一种焊接球与螺栓球混合使用的熟料库钢屋盖结构的制作方法

1.本实用新型涉及空间网格结构、工业建筑以及钢结构施工技术领域，具体涉及一种焊接球与螺栓球混合使用的熟料库钢屋盖结构。


背景技术：

2.熟料库是水泥行业中最为常用的一种储存熟料的装置，通常由预应力钢筋混凝土筒体结构组成，熟料库底部设有取料斗和输送地道。由于国家政策要求发展和水泥行业内资源集中，水泥厂的生产量越来越大，熟料库的储存需求急剧加大，熟料库的跨度越来越大，传统的带中心支撑的熟料库难以满足需求。另外，带中心支撑的熟料库内空间设置柱子，既减小了熟料库的储存量，同时熟料对中心支撑柱会产生巨大的侧压力，使柱子承受很大的侧压力，使中心支撑柱的截面和配筋要求较高，造价较高。
3.网架结构是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连接而成的空间结构。网架结构具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点，可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、物料堆场、双向大柱距车间等建筑的屋盖。在熟料库工程中，将网架工程设置成圆台形状，并在库顶房顶部设置网架库顶房，可以满足熟料库高储量和大空间需求。
4.熟料库库顶钢屋盖除了承受风荷载、活荷载、积灰荷载、雪荷载之外，还承受因拉链机振动产生的动荷载。与传统网架结构屋盖系统不同之处在于，除做屋盖系统之外，熟料库库顶钢屋盖还要作为拉链机的支撑结构。由于拉链机荷载大、熟料库跨度大，如果只采用双层网壳结构，在熟料库底部支座附近的杆件内力较大，杆件截面规格较大，导致所选配的螺栓球节点组件中的高强螺栓规格较大。网架施工时，针对于大螺栓预紧力的施加十分困难，难以达到设计要求，常规做法是在熟料库支座附件设置三层网架形成的加强圈，通过提高支座附近结构刚度来降低杆件规格和螺栓大小。生产过程中发现，加强圈的设置减小了熟料库的储存空间，熟料库在储存时容易粘附在加强圈杆件上，改变杆件的受力状态，加强圈最内侧杆件由轴心受力构件变成了压弯构件，与设计时所采用的的模型不同，结构内力发生重分布，大量杆件内力超过设计强度而发生失效。
5.另外，传统熟料库的库顶房通过网架结构来实现，实际上库顶房仅作为屋盖结构来使用，承受荷载较小，使用网架结构时用钢量较大，容易造成浪费。而且网架结构库顶房与底部圆台屋盖系统连接处构造复杂，施工不易，密封性难以保障，容易造成漏水、冒灰的问题。
6.基于现状，本实用新型提出了一种焊接球与螺栓球混合使用的熟料库钢屋盖结构。


技术实现要素：

7.针对上述现有技术的不足之处，本实用新型提供了一种焊接球与螺栓球混合使用的熟料库钢屋盖结构，不仅提高了熟料库的跨度和储存量，省去了熟料库的中心支撑柱，将
熟料库网架支座处的螺栓球节点改良成焊接球节点，解决了因杆件内力和规格较大而采用预紧力施工难度较大的大螺栓的问题；取消在熟料库附件设置加强圈的常规做法，提高熟料库净高，避开因熟料粘附在杆件上而造成结构内力重分布杆件失效的风险；同时将传统网架库顶房改良为轻钢结构库顶房，施工方便，含钢量少，库顶房与底部圆台网架结构整体连接性能好；屋面板用花纹钢板取代传统的压型钢板，提高了屋面板的密封性、耐久性、耐候性、承载能力，使熟料库在设计使用年限内能够完全密封，解决了传统熟料库漏雨、冒灰的问题。
8.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：
