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第五节
其他构筑物工程构造

一、烟囱

烟囱由主体构造和附属设施组成,见图 1.5.1。

(一)烟囱主体构造

烟囱主体由筒壁、内衬及隔热层、基础组成。

1.筒壁。筒壁按材料分为钢筋混凝土、砖和钢三种,高度在 50~60m之间,且抗震设防在8 度以下时,采用砖砌筒壁较经济。超出上述条件宜采用钢筋混凝土筒壁。

钢筋混凝土筒壁一般设计成圆锥形,锥面坡度 2 %,高度较大的筒壁亦可设计成几种不同的坡度。筒壁厚可自上而下分段逐渐加大,但每段需等厚,一般钢筋混凝土筒壁为滑模施工,故最小厚度为 160mm。

为支承筒壁内衬,每段筒壁内侧应设置环形悬臂支托(短牛腿),为减少此处温度应力变化的影响,支托沿筒壁圆周开设垂直的楔形缝。

筒壁上开孔洞时,其圆心角不可大于70°,同一截面上若开有两个孔洞时,应对称布置,且开洞口的圆心角之和不得超过 140°。

以空气层隔热的烟囱,在每段筒壁的上下端开设通气孔(孔径 50~100mm,间距1.0~1.5m),筒壁上设有测温孔和沉降观测点、倾斜观测点。

筒壁顶端称筒首。由于排出烟气中的腐蚀介质对筒首破坏较严重,故为增强筒首的坚固性,可采取加厚筒壁、增加环向配筋、筒首表面涂刷耐酸涂料或用耐酸砖砌筑等措施。

2.内衬及隔热层。为防止高温及侵蚀性气体对筒壁的损害,在筒壁内表面应设置内衬及隔热层。内衬可由普通砖、耐火砖、硅藻土砖或钢制作,隔热层有空气隔热层(一般 50mm)和填保温散料隔热层(厚 80~200mm)。填保温散料隔热层中,为防止散料因自重压实,其内衬外表面应设防沉带,防沉带沿内衬高度每隔 1.5~2.5m设一道,防沉带与筒壁应留有 10mm宽的温度缝。内衬有单层和双层两种,见图 1.5.2。

图1.5.1 烟囱构造

1—基础;2—筒壁;3—内衬及隔热层;4—筒首;5—烟道口;6—外爬梯;7—避雷针;8—信号灯平台;9—通气孔;10—排水坡;11—垫层

3.基础。烟囱基础与水塔基础的结构型式相同,有环形及圆形刚性基础、环形及圆形钢筋混凝土平板基础、壳式基础和桩基础。

(二)烟囱附属设施

为便于检修、管理和保证安全,烟囱上应设置爬梯、爬梯围栏及活动休息板平台(烟囱高大于 40m时设置)、避雷装置及信号灯等。

二、水塔

(一)水塔主体构造

水塔是给水工程中常见的构筑物,由水箱、塔身和基础三部分组成。

1.水箱。水箱是水塔的容水部分,按构筑材料分为砖、钢、钢筋混凝土和钢丝网水泥等几种类型,应用最广泛的是钢筋混凝土水箱。钢筋混凝土水箱按结构型式分有平底式、英兹式和倒锥壳式,见图 1.5.3。

(1)平底式水箱。平底水箱由正锥壳顶、圆柱壳壁、平底板和环梁组成,见图 1.5.3(c)。正圆锥壳顶坡度一般为 1/3~1/4,厚度不小于 60mm。壳顶应做防水层,寒冷地区还需做保温层,壳顶开设供检修和通风用的洞口。水箱竖壁系圆柱薄壳,厚度不小于 120mm,竖壁上端用上环梁与圆锥壳顶相联。水箱底系平底板,在水压力作用下为受弯构件。平底板与竖壁下端用中环梁相联。平底式水箱多适用于容积在 100m 3 以下时。

