CN113668929A - 用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，属于装配式结构的技术领域，该装配式结构包括：基础单元、排架单元、底板单元和挡料单元；所述排架单元支承于所述基础单元的上方；所述底板单元布置于地基上，且底板单元与基础单元之间相互连接；所述挡料单元承载于底板单元上且与底板单元之间铰接连接，挡料单元与排架单元连接，并通过底板单元和排架单元共同为挡料单元提供支撑作用力；其中，通过基础单元、排架单元、底板单元和挡料单元之间相互连接，以达到将网架基础和高料挡墙作为一个装配整体结构，以满足建筑物的使用功能的目的。

Description

用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构

技术领域

本发明属于装配式结构的技术领域，具体而言，涉及一种用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构。

背景技术

全封闭储料堆棚建筑，主要用于储存散粒状物料，以散粒状物料作为主要原料、半成品、或成品的工厂，有大量的此类建筑，因其体量大数量多，其建设成本对工厂的建设影响较大，选择安全、合理、经济的技术方案十分重要。

此类建筑的结构组成一般包括全封闭屋面网架结构，网架基础，以及高挡料墙(挡料墙的高度一般超过9m)等部分。

作用于网架基础和高挡料墙的外部荷载(不含结构自重)，主要包括网架的支座反力，风荷载，地震荷载，温度荷载，地基不均匀沉降，地基反力，以及物料的垂直及水平压力。

网架基础和高挡料墙的传统方案，是将网架基础和高挡料墙拆分为两个独立的结构，分别承受对应的外部荷载，网架基础主要是独立承受网架支座传递的荷载，结构形式为带短柱的独立基础(或双桩基础)，挡料墙主要独立承受物料传递的荷载，结构形式为悬臂式或扶壁式挡料墙，基础采用浅基础或桩基础。

随着我国经济的飞速发展，工厂的生产规模扩大，工厂需要储存的物料体积或重量越来越大(部分储料堆棚超过150万吨)，因此，需要增大储料堆棚的建筑体量，也就是增大建筑物的尺寸和挡墙的高度，以满足生产需求。对于单体建筑来说，随着建筑体量的增大，作用于挡墙和网架基础上的外部荷载也将随之增大，当达到一定极限后，传统的现浇钢筋混凝土方案，将面临以下技术难题。

(1)网架基础工程量大：因作用在网架基础结构上的荷载工况多，网架支座反力大，网架支座反力的作用高度随着挡墙高度的提高而提高，导致结构的内力较大，且竖向构件以弯曲变形为主，短柱顶的侧向位移较大，为保证结构具有足够的承载力和刚度，基础各结构构件的尺寸大，配筋量大，因此基础的材料使用量大。

(2)浅基础变桩基础：随着物料和挡墙高度的增加，堆放于底板上，单位面积物料的自重逐渐变大，当物料和挡墙自重作用在地基上的平均压应力接近浅基础的地基承载力时，若采用浅基础，挡墙底板宽度将变得很大，超出了接受范围，此时，浅基础方案将不再合理，挡墙基础需采用桩基础。

(3)桩基工程量大：对于普通地基，桩基础水平承载力较低，而轴向承载力一般较高，为抵抗物料作用于挡墙的水平侧压力，以及物料的水平地震剪力，需要设置较多的桩(比承受轴向内力多几倍的量)参与抗剪和抗弯才能满足基础的承载力要求，导致桩基础的工程量很大。

(4)常规挡墙结构工程量大：板单元构成的常规挡墙结构，挡墙侧壁单元和底板单元的连接采用刚性连接，结构的板单元以受弯为主，随着挡墙高度的增加，板单元的内力较大，需要为挡墙各结构板单元设置足够的厚度和较大的配筋量才能满足承载力和刚度要求，导致高挡墙结构的材料使用量大。

(5)基础间的构造复杂：独立设计的网架基础和挡墙基础的平面尺寸都很大，两类基础在平面上一般存在重叠区域，且基础的底标高一般不同，重叠区域的基础设计时采用的基本假定很难做到与实际情况相符，也不能进行准确的数值计算，此处的设计难度较大，对于此区域的设计，往往只能根据以往工程的经验，进行加强处理。

(6)结构的密封性差：因施工精度，以及生产期间结构的不均匀变形，造成挡料结构之间产生缝隙，挡料结构的密封性不足，生产期间，堆场物料或粉尘溢出，造成一定的环境污染。

(7)施工难度大：所有结构均采用现场浇筑，随结构高度的增加，现场施工的工作量大，施工质量不易控制，施工周期长，现场资源占用大，且易产生环境污染。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构以达到将网架基础和高料挡墙作为一个装配整体结构，以满足建筑物的使用功能的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，该装配式结构包括：基础单元、排架单元、底板单元和挡料单元；

