对于全封闭储煤设施而言，目前国内常用的主要有条形封闭煤场、筒仓、圆形煤场以及球形料场等形式，相对于后三种储煤设施，条形料场技术经济性较好。条形煤场全封闭形式主要有预应力管桁架封闭、钢网架封闭、气膜建筑封闭。
预应力管桁架封闭技术
技术简介
管桁架也称管结构，近年来在大跨度空间结构中得到了广泛的应用。管桁架结构体系为平面或空间桁架，管桁架结构在节点处一般采用杆件直接焊接的相贯节点（或称管节点）。在相贯节点处，只有在同一轴线上的两个主管贯通，其余杆件（即支管）通过端部相贯线加工后，直接焊接在贯通杆件（主管）的主管。
主要配置
a.杆件：主桁架：由主管组成的空间大桁架体系，横截面一般为三角形，管道之间通过相贯焊缝连接，每隔20m左右立一立管，立管的下端与拉锁相连，张拉索时，产生向上的压力，达到减少水平推力的目的。
次桁架：由相对较小管道相连，形成平面外的稳定体系，支撑主桁架，保证其平面外不至于失稳，从而形成整个结构的空间体系。
拉索：是理想柔性的，既不能受压，也不能受弯。一般采用的是平行钢丝束和钢绞线，也可以采用圆钢、型钢、带钢或钢板等材料，通常是两端通过锚具锚固在主桁架上，中间通过主桁架立管下端的孔口。
b.节点：管节点采用相贯线焊接；柱脚节点根据预应力桁架具体形式，或相似或不同；与钢网壳节点不同之处还有就是钢拉索节点的连接，拉索通过锚具固定在主桁架处施加预应力，降低桁架对支撑柱的水平推力，常见的有焊接球预应力节点和相贯钢管预应力节点。管节点封闭性好，耐腐蚀形强。
c.围护材料：屋面一般采用0.60mm厚单层彩色高强度压型钢板，屈服强度≥35OMPa，镀铝锌量≥150g/m2（双面75/75）。
d.屋面檩条：预应力管桁架方案的檩条间距一般跨度为15m、相对钢网壳檩条跨度4m左右而言较大，所以常采用一般的型钢作为檩条。
主要优缺点
a.主要优点
1）由于预应力拉锁的有效作用，结构能够实现较大跨度，目前最大应用跨度200m。
2）预应力拉索的平衡作用能够降低结构柱脚水平推力，减小地基基础费用。
b.主要缺点
1）结构安装难度大，现场需要较大组合场地。
2）索结构在使用过程中，需进行定期检查，一般每年需检测和维护一次，运行维护量大。
3）目前应用煤场封闭工程业绩较少。
网架封闭技术
技术简介
钢网架结构是由很多杆件通过节点，按照一定规律组成的空间杆系结构，根据外形可分为平板网架和曲面网架。在节点荷载作用下，各杆件主要承受轴向的拉力和压力，能充分发挥材料的强度，节省钢材。通常情况下，平板网架称为网架，曲面网架称为网壳。网壳结构是曲面型的网格结构，兼有杆系结构和薄壳结构的特性，受力合理，覆盖跨度大。
主要配置
a.杆件：采用高频焊管或无缝钢管，材质为Q235B或Q345B。钢管初始弯曲必须小于L/1000，杆件最大应力比不大于0.9，受压杆件最大长细比不大于180，洞口及支座处受压杆件最大长细比不大于150。
b.节点：网壳结构连接方式常采用螺栓球节点或焊接球节点。螺栓球节点较为常用，由钢球、高强螺栓、锥头（或封板）、套筒及销子（或螺钉）等零件组成；焊接球也是广泛采用的一种节点形式，它是由两个半球对焊而成，分别为加肋与不加肋两种。
c.围护材料：同预应力管桁架。
d.采光板：同预应力管桁架。
e.屋面檩条：常采用冷弯薄壁卷边槽钢，材质为G450，常用型式为C形檩条和Z形檩条。
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钢网壳技术优缺点
a.钢网壳技术优点
1）钢网壳结构具有壳体结构受力特点，整体受力性能优良，整体性好。
