1. 发展历史及应用

2. 设计及施工特点

3. 工程应用实例

4. 发展与展望

   ---部分图片来自互联网，侵删---

1.发展历史

   1942年华尔-奈夫将充气膜成形后，在膜的外表面布置钢筋网并喷射混凝土，形成球形圆顶结构；

    1972年劳埃德-特纳在气膜充气后，在膜的内表面喷涂一定厚度的聚氨酯泡沫，创建了一个泡沫自立式球形圆顶结构，并在泡沫内表面喷射了混凝土；

    1979 年，戴维和巴里南用索网约束系统及拱肋，建造了直径91 米的薄壳圆顶结构。

     目前，全世界已建设成4000多个多用途球形仓。

民用建筑

工业建筑

在我国的应用情况

       充气膜钢筋混凝土结构是一种因施工技术改进而产生的新型结构形式，真正实现了混凝土结构的薄壁和大跨，但目前在我国应用还比较少。

2.设计及施工特点

球仓结构的组成：

    球仓主要由环梁、充气膜、聚氨酯层、喷射钢筋混凝土壳组成。

球仓的设计分项：

    1、充气膜的设计

    2、喷射混凝土球壳的设计

充气膜的设计包括内容：

1）充气膜初始形态分析；

   初始形态是膜在充气后达到内外压力平衡并形成预张力刚度的状态。对外形控制较严格的建筑初始形态应考虑正交异性的膜材变形以及喷射混凝土施工产生的累积变形。

    充气膜内压一般在400Pa至750Pa之间。

2）荷载效应分析；

   荷载效应分析是在初始形态分析确定的几何形状、正常工作内压和预张力的基础上，考虑各种可能的荷载组合（风、雪、雨等）对膜结构内力和变形的影响。

3）膜剪裁分析；

    剪裁分析，就是将找形得到并经荷载分析复合的空间曲面，转换成无应力的平面下料图。

喷射混凝土球壳的设计

 1）喷射混凝土的球壳的内力和变形采用线弹性有限元法进行分析。

2）喷射混凝土的球壳的稳定分析可按考虑几何非线性的有限元法（即荷载-位移全过程分析）进行计算。初始缺陷可采用“一致缺陷模态法”，缺陷最大计算值可按结构跨度的1/100取值。

3）喷射混凝土的球壳温度应力计算应考虑边界约束条件。

施工总流程如下

3.工程应用实例

1、葫芦素球仓工程简介

    中天合创能源有限责任公司葫芦素矿井选煤厂产品仓、原煤仓单仓容量6万吨，为漏斗+活化给煤机出料形式。仓内径54m，高度56m，基础埋深3.7m，钢筋混凝土条形基础。仓下设返煤地道3条，填料内设减重廊道2条。

     地基处理采用复合地基，竖向增强体采用预应力管桩。经处理后复合地基承载力特征值为达到460kPa。

     仓内填料采用空气囊混凝土，有效的减少了填料的重量。

2、大屯球仓

      中煤大屯热电“上大压小”新建项目输煤系统的圆形煤场，内径70m，高度为40m。标高0.000地面以下环墙和混凝土管桩基础，标高0.000以上采用充气膜定型,喷射混凝土所形成的大跨度薄壳球形结构,从外向内依次为充气膜, 聚氨酯泡沫，钢筋混凝土薄壳。

4.发展与展望

      近年来，随着经济的发展，国家对资源、环保、成本等方面提出了更高的要求。

      气膜钢筋混凝土球仓具有较好的抗震性能和结构力学性能。它改变了传统的施工工艺，并且该结构具有受力特性及耐久性好，封闭效果好、占地面积小、外观美观、施工工期短、储仓空间大、装填系数高、具有良好的抗震和抗飓风等自然灾害的能力等特点，属新工艺、新技术，可广泛应用于建筑、电力、煤炭、粮食、水泥、化工原料等行业。

中煤天津设计工程有限责任公司-建筑市政院