所述排架单元支承于所述基础单元的上方；

所述底板单元布置于地基上，且底板单元与基础单元之间相互连接；

所述挡料单元承载于底板单元上且与底板单元之间铰接连接，挡料单元与排架单元连接，并通过底板单元和排架单元共同为挡料单元提供支撑作用力；

其中，通过基础单元、排架单元、底板单元和挡料单元之间相互连接，以达到将网架基础和高料挡墙作为一个装配整体结构，以满足建筑物的使用功能的目的。

进一步地，所述基础单元包括：

若干个桩基础；

分别设置于各个所述桩基础上的桩基承台，相邻两所述桩基承台之间连接有承台梁。

进一步地，各所述桩基承台中与所述排架单元对应的位置处预埋有连接件，通过该连接件与排架单元相铰接连接。

进一步地，按网格状方式对各所述桩基承台和各所述承台梁进行布置。

进一步地，所述底板单元包括：

位于所述基础单元前方的抗滑底板；

与抗滑底板连接为一体的抗滑承压拱，所述抗滑承压拱连接于相邻两所述桩基承台之间。

进一步地，所述抗滑底板的侧面中心线与抗滑承压拱的侧面中心线相重合。

进一步地，所述抗滑底板、抗滑承压拱以及与抗滑承压拱连接的桩基承台为一体浇筑而成。

进一步地，所述底板单元还包括：

分别与各所述抗滑承压拱呈对称布置的拱形支撑件，各所述拱形支撑件的两端分别连接于桩基承台上，且各所述拱形支撑件上预埋有连接件，通过该连接件与挡料单元相铰接连接。

进一步地，所述拱形支撑件所在位置处的下方设有至少一横向直形支撑件和纵向直形支撑件，且横向直形支撑件连接于所述桩基承台上；其中，所述拱形支撑件与抗滑底板为一体浇筑而成。

进一步地，所述抗滑底板呈水平或倾斜布置于地基的表面上。

进一步地，所述抗滑底板的下方排布有若干个抗剪件。

进一步地，各所述抗剪件沿抗滑底板相对地基的滑动方向平行布置且各所述抗剪件的长度方向与该滑动方向相垂直，其中，所述抗剪件与所述抗滑底板为一体浇筑而成。

进一步地，所述排架单元包括：

多个呈平行排布的支排架，各所述支排架之间连接有多根呈平行布置的水平系杆并通过各水平系杆提供纵向支撑。

进一步地，所述支排架包括直立柱、斜立柱和横向劲性梁，由所述直立柱、斜立柱和横向劲性梁共同围成三角形，该三角形被设于其中部的若干水平杆和斜杆分割后形成若干个三角形。

进一步地，所述直立柱的顶端部、直立柱与斜立柱的交点处、直立柱的中部以及斜立柱的中部与水平杆的连接处均连接有所述水平系杆。

进一步地，位于同一纵向方向上的两所述水平系杆之间设有交叉支撑，位于同一横向方向上的两所述水平系杆之间设有水平支撑。

进一步地，所述水平系杆通过节点板连接于直立柱和斜立柱上。

进一步地，所述斜立柱与横向劲性梁之间的转折处设有T型加强组件。

进一步地，相邻两所述直立柱的底部之间连接有纵向劲性梁，所述斜立柱和直立柱的连接处设有T型加强组件。

进一步地，所述直立柱和斜立柱的底端均设有柱脚，并通过柱脚连接于所述基础单元上。

进一步地，所述直立柱的顶部设置屋面结构连接件，并通过屋面结构连接件与网架的支座相连接并将网架支撑在直立柱顶部。

进一步地，相邻两所述支排架的直立柱之间连接有所述挡料单元。

进一步地，所述直立柱的侧壁上对称布置有连接槽口，且各所述连接槽口分别通过连接件与所述挡料单元连接。

进一步地，所述挡料单元包括：

若干个沿纵向堆排列的挡料预制组件，所述挡料预制组件的两侧分别连接于所述排架单元上。

进一步地，所述挡料预制组件呈对称弧形状，且相邻两所述挡料预制组件之间通过中间连接件连接固定。

进一步地，所述挡料预制组件包括至少两个拱形挡料板，相邻两所述拱形挡料板之间通过单元间连接件连接，且所述拱形挡料板的端部通过侧边连接件与所述排架单元连接。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其整体结构中不同结构单元依据其所处环境条件，承担的外部荷载、结构受力类型，来确定该结构单元的结构形式，让整体结构具有平、立面布置规则、竖向及抗侧构件均匀连续，使结构各部分的刚度均匀连续，传力路径简捷、明确。

2.采用本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，通过合理设计各结构单元的杆件布置和连接构造，优化荷载和内力在各结构系统内各杆件的传递方式，简化各结构构件的内力类型和种类，避免出现局部应力集中，提高材料的利用效率。

