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大跨度倉儲棚。

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。該實用新型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。

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大跨度倉儲棚，通過模塊化施工，能夠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：

一種模塊化大跨度倉儲棚，包括：鋼筋混凝土基礎和倉儲棚棚體；

所述鋼筋混凝土基礎具有一對凹形滑道；

所述倉儲棚棚體的兩側與所述凹形滑道固定連接，其包括多個依次連接的倉儲棚模塊；

每一倉儲棚模塊包括一可固化填充材料層及分別包覆所述可固化填充材料層的上面及下面的一外罩及一內罩；

所述可固化填充材料內埋設鋼絲網架支撐。

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；

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。

每一倉儲棚模塊均包括兩側的立式底座單元，其高度為3.5至5.5m；厚度為400至800mm；連接兩側立式底座單元頂部的弧形穹頂單元，其跨度范圍80至200m，高度與跨度的比值為0.1至0.3，厚度為250至480mm。

每一倉儲棚模塊的寬度為4至12m。

進一步地，相鄰的兩個所述倉儲棚模塊通過一快速連接件連接，所述快速連接件包括：一上夾板、一下夾板及連接所述上夾板及下夾板的中部的一中間支撐；

所述上夾板下面的一側，下夾板上面的一側及中間支撐的一側面構成容納一倉儲棚模塊的第一容納槽；

所述上夾板下面的另一側，下夾板上面的另一側及中間支撐的另一側面構成容納另一倉儲棚模塊的第二容納槽；

所述上夾板和/或下夾板的兩側設置有至少一對凸輪鎖緊裝置。

進一步地，所述凹形滑道具有一滑槽，該滑槽的深度為0.8至1m，寬度為0.4至0.8m。

進一步地，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，材料本身彈性模量不小于40GPA。

進一步地，所述外罩和內罩均為高強度薄膜，該高強度薄膜材質為PVDF或PVF，厚度為0.8至2.5mm。

上述模塊化大跨度倉儲棚的建造辦法，包括如下步驟：

1)建造兩側的基礎，在所述基礎上部固設凹形滑道；

2)在地面沿水平上搭建模具，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倉儲棚模塊形狀對應的模腔，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；單側封頭鋪設于地面上，封閉模腔的一側；

3)將鋼絲網架支撐放入搭建好的模具中，并放入外罩和內罩，外罩和內罩的兩面通過模具及鋼絲網架支撐完全鋪平展開，其邊緣通過加緊方式固定于模具，向外罩和內罩之間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，通過吊裝的方式將倉儲棚模塊由水平方向旋轉至豎直方向；

5)兩端的立式底座單元放入所述兩側的基礎上部的凹形滑道內；

6)通過滑動方式將倉儲棚模塊沿凹形滑道移動至凹形滑道的一端，并與凹形滑道固定；

7)按照步驟2)至4)制作多個倉儲棚模塊，并沿凹形滑道依次連接，同時與凹形滑道固定。

進一步地，步驟4)中進行吊裝時吊裝點的間距為30至40m。

通過采用上述技術方案，使用模具在工作現場進行模塊化施工，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，滿足整體吊裝和調整的要求。倉儲棚整體跨度大、堅固耐用，具有高強度、輕盈和抗老化的優良品質，可以做到不崩塌，完全滿足風載、積雪和冰載需要。并且建造周期短、施工便利、成本低廉，適用于多種倉儲或儲存用途。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例中的混凝土基礎及凹形滑道的結構示意圖。

圖2為本實用新型一實施例中的模塊化大跨度倉儲棚的整體結構示意圖。

圖3為本實用新型一實施例中穹頂單元的局部結構示意圖。

圖4為本實用新型一實施例中具有模具支撐結構的倉儲棚模塊的結構示意圖。

圖5為本實用新型一實施例中連接倉儲棚模塊的快速連接件的結構示意圖。

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2所示，在一實施例中提供一種模塊化大跨度倉儲棚，主要包括：鋼筋混凝土基礎101和倉儲棚棚體，其中，倉儲棚棚體包括多個依次連接的倉儲棚模塊103。

