一種ii型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球面鋼網(wǎng)殼，尤其是涉及一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼。
【背景技術(shù)】
[0002]立式圓筒形鋼油罐是當(dāng)今世界上數(shù)量最多、耗鋼量最大的一種金屬設(shè)備。一臺直徑D = 60m的5萬立方米油罐通常要耗費(fèi)1000噸鋼材，而它的固定頂承重量結(jié)構(gòu)需耗鋼100噸以上。因此，既牢固、又輕巧的罐頂承重結(jié)構(gòu)，成了人們追求的目標(biāo)。當(dāng)今，國外鋼油罐固定頂大多采用群柱支撐的錐頂。由于耗鋼量大，又不利于內(nèi)浮頂?shù)脑O(shè)置，因此在國內(nèi)少有采用。
[0003]20世紀(jì)60年代中，國內(nèi)推廣使用了帶肋殼拱頂，但當(dāng)直徑大于30m以后，容易外壓失穩(wěn)。20世紀(jì)80年代為適應(yīng)油罐大型化的需求，在國內(nèi)開發(fā)了球面網(wǎng)殼。
[0004]中國專利ZL200420081487.2公開了一種含雙向子午線穹形網(wǎng)殼的貯罐頂蓋，它安裝在圓筒形貯罐的頂部，包括邊環(huán)梁、連接在邊環(huán)梁上的網(wǎng)殼和安裝在網(wǎng)殼上的蒙皮，網(wǎng)殼為雙向子午線穹形網(wǎng)殼，由雙向子午線弧形網(wǎng)桿相交焊接而成，各雙向子午線弧形網(wǎng)桿的曲率半徑均為同一球半徑，蒙皮由大小不同的矩形板按“人”字形排版焊接而成。該雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼就是其中一種經(jīng)得起實踐考驗的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的罐頂支撐結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)殼采用不等邊角鋼作網(wǎng)桿，沿球面的南北與東西兩向經(jīng)線布置，從而交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格間距通常小于1.5m，是一種型采用小斷面網(wǎng)桿的球面網(wǎng)殼。由于不等邊角鋼的剛度優(yōu)勢尚未得到充分發(fā)揮，因此有待改進(jìn)。而網(wǎng)殼屬于大跨度空間結(jié)構(gòu)。在外壓下失穩(wěn)往往是網(wǎng)殼破壞的主要形式。因此，結(jié)構(gòu)剛度至關(guān)重要。另外，地震作用是一種慣性力。慣性力的大小與結(jié)構(gòu)自身的質(zhì)量成正比。由此可見，結(jié)構(gòu)越是輕巧、地震作用的影響力就越小。因此，一方面要增加網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的剛度，另一方卻要減輕網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的重量，這是普通鋼結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼，用作容量等級為2萬立方米到10萬立方米立式圓筒形鋼油罐固定頂，所述的網(wǎng)殼為雙向子午線穹形網(wǎng)殼，由雙向子午線弧形網(wǎng)桿相交焊接而成，各雙向子午線弧形網(wǎng)桿的曲率半徑均為同一球型半徑，所述的網(wǎng)桿采用弧形H型鋼或工字鋼沿球面的東西及南北兩向經(jīng)線布置，兩向網(wǎng)桿的交接面采用周邊角焊，形成貫通式剛接節(jié)點(diǎn)。
[0008]所述的網(wǎng)殼是由兩向經(jīng)線布置組成的大網(wǎng)格、大斷面網(wǎng)桿的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格間距為2?3m ο
[0009]組成球面鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的一向經(jīng)線網(wǎng)桿為上網(wǎng)桿，另一向經(jīng)線網(wǎng)桿為下網(wǎng)桿，所述的上網(wǎng)桿與下網(wǎng)桿的交點(diǎn)采用全焊接結(jié)構(gòu)，形成貫通式剛接節(jié)點(diǎn)。
