一種自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚及其建造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚及其建造方法。其中自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚包括：底座；外罩，所述外罩包括外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面，并且所述外罩固定在底座上；龍骨骨架，所述龍骨骨架與所述外罩內(nèi)側(cè)面固定連接；和鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)沿所述外罩外側(cè)面盤(pán)繞并與底座連接；其中所述外罩為可充氣且可注入液體可固化填充材料的薄膜模板。本發(fā)明的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚的建造方法包括通過(guò)充氣薄膜模板的進(jìn)氣口向充氣薄膜模板內(nèi)注入高壓空氣，通過(guò)所述龍骨骨架的中空管的液體注入口注入液體填充材料以及通過(guò)所述薄膜模板的液體注入口注入液體填充材料等步驟。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚及其建造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及一種新型自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚及其建造方法。所述自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚主要用于露天倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，中國(guó)工業(yè)對(duì)露天存儲(chǔ)、露天倉(cāng)儲(chǔ)的需求量越來(lái)越大，同時(shí)對(duì)于倉(cāng)儲(chǔ)棚的質(zhì)量和施工便利性也提出了更高的要求。
[0003]為了提高倉(cāng)儲(chǔ)棚的質(zhì)量，保障其在使用期間穩(wěn)定而不至于坍塌，現(xiàn)有技術(shù)中提出了多種解決方案。比如中國(guó)201020111952.8號(hào)實(shí)用新型專(zhuān)利，其中倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)的基底結(jié)構(gòu)包括庫(kù)壁和庫(kù)底，庫(kù)壁與庫(kù)底的銜接處向外連接有環(huán)形的庫(kù)基。所述的庫(kù)底為錐形或平面形。錐形庫(kù)底下面為水穩(wěn)碎石層，水穩(wěn)碎石層下面為原土夯實(shí)層，水穩(wěn)碎石層、原土夯實(shí)層均與庫(kù)底呈燕尾狀平行。平面的庫(kù)底下面為石灰碎石層，石灰碎石層下為原土夯實(shí)層；石灰碎石層、原土夯實(shí)層均與庫(kù)底平行。其大大提高了倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)的安全穩(wěn)定性。又如，中國(guó)200920279367號(hào)實(shí)用新型專(zhuān)利，其公開(kāi)了一種多功能錐型大型倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)，包括庫(kù)頂、庫(kù)底、庫(kù)壁和庫(kù)基，庫(kù)頂呈錐形，庫(kù)壁呈環(huán)錐形，庫(kù)壁底部與庫(kù)基銜接；庫(kù)底呈倒錐形，庫(kù)頂部分和庫(kù)底部分的縱剖面均為等腰三角形，庫(kù)壁部分的縱剖面為等腰梯形。庫(kù)壁由鋼板焊接環(huán)圍而成；庫(kù)基為鋼筋砼組成的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。雖然上述技術(shù)能夠在一定程度上提高倉(cāng)儲(chǔ)棚的安全穩(wěn)定性,但由于鋼材和土石的用料,造成倉(cāng)儲(chǔ)棚本身重量大、施工不便,人工和材料成本較高。
[0004]由于工業(yè)中對(duì)于露天存儲(chǔ)、露天倉(cāng)儲(chǔ)的需求量的不斷增大，迫切需要一種施工便利、成本低廉且堅(jiān)固耐用的高質(zhì)量倉(cāng)儲(chǔ)棚。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
概沭