3.采用本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，依据结构构件所处环境条件以及结构构件的内力类型，为不同结构单元选取有利于提高承载力、耐久性、以及方便施工的材料和截面类型，充分利用结构材料的性能，减少材料的使用，同时保证结构的安全性和可靠性。

4.采用本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，堆棚整体结构的设计，采用有限元设计软件依据各种可能的工况组合对结构整体进行协同分析，可以对各结构单元的内力进行较为准确的数值计算，并依据计算结果和相关设计规范和标准的规定进行结构的承载力和刚度校核，采取提高耐久性的措施，可以提高了整体结构的安全性和经济性。

5.采用本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，通过对装配式结构的合理拆分，采用3D协同设计，优化节点设计，提高装配式结构单元的标准化率，同时，装配式结构的加工精度高，挡料结构的密封性好，能有效防止物料溢出。

6.采用本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，基础单元和底板单元在地面以下，将采用现场浇筑的方式，而地面以上的排架单元和挡料单元则采用装配式结构方案进行实施。通过标准化设计，可以实现工厂化标准化制作，保证结构的施工质量，采用装配式施工方案后，可以缩短工期，减少对施工区域环境的污染。

附图说明

图1是本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构的整体结构示意图；

图2是图1的横剖面图；

图3是本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构中基础单元及底板单元的平面示意图；

图4是本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构中基础单元及挡料单元的轴测示意图；

图5是本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构中排架单元的横剖面示意图；

图6是本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构中排架单元的轴测示意图；

图7是本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构中挡料单元的布置示意图；

图8是本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构中挡料单元的平面布置及拆分示意图；

图9是本发明所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构中挡料单元与排架单元的连接示意图；

附图中标注如下：

1-基础单元，2-底板单元，3-排架单元，4-挡料单元，5-屋面结构连接件，6-柱脚，7-储存物料区域，8-物料顶部堆放坡线，9-地基，10-桩基础，11-桩基承台，12-矩形钢筋混凝土，13-矩形劲性混凝土，14-抗滑底板，15-抗滑承压拱，16-抗剪件，17-拱形支撑件，18-直形支撑件，19-连接件，20-直立柱，21-斜立柱，22-斜杆，23-水平杆，24-纵向劲性梁，25-柱脚加强件，26-栓钉，27-T型加强组件，28-混凝土浇筑通道，29-水平系杆，30-侧边连接件，31-横向劲性梁，32-连接板，33-交叉支撑，34-水平斜撑，35-直立柱混凝土浇筑通道，36-挡料预制组件，37-单元间连接件，38-中间连接件，39-挡料预制组件与直立柱之间的连接件，40-水泥基灌浆料，41-焊接位。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

在本实施例中具体以一种用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构进行说明，该装配式结构的结构布置规则、均匀、连续、处理路径清晰明确。

如图1所示，该装配式结构主要包括四个结构单元，分别是：基础单元1、排架单元3、底板单元2和挡料单元4；其中，基础单元1和底板单元2均位于地面以下，并采用现场浇筑施工的方式；排架单元3和挡料单元4均位于地面以上并采用装配式施工，且在图1中存在的储存物料区域7和物料顶部堆放坡线8。

(1)基础单元1

基础单元1一般采用桩基础10结构体系，利用桩基础10具有沉降小、轴向受力性能较好的特性，主要承担来自于排架单元3因上部荷载作用产生的竖向力和倾覆力矩，以及挡料单元4的自重和因物料作用在其上的竖向摩擦力产生的竖向力，同时，将上部结构(地面以上的结构)的产生的水平剪力(可理解主要为物料对拱形挡料板的水平剪力)传递至底板单元2上，并使底板单元2与地基9之间的水平摩擦力平衡，使整体结构在水平方向处于静力平衡状态。

在本实施例中，所述基础单元1包括：若干个桩基础10和分别设置于各个所述桩基础10上的桩基承台11，相邻两所述桩基承台11之间连接有承台梁。其中，所述桩基础10为机械成孔灌注的钢筋混凝土圆形柱；所述桩基承台11为现浇钢筋混凝土基础，为排架单元3中的直立柱20和斜立柱21的埋入式柱脚6。

在本实施例中，按照网格状方式对各所述桩基承台11和各所述承台梁进行布置。其中，承台梁为现浇的钢筋混凝土矩形截面(矩形钢筋混凝土12)和劲性钢筋混凝土截面(矩形劲性混凝土13)，内力较大的承台梁采用劲性钢筋混凝土矩形截面，且劲性钢筋混凝土矩形截面分别位于排架单元3中直立柱20所在的纵向轴线上、以及直立柱20和斜立柱21构成的支排架方向上；而其余位置则为钢筋混凝土矩形截面的承台梁。