2）钢网壳结构，杆件通过螺栓球或焊接球节点连接，不同节点间构件型号选择自由，能够使杆件充分发挥承载能力，节省材料。
b.钢网壳技术缺点
1）钢网壳由于其结构的原因给基础较大的水平推力，通常情况下需要结合具体工程地质情况进行地基处理，地基基础工程量大。
2）钢网壳结构到货为杆件及节点，现场拼装工作量大，相邻杆件差别小，容易出现安装偏差，影响结构受力性能。
气膜建筑封闭技术
技术简介
膜结构建筑是20世纪中期发展起来的一种新型建筑形式，它是由高强薄膜材料及加强构件（钢架、钢柱、钢索或空气）通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并且能承受一定的外荷载作用的空间建筑结构。它与砖混结构、钢混结构、钢结构、木结构一样，是目前主流的建筑结构形式。膜结构体系不断演变进化，形成骨架膜、张拉膜、充气膜等多种膜结构体系，并已成为一种永久性的建筑结构形式。
方案系统配置
a.建筑膜材
建筑膜材采用高强度聚脂纤维膜材（PVDF）M7000，膜材强度、柔韧性、自洁性、耐腐蚀性以及耐老化性能好，防火性能满足《建筑材料及制品燃烧性能分级》（GB8624-2012）中B1级要求。
b.斜向钢缆系统
膜材外部采用斜向网格钢缆系统作为主要承力件，固定在挡煤墙顶部基础，将力均匀传递并分摊到挡煤墙并传递到基础上。斜向网格钢缆系统也保证了气膜建筑在纵横两个方向的刚度，提高了膜结构建筑稳定性和膜材使用寿命。
c.门禁系统
煤场两端根据具体工程需要设置车辆进出门，以供推煤机、运煤车辆进出煤场，煤场中部设消防应急通道；疏散距离小于80m，满足消防疏散要求。
d.通风、补风系统
通风系统采用机械进风、有组织排风，包括生产状态，非生产状态，事故状态下的通风。正常生产状态开启部分送风机，保证0.25～0.5次/h通风换气；非生产状态在维持气膜正压状态前提下，同时保证瓦斯气体浓度满足规程要求，限定最低开启台数。当膜内粉尘浓度过大、瓦斯浓度超标或者发生火灾时，通风系统则自动转入事故状态运行，送风机全部开启，保证0.5～1次/h通风换气。
气膜建筑封闭优缺点
a.主要优点
1）气膜封闭煤棚的基本原理决定了其密封性好的特性，送风、排风均为有组织进行，可有效防止由于煤棚内部机械作业导致扬尘的向外扩散，环保性能较好。
2）自重轻、基础要求低。气膜封闭煤棚的重量轻，且其受力为上拔力，对锚固基础要求较低，特别适合地基承载力较低地域的建设场地。整个封闭结构属于相对的柔性体，对基础沉降不均匀、地震等适应性有一定优势。
3）膜材料耐强酸强碱腐蚀，不易老化，适合煤场腐蚀性工作环境。
b.主要缺点
1）相对于钢网架煤棚设计使用年限50年来讲，气膜煤棚设计年限为15年至30年，使用年限到期后需进行膜材可靠性鉴定，以便确定结构可靠性。
2）气膜煤棚结构构件及支撑方式决定了气膜煤棚在风雪荷载作用下，结构变形大（极端天气控制在1～2m），属于大变形结构体系。
3）电力工程中应用业绩少。
结论
火力发电厂响应国家环保政策，拟对现有露天煤场进行扬尘治理，以达到环保要求，改善电厂周边环境条件，创造较好的社会影响力。基于环保政策的要求及煤场露天布置现状，电厂进行煤场扬尘治理是必要的。
通过以上几种封闭技术方案的论证，在技术上均具有可行性，但针对不同跨度、不同形式的煤场要慎重选择，充分考虑实施方案的技术经济性。
论文作者:李少康
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/1
标签：桁架论文; 节点论文; 结构论文; 煤场论文; 预应力论文; 檩条论文; 网架论文; 《电力设备》2018年第30期论文;