一种高径厚比圆形氧化铝粉贮存钢板筒仓制造技术

本发明专利技术属于大直径钢板筒仓贮存结构技术领域，特别涉及一种高径厚比圆形氧化铝粉贮存钢板筒仓。本发明专利技术实现了大型钢板筒仓贮存氧化铝粉料，创新的仓壁顶桁架式环梁系统和有限刚度弱化的仓底技术很好解决了大型钢板筒仓的一系列设计难点，仓顶能够承受氧化铝进料溜槽平台、除尘设备荷载及检修等重型荷载，实现了氧化铝粉3.5～5万吨大容量的贮存要求。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术属于大直径钢板筒仓贮存结构
，特别涉及一种新型高径厚比圆形氧化铝粉贮存钢板筒仓。

技术介绍

钢板筒仓在实现氧化铝生产机械化、自动化方面具有卓越的性能，但是由于钢板筒仓技术在我国起步较晚，并且薄壳结构具有复杂性，现有的氧化铝钢板筒仓相关规范内容略显单薄，设计要素考虑不够全面，适用范围过窄，与钢筒仓在工业中的设计需求还有一定的差距。目前我国在氧化铝钢板仓的设计方面存在两大难点和问题：
第一，现有大型钢板仓在仓顶均为轻型薄壁结构，不可负荷较大的设备荷载，导致仓顶使用条件受限，大大缩小大型钢板筒仓应用范围；
第二，在大容量贮存要求上受限，根本难点在仓底处，当筒仓半径R与仓壁厚度t之比，即径厚比R/t≥750时，属于高径厚比的筒仓，此时竖向整体受压和局部稳定计算中很难满足设计要求，需要以加大钢板厚度为代价，降低了经济实用性。