(2)底板单元2

底板单元2的顶部与挡板单元的底部之间铰接连接，抗滑底板14采用钢筋混凝土平板结构，将其放置于地基9上，并简支连接于基础单元1上，利用其与地基9土产生的摩擦力，通过抗滑底板14设置的钢筋，将抗滑底板14范围内与地基9相互作用产生的总水平摩擦力均匀传递至抗滑承压拱15上，抗滑承压拱15采用具有合理拱轴的抛物线拱，这种承压拱以轴向压力的内力形式将力传递给桩基承台11和承台梁上，与由上部结构(特别是物料作用于挡墙上的水平侧压力和网架支座反力为巨)传递至基础单元1的水平剪力进行平衡，使整体结构在水平方向处于静力平衡状态。同时，由于抗滑承压拱15的设置，可以避免抗滑底板14在桩基承台11附近区域出现较大的应力集中。

将底板单元2布置于地基9上，且底板单元2与基础单元1之间相互连接，所述底板单元2包括：抗滑底板14、抗滑承压拱15、拱形支撑件17、直形支撑件18以及抗剪件16。

①抗滑底板14位于所述基础单元1的前方，抗滑底板14为现浇钢筋混凝土平板。抗滑底板14呈水平或呈一定角度倾斜布置于地基9的表面上，在应用时，抗滑底板14的厚度很薄，在载荷作用下处于受拉状态，通过设置在其体内的钢筋承载所述抗滑底板14与地基9间的摩擦力，以平衡所述排架单元3传递至基础单元1的水平剪力。

②抗滑承压拱15与抗滑底板14连接为一体的，所述抗滑承压拱15连接于相邻两所述桩基承台11之间，抗滑承压拱15是处于受压状态的。在实际应用时，抗滑底板14的侧面中心线与抗滑承压拱15的侧面中心线相重合，以确保抗滑底板14对抗滑承压拱15的受力均匀。

抗滑承压拱15在水平方向上与抗滑底板14相连，并作为抗滑底板14水平方向的支座，且抗滑承压拱15的两端连接在对应的桩基础10承台上，并以此为支点，形成拱形承压结构。

在施工时，需要将所述抗滑底板14、抗滑承压拱15以及与抗滑承压拱15连接的桩基承台11为一体浇筑而成。其中，抗滑承压拱15为钢筋混凝土矩形截面，其轴线为抛物线，抛物线方程为y＝-4f1x(L-x)/L2，其中，f1为抗滑承压拱15轴线的失高。

抗滑承压拱15主要承担抗滑底板14与地基9产生的摩擦力的合力，并通过拱形结构将内力传递至桩基础10承台上，用于抵抗整体结构传递至基础上的横向水平力。同时抗滑承压拱15的设置，可以避免抗滑底板14因内力传递在桩基承台11附近区域出现较大的应力集中。

③拱形支撑件17分别对称布置于各所述抗滑承压拱15呈的另一侧，各所述拱形支撑件17的两端分别连接于桩基承台11上，且各所述拱形支撑件17上预埋有连接件19，通过该连接件19与挡料单元4中的拱形挡料板相铰接连接。其中，拱形支撑件17为现浇钢筋混凝土矩形截面，其位于抗滑底板14以上，其轴线为抛物线，抛物线方程为y＝4f2x(L-x)/L2，其中，f2为拱形挡料板拱的失高。

④直形支撑件18位于所述抗滑底板14的下方，且直形支撑件18一体浇筑连接于所述桩基承台11上。

⑤若干个抗剪件16排布于抗滑底板14的下方，各所述抗剪件16沿抗滑底板14相对地基9的滑动方向平行布置且各所述抗剪件16的长度方向与该滑动方向相垂直。其中，抗剪件16为现浇钢筋混凝土矩形截面，用于提高底板与地基9的摩擦阻力。

在忽略抗滑底板14下方地基9的不均匀沉降后，底板单元2中的各结构单元内力得到简化，其中，抗滑底板14主要处于单向受拉状态，而承压拱选择合理拱轴后，主要处于单向受压状态，设置于基础间的拉梁主要处于单向受拉状态(拉力来源于抗滑承压拱15的支座反力作用于桩基承台11以及挡料单元4的支座反力作用于排架单元3的直立柱20)。通过材料和截面的合理选择，充分利用材料的力学性能，可以减少结构材料的使用。

