本實用新型涉及機械結構技術領域,尤其涉及倉儲結構,具體涉及一種模塊化倉儲棚建造材料。
背景技術:
隨著我國工業發展和對環保要求越來越嚴格,對大跨度倉儲棚的需求量越來越大,對倉儲棚的建造質量和施工便利性提出了更高的要求。
由于我國工業發展和對環保要求越來越嚴格,對露天倉儲和存儲的需求量呈幾何式增長,迫切需要一種成本低廉、施工便利且堅固耐用的高質量倉儲棚。
為了提高大跨度倉儲棚的建造質量,并保證在使用過程中經久耐用,不坍塌,現有技術中已有一些解決方案。比如現有大跨度倉儲棚采用整體式網架式設計或穹頂采用網架式結構,而支撐部分采用鋼筋混凝土,所有這種形式倉儲棚的建造不僅建造周期長,鋼材用量驚人,工程造價昂貴。因而跨度不可能建造得很大。
中國發明專利(申請號:201410354181.8),公開了一種自撐性罩式倉儲棚及其建造辦法。其中自撐性罩式倉儲棚包括底座、外罩、龍骨骨架、鋼絲網狀結構等部分。底座是鋼結構或混凝土結構;外罩為可充氣且可注入液體可固化填充材料的薄膜模板,它包括外側面和內側面,并且外罩固定在底座上;龍骨骨架與外罩內側面固定連接;鋼絲網狀結構沿外罩外側面盤繞并與底座連接。該發明的自撐性罩式倉儲棚的建造辦法包括通過充氣薄膜模板的進氣口向充氣薄膜模板內注入高壓空氣,通過龍骨骨架的中空管的液體注入口注入液體可固化填充材料以及通過薄膜模板的液體注入口注入液體可固化填充材料等步驟。這種倉儲棚及其建造辦法,理論上可行,實際建造成本非常高,尤其是充氣薄膜模板和龍骨骨架當前國內無法生產,國際上也僅有一家可生產,產能受限,不可能大規模推廣應用。
考慮到上述情況,目前業內需要開發一種適宜倉儲棚結構以模塊化方式建造的材料。
技術實現要素:
針對上述問題,本實用新型的目的在于提供一種模塊化倉儲棚建造材料,能夠根據建造倉儲棚的實際需求,作為倉儲棚的建造模塊,再通過組合的方式快速建造出符合強度要求的大跨度倉儲棚,并且大幅度降低施工成本和材料成本。
為達上述目的,本實用新型采取的具體技術方案是:
一種模塊化倉儲棚建造材料,包括:
一可固化填充材料層及包覆所述可固化填充材料層的至少上下表面的一罩體;
所述可固化填充材料內埋設鋼絲網架支撐。
所述可固化填充材料層的厚度范圍為180至480mm。
所述鋼絲網架支撐采用均勻編織的鋼絲網,鋼絲直徑范圍為2.5至5.5mm,網眼面積范圍為900至2500mm2。
所述鋼絲網架支撐包括一波形支撐網;
所述波形支撐網具有多個連續均布的波峰及波谷,所述波峰均固定于外罩,所述波谷均固定于內罩;
相鄰的兩個波峰或波谷通過一加強拉網連接。
相鄰兩個波峰或波谷之間的距離范圍為0.65至2m。
所述可固化填充材料層的彈性模量不小于40GPA。
所述可固化填充材料層的材質選自聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚乙烯。
所述罩體的厚度為0.8至2.5mm。
所述罩體為高強度薄膜,該高強度薄膜材質為PVDF或PVF。
上述模塊化倉儲棚建造材料的制作方法,包括如下步驟:
1)搭建模具,模具包括內部模具、外部模具及單側封頭,內部模具與外部模具之間的形成與建造材料形狀對應的模腔,即內部模具與外部模具之間的間距等于要制作的倉儲棚模塊的厚度,內部模具與外部模具與要制作的倉儲棚模塊寬度相同;單側封頭封閉于模腔的一側;
2)將罩體放入模腔,將鋼絲網架支撐放入罩體中,通過模具及鋼絲網架的雙向支撐,使罩體完全貼合模腔內壁;
3)向罩體內灌注液態可固化填充材料;
4)待可固化填充材料固化后,脫模。
通過采用上述技術方案,該倉儲棚建造材料可以使用模具在工作現場進行制作,并且通過調整模具,可以快速制作出各種規格、形狀。而由于采用鋼絲網架做筋骨,網架內部注入液體可固化填充材料,內、外罩使用高強度薄膜,使倉儲棚模塊具有足夠的剛度和強度。另外,該倉儲棚建造材料堅固耐用,具有高強度、輕盈和抗老化的優良品質。并且建造周期短、施工便利、成本低廉。
附圖說明
圖1為本實用新型一實施例中的倉儲棚建造材料截面結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述特征和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,并配合所附圖作詳細說明如下。需說明的是,附圖僅作為倉儲棚結構及形狀的大致參考,為了清楚顯示附圖各部分,對于圖中結構做了適當調整,圖中各組成部分的數量,尺寸參數及比例關系均應以各實施例中描述為準。
