1. 發(fā)展歷史及應用

2. 設計及施工特點

3. 工程應用實例

4. 發(fā)展與展望

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1.發(fā)展歷史

? ?1942年華爾-奈夫?qū)⒊錃饽こ尚魏?，在膜的外表面布置鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土，形成球形圓頂結構；

? ? 1972年勞埃德-特納在氣膜充氣后，在膜的內(nèi)表面噴涂一定厚度的聚氨酯泡沫，創(chuàng)建了一個泡沫自立式球形圓頂結構，并在泡沫內(nèi)表面噴射了混凝土；

? ? 1979 年，戴維和巴里南用索網(wǎng)約束系統(tǒng)及拱肋，建造了直徑91 米的薄殼圓頂結構。

? ? ?目前，全世界已建設成4000多個多用途球形倉。

民用建筑

工業(yè)建筑

在我國的應用情況

? ? ? ?充氣膜鋼筋混凝土結構是一種因施工技術改進而產(chǎn)生的新型結構形式，真正實現(xiàn)了混凝土結構的薄壁和大跨，但目前在我國應用還比較少。

2.設計及施工特點

球倉結構的組成：

? ? 球倉主要由環(huán)梁、充氣膜、聚氨酯層、噴射鋼筋混凝土殼組成。

球倉的設計分項：

? ? 1、充氣膜的設計

? ? 2、噴射混凝土球殼的設計

充氣膜的設計包括內(nèi)容：

1）充氣膜初始形態(tài)分析；

? ?初始形態(tài)是膜在充氣后達到內(nèi)外壓力平衡并形成預張力剛度的狀態(tài)。對外形控制較嚴格的建筑初始形態(tài)應考慮正交異性的膜材變形以及噴射混凝土施工產(chǎn)生的累積變形。

? ? 充氣膜內(nèi)壓一般在400Pa至750Pa之間。

2）荷載效應分析；

? ?荷載效應分析是在初始形態(tài)分析確定的幾何形狀、正常工作內(nèi)壓和預張力的基礎上，考慮各種可能的荷載組合（風、雪、雨等）對膜結構內(nèi)力和變形的影響。

3）膜剪裁分析；

? ? 剪裁分析，就是將找形得到并經(jīng)荷載分析復合的空間曲面，轉(zhuǎn)換成無應力的平面下料圖。

噴射混凝土球殼的設計

?1）噴射混凝土的球殼的內(nèi)力和變形采用線彈性有限元法進行分析。

2）噴射混凝土的球殼的穩(wěn)定分析可按考慮幾何非線性的有限元法（即荷載-位移全過程分析）進行計算。初始缺陷可采用“一致缺陷模態(tài)法”，缺陷最大計算值可按結構跨度的1/100取值。

3）噴射混凝土的球殼溫度應力計算應考慮邊界約束條件。

施工總流程如下

3.工程應用實例

1、葫蘆素球倉工程簡介

? ? 中天合創(chuàng)能源有限責任公司葫蘆素礦井選煤廠產(chǎn)品倉、原煤倉單倉容量6萬噸，為漏斗+活化給煤機出料形式。倉內(nèi)徑54m，高度56m，基礎埋深3.7m，鋼筋混凝土條形基礎。倉下設返煤地道3條，填料內(nèi)設減重廊道2條。

? ? ?地基處理采用復合地基，豎向增強體采用預應力管樁。經(jīng)處理后復合地基承載力特征值為達到460kPa。

? ? ?倉內(nèi)填料采用空氣囊混凝土，有效的減少了填料的重量。

2、大屯球倉

? ? ? 中煤大屯熱電“上大壓小”新建項目輸煤系統(tǒng)的圓形煤場，內(nèi)徑70m，高度為40m。標高0.000地面以下環(huán)墻和混凝土管樁基礎，標高0.000以上采用充氣膜定型,噴射混凝土所形成的大跨度薄殼球形結構,從外向內(nèi)依次為充氣膜, 聚氨酯泡沫，鋼筋混凝土薄殼。

4.發(fā)展與展望

? ? ? 近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國家對資源、環(huán)保、成本等方面提出了更高的要求。

? ? ? 氣膜鋼筋混凝土球倉具有較好的抗震性能和結構力學性能。它改變了傳統(tǒng)的施工工藝，并且該結構具有受力特性及耐久性好，封閉效果好、占地面積小、外觀美觀、施工工期短、儲倉空間大、裝填系數(shù)高、具有良好的抗震和抗颶風等自然災害的能力等特點，屬新工藝、新技術，可廣泛應用于建筑、電力、煤炭、糧食、水泥、化工原料等行業(yè)。

中煤天津設計工程有限責任公司-建筑市政院