因抗滑底板14与基础单元1之间是简支连接，同时采取相应的提高耐久性的措施，可以降低基础单元1和底板单元2不均匀沉降对整体结构的影响。

(3)排架单元3

将排架单元3承载于所述基础单元1的上方，并通过排架单元3为挡料单元4提供支撑作用力。所述排架单元3包括：

多个呈平行排布的支排架，各所述支排架之间连接有多根呈平行布置的水平系杆29并通过各水平系杆29提供纵向支撑29。对于某一单个支排架，该支排架包括直立柱20、斜立柱21和横向劲性梁，由所述直立柱20、斜立柱21和横向劲性梁共同围成三角形，所述外围三角形被中部设置的若干水平杆23和若干斜杆22分割后形成若干个三角形。其中，直立柱20为圆形钢管混凝土；斜立柱21也为圆形钢管混凝土；支架中间腹杆设为圆形钢管。所述直立柱的顶部设置屋面结构连接件5，并通过屋面结构连接件5与网架基础的支座相连并支撑顶部的网架基础。

对于该排架单元3的设计，在直立柱20的顶端部、直立柱20与斜立柱21的交点处、直立柱20的中部以及斜立柱21的中部均连接有所述水平系杆29，水平系杆29沿纵向连续设置，水平系杆29通过节点板连接于直立柱20和斜立柱21上，节点板用于连接各结构杆件。同时，位于同一纵向方向上的两所述水平系杆29之间设有交叉支撑33，位于同一横向方向上的两所述水平系杆29之间设有水平支撑，交叉支撑33在纵向的最小设置数量应满足现行规范要求。其中，水平系杆29、交叉支撑33以及水平支撑均设为圆形钢管。

为进一步提升该支排架的整体强度，在所述斜立柱21与横向劲性梁之间的转折处设有T型加强组件27，加强T型组件通过钢板焊接而成的T型截面，用于对斜立柱21的转折处劲性加强。

在相邻两所述直立柱20的底部之间连接有纵向劲性梁24，纵向劲性梁设置于直立柱20所在的纵向轴线；在直立柱20与斜立柱21之间连接有横向劲性梁31，横向劲性梁31位于直立柱20和斜立柱21构成的排架方向上；纵向劲性梁24和横向劲性梁31分别与桩基地梁组成钢筋混凝土劲性钢梁截面，且劲性钢梁为H型钢，劲性钢梁的上下翼缘焊接栓钉26，横向劲性梁与斜立柱21和直立柱20之间强连接，在斜立柱21和直立柱20的相应位置设置上下翼缘环板。

在所述直立柱20和斜立柱21的底端均设有柱脚6，并通过柱脚6连接于所述基础单元1上。在实际应用时，采用埋入式柱脚6，埋入基础单元1的基础承台内，该柱脚6包括柱脚6板、柱脚加强件25、焊接与钢管表面的栓钉26、以及后植入柱脚锚栓。

在施工时，通过在斜立柱21上设有斜立柱21浇筑通道，斜立柱21浇筑通道采用钢结构管状结构，待混凝凝土浇筑完后，斜立柱21浇筑通道的管口用6mm钢板封闭。

对于直立柱20的柱顶，其用于连接网架支座(屋面网架结构)，在柱顶板中心开圆孔，用于灌注直立柱20混凝土，混凝土浇筑完后用与柱顶钢板等厚度等材质的钢板封闭，对应于网架支座，柱顶板板底按计算设置不少于两道加劲板。

对于排架单元3，其主要为挡料单元4提供支撑作用的，具体为：在相邻两所述支排架的直立柱20之间连接有所述挡料单元4。在实际应用时，在直立柱20的侧壁上对称布置有连接槽口，连接槽口呈U形状，通过两对称布置的连接槽口，使其水平中心线与挡料单元4的水平中心线相切，且各所述连接槽口分别通过连接件19与所述挡料单元4连接，以实现对挡料单元4的安装固定。

上述的排架单元3可通过调整结构立柱间的轴线尺寸、内腹杆的布置，同时设置纵向支撑29系统，可以有效提高结构的承载能力、刚度以及整体性，能够抵抗挡料单元4、屋面网架以及其他传递至此结构上的荷载。

特别是生产期间，针对物料的不均匀变化，导致的结构内力变化，其各方向设置的杆件，有利于内力在结构内的传递，因而提高了结构的可靠度和适应性。

该排架单元3采用格构式排架的结构形式，结构构件主要以拉压为主，构件的材料以钢管和钢管混凝土为主，结构的材料使用效率高，材料使用量可以减少，同时此类结构的刚度大，侧向位移小。

此外，该钢结构系统方便制作，运输和安装，施工期间，可以为装配式拱形挡料板的吊装提供稳定的支撑系统和其他有利条件。

(4)挡料单元4

挡料单元4承载于底板单元2上且与底板单元2之间铰接连接，挡料单元4与排架单元3连接，并通过底板单元2和排架单元3共同为挡料单元4提供支撑作用力。具体的，挡料单元4包括：若干个沿纵向堆排列的挡料预制组件36，所述挡料预制组件36的两侧分别连接于所述排架单元3上，所述挡料预制组件36呈对称弧形状，且相邻两所述挡料预制组件36之间通过中间连接件38连接固定，即在纵向堆叠方向上通过中间连接件38将位于不同方位上的挡料预制组件36进行连接装配。

