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烟囱美化方案一览
点击量:发布时间:2018-04-07 18:26
经实地踏勘,发现烟囱周围有许多的工艺设备、辅助用房和管线( 图1) ,大规模开挖打桩均不现实,美化结构无法落地。因此,对于各个美化方案,在40 m 高度设置了一个转换结构,将美化部分的主体置于40 m 以上,这样既达到了美化的目的,又尽可能减少对烟囱和周围设备的影响,使美
化工程的实施成为可能。
1 索网方案索网方案的体型和KPF 方案接近,但采用直线索网而不是传统的钢筋混凝土结构,造价低并且造型曲线柔和。美化结构的48 根直线拉索分两个方向与顶部及中部刚臂对拉,将圆24 等分。结构底部直径为40 m,向上至170 m 处逐渐收为直径15. 2 m,再向上至240 m 处,逐步扩大为25m。在索网的上、中、下三个部位可用菱形网幕装饰,也可采用其他生动活泼的装饰,见图3 及图5。
索网方案具有以下特点:
( 1) 体态优美。索网组成的曲线优美,体态轻盈,内部的烟囱和外部的索网给人一种外柔内刚的美感。美化结构的缩小体态,加上三层菱形网幕,显示其蓬勃向上的精神。
( 2) 造价低廉。索网结构用材很少,钢索的拉力由下部结构自重平衡,不需打桩。重量增加主要来自转换结构,而该重量仅柱下独立基础就可以满足要求。
图5 索网方案模型顶视图
Fig. 5 Top view of the cable - net scheme
( 3) 结构受力性能好。钢索固定在170 m 高和240 m 高的刚臂上,钢索的斜拉力给烟囱施加了预压力,提高了烟囱的抗侧刚度,有利于提高抗风和抗震能力。钢索和菱形网幕重量轻,受风面小,增加的风力和地震作用很小,因而钢索没有成为烟囱的负担,相反加固了烟囱。
( 4) 施工方便。索网由48 根直线钢索组成,该方案在施工时不需要大量的高空脚手平台。
2 网壳方案
网壳方案的体型和索网方案完全相同,采用钢管网壳结构自成独立的结构体系,和烟囱不连接,环绕在烟囱主体周围。300 mm 直径的圆形钢管组成的等边三角形将圆周十二等分,层层累积构成网壳。网壳立面上小下大呈双曲线外形。上端直径25. 4 m,下端基座处直径40 m,中间腰身最细处直径15. 16 m。,见图4 及图6。
图6 网壳方案模型顶视图
Fig. 6 Top view of the net-shell scheme网壳方案具有以下特点:
( 1) 结构自成体系。采用钢管网架结构,独立承担结构自重、风荷载以及地震力,和烟囱完全脱离,自成体系。这样可以最大限度地减少新建结构对原有结构的影响,同时也不影响已建烟囱的正常使用。
( 2) 体态优美。十二个等边三角形,层层向上,如同绽放的莲花捧托出烟囱主体,也体现出建筑和力学的完美结合。
( 3) 造价适中。工程主体采用钢管环形网壳,自重较轻,倾覆力矩可以由底盘混凝土结构平衡,基础采用环形条基,打桩较少,减少工程费用和施工的复杂性。
( 4) 容易攀爬便于检修。网壳采用等边三角形单元组成壳体,可设置休息平台和爬梯,方便攀爬维护。
( 5) 建筑采用全钢结构设计,维护成本较高。
( 6) 结构施工工作量大,施工过程中需要搭设一定数量的施工平台和脚手架。
2. 3 KPF 方案
KPF 烟囱美化方案结构总高度为260 m,高出烟囱20 m。美化结构主要由12 片楔形柱构成,外包彩色玻璃幕墙。12 片楔形柱沿直径为34m 的圆弧等间距分布。烟囱美化结构的直径沿高度渐变,在190 m 高处收缩为15. 3 m,在顶部又变为22 m。这样的变化,使美化结构的立面形成折线,在顶部呈放射状,见图2 及图7。图7 KPF 方案模型顶视图Fig. 7 Top view of KPF schemeKPF 方案具有以下特点:
( 1) 体态刚劲有力。美化结构主要由12 片楔形柱组成,线条刚劲简洁而不失优美,呈放射状向天空伸展,意寓着天地的连接及宇宙的无限性。
( 2) 结构性能好。本方案采用的是带交叉支撑的框架筒结构,结构本身自成体系,和烟囱没有接触。本方案在自重和风荷载作用下,整体性较好,能够抵抗水平荷载引起的倾覆弯矩。
( 3) 风荷载大。由于楔形柱的断面大,迎风面积大,导致整个结构承担的风荷载较大。在风荷载和自重的共同作用下,单个柱下轴力设计值为56 732 kN,几乎是自重作用下轴力设计值( 30 174 kN) 的两倍,必须打桩。
( 4) 结构自重大。12 片楔形柱为混凝土构件,断面尺寸( 单个楔形柱约1. 5 m2 ) 较大,导致其下转换构件及落地柱的尺寸也比较大。经计算,烟囱美化结构自重约为150 861 kN。