[0006]本發(fā)明涉及一種自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚，所述自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚包括:底座，所述底座為鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)，具有地基部分與地面直接連接；外罩，所述外罩包括作為外罩主體部分的薄膜模板以及位于所述薄膜模板邊緣用于與底座連接的固定部分，固定部分采用硬質(zhì)塑料制成，例如聚酯、酚醛樹(shù)脂等。所述薄膜模板具有外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面，并且所述外罩固定在所述底座上，所述外罩留有用于進(jìn)出所述倉(cāng)儲(chǔ)棚的開(kāi)口 ；龍骨骨架，所述龍骨骨架與所述薄膜模板內(nèi)側(cè)面固定連接；和鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)沿所述薄膜模板外側(cè)面盤(pán)繞并與底座扣接；其中所述薄膜模板可充氣且可注入液體可固化填充材料，所述薄膜模板具有進(jìn)氣口、排氣口以及第一液體注入口，在所述薄膜模板內(nèi)具有固化的填充材料；其中所述龍骨骨架為由薄膜中空管形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中所述薄膜中空管可注入液體可固化填充材料，所述薄膜中空管具有第二液體注入口，所述薄膜中空管中具有固化的填充材料。其中所述薄膜模板中和所述龍骨骨架的薄膜中空管中的固化的填充材料相同或不同。其中所述薄膜模板和所述龍骨骨架的薄膜中空管中的固化的填充材料選自聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯和聚乙烯。其中所述倉(cāng)儲(chǔ)棚為半球面形、半圓柱面形、或半球-柱式面復(fù)合形。其中所述半球面形倉(cāng)儲(chǔ)棚的球直徑為50至250米，或所述半圓柱面形的半圓直徑最長(zhǎng)跨度為20-70米，或所述半球-柱式面復(fù)合形的跨度為50 X 60至150X250米。其中所述外罩與所述底座通過(guò)插槽和機(jī)械固定連接,其中所述外罩插入底座形成的槽中，并且所述外罩端部的固定部分與所述底座通過(guò)機(jī)械連接。其中所述所述龍骨骨架與所述薄膜模板內(nèi)側(cè)面通過(guò)粘結(jié)固定連接。其中所述薄膜模板為分段模板拼接而成，各分段模板可獨(dú)立充氣、排氣以及注入液體可固化填充材料。其中所述薄膜模板與龍骨骨架的薄膜中空管的材料相同或不同，所述薄膜模板與龍骨骨架的薄膜中空管的材料選自含氟聚合物樹(shù)脂、聚氯乙烯樹(shù)脂和聚酰亞胺樹(shù)脂等，其中所述含氟聚合物樹(shù)脂為聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚一氯三氟乙烯或四氟乙烯和一氯三氟乙烯的共聚物。
[0007]本發(fā)明的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚的建造方法包括如下步驟:(a)將所述龍骨骨架固定連接到作為外罩的所述薄膜模板的內(nèi)側(cè)，或者直接采用連為一體的龍骨骨架和薄膜模板；
(b)將所述薄膜模板固定到所述底座上；(C)通過(guò)所述薄膜模板的進(jìn)氣口向薄膜模板內(nèi)注入高壓空氣，以使所述薄膜模板充分膨脹，以形成所設(shè)計(jì)的薄膜模板的形狀和尺寸；(d)將所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)盤(pán)繞在所述注入高壓空氣后充分膨脹的薄膜模板的所述外側(cè)面，并將所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與底座連接，以進(jìn)一步固定所述薄膜模板；(e)通過(guò)所述龍骨骨架的薄膜中空管的第二液體注入口向所述薄膜中空管中注入液體填充材料，待所述薄膜中空管中的液體填充材料充分固化成型，形成第一級(jí)的骨架承重結(jié)構(gòu)；(f)通過(guò)所述薄膜模板的第一液體注入口向所述薄膜模板內(nèi)注入液體填充材料，同時(shí)打開(kāi)所述薄膜模板的排氣口對(duì)所述薄膜模板放氣或減壓，以使所述液體填充材料能夠填充到所述薄膜模板中，直到所述薄膜模板中所有的空氣都被液體填充材料所置換；待所述薄膜模板內(nèi)的液體填充材料充分固化成型后，形成第二級(jí)的外罩結(jié)構(gòu)；(g)調(diào)整所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使其與第二級(jí)的外罩結(jié)構(gòu)充分接觸固定。
[0008]本發(fā)明的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚是一種薄殼建筑結(jié)構(gòu)，它可以有各種不同尺寸、形狀，可用于作為一種臨時(shí)或永久性的保護(hù)外殼。另外，它是自撐性的，有較高的機(jī)械強(qiáng)度，可以抵御一定強(qiáng)度的風(fēng)、雨、雪以及機(jī)械外力的作用，可以全封閉也可以是敞開(kāi)式的。本發(fā)明的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚具有輕質(zhì)、堅(jiān)固耐用的良好品質(zhì)，并且施工便利、成本低廉能夠用于多種儲(chǔ)存或倉(cāng)儲(chǔ)用途。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1a為本發(fā)明半球面形倉(cāng)儲(chǔ)棚的立體示意圖。