(2)英兹式水箱。英兹式水箱由正锥壳顶、圆柱壳壁、倒锥壳底或球面壳底组成,见图1.5.3(a)。正锥壳顶及圆柱壳壁的构造与平底式水箱相同,而球面壳底做为水箱底板比平底板受力合理,一般用于容积大于100m 3 时。倒锥壳底的锥面坡度通常为1 ∶ 1,球壳矢高与直径之比一般取 1/6~1/8。

(3)倒锥壳式水箱。倒锥壳式水箱由正锥壳顶、倒锥壳底和环梁组成,见图 1.5.3(b)。此种水箱的受力特点是:直径最大处水压力最小,而水压力最大处水箱直径最小,其结果是水箱壳底各处的环拉力均匀,受力合理,节省材料。此外还具有美观的造型和较小的塔身直径等优点。

倒锥壳式水箱需采用顶升法施工。水箱环绕筒身在地面预制后,在筒身内缩部的顶端安设钢环梁,由钢环梁上的千斤顶通过吊杆提升水箱就位固定。

图1.5.2 内衬及隔热层

图1.5.3 水箱的形式

1—英兹式水柜;2—倒锥壳水柜;3—平底式水柜;4—钢筋混凝土支架;5—钢筋混凝土支筒;6—砖支筒;7—环板式基础;8—圆板式基础;9—M式薄壳基础

2.塔身。塔身是水箱的支承结构,按其型式分为支架式和筒壁式。

(1)支架式塔身。支架式塔身可由钢制空间桁架或钢筋混凝土空间桁架制作,支架可由四柱、六柱或八柱组成,可用直柱亦可用斜柱,多数采用坡度为 1/20~1/30的斜柱支架,见图1.5.3(a)。

(2)筒壁式塔身。筒壁式塔身可用砖砌或滑模混凝土制作。砖筒壁不小于一砖厚,并沿高度每隔4~6m设圈梁一道,可用钢筋混凝土圈梁或钢筋砖圈梁。钢筋混凝土筒壁厚不小于100mm,用滑模施工时厚度不小于 160mm。

3.基础。水塔基础的型式与水塔容量、塔身结构和地基承载力有关。常见的型式有刚性基础、钢筋混凝土环板基础、钢筋混凝土圆板基础、壳体基础和柱下独立基础。应优先选用刚性基础,一般为环板式,当地耐力较小时可用圆板式或壳式基础。

(二)水塔附属设施

水塔的附属设施有爬梯(或螺旋梯)、平台、栏杆、检修孔、进出水管、防雷设施等,在严寒地区水箱水管应有保温设施。

三、储料仓(筒仓)

(一)储料仓的用途

筒仓系储存散料(砂、石、矿石、谷类、水泥等)的构筑物。它既可作为生产企业用料的调节和储存设施,又可作为原材料或成品料的独立仓库。利用筒仓代替库房建筑具有占地少、容量大、运营费用低、减少粉尘损失、有利环境保护等优点。

(二)储料仓的类型

1.按外形和计算方法分为浅仓和深仓两种类型。

(1)浅仓。储料计算高度 h n 与圆形筒仓内径 d n 或与矩形筒仓短边内侧 b 之比小于1.5时称为浅仓,见图1.5.4。浅仓容量较小,一般用于短期临时储料,同时也是卸料、受料、配料和给料设施。浅仓常用的平面形式有圆形和矩形(方形)。单仓容积较大时多采用圆形。对于附属于建筑物中的仓体,为与建筑物平面外形一致,常采用矩形。

图1.5.4 筒仓构造

1—仓上建筑物;2—仓顶;3—仓壁;4—仓底;5—仓下支承结构;6—基础

矩形浅仓按仓壁的高低又分为高壁浅仓、低壁浅仓和无壁浅仓(漏斗仓)。仓壁高 h n 与矩形短边 b n 之比小于0.5时称低壁浅仓, h n / b n ≥0.5时,称高壁浅仓, h n / b =0时为漏斗仓。