[0010]所述的球面鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)表面設(shè)置蒙皮，在相鄰上網(wǎng)桿之間設(shè)有沿上網(wǎng)桿走向的蒙皮托架，該蒙皮托架底部與相應(yīng)的下網(wǎng)桿相固定，頂面托起蒙皮。
[0011]所述的蒙皮是將鋼板按“人”字形排板，蒙皮周邊與鋼油罐固定頂上的邊環(huán)梁組的外表面連續(xù)焊。
[0012]每道網(wǎng)桿及蒙皮托架的兩端均與邊環(huán)梁組焊成一體，蒙皮與球面鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)之間不予焊接。網(wǎng)桿和蒙皮托架與蒙皮之間不進(jìn)行焊接，僅通過蒙皮自身的重量固定在網(wǎng)桿和蒙皮托架，即使發(fā)生振動，蒙皮與下面起支撐作用的網(wǎng)桿和蒙皮托架之間由于不存在焊接這樣的剛性連接，相互之間發(fā)生一定位移和回彈的容忍度較高，從而提高了防震等級。
[0013]每道網(wǎng)桿的兩端均與邊環(huán)梁組焊成一體。
[0014]所述的網(wǎng)桿優(yōu)選弧形H型鋼，或弧形H型鋼與弧形工字鋼配合使用。
[0015]工字鋼也稱為鋼梁(英文名稱Universal Beam)，是截面為工字形狀的長條鋼材。是截面形狀為槽形的型鋼。H型鋼是一種截面面積分配更加優(yōu)化、強(qiáng)重比更加合理的經(jīng)濟(jì)斷面高效型材，因其斷面與英文字母“H”相同而得名。由于H型鋼的各個部位均以直角排布，因此H型鋼在各個方向上都具有抗彎能力強(qiáng)、施工簡單、節(jié)約成本和結(jié)構(gòu)重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
[0016]因此，雖然工字鋼狀的網(wǎng)桿也能起到大跨度支撐蒙皮，作為大型立式圓筒形鋼油罐的頂蓋，但是其結(jié)構(gòu)剛度和抗震等級，都不及H型鋼。
[0017]H型鋼翼緣寬，側(cè)向剛度大；抗彎能力強(qiáng)，比工字鋼大約5% -10% ;翼緣兩表面相互平行使得連接、加工、安裝簡便；與焊接工字鋼相比，成本低，精度高，殘余應(yīng)力小，無需昂貴的焊接材料和焊縫檢測，節(jié)約鋼結(jié)構(gòu)制作成本30%左右；相同截面負(fù)荷下.熱軋H鋼結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)重量減輕15 % -20 %;與砼結(jié)構(gòu)相比，熱軋H鋼結(jié)構(gòu)可增大6 %的使用面積，而結(jié)構(gòu)自重減輕20% — 30%，減少結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)力，極大滿足工程設(shè)計與制作需求。因此，采用H型鋼制作網(wǎng)桿為更加優(yōu)選的方案。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)本發(fā)明吸取了雙向子午線網(wǎng)殼合理內(nèi)核，即采用“相貫式剛接節(jié)點(diǎn)”，達(dá)到建設(shè)部第700號公告對“單層網(wǎng)殼應(yīng)采用剛接節(jié)點(diǎn)”的強(qiáng)制性條款的要求。創(chuàng)造出用H型鋼或工字型鋼作網(wǎng)桿、外加蒙皮托架作輔助的組合式網(wǎng)殼，形成大網(wǎng)格、大斷面網(wǎng)桿的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，相比于密格型網(wǎng)殼能節(jié)省15%左右的鋼材；
[0020](2)每道網(wǎng)桿采用弧形H型鋼或工字鋼焊接成弧形連續(xù)網(wǎng)桿沿兩向經(jīng)線布置，兩端均與邊環(huán)梁組焊成一體，工字鋼和H型鋼的力學(xué)性能優(yōu)異，再加上兩向網(wǎng)桿的交接面采用周邊角焊，形成貫通式剛接節(jié)點(diǎn)，使得本發(fā)明的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，抗震效果得到加強(qiáng)；
[0021](3)采用兩向經(jīng)線網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，采用大斷面、大網(wǎng)格間距，使安裝更方便，費(fèi)用更低，而抗不均勻載荷能力得到加強(qiáng)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的球面鋼網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的網(wǎng)桿與蒙皮托架的連接示意圖；