9.一种焊接球与螺栓球混合使用的熟料库钢屋盖结构，包括熟料库顶圆台网架和库顶房结构，所述熟料库顶圆台网架包括熟料库网架支座、圆钢管、螺栓球节点、焊接球节点、主檩条、次檩条、花纹钢板、支托和岩棉，所述熟料库网架支座包括预埋件、弹性支座和熟料库支座节点板，所述库顶房结构包括库顶房楼板标高处的h型钢梁、库顶房h型钢柱结构、库顶房h型钢梁柱连接节点、库顶房环向h型钢梁和带焊接h梁的螺栓球，所述库顶房h型钢柱结构包括库顶房h型钢柱、库顶房h型钢柱柱脚节点板、库顶房柱间支撑、加劲肋和高强螺栓，所述库顶房h型钢梁柱连接节点包括库顶房h型钢柱、库顶房径向h型钢梁、端板、加劲肋、连接板和高强螺栓。
10.进一步的，预埋件与熟料库库壁顶环梁通过混凝土固定，弹性支座与预埋件上表面焊接连接，熟料库支座节点板与弹性支座顶面焊接连接，支座处的焊接球节点与熟料库支座节点板焊接连接，熟料库支座节点板与支座处的焊接球节点接触处，进行坡口切削，用对接焊缝进行连接。
11.进一步的，熟料库顶圆台网架的焊接球节点首先在熟料库壁顶环梁上方与熟料库支座节点板焊接，形成第一圈支座球节点；然后将圆钢管与螺栓球节点在地面组成第一个螺栓球节点安装子结构，再通过吊车吊至与第一圈支座球节点连接的位置，将第一个螺栓球节点安装子结构的圆钢管一端与第一圈支座球节点的焊接球节点焊接连接，形成由三根圆钢管、一个焊接球节点和两个螺栓球节点组成的第一圈独立受力单元。
12.进一步的，第一圈独立受力单元形成后，通过圆钢管和螺栓球节点的角度与长度互相组合，逐步安装网架，沿着熟料库径向从圆周逐渐向圆心逐圈进行安装，直至安装到库顶房标高处时停止安装，整体呈圆台形状。
13.进一步的，圆台形状的斜面与竖直面屋面系统交界处通过设置垂直于屋面板的支托与对应位置处螺栓球节点连接固定，主檩条与支托表面钢板焊接连接，次檩条与主檩条焊接连接，花纹钢板根据檩条的间距进行分割之后，焊接于主檩条与次檩条，同时分块的花纹钢板通过焊接形成一整块与圆台形状相匹配的屋面板。
14.进一步的，带焊接h梁的螺栓球在地面胎架上与h型钢梁焊接连接，再吊至库顶房标高处通过圆钢管与网架下弦的螺栓球节点螺栓连接，库顶房标高处安装完成后，将拉链机与输送廊道进行安装。
15.进一步的，与库顶房标高处最外侧的带焊接h梁的螺栓球连接的 h型钢梁上翼缘焊接有库顶房h型钢柱柱脚节点板，库顶房h型钢柱柱底与库顶房h型钢柱柱脚节点板焊接连接。
16.进一步的，库顶房h型钢柱相隔柱距间设置库顶房柱间支撑，库顶房柱间支撑与库
顶房h型钢柱分为两种连接型式，第一种为焊接连接，通过将节点板与库顶房h型钢柱翼缘焊接，将库顶房柱间支撑直接与节点板焊接连接；第二种为螺栓连接，过将节点板与库顶房h型钢柱翼缘焊接，将库顶房柱间支撑直接与节点板通过高强螺栓连接。
17.进一步的，库顶房h型钢柱和库顶房径向h型钢梁在库顶房屋面连接处均设置连接端板，端板与库顶房h型钢柱和库顶房径向h型钢梁连接处设置连接板，均为焊接连接，在库顶房h型钢柱柱顶节点附近焊接加劲肋，库顶房h型钢柱和库顶房径向h型钢梁的端板通过高强螺栓连接固定。
18.由于采用上述技术方案，与现有技术相比本实用新型的有益效果为：
19.1)本实用新型取消了传统熟料库的中心支撑柱，不仅提高了熟料库的储存空间，而且消除了中心支撑柱所承受的熟料带来的侧压力，进而消除了中心支撑柱因巨大侧压力失效的风险，并且节约了混凝土用料，改善了传力途径和受力性能；
