短程线三角形网格网壳与双向子午线网格网壳的技术性能比较

短程线三角形网格网壳与双向子午线网格网壳的技术性能比较PAGE3PAGE1 空间三角形网格网壳与空间四边形网格网壳的技术性能比较空间三角形网格网壳（又称：短程线网壳）空间四边形网格网壳（又称：双向子午线网壳）上述两种壳体结构都可以实现球面结构。但是哪种结构形式更有技术优越性？哪种结构更有发展前途？哪种结构更适应机械化、工厂化生产？哪种结构更适应施工现场安装并满足质量和技术要求呢？下面我们从结构理论分析上、从工厂化生产上、从施工安装现场要求上、从满足质量和技术要求上、从网壳结构发展前途上进行分析和比较。结构理论分析比较大家知道，三角形是最稳定结构，因此短程线三角形网格网壳（空间三角形）结构比双向子午线（空间四边形）网格网壳结构具有更好的受力性能和稳定性。这一结论已通过结构理论分析和实验得到证实，下面的图表就是国外研究机构的研究成果：网壳类型空间四边形网格空间三角形网格无腹杆，即空间四边形网格有腹杆，即空间三角形网格凯威特型联方网格型短程线网格型网壳重量（kg）45004500450045004500节点数量6161616161最大均布荷载（kg/m2）220142122156220最大不均布荷载（kg/m2）右边左边60301376898491376819598不均布荷载下的相对强度（%）30705070100在60和30kg/m2不均布荷载下的网壳最大变形450mm39mm42mm22mm22mm由上表对比数据和国外研究机构的研究成果表明：在结构用材量相同的情况下，双向子午线网格网壳（空间四边形）的承受不均布载荷的能力仅为短程线三角形网格网壳（空间三角形）的30%，且变形量大20倍。二．上表同时可以看出短程线三角形网格网壳的技术优点；此外，在生产、施工、安装、质量上的优点如下：网壳受力性能好：主要表现为空间三向传力，其节点处能承受弯曲应力，既能传递压力，也能传递拉力；网壳稳定性能好：主要表现为结构具有良好的稳定性，本身具有自动成拱、自动找圆功能，能更好地控制装配质量；网壳由计算机实行自动化设计：网格划分合理，杆件的长度差别不大，球面上的弧线是给定的曲线，两点之间的长度为最短，经过改进所有杆件都和球面曲线贴合；所有零部件实现了工厂化、标准化生产，采用模具加工，质量好，效率高，成本低；现场施工安装方便、快捷，φ50m直径的短程线三角形网格网壳现场安装时间仅需10天，施工费用节省，现场安装时无需大型起吊设备配合，不占用施工现场地方，且现场动火量少（除边缘节点板少量动火外）；现场安装网壳自动成拱、自动找圆，安装质量得到保证；网壳与罐顶不用焊接，顶板施工方便，节省工时，球面成形度好，外观圆滑美观；短程线三角形网格网壳的杆件防腐工作可工厂预先完成，不需现场施工，由于现场杆件安装不需动火，防腐质量得到保证；短程线三角形网格网壳具有可修复性，且费用低，时间短；经实验破坏后，修复实体破坏试验罐（1/4破坏面）仅用了三天时间。由上述几个优点，可以看出短程线三角形网格网壳不管是在工厂化生产，还是在现场安装施工，都能完全满足技术要求和质量标准，因此可以得出短程线三角形网格网壳是非常成熟的技术，是有很大发展前途的技术。从我们设计和工程实例的结果来看：空间三角形网格结构比空间四边形网格结构有更好的受力性能和稳定性；其中，又以短程线网格的受力性能和稳定性最好。我们在设计时，首先考虑符合用户所提的技术条件，再根据油罐直径顶盖尺寸，一般首选短程线网格，然后才考虑其它三角形网格，基本不考虑空间四边形网格。因此短程线三角形网格网壳是目前国内大型油罐顶盖首选的先进技术和产品。2000年在上海金山石化炼化部二号储运装置建成的两台直径60m的三角形网格钢网壳，和2003年在上海赛科石化建成的四台直径60m的三角形网格铝网壳已正常、安全、平稳的运行至今。2000年在金山石化制作的2台直径60米钢网壳2003年在赛科石化制作的4台直径60米铝网壳由此可看出：双向子午线网格网壳结构技术由于网格划分本身所存在的缺陷，不利于工厂化、标准化生产，现场施工困难，质量不易控制。从空间四边形结构上来分析，它在支座上传力情况和对罐壁稳定性的影响还不如原先我国通常采用的板肋结构技术。因此双向子午线网格网壳结构技术已遭大部分设计院和生产用户冷落，特别是经过神华网壳工程事故后，设计单位及用户对网壳质量更为重视，通过详细的对比计算均放弃了子午线方案而采用三角形方案。根据我们从中石化、中石油行业内有关用户反馈来的信息和我厂生产、销售的实际情况来看，一些原来使用双向子午线网格网壳结构的用户纷纷改用短程线三角形网格网壳结构。其理由就是：（1）双向子午线网格网壳结构技术现场施工难度很大，球面成形度不好，外观凹凸不平，很不美观。（2）双向子午线网格网壳结构技术现场质量很难保证，其球面曲线现场根本无法做到和保证；（3）双向子午线网格网壳结构技术现场施工必须大型起吊设备配合，施工周期长（φ50m直径的双向子午线网格网壳现场施工时间约需30~40天）；（4）双向子午线网格网壳单个构件很长，构件相对来说很柔，网壳成型度不易控制，凹凸不平度较大，质量很不稳定；（5）双向子午线网格网壳现场焊接工作量很大，对不宜动火的场所很不适应，因现场施工需大量焊接等原因，极易破坏杆件表面防腐层；（6）双向子午线网格网壳支座节点分布不均匀，对罐壁的稳定很不利（由于双向子午线网格结构是两个方向的杆件上下交叉，支承在罐壁上的受力点不在同一标高位置，对罐壁的稳定非常不利）；（7）空间四边形网格，由于杆件长，两个方向的杆件上下交叠，因此修复很困难，且周期长（假如1/4破坏