[0024]圖中，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)1，下網(wǎng)桿11，上網(wǎng)桿12，蒙皮2，蒙皮托架3，節(jié)點(diǎn)4。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026]實施例1
[0027]如圖1?2所示，一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼，用作容量等級為2萬立方米到10萬立方米立式圓筒形鋼油罐固定頂，所述的網(wǎng)殼為雙向子午線穹形網(wǎng)殼，由雙向子午線弧形網(wǎng)桿相交焊接而成，各雙向子午線弧形網(wǎng)桿的曲率半徑均為同一球型半徑，所述的網(wǎng)桿采用弧形H型鋼沿球面的東西及南北兩向經(jīng)線布置，兩向網(wǎng)桿的交接面采用周邊角焊，形成貫通式剛接節(jié)點(diǎn)4。
[0028]所述的球面鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是由兩向經(jīng)線布置組成的大網(wǎng)格、大斷面網(wǎng)桿的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)1，網(wǎng)格間距為2?3m。組成球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的一向經(jīng)線網(wǎng)桿為上網(wǎng)桿12，另一向經(jīng)線網(wǎng)桿為下網(wǎng)桿11，所述的上網(wǎng)桿12與下網(wǎng)桿11的交點(diǎn)采用全焊接結(jié)構(gòu)，形成貫通式剛接節(jié)點(diǎn)4。所述的球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)表面設(shè)置蒙皮2，在相鄰上網(wǎng)桿12之間設(shè)有沿上網(wǎng)桿12走向的蒙皮托架3，該蒙皮托架3采用型鋼成型后底部與相應(yīng)的下網(wǎng)桿11相固定，頂面托起蒙皮2。所述的蒙皮2是將鋼板按“人”字形排板，蒙皮2周邊與鋼油罐固定頂上的邊環(huán)梁組的外表面連續(xù)焊。每道網(wǎng)桿的兩端均與邊環(huán)梁組焊成一體。每道網(wǎng)桿及蒙皮托架的兩端均與邊環(huán)梁組焊成一體，蒙皮與球面鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)之間不予焊接。網(wǎng)桿和蒙皮托架與蒙皮之間不進(jìn)行焊接，僅通過蒙皮自身的重量固定在網(wǎng)桿和蒙皮托架，即使發(fā)生振動，蒙皮與下面起支撐作用的網(wǎng)桿和蒙皮托架之間由于不存在焊接這樣的剛性連接，相互之間發(fā)生一定位移和回彈的容忍度較高，從而提高了防震等級。上述結(jié)構(gòu)尤其適合容量等級在2萬立方米至10萬立方米立式圓筒形鋼油罐的固定頂蓋。
[0029]制作時，包括以下步驟:
[0030]一、網(wǎng)殼制造廠根據(jù)設(shè)計院提供的條件:網(wǎng)殼幾何尺寸，罐頂設(shè)計正壓及真空度、風(fēng)載、雪載、抗震烈度、場地土類別、地震加速度等進(jìn)行邊環(huán)梁的設(shè)計計算，并確定網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)方案。
[0031]二、根據(jù)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性計算，以達(dá)到規(guī)范要求者為合格。
[0032]三、編制相應(yīng)的:“預(yù)制要領(lǐng)書”及“安裝經(jīng)領(lǐng)書”。
[0033]四、根據(jù)“預(yù)制要領(lǐng)書”的要求在制造廠內(nèi)對網(wǎng)桿及其附件進(jìn)行加工成型。
[0034]五、在檢驗合格后進(jìn)行噴砂除銹并噴涂底漆。
[0035]六、預(yù)制件運(yùn)抵現(xiàn)場后，在制造廠技師的指導(dǎo)下對網(wǎng)殼進(jìn)行現(xiàn)場組焊。
[0036]七、接受現(xiàn)場監(jiān)理的監(jiān)督。在檢驗合格后進(jìn)行涂層修補(bǔ)。
