氣膜鋼筋混凝土結構建筑技術優勢分析

閆志敏 李海旺

(1.太原理工大學建筑與土木工程學院,山西 太原 030024； 2.中煤建安集團技術研發中心,河北 邯鄲 057150)

1 概述

膜結構建筑是把膜結構體系應用于建筑空間塑造的新型建筑技術表現形式，是現代化學、材料科學、建筑學、結構力學、計算機科學以及現代景觀學高速發展的綜合產物，被譽為是繼磚木建筑、鋼筋混凝土建筑、鋼結構建筑后的“第四代建筑”。在煤炭儲煤建筑方面，各類儲煤場儲煤方式經歷了從傳統的煤堆到露天煤場，到封閉的鋼筋混凝土筒倉，到后來發展成鋼筋混凝土—鋼結構煤場，直到現在新引進的氣膜鋼筋混凝土結構建筑(如圖1所示)。氣膜鋼筋混凝土結構建筑被工程界視為用料最省、穩定性最好和容積最大的一種結構。它改變了傳統的施工工藝，結構具有受力特性及耐久性好，封閉效果好、占地面積小、施工工期短、倉儲空間大、裝填系數高、抗震能力強等特點，具有較高的應用前景，可廣泛應用于電力、煤炭、糧食、水泥、化工原料等行業。現就氣膜鋼筋混凝土結構建筑的技術優勢通過列表與總結的方法作對比分析。

2 建筑技術指標

氣膜鋼筋混凝土結構建筑與其他各類儲煤場方案在建造上的技術指標對比見表1。

綜上所述，在建造方面有地基處理簡單，結構性能好，機械化程度高，施工速度快的優勢。

通過簡單的地基處理可達到承載力的要求，造價相對較低。氣膜儲倉的結構形式為半球結構，可承受上百噸的荷載，其結構性能好。整個施工過程基本上都是在氣膜內的升降機上作業，機械化程度高。整個施工過程都是在封閉的氣膜內進行，施工時不受外界風雨雪等天氣的影響，施工工期短，施工速度快。

3 使用性能技術指標

氣膜鋼筋混凝土結構建筑與其他各類儲煤場方案在使用性能上的技術指標對比見表2。

表1 氣膜鋼筋混凝土結構建筑與其他各類儲煤場方案在建造上的技術指標對比

表2 氣膜鋼筋混凝土結構建筑與其他各類儲煤場方案在使用性能上的技術指標對比

綜上所述，在使用運行方面有外形美觀，自潔性好、防水保溫、安全耐久、耐腐蝕及綠色環保的優勢。

氣膜建筑外形多樣，構造美觀。外膜膜材是PVDF膜，可通過雨水的沖刷，保持外觀的自潔，膜材自身具有很強的防水性能，內噴涂的聚氨酯導熱系數小，保溫隔熱效果好。膜材料、聚氨酯本身不燃，內噴射的混凝土也有阻燃的功能，其防火性能很好。封閉、整潔的施工環境減少建筑垃圾的產生，噴射混凝土產生的落灰可回收利用。在配煤系統中可通過取料設備直接進入地下廊道輸送系統，運營過程對環境污染影響較小，可實現綠色施工。

4 配煤系統技術指標

氣膜鋼筋混凝土結構建筑與其他各類儲煤場方案在配煤系統上的技術指標對比見表3。

表3 氣膜鋼筋混凝土結構建筑與其他各類儲煤場方案在配煤系統上的技術指標對比

綜上所述，在配煤系統維護方面有易堆易取、維護費用低、煤倉精確配煤、防自燃的優勢。

分料種堆料、取料能解決料的板結、起拱，防止料斗口堵料。倉內地面設置緊急落料口，可以利用推煤機或裝載機緊急出料。鋼筋混凝土結構耐久性好，后期基本無運營費用。結構穩定性高，不因暴風雨雪等外力的破壞而增加額外的維修費用。

煤倉內堆料機與取料機可同時作業，互不影響，系統靈活，自動化程度高，可實現多煤種的精確配煤。倉內可加設完善溫度監控、火災監控及報警系統、可燃氣體監控系統、自動尋的消防炮系統、小型高壓射霧器系統等設施，同時可采用自然通風或強制通風，有效的防止了煤的自燃。

5 工程實例分析

本文對氣膜鋼筋混凝土結構在儲煤上的優勢分析，可通過中天合創葫蘆素、門克慶兩座煤礦的實際工程應用案例來得到驗證。

在未使用氣膜鋼筋混凝土結構之前，兩座煤礦大都采用傳統的儲煤結構，而傳統儲煤結構的建設施工工期長，施工期間還易受惡劣天氣的影響，建成后對于煤炭的防火性能保護較差，且對結構的維護費用較高，更主要對環境的污染較嚴重。隨著國家政策的出臺和人們普遍對環保意識的增強，不斷追求更好的儲煤方式，而氣膜鋼筋混凝土結構成為儲煤的不二之選。圖2，圖3為氣膜鋼筋混凝土結構的儲煤倉。

采用氣膜鋼筋混凝土結構儲煤倉不僅外觀優美、防火耐久性提高而且對環境污染大大減小，順應了國家對環保發展的要求。

6 結語

通過以上氣膜鋼筋混凝土結構建筑與其他存儲倉結構的對比以及實際工程案例表明，氣膜鋼筋混凝土儲倉具有其他存儲結構無法比擬的優勢，也順應國家政策發展的潮流，必將受到工業、民建等方面的重視。

[1] 李彥偉.氣膜式薄殼混凝土球形倉介紹[A].中國煤炭學會煤礦建筑工程專業委員會2012年優秀論文匯編[C].2012:3.

[2] 張 成.大唐清苑熱電廠球形儲煤倉有限元分析[D].保定：河北農業大學,2014.

[3] 苗志同,曹 軍.氣膜鋼筋混凝土結構穹頂儲倉施工技術[J].山西建筑,2015,41(33):103-104.

[4] 許賢敏,張 杰.國外氣壓支模施工法在混凝土薄殼施工中的應用[J].工程設計與建設,2003(6):27-31.

[5] 陳英輝.氣膜鋼筋混凝土穹頂結構靜力與動力性能分析[D].邯鄲：河北工程大學,2017.

[6] 左 紅.氣膜鋼筋混凝土主體結構施工成本預測研究[D].邯鄲：河北工程大學,2017.

[7] 王 苗.氣膜薄殼鋼筋混凝土結構動力特性測試與有限元分析研究[D].邯鄲：河北工程大學,2017.

[8] 郭 豪.氣膜鋼筋混凝土穹頂結構動力特性試驗研究[D].邯鄲：河北工程大學,2017.

[9] 王振江,東海峰.條形料場及其在火電廠中的應用[J].露天采礦術,2015(3):40-42,46.

[10] 邢佰淼.全封閉條形煤場與全封閉圓形煤場的比較[J].內蒙古電力技術,2014,32(3):86-89.

[11] 孟杰毅.筒倉式堆場煤炭碼頭配煤生產策略研究[D].武漢：武漢理工大學,2013.

[12] 石緒強,張方明,李繼念,等.滑坡煤倉結構加固與新建砼筒倉經濟效果對比[J].山東礦業學院學報(自然科學版),1999(4):124-129.