转自公众号:建筑钢结构进展
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每年,Modern Steel Construction(MSC)杂志都会挑选一些有趣的钢结构项目,通常是一些小型的建筑或者小品/抑或是一些雕塑来展现钢材的最酷应用以及其他和钢结构相关的创新及进展。2021年的最酷应用项目包括一个以提供阴凉和吸收太阳光的形式来模拟树冠的水岸雨棚,一个可以让建筑工人们在熙熙攘攘的曼哈顿人行道之上作业的悬挑工作平台,旨在培训下一代焊工的一处教学设施以及一个献给医护工作者的爱心感谢雕塑等。
到2019年,由俄克拉荷马州天然气电力公司运营的位于俄克拉荷马州红岩峡谷州立公园Sooner发电站的两个输煤机已经接近其设计寿命,基于安全性的考量以及发电站可靠性方面的考虑,这两个输煤机亟需被替换。
原来的两个输煤机设计于20世纪70年代,2,200ft.(670.56m)长,被安放在由一个两向钢桁架结构体系支撑的封闭的廊道里。这些钢桁架支承在可提供侧向支撑的钢框架排架上并且在四分点处支承在可提供侧向和纵向支撑、维修入口以及安全出口的钢框架塔架上。原有的传送系统的基础体系采用的是钟形钻孔墩,如果可能的话,在新的传送系统中还打算对其进行重复利用。每个传送系统从尾到头的高差变化为132ft.(40.23m)。
在这个替换工程中选用了结构钢材料——由AISC会员单位北阿拉巴马加工公司(NAFCO)进行加工制作、Wolf Point结构师事务所(NAFCO下属的一个部门)进行设计——这样的安排有助于在指定的停机时间进行结构的快速安装,也可以在施工开始之前最大程度上进行预制加工。该项目没有考虑其他建筑材料,因为不适合或者在实施和工期进度方面的经济效益不是太好。对于原有的两个2,200ft.(670.56m)长的输煤机的全部拆除和替换工作必须要在仅有的短暂的8周停机期内完成。除此之外,起重机的位置、新的廊道组件的堆叠,以及拆除的旧廊道段的摆放,都要围绕着原有结构进行并且要跨过一条200ft.(60.96m)宽的水道。
对于整个替换系统,设计团队选择了这样一个解决方案,即钢塔架和两腿的支承排架,连同传送系统一起被封闭在一个带有一个中间走道的直径为12ft.,6in.(3.81m)的管状钢板廊道内。这个解决方案有若干好处。首先,采用焊接钢板管将廊道封闭起来有助于防尘并可收集水资源用于清洗传送系统。除此之外,钢管不仅仅起到围护的作用,本身还起到结构的作用,跨度为200ft.(60.96m)。预制装配则是另外一个优点。钢管的管段,其内部的结构钢、传送系统以及大部分管道管线都可以在加工厂里实现完全装配,然后再运输到施工现场,有助于降低项目现场的施工成本,减少现场施工活动。结构和传送系统的安装都可以在工厂停电的时候进行,这是一个最大的优点。最后,采用单直径截面的管结构使得钢结构的设计、建模、加工等都可以实现标准化。
然而,对于大部分支承排架来说,起控制作用的设计荷载是上拔力而不是下压力,因此其重力和廊道的风力系数相比就没那么重要。一些旧的基础无法抵抗上拔力因而被替换掉了。幸亏因为采用了钢框架而使得连接方案成为可能,项目团队能够让一些原有的基础参与工作来抵抗侧向荷载,在控制设计荷载方向增加了一些较新的钻孔桩。通过在新、旧钻孔桩之间的钢支柱来分担侧向荷载,也降低了新的钻孔桩的成本。
来源 | 建筑钢结构进展微信公众号
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