蒙華清
(廣西華錫集團(tuán)股份有限公司再生資源分公司,廣西 南丹 547205)
廣西大廠礦區(qū)選礦廠廠房鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及前景
蒙華清
(廣西華錫集團(tuán)股份有限公司再生資源分公司,廣西 南丹 547205)
隨著國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展走向成熟,使用范圍廣,大廠礦區(qū)選礦廠房結(jié)構(gòu)將逐漸由單一的全封閉混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展到多樣化的鋼結(jié)構(gòu),其發(fā)展?jié)摿薮螅熬皬V闊,將覆蓋整個(gè)大廠。
選礦廠;廠房;鋼結(jié)構(gòu);潛力;前景;可觀
廣西南丹大廠鎮(zhèn)境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富,尤其錫礦最為豐富,被譽(yù)為“中國(guó)錫都”。此外,銻礦資源全國(guó)第一;鉛、鋅保有儲(chǔ)量在全國(guó)名列前茅;銦保有儲(chǔ)量獨(dú)占世界鰲頭;金、銀、鎢等稀有金屬的儲(chǔ)量也頗為可觀。依附這一獨(dú)特的礦產(chǎn)資源優(yōu)勢(shì),大廠鎮(zhèn)境內(nèi)形成了以采、選、冶為龍頭。本世紀(jì)50年代,相繼涌現(xiàn)出長(zhǎng)坡選礦廠、巴里選礦廠和砂坪選礦廠等三個(gè)大中型選礦廠,其廠房結(jié)構(gòu)都是采用單一的全封閉混凝土結(jié)構(gòu)。隨著國(guó)內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展走向成熟,使用方便、范圍廣,近期修整、改造和新建的選礦廠廠房大都采用了鋼結(jié)構(gòu)。本文將從環(huán)境地理?xiàng)l件、交通狀況、鋼材料及鋼結(jié)構(gòu)使用、廠房的投資和鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)等方面對(duì)大廠鎮(zhèn)礦區(qū)選礦廠鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及前景進(jìn)行闡述與分析。
1.1氣候條件
大廠礦區(qū)屬中低山地形,海拔標(biāo)高710~1008m,相對(duì)高差一般為100~150m左右,最大298m。屬亞熱帶氣候區(qū),年平均氣溫17℃,雨量充沛,年降雨量1200~1500mm,每年5~9月份為雨季。氣候多樣,地區(qū)差異和垂直差異明顯,具有高原山區(qū)的氣候特點(diǎn)和變化規(guī)律。其特點(diǎn)是氣溫低、雨量多、光照少、南北氣候差異很大,干旱、冰雹、低溫、霜凍等災(zāi)害性天氣出現(xiàn)頻繁,局部地區(qū)風(fēng)、澇災(zāi)害也常有出現(xiàn)??偟恼f是冬寒冷、夏溫?zé)幔呵餂鏊ù号t、秋冷早),霜期較短。
1.2生產(chǎn)環(huán)境
選礦廠大多都是濕式選礦,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)濕氣重、水分高,鋼結(jié)構(gòu)在水的作用下容易被腐蝕。加上選礦廠生產(chǎn)中使用大量的浮選藥劑,如硫酸銅、硫酸、黃藥等。這些浮選藥劑大都是具有腐蝕性,與鋼材接觸會(huì)發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng),從而加快了鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速度,影響鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命。
雖然大廠礦區(qū)氣候條件、生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣,影響使用壽命和廠房的服務(wù)年限,但是隨著防腐技術(shù)發(fā)展,可以根據(jù)環(huán)境不同,采用不同的防腐措施,從而達(dá)到延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命和廠房的服務(wù)年限的目的。
南丹縣位于西南公路 210國(guó)道和黔桂鐵路交叉點(diǎn)上,西南出海大通道成都—重慶—貴陽—南寧—柳州—北海二級(jí)公路貫城而過;國(guó)家重點(diǎn)工程龍灘水電站的前期工程南丹—天峨二級(jí)公路也已建成。
大廠礦區(qū)北至南丹縣城45km,東至河池市86km,均有三級(jí)以上公路相通;礦區(qū)內(nèi)的選礦廠已建混凝土公路與大廠鎮(zhèn)相通。
廣西南丹大廠礦區(qū)交通運(yùn)輸十分便利,便于各種鋼材的運(yùn)輸。在建造廠房時(shí),從外地購(gòu)買的各種鋼材都能及時(shí)到位,不影響施工速度和工期。
圖1 大廠礦區(qū)地理位置圖
3.1鋼材料的歷史發(fā)展
