CN105863045A - 筒仓仓顶用网架结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了筒仓仓顶用网架结构，包括仓顶板，用于承受仓顶的恒载和活载，及仓内的物料压力；仓顶板加劲肋，固定于仓顶板的上表面，两端连接与网架下弦；网架下弦杆，固定于仓顶板的上表面；网架上弦杆，设于网架下弦杆的上方且通过网架腹杆与网架下弦杆连接，网架球节点，实现网架腹杆与网架上弦杆、网架腹杆与网架下弦杆、相邻网架上弦杆、相邻网架下弦杆的连接，网架下弦杆和仓顶板加劲肋、仓顶板焊接，组成加劲壳体结构。仓顶板可作为网架上下弦杆的侧向支撑，网架的下弦杆和仓顶板加劲肋作为仓顶板的加劲肋，增大了网架结构的空间刚度和整体稳定性，结构受力合理。

Description

筒仓仓顶用网架结构
技术领域
本发明涉及网架结构，具体说是筒仓仓顶用网架结构。
背景技术
钢板筒仓由于其自重轻，施工周期短，造价低，密闭性好等优点广泛应用于粮食、水泥、粉煤灰等物料的储存。仓顶结构是钢筒仓的重要组成部分，其结构形式有网架结构体系和桁架结构体系两种。相对于桁架结构体系，网架结构体系主要有以下优势：
1.网架结构是多向受力的空间结构，且高度小，可有效利用建筑空间，利用较小的杆件即可满足大直径钢筒仓仓顶的大跨度要求。
2.网架结构的空间刚度和整体稳定性优于桁架结构，且为高次超静定结构，安全度更高。
3.网架结构采用散装法施工，施工速度快，不需设置临时支撑和大吨位施工吊装设备。
传统的仓顶网架结构体系通常由网架、主檩条、次檩条、仓顶板等几部分组成，如图1所示。主檩条7通过檩托8与位于网架上弦杆的球节点相连，次檩条9与主檩条7连接。但这种网架结构用于需要承受仓内物料侧压力的筒仓仓顶结构时，有以下缺陷：
1.有安全隐患。网架结构位于仓顶板的下方，仓内装满物料时，将导致网架杆件埋于物料内部。卸料时，物料将对埋置于物料内部的弦杆产生巨大的向下作用力，增大仓顶荷载。
2.仓顶板刚度小，仓内装满物料时，在仓内物料压力作用下，仓顶板将发生严重变形。为提高仓顶蒙皮板的刚度，在板的纵横向需要布置主檩条和次檩条，钢量增加，加大仓顶结构的自重。主檩条和次檩条在仓顶板下方，需仰焊施工，施工难度大，质量不宜保证。
3.用钢量大，结构传力路径不直接。网架仓顶具有两重受力体系：仓顶板受力体系和网架受力体系。两个受力体系被檩托隔离，不能共同受力，形成冗余结构，造成材料浪费。
发明内容
针对上述问题，为了解决现有技术的不足，本发明提供一种能防止网架弦杆埋置于物料内的、能减少用钢量的、方便施工的筒仓仓顶用网架结构。
筒仓仓顶用网架结构，包括：
仓顶板，固定于筒仓顶部，设置于网架下弦杆的下表面与物料接触，承受内部物料的侧压力和仓顶的恒、活荷载。
仓顶板加劲肋，固定于仓顶板的上表面，用于提高仓顶板的强度和刚度，仓顶板加劲肋两端与网架下弦杆连接；
网架下弦杆，网架结构的主要受力杆件，网架下弦杆下表面与仓顶板连接；
网架上弦杆，网架结构的主要受力杆件，设于网架下弦杆的上方且通过网架腹杆与网架下弦杆连接，
网架球节点，实现网架腹杆与网架上弦杆、网架腹杆与网架下弦杆、相邻网架上弦杆、相邻网架下弦杆的连接；
本发明将省去了传统网架结构中的主檩条和次檩条，而将整体的网架结构设于仓顶板的上方，不仅有效节省了檩条，大大减少了用钢量，也相应地减轻了仓顶结构的自重；同时有效防止了网架弦杆埋于物料内部，避免料位下降时对网架杆件的向下作用力，从而消除了仓顶的安全隐患；同时，网架下弦杆与仓顶板组成加劲组合截面，即网架下弦杆是仓顶板沿径向的加劲，仓顶板是下弦杆的翼缘，两者共同受力。
进一步地，为了整体安装方便且整齐，所述仓顶板加劲沿筒仓中心或者仓顶板中心环向设置。
