一种预制装配式大型钢结构矩形仓及矩形群仓的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种预制装配式大型钢结构矩形仓及矩形群仓，单个预制装配式大型钢结构矩形仓包括四个竖直设置的矩形仓壁和一个水平设置的矩形仓顶，四个仓壁依次连接并围合，仓顶扣盖在四个仓壁的顶部之间；每个仓壁包括仓壁板和连接在仓壁板外侧面的主体结构，主体结构为钢桁架结构；预制装配式大型钢结构矩形群仓包括呈矩阵排列的两个以上预制装配式大型钢结构矩形仓，相邻的两个预制装配式大型钢结构矩形仓共用一个仓壁。本发明的预制装配式大型钢结构矩形仓及矩形仓群，钢材利用效率高，预制装配水平高，成本低。
【专利说明】
一种预制装配式大型钢结构矩形仓及矩形群仓
技术领域
[0001]本发明涉及建筑结构工程技术领域，尤其是一种预制装配式大型钢结构矩形仓及矩形群仓。
【背景技术】
[0002]目前，已建成的大型钢结构筒仓一般采用圆仓，为钢板筒仓结构，这种结构可以充分发挥钢板的抗拉能力，但是，它不适用于矩形仓，这是因为在贮料水平压力下，矩形仓的仓壁结构会出现较大弯矩，而钢板结构抗弯能力较差，用钢量较高，缺乏市场竞争力。
[0003]与圆形筒仓相比，同样占地面积，矩形仓的储量可以增加20%以上，可以实现有限土地资源的集约化高效利用。另外，与圆形筒仓彼此完全独立分开不同，矩形仓一般都布置成群仓形式，相邻两个仓可以共用一个仓壁。
[0004]目前常用的矩形仓平面尺寸较小，储量也少，且多采用混凝土结构。钢结构矩形仓与混凝土矩形仓相比，具有自重轻、基础造价低、工厂预制、机械化安装、工期短、施工快、抗震性能好、残值率高、综合效益高等优点，也响应了国家目前大力倡导的钢结构产业化、预制装配化的工业建筑发展方向，如果能在钢结构矩形仓的结构上实现突破创新，克服现有大型钢结构矩形仓存在的“造价高，预制装配化水平低”的缺陷，钢结构矩形仓就有市场竞争力，应用前景十分广阔。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种预制装配式大型钢结构矩形仓及矩形群仓，其预制装配水平高，成本低。
[0006]为达到上述目的，本发明提出一种预制装配式大型钢结构矩形仓，其包括四个竖直设置的矩形仓壁和一个水平设置的矩形仓顶，四个仓壁依次连接并围合，仓顶扣盖在四个仓壁的顶部之间；每个仓壁包括仓壁板和连接在仓壁板外侧面的主体结构，主体结构为钢桁架结构。
[0007]如上所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其中，主体结构包括竖直设置且间隔排列的多个桁架柱、以及连接在各桁架柱之间的柱间连接件。
[0008]如上所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其中，每个桁架柱包括竖直设置且间隔排列的两个第一弦杆、以及连接在两个第一弦杆之间的第一腹杆，第一腹杆包括水平设置的多个横腹杆、以及倾斜设置的多个第一斜腹杆。
[0009]如上所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其中，第一斜腹杆连接在相邻的两个横腹杆之间，相邻的两个横腹杆之间连接一个第一斜腹杆或两个交叉设置的第一斜腹杆。
[0010]如上所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其中，柱间连接件包括连接在相邻的两个桁架柱之间且水平设置的多个柱间水平横杆、以及连接在相邻的两个桁架柱之间且倾斜设置的多个柱间支撑斜杆，多个柱间水平横杆在竖直方向上间隔排列，多个柱间支撑斜杆在竖直方向上间隔排列，柱间水平横杆与柱间支撑斜杆在竖直方向上交替排列。