[0037]八、在檢查合格的網(wǎng)殼上按人字形排版進(jìn)行蒙皮的鋪設(shè)。
[0038]實施例2
[0039]所述的球面鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用弧形H型鋼和工字鋼的網(wǎng)桿按照配合使用。其余同實施例1。
【主權(quán)項】
1.一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼，用作容量等級為2萬立方米到10萬立方米立式圓筒形鋼油罐固定頂，所述的球面鋼網(wǎng)殼為雙向子午線穹形網(wǎng)殼，由雙向子午線弧形網(wǎng)桿相交焊接而成，各雙向子午線弧形網(wǎng)桿的曲率半徑均為同一球型半徑，其特征在于，所述的網(wǎng)桿采用弧形H型鋼或工字鋼沿球面的東西及南北兩向經(jīng)線布置，兩向網(wǎng)桿的交接面采用周邊角焊，形成貫通式剛接節(jié)點(diǎn)(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼，其特征在于，所述的球面鋼網(wǎng)殼是由兩向經(jīng)線布置組成的大網(wǎng)格、大斷面網(wǎng)桿的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(I)，網(wǎng)格間距為2?3m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼，其特征在于，組成球面鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的一向經(jīng)線網(wǎng)桿為上網(wǎng)桿(12)，另一向經(jīng)線網(wǎng)桿為下網(wǎng)桿(11)，所述的上網(wǎng)桿(12)與下網(wǎng)桿(11)的交點(diǎn)采用全焊接結(jié)構(gòu)，形成貫通式剛接節(jié)點(diǎn)(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼，其特征在于，所述的球面鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)表面設(shè)置蒙皮(2)，在相鄰上網(wǎng)桿(12)之間設(shè)有沿上網(wǎng)桿(12)走向的蒙皮托架(3)，該蒙皮托架(3)底部與相應(yīng)的下網(wǎng)桿(11)相固定，頂面托起蒙皮(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼，其特征在于，所述的蒙皮(2)是將鋼板按“人”字形排板，蒙皮(2)周邊與鋼油罐固定頂上的邊環(huán)梁組的外表面連續(xù)焊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼，其特征在于，每道網(wǎng)桿及蒙皮托架(3)的兩端均與邊環(huán)梁組焊成一體，蒙皮(2)與球面鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)之間不予焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼，其特征在于，所述的網(wǎng)桿優(yōu)選弧形H型鋼，或弧形H型鋼與弧形工字鋼配合使用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種II型雙向子午線球面鋼網(wǎng)殼，用作容量等級為2萬立方米到10萬立方米立式圓筒形鋼油罐固定頂，所述的網(wǎng)殼為雙向子午線穹形網(wǎng)殼，由雙向子午線弧形網(wǎng)桿相交焊接而成，各雙向子午線弧形網(wǎng)桿的曲率半徑均為同一球型半徑，所述的網(wǎng)桿采用弧形H型鋼或工字鋼沿球面的東西及南北兩向經(jīng)線布置，兩向網(wǎng)桿的交接面采用周邊角焊，形成貫通式剛接節(jié)點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗震效果強(qiáng)、耗鋼量低等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B65D90-54
【公開號】CN104787515
【申請?zhí)枴緾N201510181601
【發(fā)明人】金維昂, 盧建干
【申請人】上海浦東伸鋼機(jī)械有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月16日