技术实现思路

针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种新型高径厚比圆形氧化铝粉贮存钢板筒仓，目的是根据先进的氧化铝粉的进出料工艺，给出新型的钢板仓仓顶、仓壁、仓底结构方案，实现大容量粉粒的钢板贮仓。
实现本专利技术的新型高径厚比圆形氧化铝粉贮存钢板筒仓由仓顶、仓壁顶部桁架式环梁结构、仓壁、有限刚度弱化仓壁底和墙式基础组成，其中钢板筒仓的仓壁厚度为t，直径为D，半径为R，单位毫米，R/t≥750；
其中，所述的仓顶是锥台形，由组合楼板和钢梁结构组成，所述的钢梁结构包括仓顶上环梁、仓顶下环梁和仓顶斜梁，仓顶上环梁和仓顶下环梁平行于水平线，所述的仓顶斜梁位于仓顶上环梁和仓顶下环梁之间，沿径向将仓顶上、下环梁所在的圆形平面16等分，仓顶斜梁和仓顶环梁之间的连接方式采用铰接，在仓顶上环梁和仓顶下环梁之间还设有仓顶环向次梁，整体构成空间锥台受力体系；仓顶顶部是轻型压型钢板和混凝土的组合楼板，混凝土面层厚度50~60mm；
所述的仓壁顶部桁架式环梁结构是上刚下柔的桁架环梁结构，桁架环梁结构以仓顶下环梁作为桁架上弦环梁，桁架上弦环梁和桁架下弦环梁之间设有竖向腹杆，将桁架上、下弦环梁所在圆形平面圆周划分72等分，桁架下弦环梁的截面面积和刚度小于桁架上弦环梁的截面面积和刚度，二者刚度比值在0.55~0.7之间，横肋、纵肋与仓壁板均为焊接刚性连接；
所述的仓壁由仓壁板和变间距、变高度的横肋和纵肋组成，纵肋沿仓壁方向设置在仓壁板内侧，横肋平行于桁架上、下环梁设置在仓壁板外侧，仓壁板高度为h，在＜1/6h的区域范围内，横肋之间的间距为0.75m，纵肋之间的间距为0.75m，在1/6h~1/2h高度范围内，横肋之间的间距为1.5m，纵肋之间的间距为1.5m，在＞1/2h高度的区域范围内，横肋之间的间距为3m，纵肋之间的间距为3m；
所述的有限刚度弱化仓壁底包括一个垂直仓壁板的底板，纵肋底边距离仓底板高度为nt，n是7~12之间的整数，在仓底板和仓壁板之间，沿圆周径向设置有若干个补强加劲肋板；
所述的墙式基础位于仓底板下方，包括漏斗斜板、内外环墙、横墙和基础底板，所述的漏斗斜板与仓底板相连，并与水平线呈35°~42°夹角，和仓底板共同构成一个倒锥底形，所述的横墙是沿圆周径向分布的，将仓底基础底板的圆形平面圆周12等分，横墙中间开设有互通门洞，在底板下方空间设置有溜槽埋件，所述的基础底板位于整个钢板筒仓的最底部作为仓筒的桩基承台。
其中，所述的仓顶上环梁直径为8m，仓顶下环梁直径为钢仓直径，仓顶斜梁与仓顶上环梁和仓顶下环梁的连接方式为铰接，仓顶次环梁和仓顶斜梁、仓顶次斜梁的连接方式也为铰接，在相邻的斜梁之间设置有支撑杆。
所述的桁架上弦环梁与仓顶斜梁铰接连接，桁架上弦梁和桁架下弦梁通过腹杆刚性连接，腹杆沿全高焊接在仓壁板上，三者与仓壁板组成空间的桁架式环梁系统；桁架上弦环梁与仓壁板采用刚性连接，桁架下弦环梁与仓壁板采用柔性连接，桁架下弦环梁与下部的纵肋采用顶紧刚性连接；桁架下弦环梁的截面面积和刚度小于桁架上弦环梁的截面面积和刚度，二者刚度比值0.55~0.7之间。
所述的纵肋在与仓顶斜梁对应位置处选用HW型钢外，其余的纵肋和横肋均为16#~22#的槽钢；纵肋、横肋与仓壁为焊接刚性连接。
所述的补强加劲肋板尺寸为500mmx350mmx24mm，沿圆周径向分布将仓顶上、下环梁所在的圆形平面圆周mD等分，其中m是2~5之间的整数。
与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果是：
本专利技术的新型高径厚比圆形氧化铝粉贮存钢板筒仓包括锥台式仓顶组合钢梁系统、上刚下柔的桁架式仓壁顶部环梁系统、变高度的横纵肋组合壁板、有限刚度弱化仓底、倒锥底仓壁墙式基础，各部分协同受力，是完全满足了氧化铝粉进料、贮存、散装和输送于一体的新型大直径钢板筒仓。
其中，本专利技术的仓顶钢梁结构是锥台形，包括仓顶上环梁、仓顶下环梁和仓顶斜梁，这种钢梁结构以大跨度锥台拱的受力形式，能够满足工艺中心下料或多点均匀下料，斜梁和环梁之间的连接方式采用铰接，释放面内、外弯矩，保留轴力和剪力传递，能够减小仓顶上环梁和仓顶下环梁受压、弯、扭作用而产生的应力，仓顶斜梁沿径向将圆周划分16等分，以均匀受压为主，仓顶环向次梁则以受拉为主，仓顶环向次梁与仓顶斜梁二者铰接连接，仓顶所承受的所有竖向荷载通过根部径向仓顶斜梁传递给仓体；
本专利技术的仓壁顶部桁架式环梁结构是上刚下柔的桁架环梁结构，以仓顶下环梁作为桁架上弦环梁，能够直接承受径向斜梁传来应力，此桁架系统的核心要点是桁架下弦环梁的截面和刚度要小于桁架上弦环梁的截面和刚度，二者比值应在0.55~0.7之间，这种整体桁架钢梁体系与仓壁协同受力，共同受力解决了复杂应力和稳定问题，具有整体刚度好，受力均匀的特点；
仓顶和仓壁顶部桁架式环梁系统共同受力，能够突破常规钢板筒仓仓顶不能承受重型荷载的局限，实现了均匀传递局部压应力，很好地满足了强度、稳定等设计要求；
本专利技术的变高度得横纵肋组合壁板是由横、纵肋和仓壁板组合而成，纵肋位于内侧，横肋位于外侧，仓壁板居中，根据满仓和空仓仓壁强度计算、稳定应力计算及整体屈曲稳定分析结果综合考虑后确定，仓壁板高度为h，在＜1/6h的区域范围内，横肋之间的间距为0.75m，纵肋之间的间距为0.75m，在1/6h~1/2h高度范围内，横肋之间的间距为1.5m，纵肋之间的间距为1.5m，在＞1/2h高度的区域范围内，横肋之间的间距为3m，纵肋之间的间距为3m，横肋纵肋与钢板均为焊接刚性连接，相邻横肋的接头位置不可在同一竖直高度上，这种结构设计能够减小钢板初始缺陷的影响，改变原有薄壳仓壁的屈曲失稳机理，增强整体筒仓屈曲稳定特征值，提高实际极限承载力；
本专利技术的仓壁底是有限刚度弱化竖向加劲肋的仓壁底，具体体现在，如果仓壁内侧的纵肋直接与基础固定连接，则在仓壁底处形成较大刚度截面，尤其在温度工况参与的荷载组合中会引发较大的局部弯矩，产生仓壁竖向应力急剧突变，为大大减小仓底板厚度和加劲肋截面大小，纵肋下端部距基础底座nt处断开，纵肋端头处有限释放端部弯矩、轴力，仅保留径向剪力，同时仓底外侧补强加劲肋板，尺寸为500mmx350mmx24mm，沿圆周等分mD个，不仅能够起到减小板单元的边界尺寸，降低仓壁应力值的效果，而且能够消除纵肋较大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型高径厚比圆形氧化铝粉贮存钢板筒仓，其特征在于由仓顶、仓壁顶部桁架式环梁结构、仓壁、有限刚度弱化仓壁底和墙式基础组成，其中钢板筒仓的仓壁厚度为t，直径为D，半径为R，单位毫米，R/t≥750；其中，所述的仓顶是锥台形，由组合楼板和钢梁结构组成，所述的钢梁结构包括仓顶上环梁、仓顶下环梁和仓顶斜梁，仓顶上环梁和仓顶下环梁平行于水平线，所述的仓顶斜梁位于仓顶上环梁和仓顶下环梁之间，沿径向将仓顶上、下环梁所在的圆形平面16等分，仓顶斜梁和仓顶环梁之间的连接方式采用铰接，在仓顶上环梁和仓顶下环梁之间还设有仓顶环向次梁，整体构成空间锥台受力体系；仓顶顶部是轻型压型钢板和混凝土的组合楼板，混凝土面层厚度50~60mm；所述的仓壁顶部桁架式环梁结构是上刚下柔的桁架环梁结构，桁架环梁结构以仓顶下环梁作为桁架上弦环梁，桁架上弦环梁和桁架下弦环梁之间设竖向腹杆，将桁架上、下环梁所在圆形平面圆周划分72等分，桁架下弦环梁的截面面积和刚度小于桁架上弦环梁的截面面积和刚度，二者刚度比值在0.55~0.7之间；所述的仓壁由仓壁板和变高度、变高度的横肋和纵肋组成，纵肋沿仓壁方向设置在仓壁板内侧，横肋平行于桁架上、下环梁设置在仓壁板外侧，仓壁板高度为h，在＜1/6h的区域范围内，横肋之间的间距为0.75m，纵肋之间的间距为0.75m，在1/6h~1/2h高度范围内，横肋之间的间距为1.5m，纵肋之间的间距为1.5m，在＞1/2h高度的区域范围内，横肋之间的间距为3m，纵肋之间的间距为3m，横肋、纵肋与仓壁板均为焊接刚性连接；所述的有限刚度弱化仓壁底包括一个垂直仓壁板的仓底板，纵肋底边距离仓底板高度为nt，n是7~12之间的整数，在仓底板和仓壁板之间，沿圆周径向设置有若干个补强加劲肋板；所述的墙式基础位于仓底板下方，还包括漏斗斜板、内外环墙、横墙和基础底板，所述的漏斗斜板与仓底板相连，并与水平线呈35°~42°夹角，和仓底板共同构成一个倒锥底形，所述的横墙是沿圆周径向分布的，将仓顶上、下环梁所在的圆形平面圆周12等分，横墙中间开设有互通门洞，在底板下方空间设置有溜槽埋件，所述的基础底板位于整个钢板筒仓的最底部作为仓筒的桩基承台。...