20.2)本实用新型通过将支座螺栓球节点改良为焊接球节点，解决了因杆件内力和截面规格较大而使用大螺栓，同时还取消了加强圈，提高熟料库净高，避免因使用加强圈导致水泥熟料粘附在杆件上而造成的内力重分布，解决了因内力重分布而导致杆件超应力失效的问题，同时还消除了因使用大螺栓施工预紧力施加不到位带来的施工风险；
21.3)本实用新型将传统的网架库顶房改良为轻钢结构，通过h型钢柱、柱间支撑和h型钢梁进行搭建，结构整体性好，施工方便，用钢量少，墙面与底部圆台屋盖系统直接通过花纹钢板焊接连接，密封性好；
22.4)本实用新型用花纹钢板替代常用的压型钢板，花纹钢板间直接焊接连接，屋面板整体性、密封性好，解决了使用压型钢板在螺钉固定处容易生锈而导致的熟料库钢屋盖漏水、冒灰等问题；
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型保护的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型的剖面示意图；
25.图2为熟料库网架支座大样图；
26.图3为本实用新型纵向与斜向屋面板连接节点大样图；
27.图4为本实用新型库顶房标高处钢梁结构平面布置图；
28.图5为本实用新型库顶房标高处钢梁与螺栓球连接(即图4中a 处)大样图；
29.图6为图5中a-a处结构示意图；
30.图7为本实用新型库顶房h型钢柱与螺栓球连接(即图4中b处) 大样图；
31.图8为图7中b-b处结构示意图；
32.图9为本实用新型库顶房结构(即图4中1-1)剖面图；
33.图10为本实用新型库顶房结构(即图4中2-2)立面图；
34.图11为本实用新型库顶房h型钢柱与库顶房屋顶径向h型钢梁连接(即图9中c处)大样图；
35.图12为图11的另一角度结构示意图；
36.图13为本实用新型库顶房h型钢柱柱间焊接连接支撑(即图10中 d处)大样图；
37.图14为本实用新型库顶房h型钢柱柱间螺栓连接支撑(即图10中 d处)大样图；
38.图15为本实用新型的库顶房屋顶钢梁结构平面布置图；
39.图16为本实用新型的熟料库支座安装示意图；
40.图17为本实用新型的熟料库支座附近处第一圈受力单元安装示意图；
41.图18为本实用新型的熟料库支座附近处第三圈受力单元安装示意图；
42.图19为本实用新型的熟料库安装至库顶房标高处时的安装示意图；
43.图20为本实用新型的熟料库库顶房标高处与底部网架待安装示意图；
44.图21为本实用新型的熟料库库顶房标高处安装完成示意图；
45.图22为本实用新型的圆台网架屋面系统安装以及库顶房梁柱安装示意图；
46.图23为本实用新型的屋面系统安装完毕的熟料库钢屋盖示意图；
47.图24为本实用新型的俯视图；
48.附图中，各标号所代表的部件如下：
49.1-熟料库库壁顶环梁，2-熟料库网架支座，3-圆钢管，4-螺栓球节点，5-h型钢梁，6-主檩条，7-次檩条，8-花纹钢板，9-拉链机，10-输送廊道，11-库顶房h型钢柱，12-库顶房径向h型钢梁，13-预埋件， 14-弹性支座，15-熟料库支座节点板，16-支托，17-岩棉，18-带焊接h 梁的螺栓球，19-库顶房h型钢柱柱脚节点板，20-库顶房柱间支撑， 21-端板，22-加劲肋，23-连接板，24-高强螺栓，25-节点板，26-库顶房环向h型钢梁。
具体实施方式
50.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