在实际应用时，挡料预制组件36包括至少两个拱形挡料板，相邻两所述拱形挡料板之间通过单元间连接件37连接，且所述拱形挡料板的端部通过侧边连接件30与所述排架单元3连接。其中，拱形挡料板为半个抛物线拱板，单个拱形挡料板的水平长度不宜大于5m，采用预制钢筋混凝土结构，横截面可以采用梁的方式设置钢筋；拱形挡料板的水平板中心轴线为抛物线，抛物线方程为y＝4f2x(L-x)/L2，L为相邻直立柱20轴线间的间距，f2为拱形挡料板拱的失高。

总体来讲，对于单个拱形挡料板而言，其连接件19分别为3种，分为：位于拱形挡料板中部的中间连接件38，位于拱形挡料板与直立柱20连接处的侧边连接件30，以及位于拱形挡料板相互连接处的单元间连接件37。

在实际应用时，相邻两个拱形挡料板之间的缝隙填充物采用沥青麻丝，外表面黏贴结构胶布；在拱形挡料板与直立柱20之间的缝隙用微膨胀的水泥基填充料填实。

挡料单元4采用装配式钢筋混凝土结构，设置在相邻两支排架结构中的直立柱20之间。在水平面上，拱形挡料板可以假定为水平放置的拱形结构，其中轴线为具有合理拱轴的抛物线，通过采用合理构造措施，使拱形挡料板(或拱形梁)在水平面上形成三铰拱。

在物料水平侧压力作用下，垂直于水平面的具有合理拱轴的拱形结构，其横截面只处于受压状态，弯矩和剪力很小，往往可以被忽略。利用混凝土良好的抗压性能抗压，相对于平面板，截面厚度得到减小，且配筋量小，且连接构造简单，便于装配式施工。

基于本实施例中所提供的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其优势如下：各结构单元及整体结构的承载能力高和结构刚度大，耐久性好；对于结构构件的材料使用效率高，结构材料的使用量小；结构构造简单且标准化程度高，制作安装方便快捷；因此，在实际应用时，相较于现浇钢筋混凝土结构方案，其整体建设费用减少10～30％，施工总工期缩短至现浇方案的的40～60％。

实施例2

在实施例1中提供了一种用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，而在本实施例中则具体提供对应的施工方法，施工方法如下：

(1)基础单元1的施工部分

①参数说明：L为相邻网架支座中心线(或相邻两直立柱20的中心线)之间的间距。h1为桩基承台11的高度，取决于埋入式柱脚6的埋入长度，一般不小于3倍直立柱20(或斜立柱21)直径+150mm；B2为直立柱20和斜立柱21柱脚6轴线间的间距，B2≥H1*ctan(a)，其中a为斜立柱21与水平面的夹角，一般小于60°，当场地受限时，可以适当调整。

②排架单元3在安装前，桩顶清理至设计标高后，后植入用于连接直立柱20和斜立柱21柱脚6的柱脚6螺栓。

③设计须满足现行相关技术规范的要求。

(2)底板单元2的施工部分

①参数说明：B1为抗滑底板14的宽度，根据结构抗滑计算确定；t1为抗滑底板14的厚度，根据抗滑底板14位于拱形挡料板地面支撑结构边缘处，板面的抗滑拉力计算的上下两层受拉钢筋的单向全面积配筋率(不大于5％)来确定板的厚度，一般取值为200～300mm；f1为抗滑承压拱15的失高，一般为0.2～0.25L；f2为拱形挡料板地面支承结构底板以上部分的抛物线拱形结构的失高，一般为0.2～0.25L；

②当地基9的承载力不满足承载力要求，而需做地基9处理时，地基9处理的技术要求根据地基9上的压应力大小，按现行相关技术规范的要求进行。

③因在荷载作用下，抗滑底板14与基础单元1之间存在沉降差，在两个结构单元之间连接处可能出现裂缝，因此，在开裂区底板钢筋需涂刷环氧树脂涂层进行防腐处理。

④抗剪件16为可选项，根据水平荷载的大小和混凝土与地基9土的摩擦力大小进行取舍。

⑤将基础单元1和底板单元2一起浇筑，温度区段的长度取决于相关现行技术规范要求，当上部结构的温度区段长度大于此两系统温度区段长度时，可以采取设置后浇带，提高材料性能等方式延长温度区段的长度。

⑥此系统的设计须满足现行相关技术规范的要求。

(3)排架单元3的施工部分

①参数说明：H为直立柱20柱顶距基础顶面的高度；H1为排架结构纵向交叉支撑33系统设置的总高度；H2为斜立柱21柱顶距离直立柱20柱顶的高度，根据控制柱顶水平侧移，按相关技术规范要求计算确定；H3为顶层装配式挡料板顶面距柱顶板顶面的距离，根据装配式挡料板吊装需求来确定，一般不小于300mm；h1为劲性钢梁中心线距基础顶面的距离。