[0010]圖1b為本發(fā)明半球面形倉(cāng)儲(chǔ)棚的剖面示意圖，其為經(jīng)過(guò)圖1a中半球面頂點(diǎn)垂直于地面剖切形成的剖面。
[0011]圖2a為本發(fā)明半圓柱面形倉(cāng)儲(chǔ)棚的立體示意圖。
[0012]圖2b為本發(fā)明半圓柱面形倉(cāng)儲(chǔ)棚的剖面示意圖,其為對(duì)圖2a中半圓柱形倉(cāng)儲(chǔ)棚沿垂直于地面且垂直于柱的延伸方向的平面進(jìn)行剖切形成的剖面。
[0013]圖3a為本發(fā)明半球-柱式面復(fù)合形倉(cāng)儲(chǔ)棚的立體示意圖。
[0014]圖3b為本發(fā)明半球-柱式面復(fù)合形倉(cāng)儲(chǔ)棚的剖面示意圖，其為對(duì)圖3a中半球-柱式面復(fù)合形倉(cāng)儲(chǔ)棚沿垂直于地面且垂直于柱的延伸方向的平面進(jìn)行剖切形成的剖面。
[0015]圖4為本發(fā)明倉(cāng)儲(chǔ)棚的外罩與底座結(jié)合的放大示意圖。
[0016]發(fā)明詳沭
[0017]如本文所用，“半球-柱式面復(fù)合形”是指由兩個(gè)1/4球面形分別位于半圓柱面形兩端而形成的復(fù)合形狀，其中球面形的球直徑長(zhǎng)度與圓柱面形的圓直徑長(zhǎng)度相同，如圖2所示?！鞍肭?柱式面復(fù)合形的跨度”由球面形的球直徑長(zhǎng)度X圓柱面形的柱長(zhǎng)與球面形的球直徑長(zhǎng)度的和來(lái)表不。
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]圖1a和圖1b示出了依照本發(fā)明的半球面形自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚10，其中外罩的主體部分薄膜模板11固定在底座13上。龍骨骨架12與所述薄膜模板內(nèi)側(cè)面固定連接。鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)14沿所述薄膜模板11外側(cè)面盤(pán)繞并與底座13連接。外罩為可充氣且可注入液體可固化填充材料的薄膜模板，所述薄膜模板具有進(jìn)氣口、排氣口以及第一液體注入口(圖中未示出)，在所述薄膜模板11內(nèi)具有固化的填充材料；其中所述龍骨骨架12為由薄膜中空管形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中所述薄膜中空管可注入液體可固化填充材料，所述中空管具有第二液體注入口(圖中未示出)，所述中空管中具有固化的填充材料。
[0020]圖2a和圖2b示出了依照本發(fā)明的半圓柱面形自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚20，其中外罩的主體部分薄膜模板21固定在底座23上。龍骨骨架22與所述薄膜模板21內(nèi)側(cè)面固定連接。鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)24沿所述薄膜模板21外側(cè)面盤(pán)繞并與底座23連接。外罩為可充氣且可注入液體可固化填充材料的薄膜模板，所述薄膜模板具有進(jìn)氣口、排氣口以及第一液體注入口(圖中未示出)，在所述薄膜模板21內(nèi)具有固化的填充材料；其中所述龍骨骨架22為由薄膜中空管形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中所述薄膜中空管可注入液體可固化填充材料，所述中空管具有第二液體注入口(圖中未示出)，所述中空管中具有固化的填充材料。
[0021]圖3a和圖3b示出了依照本發(fā)明的半球_柱式面復(fù)合形自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚30，其中外罩的主體部分薄膜模板31固定在底座33上。龍骨骨架32與所述薄膜模板31內(nèi)側(cè)面固定連接。鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)34沿所述薄膜模板31外側(cè)面盤(pán)繞并與底座33連接。外罩為可充氣且可注入液體可固化填充材料的薄膜模板，所述薄膜模板具有進(jìn)氣口、排氣口以及第一液體注入口(圖中未示出)，在所述薄膜模板31內(nèi)具有固化的填充材料；其中所述龍骨骨架32為由薄膜中空管形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中所述薄膜中空管可注入液體可固化填充材料，所述中空管具有第二液體注入口(圖中未示出)，所述中空管中具有固化的填充材料。