如圖1所示，鋼筋混凝土基礎部分要按照受力分析，具有足夠的寬度和厚度。由于基礎部分結構參數的計算均為常規工程計算，可直接參考相關技術標準，在此不再贅述。其中，獨特地，基礎101上部有一鋼制的凹形滑道102，凹形滑道102具有一滑槽，該滑槽的深度為0.8至1m，寬度為0.4至0.8m。倉儲棚棚體的兩側與凹形滑道固定連接，凹形滑道具有一滑槽，該滑槽的深度為0.8至1m，寬度為0.4至0.8m。既是鋼筋混凝土基礎的一部分，也是與立式底座擋料墻103連接的重要部件，又是在超大跨度倉儲棚在建造過程中，模塊化建造后再組合過程中的滑道。滑道要與混凝土基礎有機地結合在一起，必要時需要使用預埋的地腳螺栓105加固。

結合圖3，倉儲棚模塊包括可固化填充材料層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。

每一倉儲棚模塊均具有兩側的立式底座單元，其高度為3.5至5.5m；厚度為400至800mm；連接兩側立式底座單元頂部的弧形穹頂單元，其跨度范圍80至200m，高度與跨度的比值為0.1至0.3，厚度為250至480mm。

每一倉儲棚模塊的寬度為4至12m。

相鄰的兩個倉儲棚模塊通過一快速連接件連接，如圖5所示，快速連接件包括：一上夾板、一下夾板及連接所述上夾板及下夾板的中部的一中間支撐；這三部分構成連接件基體114；

所述上夾板下面的一側，下夾板上面的一側及中間支撐的一側面構成容納一倉儲棚模塊103的第一容納槽；

所述上夾板下面的另一側，下夾板上面的另一側及中間支撐的另一側面構成容納另一倉儲棚模塊103的第二容納槽；

所述上夾板和/或下夾板的兩側設置有至少一對凸輪鎖緊裝置。凸輪鎖緊裝置包括：凸輪113，形成于凸輪一側的一手柄112；安裝于凸輪兩側的與所述凸輪的基圓中心同軸的凸輪軸，與所述凸輪軸樞接的固定座，所述固定座固接于所述上夾板或下夾板。

本實用新型的模塊化大跨度倉儲棚中間無立柱支撐，最大跨度可達200米。由于棚體部分材料具有高強度、輕盈和抗老化，可以做到不崩塌，完全滿足風載、積雪和冰載需要。在穹頂上部可以根據需要，設置通風透氣口。

根據實際需要，可以將兩側面封閉或半封閉。

本實用新型的超大跨度倉儲棚的建造辦法包括如下步驟：

(a)鋼筋混凝土基礎部分，按照受力分析進行常規制作，使其具有足夠的寬度和厚度。基礎上部的鋼制凹形滑道，要與混凝土基礎有機地結合在一起，必要時需要使用地腳螺栓加固基礎。

(b)模塊化大跨度倉儲棚棚體部分采用模塊化設計和建造，參見附圖4。在倉儲棚場地沿軸線的一側，在地面沿水平上搭建模具111。模具111為鋼架結構，分體式設計以便于制作和運輸。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倉儲棚模塊形狀對應的模腔，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；單側封頭鋪設于地面上，封閉模腔的一側；模具111整體高度可以按照需求選擇適當，以模塊化大跨度倉儲棚每一個棚體模塊103做成后，有足夠的強度和剛性滿足立起和平移為宜。

(c)模具搭建完成后，將事先編織好的鋼絲網架支撐和外罩、內罩放入搭建好的模具中，內、外罩與鋼絲網架進行有效地連接。待準備妥當后，向模具內灌注液體可固化填充材料(這種材料可以是聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚乙烯)。一定時間后，填充材料固化，使模具(1)內各物有效地結為一體，形成一個棚體模塊。

(d)將模具去除，再根據跨度大小，使用數臺吊車，以底座的底部為轉軸，緩慢地將倉儲棚棚體模塊由水平方向旋轉至直立方向。吊裝點間距為30至40m。

(e)將直立后的倉儲棚棚體模塊沿滑道推至所需要位置后，和相鄰棚體模塊進行有機對接，并在下方將底座與滑道使用高強度螺栓連接起來。

根據實際需要，可以將兩側面封閉或半封閉。

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和經濟成本進行分析如下：

結構強度分析：

倉儲棚模塊的強度和剛度分析：

首先，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，減小板材的厚度及板材的幅面，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。