(2)深仓。当 h n / d n h n / b n )≥1.5时为深仓( d n 为直径)。深仓的仓壁高、容量大,主要在长期储存物料时采用。深仓的平面形状有圆形和矩形。为使筒仓设计定型化,圆形仓的直径应符合模数,当直径 d ≤12m时取2m的整倍数;当 d >12m时取3m的整倍数。

2.筒仓按建造材料不同分为钢筋混凝土筒仓、金属筒仓、砌体筒仓和组合结构筒仓。

3.筒仓按平面布置不同分为独立仓和群仓。群仓多配置为单排仓和多排行列式仓,见图1.5.5。

图1.5.5 群仓类型

(三)储料仓的组成及构造

筒仓结构由仓上建筑物、仓顶、仓壁、仓底、仓下支承结构和基础六部分组成。但附属于建筑物内的浅仓只有仓壁和仓底。

1.仓上建筑物。仓顶以上的单层或多层厂房,其中配置送料和除尘设备。厂房结构可以是砌体结构、钢筋混凝土框架结构或钢结构。

2.仓顶。仓壁上端的顶盖,一般采用钢筋混凝土梁板结构。当圆形筒仓直径大于15m时,宜采用钢筋混凝土正截锥壳或正截球壳。仓顶角落处开设入孔,设有爬梯。

3.仓壁。直接承受贮料水平压力的竖壁。钢筋混凝土仓壁一般取等厚截面,壁厚按下式选用:

圆形筒仓直径 d n ≤15m时,壁厚 (mm)

d n >15m时,按上式计算结果适当加厚。

矩形筒仓壁厚 t =(1/20~1/30) b b 为短边)。据施工要求钢筋混凝土仓壁最小厚度为150mm,采用滑模时为 160mm。

砌体圆形筒仓应在仓壁中设置圈梁,仓壁外表面设钢箍或在砌体中配环形钢筋。

金属筒仓的壁厚按计算确定,上部薄,向下逐层加厚,每层钢板用焊接或螺栓联接。

4.仓底。承受储料垂直压力的构件,其结构造型应满足下列要求:卸料顺畅、传力明确、受力合理、造型简单、施工方便、填料较少。

钢筋混凝土仓底常见的有整体连接型和非整体连接型。整体连接型即仓底与仓壁整体浇筑,其整体性好,但不利于滑模施工,且计算复杂。非整体连接是仓底通过边梁(或环梁)支承于筒壁壁柱或与仓壁完全脱开,这种型式既简化了计算又便于滑模施工。

仓壁仓底内表面为抵抗储料的冲击磨损以及光滑度的要求,应设置耐磨、助滑、抗冲击层。受冲磨较轻的部位可将混凝土保护层加厚 20mm兼作内衬,受冲磨严重的部位通常做钢内衬,冲击不大而磨损或腐蚀严重时可用辉绿岩板内衬,冲击不大而有耐高温要求时可采用铸铁板内衬。

5.仓下支承结构。仓壁、仓底与基础之间的承重构件,其类型与仓底型式、基础类别和工艺要求有关,常见型式有柱子支承、筒壁支承、筒壁与内柱共同支承三种。

采用柱支承时,柱可接方格网布置,对圆形筒仓可环形布置,支柱数至少为六根,柱截面通常为方形,与圆形仓仓底连接处应设置环形圈梁,柱与圈梁交接处扩大成柱帽。

采用筒壁支承时,筒壁厚不小于上部仓壁厚。在地震区宜选用筒壁支承或筒壁与内柱共同支承。当筒仓直径大于等于 10m柱时,亦采用筒壁与内柱共同支承。

6.基础。据地质条件、上部荷载、结构型式和施工条件的不同,可采用扩展基础、环板基础、圆板基础、壳体基础和桩基础等。 SBGtAI6Hly/8YvVHHCBe4q7m+oj7PZciS5Z0077+gFwNfA95Gd9YJVyRmCQzKFZ5

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