[0022]圖4示出了依照本發(fā)明的倉(cāng)儲(chǔ)棚中外罩與底座結(jié)合的放大示意圖，其中示出了外罩的端部，即與薄膜模板I連為一體的固定部5，其與薄膜模板I 一通插入底座3形成的凹槽中，并且固定部5通過(guò)機(jī)械方式，例如螺釘或螺栓6與底座固定相連。
[0023]本發(fā)明中的薄膜模板中和所述龍骨骨架的薄膜中空管中的固化的填充材料可以采用相同或不同的材料，通常為輕質(zhì)的聚合物材料，比如選自聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯和聚乙烯的發(fā)泡材料等。
[0024]本發(fā)明中的倉(cāng)儲(chǔ)棚可為多種形狀，比如半球面形、半圓柱面形、半球-柱式面復(fù)合形以及基于這些形狀稍作調(diào)整的一些其它形狀。
[0025]擴(kuò)大倉(cāng)儲(chǔ)棚的跨度一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員所致力解決的重要問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的方法所建造的倉(cāng)儲(chǔ)棚由于所用聚合物材料不易斷裂，且材質(zhì)輕，大大提高了倉(cāng)儲(chǔ)棚的跨度，例如半球面形倉(cāng)儲(chǔ)棚的球直徑可設(shè)計(jì)為50米、100米、150米、200米或250米，半圓柱面形的半圓直徑最長(zhǎng)跨度可為20米、30米、40米、50米或70米，半球-柱式面復(fù)合形的跨度可為 50X60 米、80X160 米、100X200 米或 150X250 米。
[0026]如圖4所示，本發(fā)明的外罩與所述底座通過(guò)插槽和機(jī)械固定連接，其中所述外罩插入底座形成的槽中，并且所述外罩端部的固定部分5與所述底座3通過(guò)機(jī)械連接，作為替代手段，也可通過(guò)在底座3凹槽口對(duì)外罩固定部分進(jìn)行封壓,從而固定外罩。
[0027]作為進(jìn)一步的改進(jìn)方案，本發(fā)明還提供了采用分段的薄膜模板的方案，各分段模板可獨(dú)立充氣、排氣以及注入液體可固化填充材料，最后將分段模板進(jìn)行拼接。這一方案在制備外罩時(shí)較為靈活，另外，在建造倉(cāng)儲(chǔ)棚時(shí)，對(duì)于倉(cāng)儲(chǔ)棚的形狀、大小，可以根據(jù)不同需要，靈活操作。
[0028]為保證薄膜模板和骨架中空管的耐用而不至于在充氣、注入液體可固化填充材料過(guò)程中破損，本發(fā)明采用耐磨的聚合物材料，比如含氟聚合物膜，該膜可為杜邦公司專(zhuān)利產(chǎn)品Tedlar?或法國(guó)阿科瑪公司專(zhuān)利產(chǎn)品Kynar?。這種膜材強(qiáng)度高、柔韌性好，具備優(yōu)異的耐候性、自潔性和耐火性能，極大的提高其抗老化和自潔能力。本發(fā)明的薄膜模板與龍骨骨架的薄膜中空管的材料二者可以相同或不同，除了含氟聚合物樹(shù)脂外，還可采用聚氯乙烯樹(shù)脂和聚酰亞胺樹(shù)脂等。
[0029]實(shí)例1:半球面形罩式結(jié)構(gòu)-直徑跨度100米、200米、250米
[0030]采用杜邦公司的Tedlar?制作大小不同的半球面形龍骨骨架和外罩，以使其地面投影的直徑跨度分別為100米、200米和250米。將半球面形的龍骨骨架固定連接到作為外罩的半球面形薄膜模板的內(nèi)側(cè)，將所述薄膜模板端部的外罩固定部分通過(guò)螺栓固定到所述底座凹槽內(nèi)，通過(guò)薄膜模板的進(jìn)氣口向薄膜模板內(nèi)注入高壓空氣，以使所述薄膜模板充分膨脹，以形成所設(shè)計(jì)的薄膜模板的形狀和尺寸，將鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)盤(pán)繞在所述注入高壓空氣后充分膨脹的薄膜模板的外側(cè)面，并將鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與底座通過(guò)鉤環(huán)扣接連接，以進(jìn)一步固定所述薄膜模板，經(jīng)由外罩所留有的用于進(jìn)出所述倉(cāng)儲(chǔ)棚的開(kāi)口，進(jìn)入倉(cāng)儲(chǔ)棚通過(guò)所述龍骨骨架的薄膜中空管的第二液體注入口向所述薄膜中空管中注入聚氨酯填充材料，待所述薄膜中空管中的聚氨酯填充材料充分固化成型，形成第一級(jí)的骨架承重結(jié)構(gòu)；通過(guò)所述薄膜模板的第一液體注入口向所述薄膜模板內(nèi)注入聚氨酯材料，同時(shí)打開(kāi)所述薄膜模板的排氣口對(duì)所述薄膜模板放氣或減壓，以使所述聚氨酯填充材料能夠填充到所述薄膜模板中，直到所述薄膜模板中所有的空氣都被聚氨酯填充材料所置換，待所述薄膜模板內(nèi)的聚氨酯填充材料充分固化成型后，形成第二級(jí)的外罩結(jié)構(gòu)，調(diào)整所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使其與第二級(jí)的外罩結(jié)構(gòu)充分接觸固定。其中所采用的聚氨酯塑料泡沫是有著100kg/m3的密度，700MPa的彈性模量，抗壓強(qiáng)度5-10MPa的硬質(zhì)泡沫塑料。
