煤場封閉結構應用淺析

劉桐海 華潤電力（常熟）有限公司

一、引言

華潤電力（常熟）有限公司根據省市政府環境粉塵污染治理要求（《江蘇省大氣污染防治聯席會議辦公室文件》蘇大氣辦〔2018〕4 號文要求，儲煤廠應采用筒倉、條形或圓形等封閉型式，配置自動噴淋裝置），公司對煤場封閉做了詳細的收資、可研。

二、網殼結構

（一）網殼結構的主要特點

網殼結構是一種較為新式的屋蓋承重結構，和大多數平面框架結構比較，受力狀態發生變化，它的結構體系是多次超定空間結構?？拐鹦院?，外觀美觀新穎，便于安裝，整體性好。

（二）網殼結構能夠獲得很大的跨間

所有組成桿件標準化，可在工廠里批量生產，組件成本相對低，質量易保證。

（三）網殼施工速度快

安裝工期短，網殼可自由分隔，同樣可以在網殼上懸掛一定的荷載（在節點上），利于煤場封閉消防、抑塵設施的設置。

（四）煤場封閉可采用空間網殼形式

正放四角錐雙層網殼結構，跨度、高度、凈空滿足工藝設備的要求，網殼采用單支座結構，網殼斷面兩側支撐在鋼筋混凝土短柱上（頂標高為3.9m）。

三、預應力管桁架結構

（一）預應力管桁架結構

預應力管桁架結構又稱張弦桁架結構，它是一種大跨度預應力空間結構體系，通過撐桿將上弦桿的剛性受壓構件與下弦桿的拉索組合成自平衡受力體系。通過對索增加相應的預拉力，將索與桁架兩者的受力比例又做了調動，因此可以最大限度的讓整個結構完全發揮索的抗拉能力，另外，桁架的內力分布也較為的平均，大大降低結構水平推力，減少鋼材用量，平面內結構體系由高抗彎剛度的剛性構件（或桁架）和高強度鋼索組成。材料性能可以最大的獲得利用，且自重輕，可橫跨極大的空間。在平面外，就需要憑借主榀間距布置穩定系統，確保結構的安全穩定性。

（二）后期防腐維護費用低

預應力鋼桁架結構構件數量少（鋼網殼結構的1/6、普通桁架結構的1/2），構件表面積小，鋼桁架相貫節點封閉性好，不易腐蝕，后期防腐費用大大降低。

（三）結構缺點

預應力張弦桁架結構對設計、施工的技術能力要求比網殼結構高，現場焊接工作量大。

四、氣膜結構

（一）氣膜原理

氣膜結構需要靠內外氣壓差來支撐，通常內外氣壓差為250Pa，約0.0025 個大氣壓（相當于正常建筑1 層與9 層的氣壓差），因為材料的柔性以及結構和弧形的內在有效性，氣膜中沒有彎曲、扭轉和擠壓到構件，內部不用其他框架或梁柱來作為支架。

（二）結構特點

1.氣膜結構建筑的安全性。氣膜結構建筑是采用內外氣壓差支撐的新型建筑結構，在安全區域之內，氣膜內部氣壓如果不斷增大，抵抗風雪載荷的能力也就會升高，由氣膜建筑而導致的變形的概率也就越小，因此也就相對更安全。

2.氣膜結構建筑經濟性。采用傳統結構的建筑，伴隨著建筑跨度的增加，單位面積建造成本會呈幾何倍數增加；氣膜結構建筑則恰好相反，跨度增大，單位面積建造費用反而會降低?？缍瘸^30m 時，氣膜結構建筑的建設成本相比傳統建筑可降低50%以上。氣膜結構建筑的空調和采暖能耗是比傳統建筑要低的多。氣膜結構建筑的空調和采暖能耗只有傳統建筑的10%-30%。而且氣膜結構建筑在后期，絕大多數情況下都不用維護，為持續的高水平，低費用運營提供了保證。

3.氣膜結構建筑舒適性。在傳統建筑中，建筑內部的氣壓、濕度、新風量等因素不可人為控制。氣膜結構建筑系統的內部空間中，所有因素皆可按需控制，為了可以讓室內環境更為舒服。需要高效的利用高反射率的膜材料，為建筑內部提供均勻、不刺眼的照明效果。使用透明膜（透光率25%）獲得白天完全利用自然光的效果。別具創意的照明設計，可以將光源導向內膜，形成真正的二次反射照明。

4.氣膜結構建筑便捷性。施工工期短，工廠加工、現場拼裝、充氣成型，在條件具備情況下，現場安裝約需20 天；靈活便捷、可隨時搬遷、對基礎要求低、可滿足客戶多種需求。

5.其他特點。更自由的形體塑造、無梁無柱大跨度、智能監控、配備后備能源系統。

6.膜材特點。承受拉力強：厚1.0mm，寬5cm 的條形膜材可承受500-800KG 的拉力。光透射率高：可達6%～10%，白天室內無須照明。防火級別高：B1 級阻燃材料。保溫效果佳：雙層膜與190mm 磚墻結構性能相當。自潔性能好：易清洗附著其表的各種附著物。耐腐蝕性強：耐各種強酸強堿腐蝕，耐老化。工作溫度寬：工作溫度-40℃～70℃。

（三）組成系統

氣膜結構由基礎系統、斜向網索系統、送風加壓系統、通道系統、消防系統、除降塵系統、照明系統、智能控制系統等組成。斜向網索為傳力系統，確?；A系統受力均勻，確保結構能夠抵抗16 級臺風、超過250Kg/m2 積雪，結構穩定性高。照明可達6%～10%透光率的膜材，白天室內無須照明，夜晚由于膜材的二次漫反射效應，具有高效節能特點。除降塵方式采用霧炮或噴槍。消防系統由雙波段紅外探測儀、消防水泵、管網、防爆型電控消防水炮組成，在擋煤墻及輸煤皮帶兩側布置消防炮，并滿足每一個著火點有2 臺消防炮覆蓋。

五、煤場封閉方案確定

由于以上三種煤場封閉的結構型式原理和施工方法不同，經過對比分析及實踐經驗，得出三種方案特點如下：（1）網殼結構施工方便、工期短、費用省，對于運行煤場影響小。（2）預應力管桁架需要涉及大量的焊接工作以及預應力張拉等作業安裝難度最大，施工場地要求較高。（3）氣膜結構施工階段對運行煤場影響很大，無法保證煤場正常儲煤及斗輪機取煤、卸煤，由于該地區風壓較大，不利于氣膜結構正常使用。根據上述對比，結合煤場運行及現場條件，最終確定采用網殼結構。

六、結語

華潤電力（常熟）有限公司煤場封閉工程于2019 年開始實施，目前正在進行施工中，目前工程開展順利，安全、質量均有效控制。