鋼鐵材料的產(chǎn)生歷史悠久,可以追溯到4000年前。當(dāng)代的鋼鐵材料的內(nèi)涵與3500年前的鋼鐵材料相比已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化,與19世紀(jì)后期以Bessemer煉鋼技術(shù)為代表的近代鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)所生產(chǎn)的鋼鐵材料相比也發(fā)生了顯著的變化。在歐洲,目前汽車上應(yīng)用的鋼鐵材料80%均為近10年來所研制開發(fā)生產(chǎn)的新型鋼鐵材料(工業(yè)化國(guó)家的汽車行業(yè)是鋼鐵材料的主要用戶)。同時(shí),正由于鋼鐵材料屬于傳統(tǒng)材料,處于工業(yè)化發(fā)展階段的國(guó)家將由于發(fā)展需要而不斷建設(shè)投產(chǎn)形成新的生產(chǎn)能力,而處于后工業(yè)化社會(huì)的鋼鐵發(fā)達(dá)國(guó)家的過剩生產(chǎn)能力也希望繼續(xù)發(fā)揮作用,因而在鋼鐵材料的生產(chǎn)質(zhì)量和技術(shù)性能方面的競(jìng)爭(zhēng)將非常激烈,因此,鋼鐵材料的高技術(shù)化是其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的必然發(fā)展趨勢(shì)。
此外,目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)使用的多數(shù)鋼鐵材料的使用性能和技術(shù)指標(biāo)均有了進(jìn)一步提高,絕大多數(shù)鋼鐵材料的潔凈度和均勻度有所提高。新世紀(jì)的高層建筑、深層地下和海洋設(shè)施、大跨度重載橋梁、輕型節(jié)能汽車、石油開采和長(zhǎng)距離油氣輸送管線、大型儲(chǔ)存容器、工程機(jī)械、精密儀器、船舶艦艇、航空航天設(shè)備、兵器裝備、高速鐵路、核工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、水電和火電能源設(shè)施等領(lǐng)域都大范圍使用鋼材料。
3.2我國(guó)現(xiàn)有鋼材料
鋼是由生鐵經(jīng)過冶煉、鑄錠、軋制、熱處理等工藝過程生產(chǎn)而成的。鋼材的種類繁多,為便于選用,常從不同角度加以分類,如:(1)按冶煉時(shí)脫氧程度不同分類可分為:沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼;(2)按化學(xué)成分分類可分為:碳素鋼和合金鋼;(3)按有害雜質(zhì)含量分類可分為:普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼;(4)按用途分類可分為:結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊鋼。說明鋼材種類繁多,在建造廠房時(shí)根據(jù)自身情況可以多向選擇,能夠滿足廠房設(shè)計(jì)要求和經(jīng)濟(jì)要求,讓我們的錢財(cái)充分發(fā)揮出最大的作用,少花冤枉錢,少“張冠李戴”。
3.3鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展情況
3.3.1鋼結(jié)構(gòu)在國(guó)外的發(fā)展
目前,發(fā)達(dá)國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)建筑呈現(xiàn)出用途廣泛和用鋼量大的特點(diǎn),鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性已經(jīng)從先進(jìn)國(guó)家的實(shí)際應(yīng)用中得到肯定。鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于高層、超高層建筑,大跨度和大空間建筑,量大面廣的中小型工業(yè)、商業(yè)、社區(qū)、文教衛(wèi)生等建筑,以及大部分的低層非居住型建筑中。在歐洲、美洲、日本、臺(tái)灣等地,廠房興建全部采用鋼結(jié)構(gòu)。在美國(guó),大約70%的非民居和兩層及以下的建筑,均采用輕鋼架體系。鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用,拉動(dòng)了建筑用鋼量的不斷增長(zhǎng)。在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家,鋼結(jié)構(gòu)用鋼量已占到鋼產(chǎn)量的 30%以上,鋼結(jié)構(gòu)建筑面積占總建筑面積約40%以上。
3.3.2鋼結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展
在鋼鐵、船舶制造,高鐵建設(shè)中,我國(guó)已躍居世界第一,正在努力向鋼結(jié)構(gòu)第一大國(guó)前行。 改革開放30多年來,我國(guó)經(jīng)濟(jì)取得飛速發(fā)展,我國(guó)已經(jīng)成為一個(gè)經(jīng)濟(jì)大國(guó),將向經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。未來我們的國(guó)家、我們的企業(yè)在發(fā)展過程中,將面臨更大的挑戰(zhàn)。企業(yè)在擴(kuò)張規(guī)模的同時(shí),更要注重提升控制力和核心技術(shù)創(chuàng)新能力。更應(yīng)當(dāng)注重堅(jiān)持以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),轉(zhuǎn)變發(fā)展方式,拓展視野,進(jìn)而推動(dòng)中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)持續(xù)、健康、快速地發(fā)展。
