谈锦凌水库冬季施工钢结构双模暖棚

锦凌水库冬季施工钢结构双模暖棚规模之大为国内之最, 长360m, 宽60m, 高度为8m～13m, 可供大型机械在内部施工。设计、加工、安装共用了20天, 完成速度为国内之最。设计过程中充分考虑了施工、加工、安装的方便、快速及经济。充分利用了太阳能和混凝土热能, 以及低谷电辅助加热, 经济效益非常可观, 并可使锦凌水库提前一年使用, 增加1.7亿m3城市用水, 经济价值达3.06亿元。下面, 重点说明一下设计在一些难点上的处理。

1 在工程结构形式采用门式钢架 (如图)

柱距6m, 共61榀门式钢架, 钢架为双跨双坡, 跨度2×30m, 屋面坡度10%, 每侧山墙有8个抗风柱。钢架中柱为摇摆柱, 边柱柱脚采用铰接, 这样在柱脚部分就只有垂直力和水平力, 无弯矩作用。若采用混凝土柱墩, 则每个柱墩平均混凝土量达3.5m3, 当时气温在-10℃～-15℃, 一立方米混凝土费用若按1000元考虑, 则每个混凝土柱墩3.5×1000=3500元。本工程没有采用混凝土柱墩, 而是采用了锚杆技术, 在岩石上做Φ24mm锚杆, 岩石与柱脚底板留100mm灌-18℃灌浆料, 施工成本为每个260元, 施工速度极大提高了, 施工时六天可安装完毕, 提前工期20天, 节省造价 (3500-260) ×199=644760元, 约为64.5万元, 其中199是总柱子个数, (360÷6+1) ×3+8×2=199 (个) 如图1所示。

2 钢架设计充分考虑加工方便

(1) 钢架简图如图2所示。

柱全部采用HM300×300, 摇摆柱顶端两侧梁采用变截面梁, 腹板高500～800, 翼缘宽200。

(2) 梁柱结点设计中调整使柱头法兰板厚度与柱翼缘板厚一致, 这样减少了柱头的制作工作量, 只需钻孔加盖板和加劲板就可以了。

(3) 柱长度根据地形条件, 按实际需要长度, 每根长度都不一样, 按测量提供的高程表, 加工柱子, 钢结构为土建提供方便。

3 热功计算

暖棚围护结构采用双层塑料薄膜, 中间加15mm厚泡沫条 (0.1mm+15mm+0.1mm) 。屋面檩条采用6米长, 型号为C180×70×20×2.5, 加型双膜压槽 (如图3) 。

(1) 传热系数若偏保守取4.7W/ (m2·K) =4.041Kcal/ (m2·h·℃) 。

外表面散热面积大约为:3 6 0× (60+4+4) +60× (10+10) =25680m2。

上述二者相乘, 外表面散热为4.041Kcal/ (m2·h·℃) ×25680m2=1 0 3 7 7 3Kcal/ (h·℃) 。

(2) 冬季太阳辐射照度:136.5W/m 2=117.4 Kcal/ (h·m2) 。

日照吸热:117.4Kcal/ (h·m2) × (360×60) m2=2535192Kcal/h。

日照可使温度提高:2535192Kcal/h/103773103773 Kcal/ (h·℃) =24.4℃。

(3) 混凝土发热量计算: (普通硅酸盐大坝水泥) 。

每立方米混凝土水泥用量370Kg, 混凝土生产速度每天400m3。

故水泥每天用量:370X400=148000Kg。

水泥水化热:230.5J/g (3天) ;272.4J/g (7天) 。

七天后日发热:27.4 (KJ/Kg) X 148000Kg=40315200 KJ=40315200/4.1868 Kcal=9629120 Kcal。

每小时发热:9629120;Kcal/24h=401213 Kcal/h。

混凝土中水泥发热提高温度:401213 (Kcal/h) /103773 Kcal/ (h·℃) =3.9℃。

(4) 总提高温度:24.4℃+3.9℃=28.3℃。

(5) 锦州地压最冷月份平均温度-10℃, 日最冷按-20℃考虑, 实际2010年1月份为50年历史低温。28.3℃-20℃=8.3℃, 实际使用与我们计算基本一致, 初期升温采用碳火和电加热, 混凝土生产7天后可不用加热, 日光照度不足时采用电辅助加热, 目前施工完成效果良好。

(6) 工程总费用400万元, 钢结构拆除后残余值50%, 混凝土浇筑量2.5万m3, 冬季施工费用400万元×50%÷2.5万m3=80元/m3, 考虑冬季水泥与旺季水泥价差60元/吨, 实际冬季施工增加费用为80-60×0.37=57.8元/m3。

4 结语

通过上述详细分析可见, 锦凌水库冬季施工钢结构双模暖棚由于设计时充分考虑了各个环节, 此设计方案是最佳方案。

摘要：介绍了锦凌水库冬季施工钢结构双模暖棚的设计方案, 设计中充分考虑了施工、加工、安装的方便、快速、经济。充分利用太阳能和混凝土热能, 取得了客观的经济效益。

关键词：太阳能,混凝土热能,双模,暖棚

参考文献

[1] 门式钢架轻型房屋钢结构技术规程CECS102:2002.

[2] 杨善勤.民用建筑节能设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.