[0031]對(duì)所形成的薄殼半球形罩式結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了有限元結(jié)構(gòu)分析，用來(lái)測(cè)試整體結(jié)構(gòu)對(duì)外界受力下的穩(wěn)定性。整體結(jié)構(gòu)除了自身重量的工況條件外，還應(yīng)該考慮在各自風(fēng)載，雪載，活荷載以及地震力條件下的穩(wěn)定性分析。同時(shí)還應(yīng)考慮不同荷載組合下的負(fù)載情況。就風(fēng)載而言，計(jì)算的基本風(fēng)壓采用0.5KN/m2(相當(dāng)于北京100年一遇的風(fēng)壓)。雪載是采用
0.4KN/m2,(相當(dāng)于北京50年一遇的雪壓)?；詈奢d采用0.3KN/m2的基本值。而地震力是以北京為例，選取了地震2組，地震影響選擇了多遇地震，地震設(shè)防烈度采用了 0.lg。由于薄殼半球形罩是采用低密度，高強(qiáng)度的塑料泡沫構(gòu)建成，自身的重量輕，因此地震力不起控制作用。而風(fēng)載，雪載及其與自重的組合起了主要控制作用。風(fēng)載與雪載一般是不會(huì)考慮一起聯(lián)合作用在薄殼半球形罩上，而風(fēng)載作為最可能的長(zhǎng)年作用力，將考慮為最不利的工況條件。有限元穩(wěn)定性分析是采用Midas Gen軟件(Ver.8.0)，計(jì)算模型的分析網(wǎng)絡(luò)分隔點(diǎn)是采用2X2米節(jié)點(diǎn)。最不利的工況條件是采用自重+活荷載+風(fēng)荷載的組合工況為最不利的條件。以直徑跨度為100米的半球罩為例，應(yīng)力在薄殼半球形罩的底部達(dá)到最大值，大約0.3MPa，而位移在薄殼半球形罩的頂部達(dá)到最大值，大約33mm。這兩個(gè)數(shù)值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的抗壓強(qiáng)度，以及在該跨度下的位移要求(1/300-1/400的跨度)。而且這一計(jì)算還沒(méi)有考慮添加加強(qiáng)龍骨以及最外層鋼索固定網(wǎng)的對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定作用，所以當(dāng)采用100kg/m3的密度，700MPa的彈性模量，抗壓強(qiáng)度5-10MPa的硬質(zhì)泡沫塑料為建筑材料時(shí)，該薄殼半球形罩可以有效的抵御100年一遇的風(fēng)壓荷載下的工況要求。
[0032]實(shí)例2:半圓柱面形罩式結(jié)構(gòu)-半圓直徑最大跨度40米、60米、70米
[0033]采用杜邦公司的Tedlar?制作大小不同的半圓柱面形龍骨骨架和外罩，以使其半圓直徑的最大跨度分別為40米、60米和70米。單純柱式罩式結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定性較差的一種結(jié)構(gòu)形式。將半圓柱面形的龍骨骨架固定連接到作為外罩的半圓柱面形薄膜模板的內(nèi)側(cè)，將所述薄膜模板端部的由酚醛樹(shù)脂制成的外罩固定部分通過(guò)螺栓固定到所述鋼結(jié)構(gòu)底座凹槽內(nèi)，通過(guò)薄膜模板的進(jìn)氣口向薄膜模板內(nèi)注入高壓空氣，以使所述薄膜模板充分膨脹，以形成所設(shè)計(jì)的薄膜模板的形狀和尺寸，將鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)盤(pán)繞在所述注入高壓空氣后充分膨脹的薄膜模板的外側(cè)面，并將鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與底座通過(guò)鉤環(huán)扣接連接，以進(jìn)一步固定所述薄膜模板，通過(guò)所述龍骨骨架的薄膜中空管的第二液體注入口向所述薄膜中空管中注入聚氨酯填充材料，待所述薄膜中空管中的聚氨酯填充材料充分固化成型，形成第一級(jí)的骨架承重結(jié)構(gòu)；通過(guò)所述薄膜模板的第一液體注入口向所述薄膜模板內(nèi)注入聚氨酯材料，同時(shí)打開(kāi)所述薄膜模板的排氣口對(duì)所述薄膜模板放氣或減壓，以使所述聚氨酯填充材料能夠填充到所述薄膜模板中，直到所述薄膜模板中所有的空氣都被聚氨酯填充材料所置換，待所述薄膜模板內(nèi)的聚氨酯填充材料充分固化成型后，形成第二級(jí)的外罩結(jié)構(gòu)，調(diào)整所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使其與第二級(jí)的外罩結(jié)構(gòu)充分接觸固定。其中所采用的聚氨酯塑料泡沫是有著100kg/m3的密度，700MPa的彈性模量，抗壓強(qiáng)度5_10MPa的硬質(zhì)泡沫塑料。
[0034]所采用的聚氨酯塑料泡沫是有著100kg/m3的密度，700MPa的彈性模量，抗壓強(qiáng)度5-1OMPa的硬質(zhì)泡沫塑料。
