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1、塔桅式机械设备装配式预制混凝土构件基础 北京九鼎同方技术发展有限公司一、总体思路一、总体思路： 传统整体现浇混凝土塔机基础的资源利用率极低（不足传统整体现浇混凝土塔机基础的资源利用率极低（不足1%1%）资源消耗量）资源消耗量极大，产生大量的混凝土垃圾，形成环境污染源，随着各种桅杆式机械设备极大，产生大量的混凝土垃圾，形成环境污染源，随着各种桅杆式机械设备在国民经济各领域的作用日益突出，其传统基础的弊端对我国未来经济和社在国民经济各领域的作用日益突出，其传统基础的弊端对我国未来经济和社会发展的影响日益加大。这与落实科学发展观，建设节约型社会，发展循环会发展的影响日益加大。这与落实科学发展观，建设
2、节约型社会，发展循环经济和节能减排的总体目标背道而驰经济和节能减排的总体目标背道而驰。本项目为世界首创，彻底突破了有五。本项目为世界首创，彻底突破了有五十年历史的世界性技术难题。十年历史的世界性技术难题。 2二二. . 技术基本原理：技术基本原理：1、将基础化整为零，改整体现浇为分件预制，为搬运创造条件；、将基础化整为零，改整体现浇为分件预制，为搬运创造条件；2、组合分解，变一次性报废为重复使用，实现资源节约，并从源头上消灭混凝土垃、组合分解，变一次性报废为重复使用，实现资源节约，并从源头上消灭混凝土垃圾污染源；圾污染源；3、利用砂子、石子、土这些极其普通易得的材料与混凝土结构的空间组合实现基
3、础、利用砂子、石子、土这些极其普通易得的材料与混凝土结构的空间组合实现基础的重力作用，进一步节约混凝土材料、减少运输量，进一步节能减排；的重力作用，进一步节约混凝土材料、减少运输量，进一步节能减排；4、通过可与基础混凝土组合分解的垂直连接构造系统实现混凝土资源利用率的最大、通过可与基础混凝土组合分解的垂直连接构造系统实现混凝土资源利用率的最大化；化；35、技术路线图：（以、技术路线图：（以15种新构造支撑的八项技术创新点保证了基础的稳定性和重复种新构造支撑的八项技术创新点保证了基础的稳定性和重复使用性。实现了节约资源、消除污染。）如图所示：使用性。实现了节约资源、消除污染。）如图所示：45三、
4、技术特点：三、技术特点：1 1、以八项技术创新点构成完整的新技术体系，彻底突破了有几十年历史的、以八项技术创新点构成完整的新技术体系，彻底突破了有几十年历史的 技术顽技术顽疾。疾。2 2、对建筑业的突出作用是节资减排、降低成本、缩短工期。、对建筑业的突出作用是节资减排、降低成本、缩短工期。3 3、为高寒地区的桅杆式机械设备基础施工提供了新的技术条件。、为高寒地区的桅杆式机械设备基础施工提供了新的技术条件。4 4、本技术的推广可新增就业岗位、本技术的推广可新增就业岗位3.83.8万个。万个。5 5、本技术可应用到建筑、电力、石油、地矿、信息、军事等领域。、本技术可应用到建筑、电力、石油、地矿、信
5、息、军事等领域。6四、主要技术内容及八项技术创新点：四、主要技术内容及八项技术创新点：1 1. .主要技术内容：主要技术内容： 通过无粘结预应力水平连接系统和能与基础预制构件组合分解的基础与上部机械通过无粘结预应力水平连接系统和能与基础预制构件组合分解的基础与上部机械设备垂直连接系统把预制构件水平组合连接成为能抵抗上部机械设备传给基础的各种设备垂直连接系统把预制构件水平组合连接成为能抵抗上部机械设备传给基础的各种垂直力、垂直力、360360度任意变向变量的倾翻力矩、水平力、水平扭矩的可组合、分解、搬运、度任意变向变量的倾翻力矩、水平力、水平扭矩的可组合、分解、搬运、重复使用的新型基础重复使用的
6、新型基础。7WZJWZJB B图图由13件基础组合（0#1+1#4+2#4+3#4 ）平平 面面 图图剖剖 面面 图图十字形独立梁板结构，平面呈正方形(本图形最大限度发挥地基承载力作用，缩小占地面积)。2、八项技术创新点：、八项技术创新点：（1）基础平面为正方形、趋近于正方形的十字风车形，实现了基础平面图形）基础平面为正方形、趋近于正方形的十字风车形，实现了基础平面图形 及面积优化，缩小基础占地面积。如图所示：及面积优化，缩小基础占地面积。如图所示：8（2）无粘结预应力钢绞线水平空间交叉组合连接系统，实现了砼预制构件水平反复）无粘结预应力钢绞线水平空间交叉组合连接系统，实现了砼预制构件水平反复
