袁云刚 胡 亮

（中国水利水电第八工程局有限公司 长沙市 410007）

我国人工砂石技术的发展大致可分为三个阶段：摸索阶段、成熟阶段、不断创新的广泛应用阶段。经过多年的生产实践和国外新技术的引进，我国的人工砂石技术已进入了快速创新的时代，并得到广泛应用。国际先进技术与我国丰富实践经验的有机结合，使我国的人工砂石技术达到了、甚至在有些方面创造了世界一流水平。

至今与时代发展相适应的新的砂石系统设计理念已经形成。这种新的设计理念更注重环保，具有良好的技术性和经济性。可缩短建安周期，减少建设耗钢量、降低建安成本。注重环保，营造“绿色粮仓”，现阶段这样的发展趋势，对砂石系统的规划设计和建设提出了更高的要求。在沐若砂石系统建设过程中针对防雨棚的设计和建设，我们吸纳了新的工艺和新的设计理念，为以后境外砂石系统的规划建设提供了参考。

1 大型砂石系统传统雨棚的应用

大型砂石系统运行时，为了确保系统更优化地高效生产，成品料各项指标符合规范要求，调节料仓和成品砂仓均要设置雨棚。而众多的系统建设，料仓雨棚采用传统的混凝土框架结构或格构式钢结构，虽然能保证大跨度仓面的安全要求，但在国外的沐若项目建设，从环保低碳角度分析，混凝土结构形式对环境污染大，系统拆除后无法回收。格构式钢架结构在系统拆除后，再生型材大部分为短小废材，无法再次回收利用。从建设成本方面分析，传统的混凝土结构，高空作业强度大，模板支撑和加固成本高，拆模时间长，施工难度大，对场地要求高；格构式钢架对工人技术要求高，且施工强度高，施工周期长。从运行维护角度分析，混凝土结构维护难度大，格构式钢架维护工程量大。综上所述，传统的雨棚形式已无法满足在国外环境中的新砂石系统建设理念。

2 沐若各料仓雨棚新的选型

在“八局砂石 中国品牌”这个大环境的培养下，我们通过对沐若砂石系统的建设经验总结，得出了针对境外远离文明的人工砂石系统建设新理念。

2.1 调节料仓雨棚宜选用太空瓦拱型屋盖

在沐若砂石系统中，各中细碎、筛分调节料仓的跨度一般不大于30 m（调节料仓短边），从经济性，投资省，建设快，无维修角度来考虑，雨棚设计时尽可能选用太空瓦拱型屋盖。此种结构形式无梁无檩，空间开阔，跨越能力大，跨度在（9～38）m 任意选择，不同的跨度可选用不同的板厚。

太空瓦拱型屋盖，屋面即是围护结构,又是承重结构。在沐若砂石系统设计时各调节料仓选用此种雨棚结构，比常规结构作法有以下几个特点和优势：

（1）因太空瓦拱型屋盖轻，无需太多立柱支撑，支座之间无拉杆，可将常规6 m 柱距拉大至（9～12）m，从而减少1/3～1/2 柱位，大大降低总造价。

（2）各种调节料堆安息角在38°左右，立柱两侧料堆边沿边空间均不能利用。太空瓦拱型屋盖，拱较高（为1/5 跨度），较大的拱高可降低屋檐高度，缩短了立柱的高度，增大了空间利用率，减少立柱钢材用量，降低成本，也可阻止落料时部分灰尘的扩散，有利于环保要求。

（3）建造速度快，每天可达（700～800）m2，大大缩短了施工工期，有利于砂石系统建安期的成本管控。

（4）每件太空瓦拱盖之间用机械锁边连接，无需用螺栓，整个屋盖无钉空，自然防水，无渗漏，坚固耐用，在砂石系统运行期限内无需维护。此优点可减少运行期的维护成本。造型美观，色彩鲜艳赋予建筑物以全新的外观，有利于企业形象的提升。

（5）自重轻，整体构造科学合理，抗风抗震性能优越，可以抵抗高达160 km/h 强风，最大可以承受148 kg/m2的雪载，能抵抗高达7 级强震。降低了运行期的安全风险。

（6）彩板拱顶是利用拱型屋顶成型机组在施工现场，利用（0.8～1.4）mm 的涂层彩色钢板（卷板）经冷压,冷弯成弧形拱板,咬口锁缝、吊装、再咬口锁缝、锚固等几道工序形成整体屋顶。拱型屋顶成型机组为车载机组,全部设备都可装备在汽车上,具有机动性。只要路通、电通，场地平整，有一定工作面都可迅速完成金属屋顶的流水生产线，进行现场生产制作。施工机动灵活，适用于砂石系统前期建安的工作环境。

2.2 成品砂仓雨棚根据地形选用拱形钢结构或H型钢的轻型钢结构

（1）对于冲沟处布置砂仓的雨棚结构。

沐若砂石系统设计时，成品砂仓布置在冲沟处，雨棚选用大跨度拱形钢屋架，利用冲沟两侧地形浇筑拱架两端混凝土支座。大跨度拱形钢屋架在铁路建设方面应用较为成熟，主要建设火车站无站台柱雨棚，一般跨度为（45～66）m，柱距（18～33）m。

布置在冲沟处的成品砂仓，雨棚跨度不大于66 m，选用大跨度拱形钢屋架。拱架断面为倒梯形或V型箱式断面，拱断面高（1.2～1.5）m，柱距18 m（具体参数需计算确定）。采用拱形结构取消卸料胶带机桁架立柱，桁架直接焊接在拱顶处，卸料桁架作为雨棚横向联系梁，使得整个雨棚结构更稳定。