②将直立柱20、斜立柱21、中间腹杆、加强T型组件、斜立柱21的埋入式柱脚6、直立柱20的埋入式柱脚6、斜立柱21浇筑通道、横向劲性梁、直立柱20上设置的与拱形挡料板之间的连接件19、节点板、直立柱20的柱顶，均应在在工厂制作成型，装配后的连接方式为焊接，应当预留有吊装环以及设置有与其他构件的连接件19、预留孔等。

③水平系杆29在工厂制作成型，以便于进行现场装配。

④排架结构的一个温度区段的长度以及一个温度区段内交叉支撑33、水平支撑设置的位置和数量，按照国家现行的相关规范执行。

⑤斜立柱21浇筑通道，分别位于斜立柱21的顶部和底部合适位置，可根据现场浇筑混凝土的要求，确定管状装置的数量、位置和形式。

⑥此系统工厂制作完后，需进行预拼装，并根据预拼装的结果对结构进行调整。

⑦直立柱20上设置有与挡料单元4之间连接的连接槽口，在工厂制作成型，现场装配阶段，为方便施工，也可分段连接在直立柱20上。

(4)对于挡料单元4的施工部分

①参数说明：f2为拱形挡料的水平面抛物线轴线的失高，一般为0.2～0.25L；t2为拱形挡料板的厚度，一般为160-250mm，根据挡料板单位垂直截面上的压力，承载力计算确定；S为拱形挡料板垂直方向上的预制宽度，根据制作，运输，吊装条件确定，一般为1000～1500。

②在拱形挡料板安装就位后，可以将相互接触的连接件19焊接，两侧满焊，焊高6mm；

③在工厂制作阶段，根据现场施工需求设置吊装环，以及临时支撑连接件19等，同时对拱形板做施工阶段承载力验算。

④预制构件及埋件的允许误差范围按相关现行技术规范的要求。

⑤工厂制作的构件需进行预拼装。

基于上述的几个部分，对于该装配式结构的整体施工方法如下：

S1：设计阶段

S101：根据设计资料和现场条件，结合初步的施工方案，进行堆棚整体结构布置，确定各结构系统的轴线尺寸，构件布置等；

S102：采用有限元设计软件，建立储料堆棚的整体计算模型，包括基础，上部结构及屋面结构，根据环境条件和内力类型选取截面，进行协同分析；

S103：输入作用于结构上的所有荷载工况，按照可能的发生的工况组合进行荷载组合，特别注意储存物料对结构的作用应按独立的活荷载工况，需要考虑生产期间物料在堆棚的变化，采取多种不同的物料布置工况，并与其他荷载工况进行组合，得出最不利荷载组合；

S104：根据软件分析结果，按照现行的国家标准，进行结构的承载力极限状态和正常使用极限状态设计。

S105：结合初步的施工方案，合理拆分装配式结构，3D协同深化及节点设计，完成施工图和制造图。

S2：图纸会审和施工方案制定

S3：材料入场，质量检测及储存

S4：工厂制作

S401：参见上述描述，预制排架单元3；

S402：参见上述描述，预制挡料单元4。

S5：分段组件质量检查及工厂预拼装

按施工验收规范的具体要求，质量检查包括且不限于材料，分段组件的轴线尺寸，外形尺寸，埋件，构件间的焊接质量，连接处螺栓，螺孔孔的定位及开孔质量等；工程预拼装包括各系统分段组件的预拼装，各分系统间的预拼装等。

S6：现场对抗滑底板14区域进行强夯地基9处理；

S7：现场施工桩基础10和基坑开挖

S701：施工准备，包括平整场地，现场放线及布点，设备机具进场等；

S702：现场桩基施工；

S703：混凝土养护；

S704：现场质量检测和验收；

S705：基坑清理及场地平整；

S706：清理桩头标高至设计标高，对桩头进行平整处理后，现场按柱脚6要求的螺栓位置植入柱脚6螺栓；

S707：质量检查后移交；

S8：将工厂制作的排架单元3运输至现场输及堆放期间，应采取措施防止单个吊装单元变形及损坏。

S9：吊装排架单元3及质量验收。

S10：现场施工：参见上述描述，在现场施工相应的基础单元1和底板单元2

S11：将工厂制作的挡料单元4运输至现场，运输及堆放期间，应采取措施防止变形及损坏。

S12：吊装并安装挡料单元4及质量验收

S13：其他工作

S1301：在直立柱20、斜立柱21内浇筑混凝土，封闭网架支座板上的浇筑孔；

S1302：在直立柱20与挡料板之间灌入水泥基灌浆料40。

S1303：在排架单元3、挡料单元4之间以及挡料单元4中各个预制构件间的缝隙中，用沥青麻丝填缝，外边缘用密封胶填实。

S1304：钢结构涂装受损部位的修补。

S1305：以及其他相关工作。

S14：结构主体验收。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，该装配式结构包括：基础单元、排架单元、底板单元和挡料单元；