[0035]對(duì)所形成的薄殼柱式罩式結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了有限元結(jié)構(gòu)分析，用來(lái)測(cè)試整體結(jié)構(gòu)對(duì)外界受力下的穩(wěn)定性。整體結(jié)構(gòu)除了自身重量的工況條件外，還考慮了在各自風(fēng)載，雪載，活荷載以及地震力條件下的穩(wěn)定性分析，同時(shí)還考慮了不同荷載組合下的負(fù)載情況。就風(fēng)載而言，計(jì)算的基本風(fēng)壓采用0.5KN/m2，(相當(dāng)于北京100年一遇的風(fēng)壓)。雪載是采用
0.4KN/m2,(相當(dāng)于北京50年一遇的雪壓)?；詈奢d采用0.3KN/m2的基本值。而地震力是以北京為例，選取了地震2組，地震影響選擇了多遇地震，地震設(shè)防烈度采用了 0.lg。由于采用低密度，高強(qiáng)度的塑料泡沫構(gòu)建成，自身的重量輕，因此地震力不起控制作用。而風(fēng)載，雪載及其與自重的組合起了主要控制作用。風(fēng)載與雪載一般是不會(huì)考慮一起聯(lián)合作用，而風(fēng)載作為最可能的長(zhǎng)年作用力，將考慮為最不利的工況條件。有限元穩(wěn)定性分析是采用Midas Gen軟件(Ver.8.0)，計(jì)算模型的分析網(wǎng)絡(luò)分隔點(diǎn)是采用2X2米節(jié)點(diǎn)。最不利的工況條件是采用自重+活荷載+風(fēng)荷載的組合工況為最不利的條件。以半圓直徑的跨度為70米，柱長(zhǎng)為140米的薄殼柱式罩式為例，應(yīng)力在薄殼罩的底部達(dá)到最大值，大約1.6MPa，而位移在薄殼柱式罩的頂部部分達(dá)到最大值，大約600_。應(yīng)力值遠(yuǎn)小于材料的抗壓強(qiáng)度,而位移大于了該跨度下的位移要求(1/300-1/400的跨度)。但是這一計(jì)算還沒(méi)有考慮添加加強(qiáng)龍骨以及最外層鋼索固定網(wǎng)的對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定作用，所以當(dāng)采用100kg/m3的密度，700MPa的彈性模量，抗壓強(qiáng)度5-10MPa的硬質(zhì)泡沫塑料為建筑材料時(shí)，該尺寸下的薄殼柱式罩可以視為在100年一遇的風(fēng)壓荷載下的工況要求的極限跨度尺寸。
[0036]實(shí)例3:半球-柱式復(fù)合形罩式結(jié)構(gòu)-跨度80 X 160、100 X 200和150X250米
[0037]采用法國(guó)阿科瑪公司Kynar?'制作大小不同的半球-柱式復(fù)合形龍骨骨架和外罩，以使其地面投影的跨度分別為80X 160、100X 200和150X250米。將龍骨骨架固定連接到薄膜模板的內(nèi)側(cè)，將所述薄膜模板端部的外罩固定部分通過(guò)螺栓固定到所述底座凹槽內(nèi)，通過(guò)薄膜模板的進(jìn)氣口向薄膜模板內(nèi)注入高壓空氣，以使所述薄膜模板充分膨脹，以形成所設(shè)計(jì)的薄膜模板的形狀和尺寸，將鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)盤(pán)繞在所述注入高壓空氣后充分膨脹的薄膜模板的外側(cè)面，并將鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與底座通過(guò)鉤環(huán)扣接連接，以進(jìn)一步固定所述薄膜模板，經(jīng)由外罩所留有的用于進(jìn)出所述倉(cāng)儲(chǔ)棚的開(kāi)口，進(jìn)入倉(cāng)儲(chǔ)棚通過(guò)所述龍骨骨架的薄膜中空管的第二液體注入口向所述薄膜中空管中注入發(fā)泡聚丙烯填充材料，待所述薄膜中空管中的聚丙烯填充材料充分固化成型，形成第一級(jí)的骨架承重結(jié)構(gòu)；通過(guò)所述薄膜模板的第一液體注入口向所述薄膜模板內(nèi)注入聚丙烯材料，同時(shí)打開(kāi)所述薄膜模板的排氣口對(duì)所述薄膜模板放氣或減壓，以使所述聚丙烯填充材料能夠填充到所述薄膜模板中，直到所述薄膜模板中所有的空氣都被聚丙烯填充材料所置換，待所述薄膜模板內(nèi)的聚丙烯填充材料充分固化成型后，形成第二級(jí)的外罩結(jié)構(gòu)，調(diào)整所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使其與第二級(jí)的外罩結(jié)構(gòu)充分接觸固定。
[0038]對(duì)所形成的薄殼半球-柱式復(fù)合形罩式結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了有限元結(jié)構(gòu)分析，用來(lái)測(cè)試整體結(jié)構(gòu)對(duì)外界受力下的穩(wěn)定性。整體結(jié)構(gòu)除了自身重量的工況條件外，還考慮了在各自風(fēng)載，雪載，活荷載以及地震力條件下的穩(wěn)定性分析，同時(shí)還考慮了不同荷載組合下的負(fù)載情況。就風(fēng)載而言，計(jì)算的基本風(fēng)壓采用0.5KN/m2，(相當(dāng)于北京100年一遇的風(fēng)壓)。雪載是采用0.4KN/m2,(相當(dāng)于北京50年一遇的雪壓)?；詈奢d采用0.3KN/m2的基本值。而地震力是以北京為例，選取了地震2組，地震影響選擇了多遇地震，地震設(shè)防烈度采用了
