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笔记《我们的征途是星辰大海》

 朱明之关于建筑 2022-09-17 发布于广东
我们的征途是星辰大海
构筑物一般指除了有明确定义的工业建筑、民用建筑和农业建筑等之外的,对主体建筑有辅助作用的,有一定功能性的结构建筑的统称,一般不具备、不包含或不提供人类居住功能。在《现代汉语 词典》中,构筑物是指“特种工程结构的通称,指一 般不直接在里面进行生产和生活活动的工程建筑,如水塔、烟囱等。”《辞海》将其定义为“一般指人们不直接在内进行生产和生活活动的场所。如水塔、烟囱、栈桥、堤坝、挡土墙、蓄水池和囤仓等。”《民用建筑设计术语标准》中的构筑物是指“为某种使用目的而建造的,人们一般不直接在其内部进行生产和生活活动的工程实体或附属建筑设施。”但这也不是绝对的,如在水利水电工程中就将江河、渠道上的所有建造物都称为建筑物,比如水工建筑物。

根据《海域使用分类》(HY/T123—2009),构筑物用海包括非透水构筑物、透水构筑物、跨海桥梁和海底隧道等。其中,非透水构筑物是指采用非透水方式构筑不形成围填海事实或有效岸线的码 头、突堤、引堤、防波堤、路基等构筑物的用海方式。透水构筑物是 指采用透水方式构筑码头、海面栈桥、高脚屋、人工鱼礁等构筑物的用海方式。


根据《深圳市海上构筑物登记暂行办法》,海上构筑物是指在本市海域内的固定建筑物和构筑物, 包括码头、海上固定平台、海底隧道、桥梁、高架屋、人工渔礁以及法律法规规定的其他海上构筑物。综合来看,海上构筑物就是搭建于海上的构筑物,包括海上固定平台、海底隧道、桥梁、高架屋、人工鱼礁、大型深水网箱、海上波浪能发电等科学实 验装置,法律法规规定的其他透水式的海上构筑物以及采用非透水方式构筑不形成有效岸线的码头、突堤、引堤、防波堤、路基、设施基座等构筑物。不同海域使用类型采用的海上构筑物有所不同。根据《海域使用分类》,对不同海域使用类型可采用的海上构筑物类型进行梳理。


《海域使用管理法》规定,国家实行海洋功能区划制度,海域的开发利用必须符合海洋功能区划。也就是说,各类海上构筑物的建造使用,必须符合海洋功能区划中该海域的功能。同时,《海域管理法》规定申请使用海域的,申请人应当提交的书面 材料中必须有海域使用论证材料。之后,原国家海洋局陆续颁布 多个相关文件,确立并完善海域使用论证制度。这些制度要求海域使用(包括海上构筑物建造)必须进行海域使用论证。《海洋环境保护法》设专章规定防治海 岸工程、海洋工程对海洋环境的污染损害,并规定新建、改建、扩 建海水养殖场应当进 行环境影响评价。国务院出台的《防治海岸工程建设项目污染损害海洋环境管理条例》和《防治海洋工程建设项目污染损害海洋环境管理条例》,原国家海洋局出台的《海洋石油开发工程环境影响后评价管理暂行规定》和《海洋工程环境影响评价管理规定》等, 都规定海上构筑物的建造应当进行环境影响评价。
征途思路

浮筒是水上平台的主要组成部分,它的质量涉及到整个水上平台的稳定性、承重能力、使用年限及环保等主要技术要求。
浮筒使用高分子高密度聚乙烯树脂制成,树脂中还添加抗紫外线物质,树脂材料有足够的柔性、硬度。能经受海浪冲击,自然环境变化及低温的侵害。
所用树脂材料符合FDA21条的标准,是食品级,不会污染水源,并可以回收再生使用。所添加色母材料不含重金属。不会对环境造成污染。


整个浮筒外壳为一次成型,无缝。经746C级及UL-94HB火焰试验表明,此产品适用于强阳光下,水浸等条件下,并达到了阻燃的要求。还进行了亨氏(hunt)重物撞击、穿刺等试验,表明材料可以在波浪冲击、冰块冲击、石油产品腐蚀等情况下使用。寿命可达15年免维护。

单一浮筒尺寸:50x50x40cm(长x宽x高)

重量:7kg(±2%)

承载力:每平方米340kg

材质:高分子聚乙烯(HDPE)