如圖1所示,在一實施例中提供一種模塊化倉儲棚建造材料,可固化填充材料層107及分別包覆可固化填充材料層107的上面及下面的一外罩106及一內罩110;可固化填充材料107內埋設鋼絲網架支撐。可固化填充材料層的材質選自聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚乙烯,材料本身彈性模量不小于40GPA。
其中鋼絲網架支撐采用均勻編織的鋼絲網,鋼絲直徑范圍為2.5至5.5mm,網眼面積范圍為900至2500mm2。
鋼絲網架支撐包括一波形支撐網108;波形支撐網108具有多個連續均布的波峰及波谷,所述波峰均固定于外罩106,所述波谷均固定于內罩110;相鄰的兩個波峰或波谷通過加強拉網109連接。相鄰兩個波峰或波谷之間的距離范圍為0.65至2m。通過上述方式和參數布置鋼絲網架的結構,能夠大幅提高倉儲棚材料的剛度和強度,在收到各方向載荷的工況下,倉儲棚材料作為整體受力,在波峰或波谷之間加設加強拉網,可以避免變形較大時波峰間的填充材料被破壞,并且,采用鋼絲直徑遠小于其他加強類的鋼筋結構,重量也很輕,避免增加額外的自重載荷。
外罩106和內罩110均為高強度薄膜,該高強度薄膜為HIRAOKA公司或KOBOND公司生產的高強度薄膜材料,也可以選用國內生產的具有同等強度的材料。具體材質可選PVDF或PVF,厚度為0.8至2.5mm。
上述模塊化倉儲棚建造材料的制作方法,包括如下步驟:
1)搭建模具,模具包括內部模具、外部模具及單側封頭,內部模具與外部模具之間的形成與建造材料形狀對應的模腔,即內部模具與外部模具之間的間距等于要制作的倉儲棚模塊的厚度,內部模具與外部模具與要制作的倉儲棚模塊寬度相同;單側封頭封閉于模腔的一側;
2)將罩體放入模腔,將鋼絲網架支撐放入罩體中,通過模具及鋼絲網架的雙向支撐,使罩體完全貼合模腔內壁;
3)向罩體內灌注液態可固化填充材料;
4)待可固化填充材料固化后,脫模。
下面結合工程實際對前述實施例描述的倉儲棚結構的結構強度通過有限元軟件進行分析如下:
首先,使用前述實施例中描述的方法和材料建造寬度12m的倉儲棚模塊,跨度200m,穹頂單元處的厚度設定為280mm,兩側的立式底座厚度選取800mm,能夠保證足夠的剛度,并且便于施工,整體模型由邊長4m的有限元細化,兩端同時約束水平位移和內外的轉動。
在豎直狀態,受自重載荷的情況下,中心下垂1.1米,傾斜度為1.6%。自重應力26.4MPa,遠遠小于520MPa的許用載荷,模擬積雪和冰載,在頂部施加0.45kN/㎡的載荷,最大應力為60MPa,遠遠小于520MPa的許用載荷,符合強度要求;在頂部受載的情況下,中心最大變形為2.3米,傾斜度為2.1%,符合剛度要求。
模擬風載,施加向下和側向載荷1.29kN/,中心弧度最大應力為165MPa,遠遠小于520MPa的許用載荷,符合強度要求;施加向上和側向載荷1.29kN/㎡,由于自重抵消一部分載荷,中心弧度最大應力為107MPa,遠遠小于520MPa的許用載荷,符合強度要求;兩種工況下,中心最大變形1.9米,傾斜度2.2%,符合剛度要求。
將倉儲棚模塊組合構建成整體的倉儲棚后,整體的剛度和強度均會進一步提高,建造整體有限元模型進行受載分析,在同樣的積雪和冰載以及風載的情況下,并考慮自重載荷,應力集中于兩側的立式底座擋料墻,最大應力約為42MPa,最大變形為穹頂的中心頂部,約為540mm,符合強度和剛度要求。
目前,國內絕少有跨度超過200m的倉儲棚,根據工程實際,采用同樣的材料和結構,跨度越小,則倉儲棚整體的剛度和強度會相應地提高,因此不再另行舉例對更小跨度的倉儲棚結構進行分析說明。當然,跨度減小的情況下,可根據實際工況進行計算,減小材料的厚度及幅面,具體的分析過程不再贅述。
經濟成本分析:
以建造一倉儲棚為例,其規格為:跨度180m、高度50m、長度280m。
①采用整體鋼結構方式,需耗用鋼材約4000噸,材料成本約6000萬元,建造工時2個月左右,用工50人,再加上其它輔助成本,如吊裝費,運輸費等,共建造費用超過8000萬元。
②采用背景技術中充氣式建造辦法,需要進口薄膜成本即達8000萬元,填充材料費用需1000萬元,建造工時約45天,用工50人,再加上其它輔助成本,如吊裝費,運輸費等,共建造費用至少12000萬元。
③采用本實用新型的技術方案,模具費用約1000萬元(可重復使用),填充材料約1000萬元,其它材料費用約1000萬元,薄膜成本約1500萬元,建造工時1個月,用工50人,再加上其它輔助成本,共建造費用為6000萬元。
需說明的是,以上所述,為本實用新型的較佳實施案例,并非對本實用新型作任何限制,凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化,均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。