骨料生产线成品堆棚屋架结构经济性分析

来源:张乐(黄山晶品建筑集料科技有限公司)
时间:2015-01-28
摘要:在水泥、铁矿、煤矿、砂石骨料等工业生产线中,物料储存堆棚必不可少。本文旨在通过一个骨料生产线的相关数据,得出物料堆棚在整个项目中的费用所占比例;可以将堆棚划分为屋架、挡墙、地坑三个组成部分,然后通过对不同项目的堆棚进行造价构成分析,得出不同结构形式屋架的相关经济指标。同时,也为工艺、结构设计进行有针对性的优化设计提供理论依据。
  关键字:造价构成、材料总用量、面积均值、吨均耗材、优化设计
  
  一、堆棚在骨料生产线中的投资比重
  
  在水泥、铁矿、煤矿、砂石骨料等工业生产线中,原料及成品的储存环节必不可少。由于生产量大,相应的物料储库平面尺寸要足够大,这就使得其在生产线中的投资将会很大。
  
  1-表-1是黄山晶品院所做的一条台时产量500吨/时的砂石骨料生产线的各部分建筑工程造价汇总表。


  注:本表中未包含钢结构楼梯、平台栏杆的费用。
  

  根据1-表-1台时500吨产量骨料项目建筑工程造价汇总分析表,利用数据分析工具生成造价构成比例1-图-1。


  
  从该骨料线建筑工程造价构成比例来看,成品堆棚一项建筑工程造价占总投资比例约为40%。同时,也由上图可以看出砂石骨料生产线中,成品堆棚是耗资最大的一个子项。
  

  根据相关数据,我们得到1-图-2 该项目成品堆棚造价构成比例。


  
  从堆棚造价构成比例扇形图来看,挡墙比例最小,屋架占堆棚总造价约37%的比例。由此可见,钢结构屋架是骨料成品堆棚中投资较大的一个部分。
  
  二、堆棚屋架结构经济性分析
  
  为了能够更加详细的分析堆棚结构,下文将就四个类似生产线中的物料存储堆棚进行深入解析,以便了解堆棚屋架部分的各项指标。
  
  本文选取甲、乙、丙三个骨料生产线中的成品堆棚和丁项目水泥生产线中的粘土储存库进行专项分析。我们可以将堆棚划分为钢结构屋架、混凝土挡墙、混凝土地坑廊道三个组成部分,从堆棚屋架结构形式上区分,项目甲、项目乙中成品堆棚属于门式刚架,项目丙的堆棚属于桁架结构,项目丁的堆棚属于管桁架体系。下文将对堆棚钢结构屋架结构的工程造价在既有数据的基础上进行分析。
  
  1、各案例中堆棚结构信息概况:
  
  项目甲,成品堆棚平面尺寸长度80m,宽度24m。设计三道内部隔墙储存四种粒径骨料成品,隔墙高度5m;外部围墙沿轴线布置一周高度5m;两道地坑用于发送成品,地坑总长101m,内部净高及净宽均为2.8m;屋架钢结构形式为门式刚架,一共11榀,屋架倾斜19度,刚架柱高度2.55m;屋架上部设置四个输送转运站。
  
  项目乙,成品堆棚平面尺寸长度120m,宽度29m。设计三道内部隔墙储存四种粒径成品骨料,隔墙高度5.5m;外部围墙沿轴线布置一周高度5.5m;三道地坑用于发送成品,地坑总长153.42m,内部净高及净宽为3.3x3.0m;屋架钢结构形式为门式刚架,一共17榀,屋架倾斜21度,刚架柱高度6.5m。
  
  项目丙,成品堆棚平面尺寸长度60m,宽度20m。两道内部隔墙储存三种粒径成品骨料,隔墙高度5.5m;外部围墙沿轴线布置一周高度5m;三道地坑用于发送成品,地坑总长66m,内部净高及净宽为2.9x4.05m;屋架结构形式为桁架结构,一共7榀,屋架倾斜11度。
  
  项目丁,粘土储库平面尺寸长度143m,宽度55m。外部围墙沿轴线布置一周高度5m,内部无隔墙;此储库不设置地坑输送;屋架钢结构形式为管桁架,宽度方向分两跨,长度方向分11跨。



  进行数据分析之前,我们先引入两个概念,即面积均值、吨均耗材。面积均值是用材料总量除以相应堆棚的建筑面积得到的数据,以分析材料在堆棚单位面积上的材料耗用指标。吨均耗材是指将材料总量除以相应堆棚储量,得到每吨储量需耗用材料指标。
  

  2、堆棚钢结构屋架:



  
  图表说明及分析:
  

  1)2-图-1是根据基础数据(此文不再列出)得出的堆棚屋架钢材总量的直方图。从2-图-1并结合前文,可以看出四个案例的钢结构屋架用钢总量上甲、乙两个门式刚架堆棚总量相近;丙项目的桁架结构由于堆棚尺寸小,所以用钢量最小;而管桁架结构的丁项目堆棚由于体量大,所以用钢总量最大。



  
  图表说明及分析:
  

  1)从2-表-2及2-图-2的数据折线可以看出,除甲项目堆棚以外,其他三个项目的堆棚屋架钢材用量面积均值接近。通过对基础数据的分析发现,甲项目屋架钢材面积均值高的原因主要受屋架上部皮带钢结构转运站及巡检通道影响,若去除此部分重量甲项目屋架本身用钢量与其他几个项目均值较为接近。从结构形式的角度分析,门刚与桁架结构用钢量面积均值接近,管桁架结构用钢量面积均值较小。


  
  图表说明及分析:
  
  从2-图-3不同形式的屋架吨均耗材折线图走向中可以看出,乙、丙、丁项目的吨均耗材指标比较接近,且有所波动。甲项目最高的原因主要是,在甲项目的堆棚屋架顶部有四个皮带输送转运站,从筛分车间输送过来的骨料不仅可以通过下料溜子进入堆棚,另外也可通过皮带转运至堆棚外侧设置的临时骨料堆场。由于增加了钢结构转运站所以导致堆棚整体结构钢材用量上升,若去除此部分的影响,屋架本身的吨均耗材指标与同为门式刚架结构的项目乙的吨均耗材指标相比略大一点。
  
  三、结论
  
  通过一条骨料生产线的分析,比较清晰的得到了项目成品堆棚在生产线投资中所占的比例。经过进一步深入的分析,得出了堆棚钢结构屋架部分在堆棚造价中的占比。
  
  1)根据第一节,成品堆棚在骨料生产线中的投资比例约为40%,而屋架部分占堆棚总造价约40%。由此可以看出,堆棚屋架结构形式及体量在相当大的程度上决定了堆棚造价的高低。所以,工艺布置及结构形式在骨料线设计中应不断优化。
  
  2)从前文的分析并结合四个案例的具体情况可以看出,当工艺要求骨料输送在堆棚顶部需要往别处转运时,应首先考虑采用门式刚架结构的屋架,这种结构具有较强的承载力,能够满足在屋架顶部设置转运站的荷载要求。
  

  从2-图-2折线图可以看出,管桁架结构在面积均值上小于桁架结构与门式刚架。若堆棚储量大且顶部无大荷载出现时,结构应优先采用管桁架的屋架。


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编辑:金哲