7、 组合分解，为搬运和重复使用提供了条件。如图所示：组合分解，为搬运和重复使用提供了条件。如图所示： 平平 面面 图图剖剖 面面 图图9钢绞线固定端构造示意图10钢绞线张拉端构造示意图11（3）混凝土预制构件定位抗剪切防位移构造系统，实现了砼预制构件组合定位，）混凝土预制构件定位抗剪切防位移构造系统，实现了砼预制构件组合定位， 克服了基础承受各种外力作用时预制构件相互之间出现的位移。克服了基础承受各种外力作用时预制构件相互之间出现的位移。如图所示：如图所示：12钢制定位抗剪切构造凹凸键示意图13混凝土抗剪切构造凹凸键示意图14（4）可与基础预制构件组合分解的垂直定位连接构造系统，克服了地脚螺栓的
8、）可与基础预制构件组合分解的垂直定位连接构造系统，克服了地脚螺栓的 使用次使用次 数有限对砼预制构件寿命的制约，最大限度地延长砼预制构件的寿数有限对砼预制构件寿命的制约，最大限度地延长砼预制构件的寿 命，实现资源节约。命，实现资源节约。如图所示：如图所示：平平 面面 图图剖剖 面面 图图15地脚螺栓构造地脚螺栓构造16（5）砼预制构件连接面无间隙配合构造，解决了传统砼预制构件连接的后浇缝构造造成）砼预制构件连接面无间隙配合构造，解决了传统砼预制构件连接的后浇缝构造造成 材料投入和时间浪费，为在两预制构件连接面上设置抗剪切防位移构造提供了条件、材料投入和时间浪费，为在两预制构件连接面上设置抗剪切
9、防位移构造提供了条件、 大幅度缩减了组装分解的时间大幅度缩减了组装分解的时间如图所示：如图所示：17（6）以非混凝土材料代替部分混凝土实现基础重力功能构造，实现了大幅度减少）以非混凝土材料代替部分混凝土实现基础重力功能构造，实现了大幅度减少 混凝土混凝土 预制构件的体积和重量，节约材料，利于搬运，预制构件的体积和重量，节约材料，利于搬运， 降低使用成本。如降低使用成本。如 图图 所示：所示：18（7）同型号基础与不同垂直连接构造的通用性构造，解决了标准化、系列化、工厂）同型号基础与不同垂直连接构造的通用性构造，解决了标准化、系列化、工厂 化生产的基础预制构件与同性能级别的不同垂直定位连接构造的
10、过渡性连接构化生产的基础预制构件与同性能级别的不同垂直定位连接构造的过渡性连接构 造之间的矛盾问题，为本项目的产业化提供了条件。如图所示：造之间的矛盾问题，为本项目的产业化提供了条件。如图所示：19（8）基础底面积扩展构造，进一步扩大基础底面积，降低地基承载力条件，减少）基础底面积扩展构造，进一步扩大基础底面积，降低地基承载力条件，减少 地基处理程序费用，降低成本。如图所示：地基处理程序费用，降低成本。如图所示：平平 面面 图图剖剖 面面 图图20五、五、技术经济指标：技术经济指标： 以安装以安装QTZQTZ630型塔机为例，型塔机为例，与传统现浇式塔机基础相比每使用一次组合基础：与传统现浇式
11、塔机基础相比每使用一次组合基础： 1）、减少混凝土材料消耗）、减少混凝土材料消耗31.6m3，其中水泥，其中水泥12.1T，钢材，钢材3.5T，砂石料，砂石料56.6T。 2）、）、减少减少基础制作时间基础制作时间14.8天，地基承载力降低天，地基承载力降低0.07MPa。 3）、）、减少减少地基处理费用地基处理费用3800元。元。 4）、减少基础制作费用）、减少基础制作费用18800元。元。 5）、减少基础清除费用）、减少基础清除费用15100元。元。 6）、减少垂直连接构造费用）、减少垂直连接构造费用2500元。元。 总计总计节约节约成本成本39400元，减少混凝土垃圾元，减少混凝土垃圾3
12、1.6m3。 一套基础一套基础1年按使用年按使用1.2次计算，次计算，50年的经济指标如图表所示：年的经济指标如图表所示： （注：表内负值为所得效益）（注：表内负值为所得效益）21本本项目与目与传统技技术主要技主要技术、经济指指标比比较表表项次次1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010项目目每使用一次的材料消耗每使用一次的材料消耗基基础制作制作或安或安装周装周期期地基地基承承载力条力条件件地基地基处理理费用用基基础制作制作或安或安装装费用用基基础清除清除费用用垂直垂直连接构造接构造费用用本本项目目制作制作成本成本每次每次使用使用总成成本本产生生砼垃垃圾圾混混凝凝土土水水泥