0.lg。由于采用低密度，高強(qiáng)度的塑料泡沫構(gòu)建成，自身的重量輕，因此地震力不起控制作用。而風(fēng)載，雪載及其與自重的組合起了主要控制作用。風(fēng)載與雪載一般是不會(huì)考慮一起聯(lián)合作用，而風(fēng)載作為最可能的長(zhǎng)年作用力，將考慮為最不利的工況條件。有限元穩(wěn)定性分析是采用Midas Gen軟件(Ver.8.0)，計(jì)算模型的分析網(wǎng)絡(luò)分隔點(diǎn)是采用2X2米節(jié)點(diǎn)。最不利的工況條件是采用自重+活荷載+風(fēng)荷載的組合工況為最不利的條件。以80x160米跨度的半球-柱式復(fù)合形罩為例，應(yīng)力在薄殼罩的底部達(dá)到最大值，大約0.5MPa，而位移在薄殼半球-柱式復(fù)合形罩的側(cè)面以及接近頂部部分達(dá)到最大值，大約64_。這兩個(gè)數(shù)值都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的抗壓強(qiáng)度，以及在該跨度下的位移要求(1/300-1/400的跨度)。而且這一計(jì)算還沒(méi)有考慮添加加強(qiáng)龍骨以及最外層鋼索固定網(wǎng)的對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定作用，所以當(dāng)采用100kg/m3的密度，700MPa的彈性模量，抗壓強(qiáng)度5_10MPa的發(fā)泡聚丙烯為建筑材料時(shí)，該薄殼半球-柱式復(fù)合形罩可以有效的抵御100年一遇的風(fēng)壓荷載下的工況要求。
[0039]除非明確地不包括在內(nèi)或換句話(huà)講限制，本文所引用的每篇文獻(xiàn)，包括任何交叉引用的或相關(guān)的專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)，均特此以引用方式全文并入本文。任何文獻(xiàn)的引用不是對(duì)其作為本文所公開(kāi)的或受權(quán)利要求書(shū)保護(hù)的任何發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，或者其單獨(dú)地或者與任何其它參考文獻(xiàn)的任何組合，或者參考、提出、建議或公開(kāi)任何此類(lèi)發(fā)明的認(rèn)可。此外，當(dāng)本發(fā)明中術(shù)語(yǔ)的任何含義或定義與以引用方式并入的文件中術(shù)語(yǔ)的任何含義或定義矛盾時(shí)，應(yīng)當(dāng)服從在本發(fā)明中賦予該術(shù)語(yǔ)的含義或定義。
[0040]盡管已用具體實(shí)施方案來(lái)說(shuō)明和描述了本發(fā)明，但是對(duì)那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可作出許多其它的改變和變型。因此，隨附權(quán)利要求書(shū)中旨在涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些改變和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚，所述自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚包括: 底座，所述底座為鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)，具有地基部分與地面直接連接； 外罩，所述外罩包括作為外罩主體部分的薄膜模板以及位于所述薄膜模板邊緣用于與底座連接的固定部分，所述薄膜模板具有外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面，并且所述外罩固定在所述底座上，所述外罩留有用于進(jìn)出所述倉(cāng)儲(chǔ)棚的開(kāi)口； 龍骨骨架，所述龍骨骨架與所述薄膜模板內(nèi)側(cè)面固定連接； 其特征在于: 其中所述薄膜模板可充氣且可注入液體可固化填充材料，所述薄膜模板具有進(jìn)氣口、排氣口以及第一液體注入口，在所述薄膜模板內(nèi)具有固化的填充材料； 其中所述龍骨骨架為由薄膜中空管形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中所述薄膜中空管可注入液體可固化填充材料，所述薄膜中空管具有第二液體注入口，所述薄膜中空管中具有固化的填充材料。
