大直径超高筒仓仓顶锥壳支撑技术

 1 工程概况

某工程三个 30 米直径圆形预应力钢筋混凝土筒仓为热电站装 置、煤化工装置分别提供燃料煤、原料煤。 单仓容量储量为 30000t， 构 筑 物 总 高 度 74.1m， 仓 体 高 度 为 62.2m，9.2m 处 为 漏 斗 平 面 ， 仓 顶56.0m～62.2m 为锥壳形现浇钢筋混凝土结构， 锥壳分别支撑在 56m 处 仓壁顶大环梁和 62.2m 处仓顶小环梁上， 锥度 45°， 锥壳混凝土厚度450mm。 该工程属于大直径筒仓结构， 锥壳支撑体系跨度大（30 米），高度超高（53 米）， 且锥壳上部荷载又非常大， 采用传统的锥壳支撑方 案成本高，安拆难度大，施工工期长。
2 新技术方案

根据以上特点， 经过广泛研究和科学计算制订出以下新技术方 案： 仓顶现浇钢筋混凝土锥壳施工采用型钢制作的钢结构框架+满堂 满堂脚手架作锥壳模板支撑的技术。 钢结构框架生根于 9.2m 处中心 漏斗四角之上， 在仓内中心形成 9.0m×9.0m 钢平台， 以仓内钢平台为 中心向筒壁方向辐射 60 道 HN400×200 型钢梁， 钢梁一端与钢平台螺 栓连接，另一端伸入预先在筒壁上预留的孔洞之内。 在仓内部+52.0m 处形成一个整体钢平台，再在钢平台上搭设满堂脚手架作锥壳模板支 撑。
2.1 支撑钢平台安装
中心支撑采用四根 HW400×400×13×21 型钢作立柱， 下方生根至 中心漏斗四角之上，并采用 HN400×200×8×13 型钢将四根立柱环箍形 成一个整体，环向型钢沿高度每 6m 设置一道，形成一个 9.0m×9.0m 钢 框架结构。 中心钢框架随滑模同步施工， 至+52.0m 处， 钢框架上沿纵 向方向铺设 6 根 HN400×200×8×13 型钢， 间距 1.286m， 在此处形成一 个 9.0m×9.0m 钢柱平台。
仓壁滑模施工至+48.0m 时，沿煤仓中心线每 1600mm 在仓壁内侧 安装-12×250×250mm 预埋钢板，共计安装 60 块； 滑升至+52.0m 时， 沿 仓壁中心线每 1600mm 在仓壁内侧预留 300×500mm（ 宽× 高） 孔洞， 共 计 60 个， 洞口处按 03G101-01 中第 53 页的构造要求增加洞口附加 钢筋， 每个孔洞下方安装-12×250×400 预埋钢板 ， 安装位置同+48.0m 处预埋铁件上下在同一条直线上。
当仓壁滑模施工滑升至仓壁顶环梁下平标高时 （+52.6m） 停止滑 模施工利用滑模平台系统， 将预先加工好的 12m 长 HN400×200×8×13 辐射梁分别穿入+52.0m 预留孔中， 仓壁外侧外露 100mm（ 便于拆除）， 内侧伸出 11.5m， 将辐射梁与预留洞口下方预埋钢板焊牢 ， 辐射梁另 一端与仓内钢平台采用螺栓连接，形成一个整体钢性平台。 并在辐射 梁下方组装 HW200×200×8×12 型钢斜撑， 钢斜撑与+48m 处预埋钢板 焊牢靠。 钢斜撑要等仓壁滑模结束以后，滑模平台的拉接装置拆除以 后才可以进行安装。
2.2 满堂钢管模板支架搭设
在仓内+52.0m 钢平台上， 分别沿型水平辐射梁方向环向搭设钢 管脚手架， 搭设之前先在型钢梁上焊 100mm 长的 Ф25 钢筋头,沿钢梁 纵向间距 1.2m， 横向随钢梁， 以便搭设满堂脚手架。 立杆每环竖向布 置 60 根，沿型钢梁纵向方向间距 1.2m。 水平纵杆沿型钢梁布置，水平 横杆环向每隔 2 根立杆错开搭设，间距随立杆。 在型钢梁上 200mm 处 开始设置扫地杆。 并按规范要求加设剪刀撑。 环梁下方立杆加密，下部 支撑采用可调支撑，并设置水平加强层。 中心 9.0m×9.0m 中心平台，搭 设纵横间距均为 1.286m 的满堂钢管脚手架，水平步距均为 1.5m。 当支 撑脚手架竖向受力杆未撑在型钢梁上时，采用木板铺设在两型钢梁之上， 板下钉木方 ， 间距 200mm， 使得竖向钢管受力均匀传递到两 型 钢 梁上。
2.3 钢支撑的拆除
待壳体结构施工完成以后， 先拆除+52.0m 以上满堂钢管模板支 架，然后进行钢支撑的拆除。 拆卸钢支撑应先拆卸辐射梁与仓壁之间 的 斜 支 撑 ， 然后拆卸辐射梁和钢柱顶部的钢平台 ， 最 后 拆 卸 标 高
52.0m～9.2m 的钢柱。
2.4 钢结构支撑系统验算
仓顶环梁（+62.2m）范围内荷载及以上钢管脚手架自重， 主要在仓 中心 9.0×9.0 钢框架平台支撑， 需对钢框架支撑能力及整体稳定进行 验算。
恒荷载计算：
仓顶斜锥壳（56.0m～61.4m）砼量：223m3；
仓顶小环梁（62.2m）砼量：88m3；
仓顶梁板（62.2m）砼量：160m3；
仓顶斜锥壳以及 62.2m 平台模板量：4400m2；
仓顶锥壳钢管脚手架自重：50T。
1.3×[（223+88+160）×25+4400×0.032×5+50×10]=16872.7kN
活荷载计算
操作人员：80kg×16 人=12.80kN； 砼对模板冲击力： W=r[(ho+h)A+B]×2=24×[(0.1+0.9)×0.01+0.5]×2=24.48kN
1.4×（12.80+24.48）=52.19kN
总施工荷载：ΣN=16872.7+52.19=16924.8kN
述荷载值输入钢结构计算软件（PKPM）， 验算所选用型钢是否满 足荷载要求， 计算结果显示， 选用型材组成钢结构支撑体系各杆件均
满足施工要求。
3 结语

通过周密组织和科学验算，此种超高钢筋混凝土筒仓仓顶锥壳模 板支撑技术在工程实践中获得了巨大成功， 钢结构支撑体系安装占用 工期仅为 7 天，相比从漏斗搭设满堂脚手架节约工期 25 天， 经济效益 明显。 项目提前交付使用，赢得直接经济效益上千万元。
钢结构型材可在类似结构中重复使用， 也可用于其他钢结构工程 中，一次投入多方面收益。 其经济效益无法估量