成品砂仓布置在冲沟处，雨棚设计时选用此种雨棚结构比常规结构作法有以下几个特点和优势：

①拱形屋架在竖直荷载作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且有水平反力，由于水平反力的作用，拱的弯距大大减小，合理的拱轴，钢架承受压力，弯距、剪力都较小，故拱的跨越能力比梁大的多。对于砂石系统建设选用此结构形式，可降低耗钢量，节约成本。

②采取此种结构可取消砂仓卸料胶带机桁架的立柱，将卸料胶带机桁架焊接在拱架的拱顶。由于卸料胶带机立柱要抵抗几十米砂料卸料不均衡带来的侧压力，故立柱结构都做的很大，取消立柱大大降低了钢材的用量，对于雨棚的整体结构来说，不仅节约了成本，也省掉了后期对卸料胶带机立柱的维护费用。

③由于布置在冲沟处的砂仓地形狭小，选用拱形刚结构使得雨棚内无立柱，更便于设备在砂仓内进行作业。保证不同脱水期的砂料利用率，降低运行成本。

④大跨度拱形雨棚造型美观，气势宏伟，有利于企业形象的提升。虽然此种形式稳定性计算比较复杂，但可借鉴铁路建设无站台柱雨棚的成熟经验。

由于此种结构受拱高的影响，在平面场地上布置的成品砂仓，无法满足成品料的堆高要求，增高供架两端的支座会加大雨棚建设的成本，故不适用。

（2）对于平面位置的雨棚结构。

成品砂仓布置在平面场地时，雨棚可利用卸料胶带机立柱作为中间支撑的门式屋架，屋架材料选用H 型钢，一般跨度在（30～60）m，柱间距一般（6～12）m，如场地宽度超过60 m，可选用连续跨来满足设计需求。H 型钢屋架其截面积的分配更合理、更优化,具有良好的抗弯、抗压性能,比常用的其他机构形式节省劳力、降低用钢量，从而降低建设成本。

成品砂仓布置在平面场地，雨棚设计时选用此种雨棚结构比常规结构作法有以下几个特点和优势：

①H 型钢的门式轻型钢结构，主结构和次结构均采用了高强度钢材、从而减轻了自身的重量、能够建成大跨度的自溯形式。更能充分利用空间、也使建筑物的布局更加灵活。

②屋面较轻，结构尺寸小，不仅可减小立柱截面尺寸，基础也相应减小，降低了用钢量和土建的成本。

③屋架直接利用H 型钢，翼缘宽，侧向刚度大，抗弯能力强，屋架制作时只需对钢材端头进行铆接，生产、加工、焊接质量能够得到很好的保证。直接使用整体型材可以使雨棚建设的材料损耗降至最低，降低了成本。

④H 型钢屋架，截面尺寸很小，可有效地利用建筑空间，降低支撑体系的高度，节约成本。

⑤屋架直接利用H 型钢，结构简单，焊接量非常小，型材拖至工地直接可自行施工。大大降低了制作成本和作业强度，减少项目人力资源的投入，缩短了施工周期，便于项目成本的管控。

⑥H 型钢的门式轻型钢结构，在系统运行完成后可加工再生型材。由于整个屋架均为型材对接而成，它可方便地再加工，制成部分型钢和再生型材，有利于成本的回收，更环保。

⑦结构设计计算简单，有图集直接参考，结构设计的成本低。

3 选型雨棚结构在实施过程中关键点的控制

（1）雨棚施工前，卸料胶带机已施工完成，确定屋架尺寸时，要测量卸料桁架的实际宽度，避免屋架与桁架搭接不上。

（2）如果有天沟，系杆不能设计到紧贴着柱顶的部位，否则将可能导致无法安装落水管。另外天沟落水管和系杆以及柱间支撑的位置一定要考虑好，否则要么碰到系杆，要么碰到柱间支撑。

（3）水平支撑上花篮螺栓位置的布置要合理，不要过于偏离主梁，应该考虑方便安装为主。否则工人在安装时必须探出身子来拧紧花篮螺栓或者用爬梯上去，要么等檩条安装结束后爬上檩条拧紧花篮螺栓这样非常不安全。另外也要考虑一下隅撑的布置位置，不要在布置水平支撑时与隅撑碰撞。

（4）不要片面地在檩条的拉条孔上考虑“受拉边、受压边”等因素，打出上下边距不等的孔眼，因为安装时是很容易装反的，结果反而不利。

（5）高强螺栓的位置要合理，要考虑扭断器及扭矩扳手的施工空间，不要在安装时，因为空间太小，扭断器及扭矩扳手无法就位等，导致高强螺栓梅花头无法拧断或高强螺栓无法拧紧。

（6）高强螺栓连接板如果有可能，尽量采用上下对称的螺栓布置方法。上下螺栓孔不对称，如果弄反了，在现场就无法对接。

（7）地脚螺栓在土建时埋设，如后期金结施工复查出问题，已经来不及了，所以在土建施工前一定要特别提醒，要有交底的文字依据，在土建验仓时，测量要现场对点位复核。

（8）屋面檩条布置图和钢梁的详图要认真核对，常发现有屋面檩条布置图与钢梁详图的檩条数量不合。

4 结语

从沐若各料仓雨棚的选型、施工中关键点的解决等方面分析，境外砂石系统规划设计和建安时，各调节料仓宜选用太空瓦拱形屋盖；成品砂仓布置在冲沟内，宜选用无中间柱的拱形屋盖；成品砂仓布置在平面位置时，宜选用H 型钢的轻型门式钢结屋架。通过以上的方法使砂石系统建设更能符合在国外的发展理念，有利于工程建设的成本管控。从结构的选型和减少施工不必要的开支着手为企业带来更高的效益。

[1]李阳，于华时.轻型钢结构设计与制作新技术实用手册[M].北京：当代中国音像出版社，2010.