51.如图1-24所示，一种焊接球与螺栓球混合使用的熟料库钢屋盖结构，包括熟料库顶圆台网架、库顶房结构、拉链机9和输送廊道10，熟料库顶圆台网架包括熟料库网架支座2、圆钢管3、螺栓球节点4、焊接球节点27、主檩条6、次檩条7、花纹钢板8、支托16和岩棉17，熟料库网架支座2包括预埋件13、弹性支座14和熟料库支座节点板 15；库顶房结构包括库顶房楼板标高处的h型钢梁5、库顶房h型钢柱结构、库顶房h型钢梁柱连接节点、库顶房环向h型钢梁26和带焊接h梁的螺栓球18，库顶房h型钢柱结构包括库顶房h型钢柱11、库顶房h型钢柱柱脚节点板19、库顶房柱间支撑20、加劲肋22和高强螺栓24，库顶房h型钢梁柱连接节点包括库顶房h型钢柱11、库顶房径向h型钢梁12、端板21、加劲肋22、连接板23和高强螺栓24；熟料库支座节点板15与焊接球节点27焊接，形成第一圈支座球节点； 3个圆钢管3与2个螺栓球节点4在地面组成的第一个螺栓球节点安装子结构，吊装后与第一圈支座球节点的焊接球节点27焊接，形成第一圈独立受力单元；第一圈独立受力单元通过圆钢管3和螺栓球节点4 沿着熟料库径向从圆周向圆心逐圈进行安装，直至库顶房标高处，整体呈圆台形状。
52.其中，预埋件13与熟料库库壁顶环梁1通过混凝土固定连接，弹性支座14与预埋件13上表面焊接连接，熟料库支座节点板15与弹性支座14顶面焊接连接，熟料库网架支座2处
的焊接球节点27与坡口切削后的熟料库支座节点板15焊接连接。
53.其中，圆台形状的斜面与竖直面屋面系统交界处通过垂直于屋面板的支托16与对应位置处螺栓球节点4连接，主檩条6与支托16表面钢板焊接连接，次檩条7与主檩条6焊接连接，花纹钢板8分割之后与焊接于主檩条6、次檩条7焊接连接，分块的花纹钢板8之间通过焊接形成一整块与圆台形状相匹配的屋面板。
54.其中，带焊接h梁的螺栓球18与h型钢梁5焊接连接后，再吊装至库顶房标高处通过圆钢管3与螺栓球节点4连接。
55.其中，与库顶房标高处最外侧的带焊接h梁的螺栓球18连接的h 型钢梁5上翼缘焊接有库顶房h型钢柱柱脚节点板19，库顶房h型钢柱11柱底与库顶房h型钢柱柱脚节点板19焊接连接。
56.其中，相邻库顶房h型钢柱11之间间隔设置库顶房柱间支撑20，库顶房h型钢柱11翼缘焊接有节点板25，库顶房柱间支撑20与节点板25焊接连接。
57.其中，库顶房柱间支撑20通过高强螺栓24与节点板25连接。
58.其中，库顶房结构屋面连接处的库顶房h型钢柱11和库顶房径向 h型钢梁12均设置有连接端板21，端板21与连接板23焊接连接，库顶房h型钢柱11焊接有加劲肋22，库顶房h型钢柱11、库顶房径向 h型钢梁12的端板21之间通过高强螺栓24连接固定。
59.上述高强螺栓的规格尺寸、数量均需满足构造及受力要求；上述所有焊缝、螺栓球节点与圆钢管的材质、截面规格、长度和数量均需满足构造及受力要求。
60.实施例
61.本实施例的焊接球与螺栓球混合使用的熟料库钢屋盖结构，包括熟料库顶圆台网架和库顶房结构，熟料库顶圆台网架包括熟料库网架支座2、圆钢管3、螺栓球节点4、焊接球节点27、主檩条6、次檩条 7、花纹钢板8、支托16和岩棉17；熟料库网架支座包括预埋件13、弹性支座14和熟料库支座节点板15；库顶房结构包括库顶房楼板标高处的h型钢梁5、库顶房h型钢柱结构、库顶房h型钢梁柱连接节点、库顶房环向h型钢梁26和带焊接h梁的螺栓球18，库顶房h型钢柱结构包括库顶房h型钢柱11、库顶房h型钢柱柱脚节点板19、库顶房柱间支撑20、加劲肋22和高强螺栓24，库顶房h型钢梁柱连接节点包括库顶房h型钢柱11、库顶房径向h型钢梁12、端板21、加劲肋22、连接板23和高强螺栓24。