颜色:蓝色、黑色、灰色、黄色

结构配件:长连结栓、短连结栓、侧面加强连结栓、侧固栓、垫片、转距扳手

浮筒特性:以500mm/min测试速度做对角抗拉试验,可达1600kg以上抗拉强度

可以表面做钢结构形成刚性面层

可以用钢结构把浮筒箍起来

可以配套水面光伏解决能源供给问题

还可以用混凝土

Our concrete hull HUBB® -HoUse Boat Bottom® is an amazing product. We produce always produce it locally. In the UK we have had an ongoing production for 5 years. We are the only company that produces this high quality product in the UK and have had an faultless ongoing production for 15 years.  It is the only one of its kind that is approved by two of the strictest authorities in Scandinavia. We custom design all dimensions according to the superstructure and our customers needs. Our concrete hull HUBB® has a 100 year maintenance free design life.

我们的混凝土船体HUBB®-HoUse Boat Bottom®是一款令人惊叹的产品。我们总是在本地生产。在英国,我们已经持续生产了5年。我们是唯一的公司,在英国生产这种高质量的产品,并有一个完美的持续生产15年。它是唯一一种由斯堪的纳维亚半岛两个最严格的当局批准的。我们根据上层建筑和客户的需要定制设计所有尺寸。我们的混凝土船体HUBB®有100年免维护的设计寿命。

The hull does not ever need to be docked or treated in any way. And it has actually shown that the sea life around  the concrete hull HUBB® is improved. On the part of the hull in the water, there grows a large amount of mussels and around these, shrimps and small fish love to spend a lot of time.

船体永远不需要停靠或以任何方式处理。事实上,HUBB®混凝土船体周围的海洋生物得到了改善。在水里的船体部分,生长着大量的贻贝,在这些贻贝周围,虾和小鱼喜欢花很多时间。

The concrete is reinforced. And the very high weight makes the floating home very stable and comfortable place to be.

混凝土被加固了。非常高的重量使漂浮的家非常稳定和舒适的地方。

We have extensive experience with concrete hulls. Our concrete hull HUBB® is has been produced for many different superstructures. We have produced for floating homes, restaurants, showrooms, student accommodation, affordable housing, hotels - all afloat.

我们在混凝土船体方面有丰富的经验。我们的混凝土船体HUBB®是为许多不同的上层建筑生产的。我们为漂浮的住宅、餐厅、陈列室、学生宿舍、经济适用房、酒店——所有都是漂浮的。

Our team of engineers is very skilled and we are always flexible.

我们的工程师团队非常熟练,我们总是灵活的。

补充资料

水泥船,即以水泥与钢丝(钢筋)为主要材质的船舶。包括钢丝网水泥船和钢筋混凝土船。水泥船具有抗腐蚀性和耐久性。

钢丝网水泥船是用钢筋与钢丝网扎成骨架,内、外涂抹水泥而成的船舶。具有抗腐蚀性和耐久性等特点,可用作农船、渔船和运输船舶等。钢丝网水泥船造价低廉,材料容易获得,建造设备和施工工艺简单,维修保养费用低,且能节约木材和钢材。主要缺点是自重大,抗冲击性能差,只能在一定范围内使用。
钢筋混凝土船,即用钢筋混凝土作为船体结构材料的船。
钢丝网水泥船与钢筋混凝土船相比,船壳薄,自重轻,容易成型,且因配筋分散,具有较大的抗裂性和延伸性。钢丝网水泥船可作农船、渔船和运输船舶。钢筋混凝土船可作对自重要求不高,泊位固定或较少移动的工程船舶和趸船。随着预应力技术的提高,预应力钢筋混凝土船有良好的发展前景。
世界上第一艘水泥船是1848年由法国人J.L.兰波特制造。早期水泥船吨位小,工艺简单,自重大。20世纪前半叶欧美国家建造了不少钢筋混凝土船。在两次世界大战期间,因钢材匮乏,两度出现建造钢筋混凝土船的高潮,欧美各国建成大批钢筋混凝土船,有的船排水量超过一万吨。1945年意大利人P.涅尔维教授建造了一艘 165吨的钢丝网水泥机帆船“爱伦”号。船壳厚3.6厘米,与同类型木船比,重量轻5%,造价低40%,性能符合航海要求,引起各国造船界的注意。世界上最大的钢筋水泥趸船是在1995年由法国布伊盖建筑集团为法国埃勒夫石油公司设计制造的,长220米、宽46米、高16米,吨位7万吨 。