【技术特征摘要】
1.一种新型高径厚比圆形氧化铝粉贮存钢板筒仓，其特征在于由仓顶、仓壁顶部桁架式环梁结构、仓壁、有限刚度弱化仓壁底和墙式基础组成，其中钢板筒仓的仓壁厚度为t，直径为D，半径为R，单位毫米，R/t≥750；
其中，所述的仓顶是锥台形，由组合楼板和钢梁结构组成，所述的钢梁结构包括仓顶上环梁、仓顶下环梁和仓顶斜梁，仓顶上环梁和仓顶下环梁平行于水平线，所述的仓顶斜梁位于仓顶上环梁和仓顶下环梁之间，沿径向将仓顶上、下环梁所在的圆形平面16等分，仓顶斜梁和仓顶环梁之间的连接方式采用铰接，在仓顶上环梁和仓顶下环梁之间还设有仓顶环向次梁，整体构成空间锥台受力体系；仓顶顶部是轻型压型钢板和混凝土的组合楼板，混凝土面层厚度50~60mm；
所述的仓壁顶部桁架式环梁结构是上刚下柔的桁架环梁结构，桁架环梁结构以仓顶下环梁作为桁架上弦环梁，桁架上弦环梁和桁架下弦环梁之间设竖向腹杆，将桁架上、下环梁所在圆形平面圆周划分72等分，桁架下弦环梁的截面面积和刚度小于桁架上弦环梁的截面面积和刚度，二者刚度比值在0.55~0.7之间；
所述的仓壁由仓壁板和变高度、变高度的横肋和纵肋组成，纵肋沿仓壁方向设置在仓壁板内侧，横肋平行于桁架上、下环梁设置在仓壁板外侧，仓壁板高度为h，在＜1/6h的区域范围内，横肋之间的间距为0.75m，纵肋之间的间距为0.75m，在1/6h~1/2h高度范围内，横肋之间的间距为1.5m，纵肋之间的间距为1.5m，在＞1/2h高度的区域范围内，横肋之间的间距为3m，纵肋之间的间距为3m，横肋、纵肋与仓壁板均为焊接刚性连接；
所述的有限刚度弱化仓壁底包括一个垂直仓壁板的仓底板，纵肋底边距离仓底板高度为nt，n是7~12之间的整数，在仓底板和仓壁板之间，沿圆周径向设置有若干个补强加劲肋板；
所述的墙式基础位于仓底板下方，还包括漏斗斜板、内外环墙、...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，赵建华，黄宝昌，王涛，鹿方，
申请(专利权)人：东北大学设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21