[0011]如上所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其中，仓顶为钢桁架结构，仓顶包括多个水平设置的桁架梁，桁架梁包括连接在其中两个相对的仓壁之间且间隔排列的第一桁架梁、以及连接在另外两个相对的仓壁之间且间隔排列的第二桁架梁，第一桁架梁与第二桁架梁交叉设置。
[0012]如上所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其中，每个桁架梁包括水平设置且间隔排列的两个第二弦杆、以及连接在两个第二弦杆之间的第二腹杆，第二腹杆包括竖直设置的多个竖腹杆、以及倾斜设置的多个第二斜腹杆，第二斜腹杆连接在相邻的两个竖腹杆之间。
[0013]如上所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其中，仓壁板为预制混凝土板、现浇混凝土板、曲面钢板或平钢板。
[0014]本发明还提供一种预制装配式大型钢结构矩形群仓，其包括呈矩阵排列的两个以上如上所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，相邻的两个预制装配式大型钢结构矩形仓共用一个仓壁。
[0015]本发明的预制装配式大型钢结构矩形仓及矩形群仓的特点和优点是:
[0016]1、本发明的预制装配式大型钢结构矩形仓，其主体结构采用钢桁架结构，与混凝土矩形仓相比，造价可以降低15%以上；
[0017]2、本发明的预制装配式大型钢结构矩形仓，其仓壁构件、主体结构和仓顶结构均为可预制的钢结构，主体结构的桁架柱之间连接有柱间支撑杆，以提高结构稳定性，主体结构的内侧安装有仓壁板，将其受到的贮料压力传递到主结构上。本发明通过对矩形仓钢结构体系进行创新，使大型钢结构矩形仓制作更简单，安装更方便，造价更低，工期短；
[0018]3、本发明的预制装配式大型钢结构矩形仓及矩形仓群，与圆筒仓相比，储量大，抗弯能力强，制作和安装成本低，具有广阔应用前景。
【附图说明】
[0019]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中:
[0020]图1是本发明的预制装配式大型钢结构矩形仓的立体图；
[0021]图2是图1中的B向侧视图；
[0022]图3是图1中的C向侧视图；
[0023]图4是本发明中曲面钢板与主体结构的连接示意图；
[0024]图5是IX 2型预制装配式大型钢结构矩形群仓的示意图；
[0025]图6是IX 3型预制装配式大型钢结构矩形群仓的示意图；
[0026]图7是IX 4型预制装配式大型钢结构矩形群仓的示意图；
[0027]图8是2X 2型预制装配式大型钢结构矩形群仓的示意图；
[0028]图9是2X 3型预制装配式大型钢结构矩形群仓的示意图；
[0029]图10是2X 4型预制装配式大型钢结构矩形群仓的示意图；
[0030]图11是3X 3型预制装配式大型钢结构矩形群仓的示意图。
[0031]主要元件标号说明:
[0032]I大型钢结构矩形仓
[0033]2仓壁21主体结构
[0034]211桁架柱
[0035]2111桁架柱柱肢
[0036]212柱间连接件2121柱间水平横杆 2122柱间支撑斜杆
[0037]22仓壁板
[0038]3仓顶31桁架梁
[0039]Cl仓内C2仓外
【具体实施方式】
[0040]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明的【具体实施方式】。其中，形容词性或副词性修饰语“水平”和“竖直”等的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。
[0041]如图1所示，本发明提供一种预制装配式大型钢结构矩形仓，其为单仓，包括四个竖直设置的矩形仓壁2和一个水平设置的矩形仓顶3，四个仓壁2通过各自的两相对侧边依次垂直连接并围合，形成中空的仓内空间，用以贮料，仓顶3扣盖在四个仓壁2的顶部之间，或者说扣盖在仓内空间的顶部，每个仓壁2包括矩形的仓壁板22、以及连接在仓壁板22外侧面的矩形的主体结构21，主体结构21为钢桁架结构。