2.權(quán)利要求1所述的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚，其中所述自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚還包括鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)沿所述薄膜模板外側(cè)面盤(pán)繞并與底座扣接。
3.權(quán)利要求1或2所述的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚，其中所述薄膜模板中和所述龍骨骨架的薄膜中空管中的固化的填充材料相同或不同。
4.權(quán)利要求1或2所述的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚，其中所述薄膜模板和所述龍骨骨架的薄膜中空管中的固化的填充材料選自聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯和聚乙烯。
5.權(quán)利要求1或2所述的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚，其中所述倉(cāng)儲(chǔ)棚為半球面形、半圓柱面形、或半球-柱式面復(fù)合形；其中所述半球面形倉(cāng)儲(chǔ)棚的球直徑為50至250米，或所述半圓柱面形的半圓直徑最長(zhǎng)跨度為20-70米，或所述半球-柱式面復(fù)合形的跨度為50 X 60至150X250 米。
6.權(quán)利要求1或2所述的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚，其中所述外罩與所述底座通過(guò)插槽和機(jī)械固定連接，其中所述外罩插入底座形成的槽中，并且所述外罩端部的固定部分與所述底座通過(guò)機(jī)械連接。
7.權(quán)利要求1或2所述的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚，其中所述所述龍骨骨架與所述薄膜模板內(nèi)側(cè)面通過(guò)粘結(jié)固定連接。
8.權(quán)利要求1或2所述的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚，其中所述薄膜模板為整體式的或分段式的，其中所述分段式的薄膜模板由分段模板拼接而成，各分段模板可獨(dú)立充氣、排氣以及注入液體可固化填充材料。
9.權(quán)利要求1或2所述的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚，其中所述薄膜模板與龍骨骨架的薄膜中空管的材料相同或不同，所述薄膜模板與龍骨骨架的薄膜中空管的材料選自含氟聚合物樹(shù)月旨、聚氯乙烯樹(shù)脂和聚酰亞胺樹(shù)脂等，其中所述含氟聚合物樹(shù)脂為聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚一氯三氟乙烯或四氟乙烯和一氯三氟乙烯的共聚物。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的自撐性罩式倉(cāng)儲(chǔ)棚的建造方法，所述方法包括如下步驟: (a)將所述龍骨骨架固定連接到作為外罩的所述薄膜模板的內(nèi)側(cè)； (b)將所述薄膜模板固定到所述底座上； (c)通過(guò)所述薄膜模板的進(jìn)氣口向薄膜模板內(nèi)注入高壓空氣，以使所述薄膜模板充分膨脹，以形成所設(shè)計(jì)的薄膜模板的形狀和尺寸； (d)將所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)盤(pán)繞在所述注入高壓空氣后充分膨脹的薄膜模板的所述外側(cè)面，并將所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與底座連接，以進(jìn)一步固定所述薄膜模板； (e)通過(guò)所述龍骨骨架的薄膜中空管的第二液體注入口向所述薄膜中空管中注入液體填充材料，待所述薄膜中空管中的液體填充材料充分固化成型，形成第一級(jí)的骨架承重結(jié)構(gòu)； (f)通過(guò)所述薄膜模板的第一液體注入口向所述薄膜模板內(nèi)注入液體填充材料，同時(shí)打開(kāi)所述薄膜模板的排氣口對(duì)所述薄膜模板放氣或減壓，以使所述液體填充材料能夠填充到所述薄膜模板中，直到所述薄膜模板中所有的空氣都被液體填充材料所置換；待所述薄膜模板內(nèi)的液體填充材料充分固化成型后，形成第二級(jí)的外罩結(jié)構(gòu)； (g)調(diào)整所述鋼絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使其與第二級(jí)的外罩結(jié)構(gòu)充分接觸固定。
【文檔編號(hào)】E04H15/22GK104213749SQ201410354181
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】魏強(qiáng) 申請(qǐng)人:環(huán)球匯能（北京）科技有限公司