古田号

中国自1958年起建造了大量钢筋混凝土船和钢丝网水泥船,广泛用作趸船、内河及沿海中小型机动货船和内河驳船、农用船及渔船等。中国水泥船保有量达数百万吨,居世界各国之首。1974年,我国最大的钢丝网水泥货轮“古田”号成功下水。
“古田”号,船总长:105.20米, 设计水线长:98.85米,两柱间长:95米,型宽:14.50米,型深:8.10米,吃水:5.70米,排水量:5773吨,载重量:3024吨,载货量:2700吨,航速:13.5海里/小时,续航力:2500海里(即185小时),船员:48人。船体结构是单甲板、双层底、3个货舱,甲板的船底采用纵向骨架系统,主甲板以下全用钢丝水泥结构,上层建筑外板和烟囱等也采用钢丝网水泥制作。适用于装运粮食、化肥、糖、盐等包装货物与煤、砂等散装货。
1974年,“古田号”造好后就从福州起锚开往上海试航,前往上海时,在船里装载了沙子和木料,在上海造船厂进船坞后,又装载了满船的麦子回程,并为福州的有关部门运送了一个大型雷达天线回福州。1977年7月,在国家交通部和国家建材总局联合组织的部级预审会上,对古田号3000吨钢丝网内陆水泥货船做了审定,审定指出:“钢丝网水泥船具备颐养便当、水密性强、船身稳等长处,但具备不耐碰撞、船身重等弱点,因此不宜推广”。审定结果出来后随即停产。“古田号”就成了“独生子”,成为“世界第一”水泥船中的唯一,首航成了它的“处女航”也是“退役战”。

与钢制船体相比,预应力混凝土为固定位置的海上生产船提供了一些明显的优势:

  • 简单的船体结构设计,轻松满足所有设计要求并支持较大的上部重量

  • 混凝土作为海洋环境建筑材料的悠久传统,具有成熟的设计和施工技术

  • 钢筋混凝土抗疲劳,经久耐用。再加上简单的船体结构设计,使检查和维护变得容易

  • 混凝土船体比同等钢船体更硬

  • 混凝土船体的侧面能够承受来自补给船的显着冲击载荷而不会损坏

  • 混凝土结构比钢结构具有更好的耐火性,这对于采油船来说非常重要。

船体特征

N'Kossa驳船的船体为长方形,长220米,宽46m,高16m。底部厚 45 厘米,侧面 50 厘米,甲板厚 40 厘米。船体由舱壁系统加强:一个带开口的中央舱壁、两个位于中央舱壁两侧的水密纵向舱壁和 12 个横向水密舱壁。

这些防水舱壁将船体分成 35 个干舱和四个压载单元。这种布置满足稳定性标准。舱壁和平板设计用于抵抗静水压力和流体动力压力。它们在外围有角撑板,但没有局部加强筋。驳船的甲板由梁加固,使其能够在装载和服务期间支撑模块的负载。

N'Kossa 的驳船使用由 12 或 19 股直径 15 毫米的正交电缆组成的网络进行高度预应力,位于所有平面元件中。预应力的设计使得在水下或飞溅区都没有外部锚,以避免任何腐蚀危险。驳船的脊部是圆形的,以避免在这些相对脆弱的区域出现预应力锚。

底板水平的水平龙骨将大大减少驳船的滚动。他们的效率得到了一系列坦克测试的证实。通过水密舷窗系统从中央隧道进入各个货舱。提供通风系统以确保安全。驳船配备压载/卸压载系统,允许调整船舶的横倾角和纵倾角以补偿实际重心。

驳船永久锚定在 170m 水深 12 个 4.5in 处。在容器的每个角落以三个为一组的链条。所有浸入式突出钢元件均由牺牲阳极系统进行阴极保护。阳极的数量是通过考虑电流排放到钢筋的余量来计算的。

具体选择

有几个原因导致布依格选择具有 70MPa 特征抗压圆柱强度的高性能混凝土作为船体材料,更具体地说:

  • 由于此类混凝土的高强度,能够最大限度地减少混凝土用量

  • HPC 在海洋环境中的出色耐久性

  • 新混合 HPC 的高流动性流变特性可实现高质量的混凝土浇注,而不会在高强度区域发生离析

  • 由于可重复使用模板的快速周转,早期混凝土的高强度允许减少施工时间。

现场,混凝土由两台搅拌站搅拌,由搅拌车运输,用泵浇筑底板,用长管泵一次性浇筑15m高的边墙和舱壁。为此,由于钢筋和预应力的高密度,混凝土的最大骨料直径为 16 毫米,并且必须是流动的:在混合后的一个多小时内,坍落度测试高达 22 厘米。