[0042]本发明的预制装配式大型钢结构矩形仓，其主体结构采用钢桁架结构，与现有的混凝土矩形仓相比，造价可以降低15%以上；另外，主体结构可工厂预制，现场装配施工，预制装配化程度高，安装方便。
[0043]其中，仓壁2的长度为15m?50m，仓壁2的高度为15m?60m，单仓储量达I万吨?10万吨，因此，本发明的预制装配式大型钢结构矩形仓为大型钢仓。
[0044]如图2、图3所示，在一个具体实施例中，主体结构21包括竖直设置且间隔排列(并排)的多个桁架柱211 (或称为仓壁柱)、以及连接在各桁架柱211之间的柱间连接件212，即每个桁架柱211在仓壁2的高度方向(竖直方向)上延伸，多个桁架柱211在仓壁2的长度方向上依次间隔排列，且相互平行，间隔排列的多个桁架柱211之间通过柱间连接件212相连接，以保证仓壁2的结构稳定性。其中的桁架柱211和柱间连接件212均可工厂化预制，然后再现场安装，安装方便，现场焊接量少，工期短，人工费用低，制作和安装的综合单价可降低15%以上。另外，通过设置柱间连接件212，可保证桁架柱平面外的稳定性。
[0045]进一步，每个桁架柱211包括竖直设置的两个柱肢、以及连接在两个柱肢之间的横腹杆和斜腹杆，斜腹杆可以为单斜杆，也可以为交叉斜腹杆。
[0046]具体是，每个桁架柱211包括竖直设置且间隔排列的两个第一弦杆(即桁架柱柱肢2111，也可称为桁架柱弦杆)、以及连接在两个第一弦杆之间的第一腹杆(或称为桁架柱腹杆)，第一腹杆包括水平设置的多个横腹杆、以及倾斜设置的多个第一斜腹杆(或称为桁架柱斜腹杆)。其中的两个第一弦杆在仓壁2的宽度方向上间隔排列，且相互平行，两个第一弦杆之间的间距即为仓壁2的宽度(或称为厚度)。
[0047]其中，第一斜腹杆连接在相邻的横腹杆之间，相邻的两个横腹杆之间连接一个第一斜腹杆，或连接两个交叉设置的第一斜腹杆。为节省材料，节约成本，同时不降低结构强度，在每个桁架柱211上，可在部分横腹杆(例如位于桁架柱211上部的横腹杆)之间安装一个第一斜腹杆，在部分横腹杆(例如位于桁架柱211下部的横腹杆)之间安装两个交叉设置的第一斜腹杆。
[0048]另外，桁架柱211的桁架柱柱肢2111可以采用工字型截面、箱型截面、圆形钢管混凝土截面或矩形钢管混凝土截面，第一腹杆的横腹杆和斜腹杆可以采用角钢、钢管、工字型截面或箱型截面。
[0049]进一步，柱间连接件212包括连接在相邻的两个桁架柱211之间且水平设置的多个柱间水平横杆2121、以及连接在相邻的两个桁架柱211之间且倾斜设置的多个柱间支撑斜杆2122，多个柱间水平横杆2121在竖直方向上间隔排列，多个柱间支撑斜杆2122在竖直方向上间隔排列，柱间水平横杆2121与柱间支撑斜杆2122在竖直方向上交替排列，通过这样的结构设置，能显著提高桁架柱211的结构稳定性。另外，柱间水平横杆可兼做仓壁板22的支承檩条，减小仓壁板22的跨度，承担仓壁板22传来的贮料水平压力。
[0050]具体是，每个柱间水平横杆2121与相邻两个桁架柱211的第一弦杆分别连接，每个柱间支撑斜杆2122与相邻两个桁架柱211的第一弦杆分别连接。实际安装时，可在所有相邻的桁架柱211之间均安装柱间支撑斜杆2122，以保证结构稳定性，当然也可仅在部分相邻的桁架柱211(例如位于仓壁2中间和/或两侧的桁架柱211)之间安装柱间支撑斜杆2122，以在保证结构稳定性的基础上，进一步降低制作和安装成本。
[0051]柱间水平横杆2121可以采用工字型截面、箱型截面或十字型截面，柱间支撑斜杆2122可以采用角钢、槽钢、钢管、工字型截面或箱型截面。
[0052]另外，仓壁板22可以采用预制混凝土板、现浇混凝土板、曲面钢板或平钢板。当采用混凝土板时，混凝土板可以通过埋件或支座固定在主结构上。