进一步地，所述网架下弦杆外表面下方与仓顶板焊接固定；一方面仓顶网架下弦杆可以作为仓顶板的加劲肋；另一方面，仓顶板也可对网架下弦杆提供支撑，避免其整体稳定和局部稳定问题。
进一步地，网架下弦杆的直径大于所述网架球节点的直径，网架下弦杆直径增大后，一方面在杆件截面面积相同的情况下，提高了弦杆的整体稳定承载力；另一方面，杆件直径大于球节点，可方便弦杆与仓顶板直径焊接，此时杆件的壁厚可降低或者维持原有的壁厚；网架腹杆和网架上弦杆件直径无需大于所述网架球节点的直径，可以相同或者小于网架球节点的直径。
进一步地，为了保证结构的稳定性，所述网架腹杆斜向设置，相邻的两网架腹杆与一网架上弦杆或者与一网架下弦杆各自构成三角形。
进一步地，所述仓顶板加劲肋与仓顶板焊接连接，而且仓顶板加劲肋的端部与网架下弦杆同样通过焊接的方式进行连接，仓顶板加劲肋下侧与仓顶板焊接，与仓顶板组成加劲壳体结构。
进一步地，所述仓顶板加劲肋的截面形状为圆形、矩形、L型、槽型或工字型。
进一步地，所述网架下弦杆与所述网架上弦杆非同一竖直平面设置，使得网架腹杆与网架上弦杆或者与网架下弦杆各自形成四角锥结构。
本发明的有益效果是：
1.有效防止网架弦杆埋置于物料内。网架结构布置在仓顶板上方，防止了网架弦杆埋于物料内部，网架不会受到物料对其向下的作用力，从而消除了仓顶的安全隐患，同时，延长仓顶板的使用寿命。
2.减少了用钢量，降低了仓顶自重。仓顶蒙皮板直接焊接在网架下弦杆件和仓顶板加劲肋上，无需设置主檩条即可满足刚度要求，节省了檩条，使用钢量大大减少，同时也减轻了仓顶结构的自重。
3.结构受力合理。网架下弦杆和仓顶板加劲肋、仓顶板焊接，组成加劲壳体结构。蒙皮板可作为网架上下弦杆的侧向支撑，网架的上下弦杆和仓顶板加劲肋作为仓顶板的加劲肋，增大了网架结构的空间刚度和整体稳定性，结构受力合理。
4.采用大直径薄壁下弦杆。下弦杆直径增大后，一方面可直接与仓顶板焊接，形成组合截面；另一方面增大了杆件的回转半径，提高了下弦杆的整体稳定承载力，同时仓顶板可有效防止杆件发生局部屈曲。
5.施工方便。仓顶板(蒙皮板)直接与网架下弦杆和仓顶板加劲肋焊接，无需伸出檩托；仓顶板位于仓顶板加劲肋的下方，无需仰焊，便于施工。
附图说明
图1是背景技术中提及的传统仓顶网架结构体系示意图；
图2是新型仓顶网架结构体系示意图；
图3是网架下弦杆或仓顶板加劲肋与仓顶板组成的加劲壳体结构示意图；
图4(a)是仓顶板加劲肋的圆形截面形状；
图4(b)是仓顶板加劲肋的矩形截面形状。
图中：1、网架下弦杆，2、网架腹杆，3、网架上弦杆，4、网架球节点，5、仓顶板，6、仓顶板加劲肋，7、主檩条，8、檩托，9、次檩条。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的描述：
为了提高筒仓仓顶结构的空间刚度和整体稳定性，特通过网架结构与仓顶板组成组合空间结构体系，提供一种筒仓仓顶用网架结构，如图2所示，主要包括网架杆件(包括网架下弦杆1，网架腹杆2和网架上弦杆3)，网架球节点4，仓顶板5及仓顶板加劲肋6。网架结构布置在仓顶板5的上方，网架下弦杆件1与仓顶板3之间通过焊接连接。
网架下弦杆1的截面形状为圆形，其直径要大于网架球节点4的直径以便与仓顶板5直接焊接。由于直接增大，网架下弦杆1壁厚可相应减小，具体网架下弦杆1的截面尺寸大小根据仓顶结构实际受力大小计算确定。
网架腹杆2和网架上弦杆3直径无需大于网架球节点4的直径，具体截面尺寸大小根据实际受力大小计算确定。
网架球节点4为螺栓球节点或焊接球节点，网架球节点4的大小根据实际节点受力大小计算确定。