所述排架单元支承于所述基础单元的上方；

所述底板单元布置于地基上，且底板单元与基础单元之间相互连接；

所述挡料单元承载于底板单元上且与底板单元之间铰接连接，挡料单元与排架单元连接，并通过底板单元和排架单元共同为挡料单元提供支撑作用力；

其中，通过基础单元、排架单元、底板单元和挡料单元之间相互连接，以将网架基础和高料挡墙作为一个装配整体结构。

2.根据权利要求1所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述基础单元包括：

若干个桩基础；

分别设置于各个所述桩基础上的桩基承台，相邻两所述桩基承台之间连接有承台梁。

3.根据权利要求2所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，各所述桩基承台中与所述排架单元对应的位置处预埋有连接件，通过该连接件与排架单元相铰接连接。

4.根据权利要求2所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述底板单元包括：

位于所述基础单元前方的抗滑底板；

与抗滑底板连接为一体的抗滑承压拱，所述抗滑承压拱连接于相邻两所述桩基承台之间。

5.根据权利要求4所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述抗滑底板的侧面中心线与抗滑承压拱的侧面中心线相重合，且所述抗滑底板、抗滑承压拱以及与抗滑承压拱连接的桩基承台为一体浇筑而成。

6.根据权利要求4所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述底板单元还包括：

分别与各所述抗滑承压拱呈对称布置的拱形支撑件，各所述拱形支撑件的两端分别连接于桩基承台上，且各所述拱形支撑件上预埋有连接件，通过该连接件与挡料单元相铰接连接；

所述拱形支撑件所在位置处的下方设有至少一横向直形支撑件和纵向直形支撑件，且横向直形支撑件连接于所述桩基承台上；

其中，所述拱形支撑件与抗滑底板为一体浇筑而成。

7.根据权利要求4所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述抗滑底板呈水平或倾斜布置于地基的表面上，且所述抗滑底板的下方排布有若干个抗剪件，各所述抗剪件沿抗滑底板相对地基的滑动方向平行布置且各所述抗剪件的长度方向与该滑动方向相垂直；

其中，所述抗剪件与所述抗滑底板为一体浇筑而成。

8.根据权利要求1所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述排架单元包括：

多个呈平行排布的支排架，各所述支排架之间连接有多根呈平行布置的水平系杆并通过各水平系杆提供纵向支撑。

9.根据权利要求8所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述支排架包括直立柱、斜立柱、横向劲性梁、水平杆和斜杆，由所述直立柱、斜立柱和横向劲性梁共同围成三角形，该三角形被设于其中部的若干水平杆和斜杆分割后形成若干个三角形，且所述直立柱的顶端部、直立柱与斜立柱的交点处、直立柱的中部以及斜立柱的中部与水平杆的连接处均连接有所述水平系杆。

10.根据权利要求9所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，位于同一纵向方向上的两所述水平系杆之间设有交叉支撑，位于同一横向方向上的两所述水平系杆之间设有水平支撑。

11.根据权利要求9所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述水平系杆通过节点板连接于直立柱和斜立柱上，所述斜立柱与横向劲性梁之间的转折处设有T型加强组件，相邻两所述直立柱的底部之间连接有纵向劲性梁，所述斜立柱和直立柱的连接处设有T型加强组件。

12.根据权利要求9所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述直立柱和斜立柱的底端均设有柱脚，并通过柱脚连接于所述基础单元上。

13.根据权利要求9所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述直立柱的顶部设置屋面结构连接件，并通过屋面结构连接件与网架的支座相连接并将网架支撑在直立柱顶部。

14.根据权利要求9所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，相邻两所述支排架的直立柱之间连接有所述挡料单元，所述直立柱的侧壁上对称布置有连接槽口，且各所述连接槽口分别通过连接件与所述挡料单元连接。

15.根据权利要求1所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述挡料单元包括：

若干个沿纵向堆排列的挡料预制组件，所述挡料预制组件的两侧分别连接于所述排架单元上。

16.根据权利要求14所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述挡料预制组件呈对称弧形状，且相邻两所述挡料预制组件之间通过中间连接件连接固定。

17.根据权利要求15所述的用于封闭式储料堆场的网架基础及高挡料墙的装配式结构，其特征在于，所述挡料预制组件包括至少两个拱形挡料板，相邻两所述拱形挡料板之间通过单元间连接件连接，且所述拱形挡料板的端部通过侧边连接件与所述排架单元连接。

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