3.4鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用案例
隨著鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)外各種領(lǐng)域都使用了鋼結(jié)構(gòu),尤其是房屋、道路和工業(yè)廠房的應(yīng)用已相當(dāng)成熟。
3.4.1國(guó)外鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用案例
如日本千葉縣43 層、高180M的NEC大樓,該建筑內(nèi)部布置大開口和大空間庭院,其巨型結(jié)構(gòu)是由四根巨型結(jié)構(gòu)柱和四個(gè)巨型的空間桁架梁組成的巨型空間桁架體系。
如德國(guó)法蘭克福 1997年建成的商業(yè)銀行新大樓,63298.74M,也是歐洲最高的一棟超高層建筑。該建筑平面為邊長(zhǎng)60M的等邊三角形,其結(jié)構(gòu)體系是以三角形頂點(diǎn)的三個(gè)立框筒為“巨型柱”,通過八層樓高的鋼框架為“巨型梁”連接而圍成的巨型筒體系,具有極好的整體效應(yīng)和抗推剛度,其中“巨響梁”產(chǎn)生了巨大的“螺旋箍”效應(yīng)。
如世界上最大的室內(nèi)體育館是美國(guó)1996年奧運(yùn)會(huì)的主體育館棗亞特蘭大體育館(擬橢圓形平面,186M×235M),采用的是張拉整體體系的屋蓋,主要由索、桿、膜組成,是當(dāng)今最有發(fā)展前途的一種新型空間結(jié)構(gòu)。
3.4.2國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用案例
我國(guó)自1949年全國(guó)解放后,鋼結(jié)構(gòu)就在大跨重型工業(yè)廠房、大型公共建筑和高聳結(jié)構(gòu)中得到了應(yīng)用。尤其是近20年來,鋼結(jié)構(gòu)更加廣泛應(yīng)用于土木工程的公共建筑中,比如沈陽桃仙國(guó)際機(jī)場(chǎng)屋蓋,北京天文館新館工程等,我國(guó)目前不僅能生產(chǎn)各種類型的建筑鋼材,同時(shí)鋼材生產(chǎn)的新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品日益也增多,如彩鋼壓型板、彩鋼復(fù)合板、彩鋼扣板、拱形廠房及彩鋼制品等的生產(chǎn),使建筑結(jié)構(gòu)充滿現(xiàn)代化時(shí)代氣息,實(shí)際證明鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國(guó)更具有廣闊的發(fā)展前景。
我國(guó)80年代建成的11幢高層建筑鋼結(jié)構(gòu)最高為208米;90年代以來正在建造或設(shè)計(jì)的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)共約72幢,最高的達(dá)420米(已建)和460米(設(shè)計(jì))。
最近在大連興建的高度 200米高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)洋大廈鋼結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)、制造、安裝和材料全部是由國(guó)內(nèi)承擔(dān)和供應(yīng)的。
3.4.3大廠選礦廠廠房鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用案例
隨著鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)成熟和廣泛應(yīng)用,大廠礦區(qū)的選礦廠廠房也采用鋼結(jié)構(gòu)。如廣西華錫集團(tuán)再生資源分公司2013年新實(shí)施的“巴里和長(zhǎng)坡尾礦分選分送工程”和“銅坑井下雜礦回收流程工程”,廠房都采用了全鋼結(jié)構(gòu)形式。
國(guó)家工業(yè)時(shí)期,選礦廠設(shè)計(jì)照搬前蘇聯(lián)建廠模式,將將所有選礦設(shè)備框起來,出現(xiàn)“深基重蓋,肥梁胖柱”,選礦廠廠房在選廠建設(shè)投資中占有相當(dāng)大的比例,據(jù)統(tǒng)計(jì),當(dāng)時(shí)有的已占50%以上,最少的也有30%左右,見表1。
表1 20世紀(jì)90年代前中國(guó)選礦廠土建占選廠總投資比例
最近在某地建設(shè)1座600t/d規(guī)模的尾礦在回收金屬的選礦廠,在吸取前人和現(xiàn)代選礦廠建設(shè)理念的基礎(chǔ)上,選廠廠房采用全鋼結(jié)構(gòu),其所占投資比例僅為5%。2013年大廠礦區(qū)廣西華錫集團(tuán)再生資源分公司新實(shí)施的“巴里和長(zhǎng)坡尾礦分選分送工程”和“銅坑井下雜礦回收流程工程”,廠房都是采用全鋼結(jié)構(gòu)形式,占投資總額為3%。說明選礦廠廠房采用鋼結(jié)構(gòu)大大降低了土建建設(shè)成本。