( 5) 施工难度大。采用现场浇筑,需要大量模板和脚手架,同时,为平衡施工过程中倾斜楔形柱自重引起的附加弯矩( 施工过程中斜柱尚未具备足够的强度来承担该弯矩) ,楔形柱需水平方向的支撑,可以由烟囱来提供,但必须对烟囱进行施工阶段的验算。
化工程的实施成为可能。
1 索网方案索网方案的体型和KPF 方案接近,但采用直线索网而不是传统的钢筋混凝土结构,造价低并且造型曲线柔和。美化结构的48 根直线拉索分两个方向与顶部及中部刚臂对拉,将圆24 等分。结构底部直径为40 m,向上至170 m 处逐渐收为直径15. 2 m,再向上至240 m 处,逐步扩大为25m。在索网的上、中、下三个部位可用菱形网幕装饰,也可采用其他生动活泼的装饰,见图3 及图5。
索网方案具有以下特点:
( 1) 体态优美。索网组成的曲线优美,体态轻盈,内部的烟囱和外部的索网给人一种外柔内刚的美感。美化结构的缩小体态,加上三层菱形网幕,显示其蓬勃向上的精神。
( 2) 造价低廉。索网结构用材很少,钢索的拉力由下部结构自重平衡,不需打桩。重量增加主要来自转换结构,而该重量仅柱下独立基础就可以满足要求。
图5 索网方案模型顶视图
Fig. 5 Top view of the cable - net scheme
( 3) 结构受力性能好。钢索固定在170 m 高和240 m 高的刚臂上,钢索的斜拉力给烟囱施加了预压力,提高了烟囱的抗侧刚度,有利于提高抗风和抗震能力。钢索和菱形网幕重量轻,受风面小,增加的风力和地震作用很小,因而钢索没有成为烟囱的负担,相反加固了烟囱。
( 4) 施工方便。索网由48 根直线钢索组成,该方案在施工时不需要大量的高空脚手平台。
2 网壳方案
网壳方案的体型和索网方案完全相同,采用钢管网壳结构自成独立的结构体系,和烟囱不连接,环绕在烟囱主体周围。300 mm 直径的圆形钢管组成的等边三角形将圆周十二等分,层层累积构成网壳。网壳立面上小下大呈双曲线外形。上端直径25. 4 m,下端基座处直径40 m,中间腰身最细处直径15. 16 m。,见图4 及图6。
图6 网壳方案模型顶视图
Fig. 6 Top view of the net-shell scheme网壳方案具有以下特点:
( 1) 结构自成体系。采用钢管网架结构,独立承担结构自重、风荷载以及地震力,和烟囱完全脱离,自成体系。这样可以最大限度地减少新建结构对原有结构的影响,同时也不影响已建烟囱的正常使用。
( 2) 体态优美。十二个等边三角形,层层向上,如同绽放的莲花捧托出烟囱主体,也体现出建筑和力学的完美结合。
( 3) 造价适中。工程主体采用钢管环形网壳,自重较轻,倾覆力矩可以由底盘混凝土结构平衡,基础采用环形条基,打桩较少,减少工程费用和施工的复杂性。
( 4) 容易攀爬便于检修。网壳采用等边三角形单元组成壳体,可设置休息平台和爬梯,方便攀爬维护。
( 5) 建筑采用全钢结构设计,维护成本较高。
( 6) 结构施工工作量大,施工过程中需要搭设一定数量的施工平台和脚手架。
2. 3 KPF 方案
KPF 烟囱美化方案结构总高度为260 m,高出烟囱20 m。美化结构主要由12 片楔形柱构成,外包彩色玻璃幕墙。12 片楔形柱沿直径为34m 的圆弧等间距分布。烟囱美化结构的直径沿高度渐变,在190 m 高处收缩为15. 3 m,在顶部又变为22 m。这样的变化,使美化结构的立面形成折线,在顶部呈放射状,见图2 及图7。图7 KPF 方案模型顶视图Fig. 7 Top view of KPF schemeKPF 方案具有以下特点:
( 1) 体态刚劲有力。美化结构主要由12 片楔形柱组成,线条刚劲简洁而不失优美,呈放射状向天空伸展,意寓着天地的连接及宇宙的无限性。
( 2) 结构性能好。本方案采用的是带交叉支撑的框架筒结构,结构本身自成体系,和烟囱没有接触。本方案在自重和风荷载作用下,整体性较好,能够抵抗水平荷载引起的倾覆弯矩。
( 3) 风荷载大。由于楔形柱的断面大,迎风面积大,导致整个结构承担的风荷载较大。在风荷载和自重的共同作用下,单个柱下轴力设计值为56 732 kN,几乎是自重作用下轴力设计值( 30 174 kN) 的两倍,必须打桩。
( 4) 结构自重大。12 片楔形柱为混凝土构件,断面尺寸( 单个楔形柱约1. 5 m2 ) 较大,导致其下转换构件及落地柱的尺寸也比较大。经计算,烟囱美化结构自重约为150 861 kN。
( 5) 施工难度大。采用现场浇筑,需要大量模板和脚手架,同时,为平衡施工过程中倾斜楔形柱自重引起的附加弯矩( 施工过程中斜柱尚未具备足够的强度来承担该弯矩) ,楔形柱需水平方向的支撑,可以由烟囱来提供,但必须对烟囱进行施工阶段的验算。
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