62.熟料库顶圆台网架的焊接球节点27首先在熟料库壁顶环梁1上与熟料库支座节点板15焊接，形成第一圈支座球节点；然后将圆钢管3 与螺栓球节点4在地面组成第一个螺栓球节点安装子结构，再通过吊车吊至与熟料库支座焊接球节点27连接位置，通过焊接将圆钢管3一端与熟料库支座焊接球节点27连接，形成第一圈由三根圆钢管3、一个焊接球节点27合两个螺栓球节点4组成的独立受力单元；熟料库顶圆台网架的由三根圆钢管3、一个焊接球节点27和两个螺栓球节点4 组成的第一圈独立受力单元形成后，通过圆钢管3和螺栓球节点4的角度与长度互相组合，逐步安装网架，沿着熟料库径向从圆周逐渐向圆心逐圈进行安装，直至安装到库顶房标高处时停止安装，与库顶房平台标高处子结构拼装，整体呈圆台形状；熟料库顶圆台网架的圆台斜面与竖直面屋面系统交界处通过设置垂直于屋面板的支托16与对应位置处螺栓球节点4连接固定，主檩条6与支托表面钢板焊接连接，次檩条7与主檩条6焊接连接，花纹钢板8根据檩条的间距进行分割之后，焊接于主檩条6与次檩条7，同时分块的花纹钢板8通过焊接形成一整块与圆台形状相匹配的屋面板；
63.库顶房平台的带焊接h梁的螺栓球18在地面胎架上与h型钢梁5 焊接连接，再吊至库顶房标高处与网架下弦螺栓球节点4通过圆钢管3 螺栓连接，同时与库顶房标高处的熟料库圆台网架的圆钢管3通过螺栓球节点连接固定，安装完成后，将拉链机9与输送廊道10进行安装。位于库顶房标高处最外侧的带焊接h梁的螺栓球18相连的h型钢梁5 上翼缘焊接库顶房h型钢柱柱脚节点板19，库顶房h型钢柱11柱底与库顶房h型钢柱柱脚节点板19焊接连接。库顶房平台的库顶房h 型钢柱11相隔柱距间设置库顶房柱间支撑20，库顶房柱间支撑20与库顶房h型钢柱11分为两种连接型式，第一种为焊接连接，通过将节点板25与库顶房h型钢柱11翼缘焊接，将库顶房柱间支撑20直接与节点板25焊接连接；第二种为螺栓连接，过将节点板25与库顶房h 型钢柱11翼缘焊接，将库顶房柱间支撑20直接与节点板25通过高强螺栓24连接。库顶房平台的库顶房h型钢柱11和库顶房径向h型钢梁12在库顶房屋面连接处均设置连接端板21，端板21与库顶房h型钢柱11和库顶房径向h型钢梁12连接处设置连接板23，均为焊接连接，在库顶房h型钢柱11柱顶节点附近焊接加劲肋22，库顶房h型钢柱11和库顶房径向h型钢梁12的端板21通过高强螺栓24连接固定。
64.焊缝的尺寸计算根据中华人民共和国国家标准《钢结构设计标准 gb50017-2017》中规定的焊缝受力计算。螺栓孔的间距、边距、大小及数量满足中华人民共和国国家标准《钢结构设计标准 gb50017-2017》。应注意到加劲肋、耳板、连接套筒、预应力钢拉杆连接接头和销轴等部件的位置、数量及角度根据工程实际应用布置设计。且各个构件尺寸同等比例的放大缩小。
65.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：取消中心支撑柱，提高储量；改良构造，提高受力性能；采用花纹钢板，提高整体密封性；将库顶房改良为轻钢结构，库顶房墙面与底部圆台屋盖系统直接通过花纹钢板焊接连接，提高密封性；装配化程度高，便于现场施工。
66.以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。