鋼結(jié)構(gòu)在當(dāng)近建筑業(yè)中的占重要地位,是由鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)所必然形成的。鋼結(jié)構(gòu)建筑呈現(xiàn)5大優(yōu)勢(shì):
(1)質(zhì)量好。鋼管混凝土柱子充分合理利用了鋼和混凝土的料特性,提高相應(yīng)的強(qiáng)度來縮小截面,其抗壓、抗側(cè)彎強(qiáng)度,均比混凝土柱高1.5倍,大大增加了抗強(qiáng)震的能力;克服了傳統(tǒng)建筑中的“肥梁胖柱”的弊病,增大了有效空間。
(2)造價(jià)低。由于鋼包混凝土的共同作用與互補(bǔ)優(yōu)勢(shì),梁柱的斷面可以縮小 50%以上,因此,輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)的用鋼量比混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量下降15%左右,混凝土減少50%,人工費(fèi)用下降75%,運(yùn)費(fèi)下降75%,基礎(chǔ)處理費(fèi)下降20%~30%。雖然輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)采用的合金鋼的價(jià)格要比普通鋼高,復(fù)合墻體的價(jià)格要比砌體墻高得多,但這些造價(jià)與降價(jià)的費(fèi)用相抵,總體投資還是比傳統(tǒng)鋼筋混凝土體系下降5%~15%。
(3)自重輕。采用輕質(zhì)的各種材料,組成高強(qiáng)、防火、防水、絕熱、隔音、節(jié)能的復(fù)合墻體,替代傳統(tǒng)的粘土磚和其它笨重的砌體材料。采用輕型鋼結(jié)構(gòu)體系,混凝上用量可降低50%,房屋整體重量比混凝土建筑重量下降75%。
(4)施工周期短。采用輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系,不需要現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋼筋,不需要制作模板,樓板現(xiàn)澆混凝土?xí)r,不需要臨時(shí)支撐,這樣,可以大大地加快施工現(xiàn)場(chǎng)的拼裝速度。因此,輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)體系的建設(shè)周期,可以比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式縮短 50%~75%,可以大大縮短投資資金的占用周期,提高資金的使用效率。
(5)可再利用。鋼結(jié)構(gòu)及其配套技術(shù)的相應(yīng)部件,絕大部分可以工廠化制作,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。鋼結(jié)構(gòu)住宅的材料,具有可再生利用性、可改造性。
隨著鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的成熟和使用范圍廣泛,大廠礦區(qū)選礦廠廠房鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是必然,只是時(shí)間而已。如果能在防腐措施加以保護(hù)和研究,鋼結(jié)構(gòu)在大廠礦區(qū)的應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿薮?,前景廣闊。加上隨著老混凝土廠房的老化和使用年限的限制,大廠選礦廠的舊廠房將不斷整修更新,為鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供更多的機(jī)會(huì),鋼結(jié)構(gòu)取代混凝土結(jié)構(gòu)的新局面即在眼前。
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Guangxi Dachang ore dressing plant of steel structure application and prospect
with the development of steel structure technology at home and abroad to mature, the use of a wide range of Dachang ore dressing plant, the structure will be gradually by the steel structure to the development of diversified fully enclosed concrete structure of a single, its development potential, prospects, will cover the whole of Dachang.
Mineral processing factory; workshop; steel structure, potential; prospects; considerable
TD92
A
1008-1151(2015)09-0044-03
2015-08-12
蒙華清(1986-),男,廣西環(huán)江人,供職于廣西華錫集團(tuán)股份有限公司再生資源分公司,從事技術(shù)管理工作。