CN104787515B - 一种ii型双向子午线球面钢网壳 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种II型双向子午线球面钢网壳，用作容量等级为2万立方米到10万立方米立式圆筒形钢油罐固定顶，所述的网壳为双向子午线穹形网壳，由双向子午线弧形网杆相交焊接而成，各双向子午线弧形网杆的曲率半径均为同一球型半径，所述的网杆采用弧形H型钢或工字钢沿球面的东西及南北两向经线布置，两向网杆的交接面采用周边角焊，形成贯通式刚接节点。与现有技术相比，本发明具有网格结构稳定、抗震效果强、耗钢量低等优点。

Description

一种II型双向子午线球面钢网壳
技术领域
本发明涉及一种球面钢网壳，尤其是涉及一种II型双向子午线球面钢网壳。
背景技术
立式圆筒形钢油罐是当今世界上数量最多、耗钢量最大的一种金属设备。一台直径D＝60m的5万立方米油罐通常要耗费1000吨钢材，而它的固定顶承重量结构需耗钢100吨以上。因此，既牢固、又轻巧的罐顶承重结构，成了人们追求的目标。当今，国外钢油罐固定顶大多采用群柱支撑的锥顶。由于耗钢量大，又不利于内浮顶的设置，因此在国内少有采用。
20世纪60年代中，国内推广使用了带肋壳拱顶，但当直径大于30m以后，容易外压失稳。20世纪80年代为适应油罐大型化的需求，在国内开发了球面网壳。
中国专利ZL200420081487.2公开了一种含双向子午线穹形网壳的贮罐顶盖，它安装在圆筒形贮罐的顶部，包括边环梁、连接在边环梁上的网壳和安装在网壳上的蒙皮，网壳为双向子午线穹形网壳，由双向子午线弧形网杆相交焊接而成，各双向子午线弧形网杆的曲率半径均为同一球半径，蒙皮由大小不同的矩形板按“人”字形排版焊接而成。该双向子午线球面钢网壳就是其中一种经得起实践考验的具有自主知识产权的罐顶支撑结构。这种网壳采用不等边角钢作网杆，沿球面的南北与东西两向经线布置，从而交织成网状结构。网格间距通常小于1.5m，是一种型采用小断面网杆的球面网壳。由于不等边角钢的刚度优势尚未得到充分发挥，因此有待改进。而网壳属于大跨度空间结构。在外压下失稳往往是网壳破坏的主要形式。因此，结构刚度至关重要。另外，地震作用是一种惯性力。惯性力的大小与结构自身的质量成正比。由此可见，结构越是轻巧、地震作用的影响力就越小。因此，一方面要增加网壳结构的刚度，另一方却要减轻网壳结构的重量，这是普通钢结构无法实现的。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种II型双向子午线球面钢网壳。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种II型双向子午线球面钢网壳，用作容量等级为2万立方米到10万立方米立式圆筒形钢油罐固定顶，所述的网壳为双向子午线穹形网壳，由双向子午线弧形网杆相交焊接而成，各双向子午线弧形网杆的曲率半径均为同一球型半径，所述的网杆采用弧形H型钢或工字钢沿球面的东西及南北两向经线布置，两向网杆的交接面采用周边角焊，形成贯通式刚接节点。
所述的网壳是由两向经线布置组成的大网格、大断面网杆的网格结构，网格间距为2～3m。
组成球面钢网壳结构的一向经线网杆为上网杆，另一向经线网杆为下网杆，所述的上网杆与下网杆的交点采用全焊接结构，形成贯通式刚接节点。
所述的球面钢网壳结构表面设置蒙皮，在相邻上网杆之间设有沿上网杆走向的蒙皮托架，该蒙皮托架底部与相应的下网杆相固定，顶面托起蒙皮。
所述的蒙皮是将钢板按“人”字形排板，蒙皮周边与钢油罐固定顶上的边环梁组的外表面连续焊。
每道网杆及蒙皮托架的两端均与边环梁组焊成一体，蒙皮与球面钢网壳结构之间不予焊接。网杆和蒙皮托架与蒙皮之间不进行焊接，仅通过蒙皮自身的重量固定在网杆和蒙皮托架，即使发生振动，蒙皮与下面起支撑作用的网杆和蒙皮托架之间由于不存在焊接这样的刚性连接，相互之间发生一定位移和回弹的容忍度较高，从而提高了防震等级。
每道网杆的两端均与边环梁组焊成一体。
所述的网杆优选弧形H型钢，或弧形H型钢与弧形工字钢配合使用。
工字钢也称为钢梁(英文名称Universal Beam)，是截面为工字形状的长条钢材。是截面形状为槽形的型钢。H型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，因其断面与英文字母“H”相同而得名。由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点。
因此，虽然工字钢状的网杆也能起到大跨度支撑蒙皮，作为大型立式圆筒形钢 油罐的顶盖，但是其结构刚度和抗震等级，都不及H型钢。
H型钢翼缘宽，侧向刚度大；抗弯能力强，比工字钢大约5％-10％；翼缘两表面相互平行使得连接、加工、安装简便；与焊接工字钢相比，成本低，精度高，残余应力小，无需昂贵的焊接材料和焊缝检测，节约钢结构制作成本30％左右；相同截面负荷下.热轧H钢结构比传统钢结构重量减轻15％-20％；与砼结构相比，热轧H钢结构可增大6％的使用面积，而结构自重减轻20％一30％，减少结构设计内力，极大满足工程设计与制作需求。因此，采用H型钢制作网杆为更加优选的方案。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明吸取了双向子午线网壳合理内核，即采用“相贯式刚接节点”，达到建设部第700号公告对“单层网壳应采用刚接节点”的强制性条款的要求。创造出用H型钢或工字型钢作网杆、外加蒙皮托架作辅助的组合式网壳，形成大网格、大断面网杆的网格结构，相比于密格型网壳能节省15％左右的钢材；
(2)每道网杆采用弧形H型钢或工字钢焊接成弧形连续网杆沿两向经线布置，两端均与边环梁组焊成一体，工字钢和H型钢的力学性能优异，再加上两向网杆的交接面采用周边角焊，形成贯通式刚接节点，使得本发明的网壳结构更加稳定，抗震效果得到加强；
(3)采用两向经线网格结构，采用大断面、大网格间距，使安装更方便，费用更低，而抗不均匀载荷能力得到加强。
附图说明
图1为本发明的球面钢网壳的结构示意图；
图2为本发明的网杆与蒙皮托架的连接示意图；
图中，网格结构1，下网杆11，上网杆12，蒙皮2，蒙皮托架3，节点4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1～2所示，一种II型双向子午线球面钢网壳，用作容量等级为2万立方米到10万立方米立式圆筒形钢油罐固定顶，所述的网壳为双向子午线穹形网壳， 由双向子午线弧形网杆相交焊接而成，各双向子午线弧形网杆的曲率半径均为同一球型半径，所述的网杆采用弧形H型钢沿球面的东西及南北两向经线布置，两向网杆的交接面采用周边角焊，形成贯通式刚接节点4。
所述的球面钢网壳结构是由两向经线布置组成的大网格、大断面网杆的网格结构1，网格间距为2～3m。组成球面网壳结构的一向经线网杆为上网杆12，另一向经线网杆为下网杆11，所述的上网杆12与下网杆11的交点采用全焊接结构，形成贯通式刚接节点4。所述的球面网壳结构表面设置蒙皮2，在相邻上网杆12之间设有沿上网杆12走向的蒙皮托架3，该蒙皮托架3采用型钢成型后底部与相应的下网杆11相固定，顶面托起蒙皮2。所述的蒙皮2是将钢板按“人”字形排板，蒙皮2周边与钢油罐固定顶上的边环梁组的外表面连续焊。每道网杆的两端均与边环梁组焊成一体。每道网杆及蒙皮托架的两端均与边环梁组焊成一体，蒙皮与球面钢网壳结构之间不予焊接。网杆和蒙皮托架与蒙皮之间不进行焊接，仅通过蒙皮自身的重量固定在网杆和蒙皮托架，即使发生振动，蒙皮与下面起支撑作用的网杆和蒙皮托架之间由于不存在焊接这样的刚性连接，相互之间发生一定位移和回弹的容忍度较高，从而提高了防震等级。上述结构尤其适合容量等级在2万立方米至10万立方米立式圆筒形钢油罐的固定顶盖。
制作时，包括以下步骤：
一、网壳制造厂根据设计院提供的条件：网壳几何尺寸，罐顶设计正压及真空度、风载、雪载、抗震烈度、场地土类别、地震加速度等进行边环梁的设计计算，并确定网壳的结构方案。
二、根据网壳结构方案进行强度、刚度及稳定性计算，以达到规范要求者为合格。
三、编制相应的：“预制要领书”及“安装经领书”。
四、根据“预制要领书”的要求在制造厂内对网杆及其附件进行加工成型。
五、在检验合格后进行喷砂除锈并喷涂底漆。
六、预制件运抵现场后，在制造厂技师的指导下对网壳进行现场组焊。
七、接受现场监理的监督。在检验合格后进行涂层修补。
八、在检查合格的网壳上按人字形排版进行蒙皮的铺设。
实施例2
所述的球面钢网壳结构采用弧形H型钢和工字钢的网杆按照配合使用。其余 同实施例1。

