双跨圆弧形三心圆钢网架及骨架膜封闭煤棚的结构装置

摘要

本发明公开了一种双跨圆弧形三心圆钢网架及骨架膜封闭煤棚的结构装置，包括中间立柱、中跨基础、圆弧形钢网架及边跨基础；中间立柱的底部固定于中跨基础上，圆弧形钢网架的两侧固定于边跨基础上，圆弧形钢网架中部的底部设置有中间支撑体系，其中，所述中间支撑体系位于中跨基础上，圆弧形钢网架顶部的表面覆盖有膜结构体系，该装置具有成本低、安全性高、不易积雪的特点。

说明书

技术领域

本发明属于火力发电厂储煤场封闭改造领域，涉及一种双跨圆弧形三心圆钢网架及骨架膜封闭煤棚的结构装置。

背景技术

火电厂储煤场露天布置，存在污染环境、环评不达标、影响安全生产等问题，对环境造成煤尘、煤堆爆炸、煤堆自燃三种主要形式危害。火电厂储煤场防治煤场扬尘污染环境治理技术可以采用挡风抑尘墙、干煤棚、全封闭煤棚等措施。对整个储煤场环境进行治理，可以避免储煤的静态起尘，同时抑制动态起尘的扩散。近年来随着环保要求的提高，新建电厂基本都要配套建设封闭煤场，原有电厂的露天煤场也要逐步进行全封闭。伴随国家节约能源环保法律法规及政府相关文件的的进一步严格要求，火力发电厂煤场封闭项目井喷式发展。

燃煤电厂建造干煤棚的要求大致是在上世纪60年代末由一些中小型电厂率先提出的，至70年代初期，干煤棚很快覆盖到长江以南的多数省份，这一趋势迅速成为一种理念，并作为设计标准被列入《设计规程》。早期建设的干煤棚跨度一般不大，为煤场内局部区域设置，经过数十年的发展，目前，网架设计、施工技术已经非常成熟可靠，比较多的运用在120m跨度以内的工程上，积累了丰富的工程技术和运行管理经验。20世纪60年代，世界上第一个气膜建筑在北美建成，目前全世界已经建设有数千个气膜建筑。气膜是新时代科技含量很高的新型建筑，国内气膜建筑正在大力发展中。

传统干煤棚大部分由钢网架加彩钢板围护构成，钢网架空间受力性能好，适合普通大跨度、吊载重的工业建筑，在航空、汽车等领域应用广泛。由于其结构特性一般跨度不宜超过120m，过大的跨度会造成成本急剧上升。目前采用局部干煤棚的工程也在逐渐续建改造为封闭煤棚，煤场环境治理最终都将会进入全封闭煤棚阶段。为了尽量节约造价，缩短施工工期，提高煤棚主结构在高腐蚀的煤场环境中的耐久性，预应力管桁架结构体系在大跨度封闭煤场领域应用越来越广泛，可以实现跨度200m及以上的结构封闭，目前实施工程中最大跨度为229m。气膜是新时代科技含量很高的新型建筑，全封闭充气膜结构是近几年兴起的一种新兴封闭结构，膜结构采用特殊的高强难燃膜材作为封闭结构焊接拼装成封闭的外壳，膜结构下缘与混凝土挡煤墙进行锚固形成的密闭空间，并且采用送风机注入空气并保持一定的室内外压差，使膜面受拉以保证刚度，同时维持形态并抵抗外部荷载的结构形式。伴随气膜建筑建设及运营经验的增加，气膜封闭跨度也在不断增大，王曲电厂封闭煤棚是目前亚洲最大跨度的气膜建筑，跨度达到180m，长度为198m，180m以上跨度气膜建筑尚缺少相关的设计资料及建设经验。

目前，针对200m及以上超大跨度的封闭煤棚，存在以下几种设计方案。1、采用两个独立的并列封闭煤棚，此方案占用了中间很大面积的原堆煤区域，用于建设煤棚基础及中间通道，致使原储煤量减少约20％～30％，需要增加较多的煤棚封闭面积。2、采用单筒单跨封闭煤棚，如国电方家庄电厂新建封闭煤棚，其跨度229m，长度254m，采用管桁架结构，檩条+彩钢板封闭，为国内最大跨度的封闭煤棚，此方案优点中间堆煤不受影响，储量大；屋顶不存在大量积雪的问题等，但其单位面积用钢量大，成本较高；需现场加工，加工难度大，工期长。3、采用双筒双跨“海鸥形”封闭煤棚，如华能上海石洞口第二电厂封闭煤棚，总长度280m，总跨度195m，每跨跨度97.5m，采用空间网架结构，檩条+彩钢板封闭，此方案优点储煤场储量与封闭前基本保持不变；双跨设计，中间加支撑，网架结构较稳定；单位面积用钢量小，成本相对较低等，但在北方等雪荷载较大地区，其中柱上部屋顶低洼部分冬季易积雪，且较难清除，容易造成应力集中，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种双跨圆弧形三心圆钢网架及骨架膜封闭煤棚的结构装置，该装置具有成本低、安全性高、不易积雪的特点。