仓顶板5厚度需根据实际钢筒仓尺寸及受力(仓顶恒和活荷载，仓内物料的压力)计算确定。仓顶板5一般选用薄钢板，仓顶薄钢板与扩大直径后的网架下弦杆1直接焊接。网架下弦杆1作为仓顶板5的加劲肋，提高仓顶板5的刚度；仓顶板5作为网架下弦杆1的侧向支撑，有效提高网架下弦杆1的整体稳定性和局部稳定性。
所述仓顶板加劲肋6用于提高仓顶板5的刚度。仓顶板加劲肋6下侧与仓顶板5焊接，如图3所示，与仓顶板5组成加劲壳体结构；多段设置的仓顶板加劲肋6的两端与网架下弦杆1焊接，仓顶板加劲肋6截面可为圆形、矩形、L形、槽形或工字形。
以直径为40m的钢筒仓为例，仓顶设计活荷载为0.5kN/m2。仓内物料对仓顶板5的压力为95kN/m2。若采用如图1所示的传统网架结构布置形式，网架的上弦杆3采用截面Φ92×5.0，下弦1杆采用Φ102×5.0，腹杆2采用Φ75×4.0。主檩条7选用C180×50×20×3.0，主檩条7在仓顶边缘的间距为1500mm，则需沿圆周方向布置约84道主檩条7，每道主檩条7长度约为20m，主檩条7用钢量为7.536kg/m，总用钢量约为7.536×20×84＝12660.48kg。次檩条9选用C120×50×20×2.0。为承受仓内物料压力，仓顶板5厚度为6mm。若采用如图2所示的新型网架结构形式，则无需设置主檩条7，假设本发明的网架结构与图1中网架结构所受荷载相同，仓顶板5参与受力，因此本发明中网架杆件截面面积可减小。网架的上弦杆3采用截面Φ88×5.0，下弦杆1采用Φ180×2.0，腹杆2采用Φ65×4.0。仓顶板加劲肋6的截面与传统网架结构的次檩条9相同，即C120×50×20×2.0，用钢量相同时。由于由网架下弦杆1和仓顶板加劲肋6的加劲作用，仓顶板5厚度仅需4mm。则可节约钢材约32660.48kg，节省材料用量达40％。同时新型网架结构形式无需设置檩托8，方便了施工。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不是本发明的全部实施例，不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本发明的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。

Claims (8)

1.筒仓仓顶用网架结构，其特征在于，包括：
仓顶板，固定于筒仓顶部；
网架下弦杆，网架下弦杆下表面与仓顶板连接；
仓顶板加劲肋，固定于仓顶板的上表面，仓顶板加劲肋两端与网架下弦杆连接；
网架上弦杆，设于网架下弦杆的上方且通过网架腹杆与网架下弦杆连接，
网架球节点，实现网架腹杆与网架上弦杆、网架腹杆与网架下弦杆、相邻网架上弦杆、相邻网架下弦杆的连接。
2.如权利要求1所述的筒仓仓顶用网架结构，其特征在于，所述仓顶板加劲肋沿仓顶板中心环向设置。
3.如权利要求1所述的筒仓仓顶用网架结构，其特征在于，所述网架下弦杆外表面下方与仓顶板焊接固定。
4.如权利要求1所述的筒仓仓顶用网架结构，其特征在于，所述网架下弦杆的直径大于所述网架球节点的直径。
5.如权利要求1所述的筒仓仓顶用网架结构，其特征在于，所述网架腹杆斜向设置，相邻的两网架腹杆与一网架上弦杆或者与一网架下弦杆各自构成三角形。
6.如权利要求1所述的筒仓仓顶用网架结构，其特征在于，所述仓顶板加劲肋与仓顶板焊接。
7.如权利要求1所述的筒仓仓顶用网架结构，其特征在于，所述仓顶板加劲肋的截面形状为圆形、矩形、L型、槽型或工字型。
8.如权利要求1所述的筒仓仓顶用网架结构，其特征在于，所述网架下弦杆与所述网架上弦杆非同一竖直平面设置，使得网架腹杆与网架上弦杆或者与网架下弦杆各自形成四角锥结构。
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