管 豐

(安徽建大項目管理有限公司,安徽 合肥 230022)

一、引言

隨著建筑功能多樣化需求的日益增長，要求建筑物能夠能有更大使用空間?？v觀空間結(jié)構(gòu)發(fā)展歷史,如何提高建筑結(jié)構(gòu)跨越能力一直是結(jié)構(gòu)工程師的不懈追求。從古羅馬時期萬神廟至1957年的小羅馬體育宮,在如此漫長的歷史進(jìn)程中,受制于建筑材料發(fā)展水平,結(jié)構(gòu)跨越能力幾乎沒有提高。上世紀(jì)90年代前，世界范圍內(nèi)大跨度空間結(jié)構(gòu)還以網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為主。但是近三十年來,基于采用輕質(zhì)高強(qiáng)的鋼索、膜材、鋼棒等應(yīng)用新技術(shù)新材料而形成的輕盈、高效的結(jié)構(gòu)體系，諸如索膜結(jié)構(gòu)、張弦梁結(jié)構(gòu)、索桁結(jié)構(gòu)、氣承式充氣膜結(jié)構(gòu)、弦支穹頂結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)等新結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn),促使空間結(jié)構(gòu)發(fā)展產(chǎn)生巨大飛躍。與此同時,在工業(yè)建筑領(lǐng)域，隨著人類社會的發(fā)展進(jìn)步,伴隨著對環(huán)境質(zhì)量要求的日益提高，超大跨度鋼結(jié)構(gòu)尤其以為環(huán)保需求而推進(jìn)的超大跨度鋼結(jié)構(gòu)料場封閉建造需求日益顯現(xiàn)?，F(xiàn)已建成的大跨度鋼結(jié)構(gòu)料場封閉結(jié)構(gòu)跨度已接近200m量級。空間結(jié)構(gòu)的蓬勃發(fā)展為更大跨度鋼結(jié)構(gòu)探索提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐（圖1）。

露天堆放的物料受諸如風(fēng)、雨、雪等惡劣天氣環(huán)境影響較大，堆取作業(yè)產(chǎn)生的揚(yáng)塵對作業(yè)區(qū)及周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響，在日益嚴(yán)格和高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保要求現(xiàn)實中難以滿足形勢要求，這些因素對物料堆場的場址選擇產(chǎn)生了嚴(yán)重制約。全封閉料場準(zhǔn)備系統(tǒng)的采用，可使粉塵排放最大限度得到降低，是從源頭實現(xiàn)削減污染，創(chuàng)造社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益兼顧的重要手段，亦是原料準(zhǔn)備技術(shù)的未來發(fā)展之路。在傳統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)形式和分類中，空間結(jié)構(gòu)被分為薄殼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、薄膜結(jié)構(gòu)五類結(jié)構(gòu)（圖2）。

圖1 空間結(jié)構(gòu)年代劃分圖

圖2 空間結(jié)構(gòu)劃分類別

二、研究必要性及意義

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對環(huán)境質(zhì)量要求的提高，近年來大型燃煤發(fā)電機(jī)組廠內(nèi)及煤炭行業(yè)、冶金行業(yè)的貯料設(shè)施面臨越來越嚴(yán)峻的環(huán)保審查，傳統(tǒng)常規(guī)的條形露天斗輪機(jī)料場加普通料棚的貯料方案已經(jīng)較難滿足當(dāng)前形勢的要求。很多地區(qū)要求采用滿足環(huán)保要求、創(chuàng)造清潔運(yùn)行環(huán)境的全封閉方案。

我國大跨空間結(jié)構(gòu)在工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展與國際先進(jìn)水平仍存在一定差距。突出表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)形式較拘謹(jǐn)，創(chuàng)新之作較少，這說明建筑構(gòu)思的新穎與結(jié)構(gòu)創(chuàng)造的先進(jìn)性間尚沒有有機(jī)結(jié)合，以致于200m以上的超大跨度空間結(jié)構(gòu)在工業(yè)項目的應(yīng)用工程實踐則較少；結(jié)構(gòu)類型來看，使用懸索結(jié)構(gòu)的比較少，更多地是相對集中在網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，諸如整體張拉結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)和索-膜結(jié)構(gòu)、可開合結(jié)構(gòu)等一些有巨大前景的新穎結(jié)構(gòu)形式在國外工程實踐中已有不少成功案例，在國內(nèi)的工業(yè)項目上尚處于艱難起步階段。這些現(xiàn)象說明，我國空間結(jié)構(gòu)經(jīng)過十余年來在較為平坦的馳騁之后，遇上了一個新臺階需要努力跨躍。它包含生產(chǎn)條件和新材料等技術(shù)問題，也存在一些尚未很好解決的理論問題。我國空間結(jié)構(gòu)要進(jìn)一步向更高層次的跨躍，還有待企業(yè)家和科技工作者不懈努力，以使得相關(guān)理論問題和技術(shù)問題得到較快更好地解決。

三、市場分析

當(dāng)前，以可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問題尚比較突出 （圖3），使得我國大氣污染治理任務(wù)很急迫，形勢嚴(yán)峻，國家已經(jīng)將其上升到“影響社會和諧穩(wěn)定”的高度來加以解決。2013年9月10日，國務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》（國發(fā)〔2013〕37號），明確要求“大型煤堆、料堆要實現(xiàn)封閉儲存或建設(shè)防風(fēng)抑塵設(shè)施”。

圖3 特征污染物區(qū)域分布

隨著國家“綠色發(fā)展”、“以人為本”的執(zhí)政理念的推行，環(huán)境保護(hù)的意識日益深入人心，地方政府紛紛出臺相應(yīng)配套細(xì)則，大力推進(jìn)對現(xiàn)有露天料場的封閉改造，部分的地方規(guī)定有：

（1）《京津冀及周邊地區(qū)落實大氣污染防治行動計劃實施細(xì)則》

（2）《各省大氣污染防治行動計劃實施方案》

（3）《上海市大氣污染防治行動計劃2018年實施計劃》

等等。

露天原料場涉及的行業(yè)很多，包括鋼廠、電廠、水泥廠、原料碼頭等，初步估計，全國需要封閉的露天料場面積達(dá)到數(shù)億平米。目前，地方政府采取強(qiáng)制征收排污費、懲罰性電費、限制企業(yè)融資等多種措施，強(qiáng)力推進(jìn)對露天料場的環(huán)保封閉，這類項目很多，市場潛力巨大。

四、結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，國內(nèi)社會文體活動的需求增多,大跨度結(jié)構(gòu)建筑物越來越多,如會展中心、機(jī)場航站樓、體育場館、大劇院、博物館等。各種類型大跨度建筑物分布于城市各個地方,這些大跨度建筑除了其提供場地功能外，也彰顯著一個城市的時代和精神面貌。目前，我國尚處于一個發(fā)展中國家，但由于地廣人眾，隨著我國綜合國力的不斷增強(qiáng)，國民環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，更多更大的大跨度鋼結(jié)構(gòu)封閉料場等大空間建筑物的建造需求十分突出，在一定程度上說，這種需求的數(shù)量將超過許多發(fā)達(dá)國家，這也為我國空間結(jié)構(gòu)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用提供了一個巨大機(jī)遇。