为达到上述目的，本发明所述的双跨圆弧形三心圆钢网架及骨架膜封闭煤棚的结构装置包括中间立柱、中跨基础、圆弧形钢网架及边跨基础；

中间立柱的底部固定于中跨基础上，圆弧形钢网架的两侧固定于边跨基础上，圆弧形钢网架中部的底部设置有中间支撑体系，其中，所述中间支撑体系位于中跨基础上，圆弧形钢网架顶部的表面覆盖有膜结构体系。

膜结构体系上设置有通风天窗。

中间立柱上套接有立柱防护体系。

圆弧形钢网架及膜结构体系沿中间立柱的轴线对称布置。

中间立柱为钢筋混凝土结构。

中间支撑体系为钢框架结构。

立柱防护体系由若干防腐砖砌筑而成。

中间立柱的定标高超过煤堆顶标高5m。

立柱防护体系顶标高超过煤堆顶标高1m。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的双跨圆弧形三心圆钢网架及骨架膜封闭煤棚的结构装置在具体操作时，采用圆弧形钢网架与膜结构体系组合的方式，利用两侧的边跨基础及中部的中间立柱，实现采用三心圆钢网架+骨架膜进行超大跨度煤场封闭的可行性，节约能源及节约用地，满足煤场环保及功能要求。另外，采用膜结构体系代替常规檩条+彩钢板封闭进行封闭，膜材单位投资成本相对采用彩钢板较低，膜材相比彩钢板，更耐各种强酸强碱腐蚀，在使用期内维护费用较低。同时，整个结构装置的顶部呈圆弧形结构，可以减小屋顶积雪的堆积，减小中部排水处理，减少运维期的清雪、排水工作，安全性较高，在全国范围内均可适用，尤其适合冬季雪载较大、夏季雨水较多的地区。需要说明的是，本发明由于取消了常规檩条+彩钢板结构中的檩条设置，减小了圆弧形钢网架所承受的外围护荷载，同时减小了屋顶积雪的堆积，减少了运维期的清雪、排水工作。相对于相同规模的煤场封闭，骨架膜方案的平米用钢量比网架结构方案节省，加上膜材本身成本较低，可以起到减少结构用钢量及减小基础桩基大小的作用，可以降低围护部分及封闭煤棚造价，提高封闭煤棚项目的性价比。

进一步，通过设置立柱防护体系，可以防止推煤机对中间立柱的碰撞破坏，提高结构的安全性能，中间立柱顶标高要超过煤堆顶标高5m，立柱防护体系顶标高要超过煤堆顶标高1m，防止煤堆对中间立柱及中间支撑体系的结构腐蚀。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为圆弧形钢网架、2为膜结构体系、3为中间立柱、4为立柱防护体系、5为煤堆、6为中间支撑体系、7为边跨基础、8为中跨基础、9为通风天窗。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的双跨圆弧形三心圆钢网架及骨架膜封闭煤棚的结构装置包括中间立柱3、中跨基础8、圆弧形钢网架1及边跨基础7；中间立柱3的底部固定于中跨基础8上，圆弧形钢网架1的两侧固定于边跨基础7上，圆弧形钢网架1中部的底部设置有中间支撑体系6，其中，所述中间支撑体系6位于中跨基础8上，圆弧形钢网架1顶部的表面覆盖有膜结构体系2。

膜结构体系2上设置有通风天窗9；中间立柱3上套接有立柱防护体系4；圆弧形钢网架1及膜结构体系2沿中间立柱3的轴线对称布置。

具体的，中间立柱3为钢筋混凝土结构；中间支撑体系6为钢框架结构；立柱防护体系4由若干防腐砖砌筑而成。

中间立柱3的定标高超过煤堆5顶标高5m；立柱防护体系4顶标高超过煤堆5顶标高1m。

本发明特点在于：采用骨架膜结构实现200m及以上超大跨度的煤场封闭煤棚项目，一方面达到了煤场封闭的环保要求，另一方面实现了超大跨度煤场的煤棚封闭可行性，同时做到了节约能源、节约用地。封闭煤棚外观形成一个整体圆弧形结构，此外形可以减小屋顶积雪的堆积，提高结构安全度，并减少运维期的清雪工作，全国范围内均可适用，尤其适合冬季雪载较大、夏季雨水较多的地区。

本发明用于内蒙古地区后，封闭煤棚跨度为200m，长度为300m，考虑所处区域雪荷载很大，且煤场贮煤量较少，单筒单跨方案实施难度、工程投资较大，不宜采用。采用本发明后，满足煤场封闭的环保及功能要求。由于取消了常规檩条+彩钢板结构中的檩条设置，减小了“圆弧形”钢网架所承受的外围护荷载，同时减小了屋顶积雪的堆积，减小了中部排水处理，减少了运维期的清雪、排水工作。

本发明采用骨架膜代替常规檩条+彩钢板进行封闭，自重轻、易维护，膜材密度仅为彩钢板密度的五分之一左右，采用骨架膜结构，可以节省钢网架所需的檩条重量及网架用钢量，膜材本身成本也较低，采用膜材可以降低围护部分造价，由于取消了常规彩钢板结构中的檩条设置，减小了“圆弧形”钢网架所承受的外围护荷载，同时减小了屋顶天沟及屋顶积雪等集中荷载。