[0053]如图4所示，进一步，当仓壁板22为曲面钢板时，曲面钢板采用高强螺栓或焊接方式与桁架柱211固定，曲面钢板与桁架柱211的桁架柱柱肢2111连接，且曲面钢板朝向仓壁2的外侧凸出，或者说朝仓外C2凸出，不仅可提高结构稳固性，还有利于增大仓内容积。
[0054]在另一个具体实施例中，仓顶3为钢桁架结构，不仅有利于减少用钢量，降低成本，还可工厂预制，现场装配施工，预制装配化程度高，安装方便。
[0055]进一步，仓顶3包括多个水平设置的桁架梁31，桁架梁31包括连接在其中两个相对的仓壁2之间且平行间隔排列的第一桁架梁、以及连接在另外两个相对的仓壁2之间且平行间隔排列的第二桁架梁，第一桁架梁与第二桁架梁垂直且相互交叉设置。通过在仓顶设置多个桁架梁31，将部分桁架柱211相连接起来，使桁架柱211受到的贮料水平压力转化为仓顶桁架梁31的内力，降低仓壁桁架柱211内力及其对基础产生的弯矩反力，改善桁架柱211的受力性能。
[0056]进一步，每个仓顶桁架梁31包括弦杆、竖直腹杆及斜腹杆。
[0057]具体是，每个仓顶桁架梁31包括水平设置且间隔排列的两个第二弦杆(或称为桁架梁弦杆)、以及连接在两个第二弦杆之间的第二腹杆(或称为桁架梁腹杆)，第二腹杆包括竖直设置的多个竖腹杆、以及倾斜设置的多个第二斜腹杆(或称为桁架梁斜腹杆)。两个第二弦杆在竖直方向间隔排列，位于上方第二弦杆可称为上弦杆，位于下方的第二弦杆可称为下弦杆。
[0058]其中，每相邻的两个竖腹杆之间均连接有第二斜腹杆，相邻的两个竖腹杆之间可连接一个第二斜腹杆，也可连接两个相交的第二斜腹杆，两个第二斜腹杆的一端相交于上弦杆，两个第二斜腹杆的另一端分别与两个竖腹杆与下弦杆的连接处相交。
[0059]另外，第二弦杆可以采用工字型截面、箱型截面、圆钢管混凝土截面或矩形钢管混凝土截面，第二腹杆的竖腹杆和斜腹杆可以采用角钢、钢管、工字型截面或箱型截面。
[0060]本发明还提供一种预制装配式大型钢结构矩形群仓，其包括呈矩阵排列的两个以上的如上所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，相邻的两个预制装配式大型钢结构矩形仓共用一个仓壁2，能够大幅降低制作和安装成本，储量大。
[0061]如图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，具体是，预制装配式大型钢结构矩形群仓为mXn型矩形群仓，m多I，n多2，即，矩形群仓的每列有m个预制装配式大型钢结构矩形仓，矩形群仓的每行有η个预制装配式大型钢结构矩形仓，预制装配式大型钢结构矩形群仓例如为I X 2型、I X 3型、I X 4型、2 X 2型、2 X 3型、2X4型、3 X 3型、3X4型、4X4型预制装配式大型钢结构矩形群仓。
[0062]在安装本发明的预制装配式大型钢结构矩形仓时，有以下几种安装方式:
[0063]方式一:桁架柱211在工厂预制后，现场安装就位；如果桁架柱211的桁架柱柱肢2111采用圆钢管(或矩形钢管)混凝土组合截面结构，需要再进行钢管内混凝土的浇筑。之后，安装仓顶桁架梁31、柱间水平横杆2121和柱间支撑斜杆2122，将桁架柱211之间连成一个整体，完成主体结构21安装。
[0064]在桁架柱211安装就位后，或待主体结构21安装就位后，就可以进行仓壁预制混凝土板安装或仓壁现浇混凝土板爬模施工。
[0065]方式二:桁架柱211或主体结构21按方式一安装后，再安装仓壁曲面钢板。
[0066]方式三:桁架柱211或主体结构21按方式一安装后，再安装仓壁平钢板。
[0067]本发明的预制装配式大型钢结构矩形仓及矩形仓群，其仓壁柱采用桁架柱，钢材利用效率高，构件稳定性好，也为更高强度钢材的使用创造了条件。
[0068]采用本发明这种体系设计的结构，用钢量省，综合单价低，具有明显的造价优势。经过分析比较，与混凝土矩形仓相比，本发明的桁架柱结构体系造价可以降低15%以上。
[0069]此外，本发明中的主体结构可以采用工厂化预制，现场机械化施工，现场安装方便，现场焊接量少，预制装配化程度高。