13、泥钢材材砂石砂石料料单位位m m3 3T TT TT T天天/ /次次MPaMPa千元千元/ /次次千元千元/ /次次千元千元/ /次次千元千元/ /次次千元千元/ /套套千元千元m m3 3传统技技术31.831.812.12.1 13.53.556.656.615150.20.23.83.823.323.315.115.12.862.8645.145.131.831.8本本项目目14.714.75.95.91.91.926.226.20.250.250.130.134.534.530.350.3549.249.25.75.7每次每次效益效益-31.6-31.6-12-12-3.5-3.5-
14、56.2-56.2-14.8-14.8- -0.070.07-3.8-3.8-18.8-18.8-15.1-15.1-2.5-2.5-39.4-39.4-31.6-31.65050年效年效益益总计-1896-1896-720-720-210-210-3372-3372-888-888-228-228-1128-1128-906-906-150-150-2364-2364-1896-189622六、获得知识产权情况：六、获得知识产权情况：授权项目名称授权项目名称 知识产权类别知识产权类别 国别国别 授授 权权 号号 砼预制构件十字形砼预制构件十字形单向组合式塔机基础单向组合式塔机基础 发发 明明
15、中国中国 ZL98101470.4 ZL98101470.4 桅杆式机械设备组合基础桅杆式机械设备组合基础发发 明明中国中国ZL200610002190.6ZL200610002190.6 桅杆式机械设备新型基础桅杆式机械设备新型基础发发 明明中国中国ZL200610067145.9ZL200610067145.9 桅杆式机械设备组合基础的桅杆式机械设备组合基础的垂直定位连接构造垂直定位连接构造发发 明明中国中国ZL200610087411.4ZL200610087411.4 新型地脚螺栓垂直定位连接新型地脚螺栓垂直定位连接构造构造发发 明明中国中国 ZL200810008129.1ZL200
16、810008129.1预应力钢筋退张前降低预应力预应力钢筋退张前降低预应力构造系统构造系统发发 明明中国中国ZL200810146527.XZL200810146527.X后张法预应力钢筋退张前减小后张法预应力钢筋退张前减小预应力构造系统预应力构造系统发发 明明中国中国 ZL200810211618.7ZL200810211618.7大型塔桅式机械设备的组合基础大型塔桅式机械设备的组合基础发发 明明中国中国 ZL200910142887.7ZL200910142887.7 到到2010年年8月月1日，已获授权发明专利日，已获授权发明专利8项，实用新型专利项，实用新型专利22项。已授项。已授权发
17、明专利如下表所示：权发明专利如下表所示：23 七、七、推广情况推广情况： 本技术是本技术是“北京市建设领域重点推广项目北京市建设领域重点推广项目”、“建设部科技成果推建设部科技成果推广项目广项目”、国家知识产权局推出的、国家知识产权局推出的“中国节能减排标志性发明项目中国节能减排标志性发明项目”12项之一。本技术已在北京、哈尔滨、长春、沈阳、南京、西安、乌鲁木项之一。本技术已在北京、哈尔滨、长春、沈阳、南京、西安、乌鲁木齐等齐等20个省、市的个省、市的42个地区推广应用，其中北京、哈尔滨、沈阳、西安、个地区推广应用，其中北京、哈尔滨、沈阳、西安、乌鲁木齐市建委已下文加大本地区推广力度。乌鲁木齐市建委已下文加大本地区推广力度。 目前已在全国各地与国内目前已在全国各地与国内63个厂家生产的个厂家生产的89个不同型号塔机个不同型号塔机2289台配台配套使用，共完成单项工程套使用，共完成单项工程4126项，总建筑面积达项，总建筑面积达2465万平方米。本项目万平方米。本项目技术仅在我国建筑业推广使用，每年直接经济效益技术仅在我国建筑业推广使用，每年直接经济效益61亿元：节约水泥亿元：节约水泥196万吨、钢材万吨、钢材33万吨、砂石料万吨、砂石料1030万吨，消灭混凝土垃圾万吨，消灭混凝土垃圾725万立方米。万立方米。242526技技 术术 讨讨 论论27测测 试试 产产 品品2829
