某胶囊型网壳大棚设计建造与比较优势分析.pdf
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1、2023年第3期0前言随着社会科技发展水平的不断提高,人们对建筑物的要求已经不仅仅局限于其简单的基本使用功能,正逐步对建筑外观或内在品质提出了更高的要求。国内外建材行业水泥工厂或者能源系统发电厂等工业厂房常规的储存材料堆场大棚一般为球壳形屋面或者大跨度拱形屋面,后者在两端设置竖直的山墙封闭,其风阻力大,也不甚美观。本项目胶囊型造型打破了常规建设思路,将球壳与拱壳巧妙的结合在一起,结构形式具有一定的新颖性,建筑造型也具有时尚感,结构方案选型受力相对更加合理,有一定的科学理论研究价值。1胶囊型网壳建筑基本情况所研究的建设工程项目位于中国西部新疆吐鲁番地区,建造目的为加大储存煤碳类能源材料储量,减少
2、企业自身对市场的依赖。依据建筑主要轴线尺寸,项目总长度为 L=35+100+35=170 m;宽度为 B=70 m;高度为 H=28.5 m;含围护体系的建筑投影面积约12 050 m2。建筑外形由左右两个半球网壳加中部拱形网壳构成,显现为纵剖而成的半边胶囊状屋面体系按置于地面之上,其与周边环境能较好的融合,样式形态较美观。该造型建筑物具有流线型的设计外观,抗风压能力强,非常适合自然环境较差特别是风荷载较大的地区。胶囊型储煤场大棚建筑效果图(局部)如图1所示。图1胶囊型储煤场大棚建筑效果图建筑表皮采用0.6 mm厚840型压型钢板,防水等级二级,屋面板自防水;屋面设置FRP采光带若干,在弧形屋
3、面为屋顶皮带廊道配置了逃生爬梯若干;大棚主体钢网格内设置循环检修马道,并配置4处竖向马道至地面。为了屋面与混凝土墙体较好的连接,主体网架按外弦支座设计,避免内弦支座带来的外墙面斜置折角,有利于减少漏灰点,有利于环境保护;外弦支座同时也不影响视觉效果及地面排水沟的设置。2胶囊型网壳结构设计与分析建筑工艺师在设计堆场外形时咨询了结构工程师的意见,结构工程师查阅了当地的气象资料,针对地区强风压的特点,建设性的给出了胶囊型的设计中图分类号:TQ172.6文献标志码:B文章编号:1007-0389(2023)03-77-04【DOI】10.13697/ki.32-1449/tu.2023.03.029某
4、胶囊型网壳大棚设计建造与比较优势分析*朱玉林(中建材(合肥)钢构科技有限公司,合肥水泥研究设计院有限公司,安徽 合肥,230051)摘 要:胶囊型网壳储料大棚结构体系新颖,属于拱形与球壳的组合体,建成后外形美观。本文研究了胶囊型钢结构网壳的结构力学特性,该体系用钢量省,稳定性好。借助了BIM建模技术辅助建造实施,利用施工动画全面展示建造流程,既直观又高效。相同储料条件下,与圆柱形直立山墙网壳相比,在展开面积上有明显差别,用钢量有较大的优势。关键词:胶囊型网壳;结构力学;BIM建造技术;施工动画展示Design,construction and comparative advantage ana
5、lysis of a capsule type reticulated shell shelterZhu YulinCNBM(Hefei)Steel Structure Technology Co.,Ltd.,Hefei Cement Research and Design Institute Co.,Ltd.,Hefei,Anhui,230051,ChinaAbstract:The structure system of the capsule reticulated shell material storage shed is novel,belonging to the combinat
6、ion of arch andspherical shell,and the appearance is beautiful after completion.In this paper,the structural mechanical properties of the capsule steelreticulated shell are studied.The system uses less steel and has good stability.The BIM modeling technology is used to assist the construction implem
7、entation,and the construction animation is used to comprehensively display the construction process,which is both intuitive and efficient.Under the same storage conditions,compared to cylindrical vertical gable latticed shell,there is a significant difference in the developed area,and the amount of
8、steel used has a greater advantage.Key words:capsule reticulated shell;structural mechanics;BIM construction technology;construction animation display*基金项目:合肥水泥研究设计院有限公司科研开发项目(GG02-2021);安徽省住房城乡建设科学技术计划项目(2022-YF106)工程建设朱玉林:某胶囊型网壳大棚设计建造与比较优势分析-772023年第3期方案,经过初步比较分析和专项论证认为相对可行且可靠。该结构设计选型具有前瞻性和新颖性,获得了
9、业主方代表及建筑工艺师的高度认可,在各参建方的共同努力下得以付诸实现。工程设计师从设计基本参数、模型的设计比选、稳定性分析多维度充分考虑结构体系的经济合理与安全可靠性。2.1基本荷载参数本工程抗震设防烈度为 8度,设计基本地震加速度为 0.20g,第二组,建筑抗震类别为丙类1。基本风压0.85 kN/m2,基本雪压0.20 kN/m2,属于典型的暖温带荒漠气候,地面粗糙度按A类2。结构计算模型跨度超过60 m,属于超过一定规模的网架结构体系,大跨度网壳对风荷载作用比较敏感,需要考虑顺风向风振的不利影响,风振系数取1.35。2.2网壳结构模型的设计设计时,主要设定网壳模型的刚度及用钢量两个方面作
10、为设计选型的控制参数,多方案比选3-4:结合基础短柱间距,初步确定钢网格平面尺寸选取范围3 4 m(步距按200 mm),钢网壳结构厚度从23 m(步距按200 mm),共计对36个设计计算模型比较取最佳。最终确定网格跨度方向平面尺寸3.6m,网壳厚度2.6 m为综合最优,网壳单位面积含钢量32 kg/m2,整体重量较轻;虽然模型有多处工艺洞口,体系有较多薄弱点,但结构自振周期仅0.735 s,整体刚度仍然较好。胶囊型储煤场结构平面布置图如图2所示。图2胶囊型储煤场结构平面布置图2.3网壳结构稳定性分析该胶囊型网壳结构属于大跨度结构且有局部开洞口(混凝土塔楼出屋面洞口或材料运输下料洞口),仅分
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