[0070]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。
【主权项】
1.一种预制装配式大型钢结构矩形仓，其特征在于，所述预制装配式大型钢结构矩形仓包括四个竖直设置的矩形仓壁和一个水平设置的矩形仓顶，四个所述仓壁依次连接并围合，所述仓顶扣盖在四个所述仓壁的顶部之间； 每个所述仓壁包括仓壁板和连接在所述仓壁板外侧面的主体结构，所述主体结构为钢桁架结构。2.如权利要求1所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其特征在于，所述主体结构包括竖直设置且间隔排列的多个桁架柱、以及连接在各所述桁架柱之间的柱间连接件。3.如权利要求2所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其特征在于，每个所述桁架柱包括竖直设置且间隔排列的两个第一弦杆、以及连接在两个所述第一弦杆之间的第一腹杆，所述第一腹杆包括水平设置的多个横腹杆、以及倾斜设置的多个第一斜腹杆。4.如权利要求3所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其特征在于，所述第一斜腹杆连接在相邻的两个所述横腹杆之间，相邻的两个所述横腹杆之间连接一个所述第一斜腹杆或两个交叉设置的所述第一斜腹杆。5.如权利要求2所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其特征在于，所述柱间连接件包括连接在相邻的两个所述桁架柱之间且水平设置的多个柱间水平横杆、以及连接在相邻的两个所述桁架柱之间且倾斜设置的多个柱间支撑斜杆，多个所述柱间水平横杆在竖直方向上间隔排列，多个所述柱间支撑斜杆在竖直方向上间隔排列，所述柱间水平横杆与所述柱间支撑斜杆在竖直方向上交替排列。6.如权利要求1至5任一项所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其特征在于，所述仓顶为钢桁架结构，所述仓顶包括多个水平设置的桁架梁，所述桁架梁包括连接在其中两个相对的所述仓壁之间且间隔排列的第一桁架梁、以及连接在另外两个相对的所述仓壁之间且间隔排列的第二桁架梁，所述第一桁架梁与所述第二桁架梁交叉设置。7.如权利要求6所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其特征在于，每个所述桁架梁包括水平设置且间隔排列的两个第二弦杆、以及连接在两个所述第二弦杆之间的第二腹杆，所述第二腹杆包括竖直设置的多个竖腹杆、以及倾斜设置的多个第二斜腹杆，所述第二斜腹杆连接在相邻的两个所述竖腹杆之间。8.如权利要求1至5任一项所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，其特征在于，所述仓壁板为预制混凝土板、现浇混凝土板、曲面钢板或平钢板。9.一种预制装配式大型钢结构矩形群仓，其特征在于，所述预制装配式大型钢结构矩形群仓包括呈矩阵排列的两个以上如权利要求1至8任一项所述的预制装配式大型钢结构矩形仓，相邻的两个所述预制装配式大型钢结构矩形仓共用一个所述仓壁。
【文档编号】E04H7/00GK106088755SQ201610648284
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月9日 公开号201610648284.4, CN 106088755 A, CN 106088755A, CN 201610648284, CN-A-106088755, CN106088755 A, CN106088755A, CN201610648284, CN201610648284.4
【发明人】董超, 王立军, 易佳斌, 向琴琴, 赵贺, 成维根
【申请人】中冶京诚工程技术有限公司