉(cāng)底板，縱肋底邊距離倉(cāng)底板高度為nt，n是7?12之間的整數(shù)，在倉(cāng)底板和倉(cāng)壁板之間，沿圓周徑向設(shè)置有若干個(gè)補(bǔ)強(qiáng)加勁肋板； 所述的墻式基礎(chǔ)位于倉(cāng)底板下方，還包括漏斗斜板、內(nèi)外環(huán)墻、橫墻和基礎(chǔ)底板，所述的漏斗斜板與倉(cāng)底板相連，并與水平線呈35°?42°夾角，和倉(cāng)底板共同構(gòu)成一個(gè)倒錐底形，所述的橫墻是沿圓周徑向分布的，將倉(cāng)頂上、下環(huán)梁所在的圓形平面圓周12等分，橫墻中間開設(shè)有互通門洞，在底板下方空間設(shè)置有溜槽埋件，所述的基礎(chǔ)底板位于整個(gè)鋼板筒倉(cāng)的最底部作為倉(cāng)筒的粧基承臺(tái)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)，其特征在于所述的倉(cāng)頂上環(huán)梁直徑為Sm，倉(cāng)頂下環(huán)梁直徑為鋼板筒直徑，倉(cāng)頂斜梁與倉(cāng)頂上環(huán)梁和倉(cāng)頂下環(huán)梁的連接方式為鉸接，倉(cāng)頂次環(huán)梁和倉(cāng)頂斜梁、倉(cāng)頂次斜梁的連接方式也為鉸接，在相鄰的斜梁之間設(shè)置有支撐桿。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)，其特征在于所述的桁架上弦環(huán)梁與倉(cāng)頂斜梁鉸接連接，桁架上弦梁和桁架下弦梁通過(guò)腹桿剛性連接，腹桿沿全高焊接在倉(cāng)壁板上，三者與倉(cāng)壁板組成空間的桁架式環(huán)梁系統(tǒng)；桁架上弦環(huán)梁與倉(cāng)壁板采用剛性連接，桁架下弦環(huán)梁與倉(cāng)壁板采用柔性連接，下弦環(huán)梁與下部的縱肋采用頂緊剛性連接;桁架下弦環(huán)梁的截面面積和剛度小于桁架上弦環(huán)梁的截面面積和剛度，二者剛度比值0.55?0.7之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)，其特征在于所述的縱肋在與倉(cāng)頂斜梁對(duì)應(yīng)位置處選用Hff型鋼，其余的縱肋和橫肋均為16#?22#的槽鋼；縱肋、橫肋與倉(cāng)壁為焊接剛性連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)，其特征在于所述的補(bǔ)強(qiáng)加勁肋板尺寸為500mmx350mmx24mm，沿圓周徑向分布將倉(cāng)頂上、下環(huán)梁所在的圓形平面圓周mD等分，其中m是2?5之間的整數(shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高徑厚比圓形氧化鋁粉貯存鋼板筒倉(cāng)，其特征在于所述的漏斗斜板、倉(cāng)底板、內(nèi)外環(huán)墻、橫墻和基礎(chǔ)底板材料均為C30混凝土。
【文檔編號(hào)】E02D27/38GK205476758SQ201620242115
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日
【發(fā)明人】趙偉, 趙建華, 黃寶昌, 王濤, 鹿方
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司）