Claims (2)

1.一种II型双向子午线球面钢网壳，用作容量等级为2万立方米到10万立方米立式圆筒形钢油罐固定顶，所述的球面钢网壳为双向子午线穹形网壳，由双向子午线弧形网杆相交焊接而成，各双向子午线弧形网杆的曲率半径均为同一球型半径，其特征在于，所述的网杆采用弧形H型钢沿球面的东西及南北两向经线布置，两向网杆的交接面采用周边角焊，形成贯通式刚接节点(4)；
所述的球面钢网壳是由两向经线布置组成的大网格、大断面网杆的网格结构(1)，网格间距为2～3m；
组成球面钢网壳结构的一向经线网杆为上网杆(12)，另一向经线网杆为下网杆(11)，所述的上网杆(12)与下网杆(11)的交点采用全焊接结构，形成贯通式刚接节点(4)；
所述的球面钢网壳结构表面设置蒙皮(2)，在相邻上网杆(12)之间设有沿上网杆(12)走向的蒙皮托架(3)，该蒙皮托架(3)底部与相应的下网杆(11)相固定，顶面托起蒙皮(2)；
所述的蒙皮(2)是将钢板按“人”字形排版，蒙皮(2)周边与钢油罐固定顶上的边环梁组的外表面连续焊；
每道网杆及蒙皮托架(3)的两端均与边环梁组焊成一体，蒙皮(2)与球面钢网壳结构之间不予焊接。
2.根据权利要求1所述的一种II型双向子午线球面钢网壳，其特征在于，所述的网杆为弧形H型钢，或弧形H型钢与弧形工字钢配合使用。
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