在马赛的干船坞,为了容纳预应力电缆环,驳船底部设计了30cm深的加强筋。在码头干燥后,放置一个底部模板,该模板由一层覆盖有多孔沥青的砾石和一个滑动膜组成,以补偿浇筑后底板的收缩。驳船底部分四段浇注,以减少浇注接缝。上部的百叶窗允许塑造垂直的底部。

该项目的一个特点是在一次操作中将 15m 的垂直元素混凝土化。这种类型的铸造是由布依格集团在巴黎大图书馆建设期间开创的。

在铸造舱壁后,预应力开始并与剩余工作同时进行。设备(浇筑物和结构)平行架设。混凝土浇筑完成后,将对每个货舱进行 0.2 巴压力的泄漏测试。


补充资料

沉管隧道是将隧道管段分段预制,每段两端设置临时止水头部,然后浮运至隧道轴线处,沉放在预先挖好的地槽(基槽)内,完成管段间的水下连接,移去临时止水头部,回填基槽保护沉管,铺设隧道内部设施,从而形成一个完整的水下通道。
干坞型沉管隧道是在临时干坞中制作钢筋混凝土管段,外涂防水涂料,而后在坞内灌水,管段上浮,拖运到隧址沉放。其横断面一般为矩形,我国多采用干坞型沉管隧道。

由于混凝土对盐水的腐蚀具有很强的抵抗力并保持较低的维护成本,因此在过去的二十年中,浮动混凝土结构对石油和天然气行业的吸引力越来越大。Condeep平台等临时浮动结构在施工期间会漂浮,但会被拖出并最终压载,直到它们位于海底。永久性浮动混凝土结构具有多种用途,包括发现油气矿床、油气生产、储存和卸载装置以及重型起重系统。
浮式混凝土结构的常见设计是驳船或船舶设计、平台设计(半潜式、TLP)以及浮式终端(例如 LNG)。
浮式生产、储存和卸载系统 (FPSOS) 从深水井接收原油并将其储存在船体油箱中,直到原油被转移到油船或运输驳船上。除了 FPSO 之外,还有许多船形浮式储存和卸载 (FSO) 系统(没有生产加工设备的船只)用于支持石油和天然气开发。FSO 通常用作远离管道或其他基础设施的远程位置的存储单元。

半潜式

半潜式海洋结构通常只能通过牵引移动。半潜式平台的主要特点是保持在基本稳定的位置,当它们遇到风、浪和水流等环境力时会出现小幅运动。半潜式平台具有浮筒和柱子,通常是两个平行隔开的浮筒,带有从这些浮筒直立的浮力柱以支撑甲板。一些半潜船只有一个沉箱或柱子,通常表示为浮标,而另一些则使用三个或更多柱子从浮筒向上延伸。对于需要稳定海上平台的活动,然后将船舶压舱以使浮桥被淹没,并且只有浮力柱刺穿水面 - 从而使船只具有很大的浮力和较小的水线面面积。现存的唯一混凝土半潜器是 Troll B。

张力腿平台 (TLP)

TLP 是一个浮力平台,由系泊系统固定。TLP 系泊不同于传统的链式或钢丝系泊系统。该平台用固定在海底的大钢腱固定在适当的位置。这些肌腱因船体的浮力而处于张力状态。Statoil 的 Heidrun TLP 是唯一一款采用混凝土船体的,所有其他 TLP 都采用钢制船体。

驳船/船舶设计

FPSO 或 FSO 系统通常为驳船/船形,并将原油储存在位于船体的油罐中。他们的炮塔结构设计用于锚定船舶,允许装置的“风向标”以适应环境条件,允许石油和生产流体从船舶恒定流动到海底油田,同时是一种能够在事件中快速断开的结构的紧急情况。
第一艘预应力混凝土驳船于 1970 年代初设计为 Ardjuna 油田(印度尼西亚)的 LPG(液化石油气)储存驳船。该驳船由钢筋和预应力混凝土制成,包含圆柱形罐,每个圆柱形罐具有垂直于其纵向轴线的横截面,包括对应于底部的优选圆形弯曲部分。

摩纳哥浮船坞,它建于阿尔赫西拉斯,是世界上最大的浮船坞,其目标是扩大拉康达明港。它由一个预应力箱中的浮动结构组成,用于停靠船舶、内部停车场、地面上的商业场所和一座灯塔。它通过钢球接头连接到港口。

设计用于停靠长度超过 200 m 的游轮。码头由一个长 352.75 m、宽 28 m、深 24.5 m 的盒子组成。它是一个带有双层船体的浮动结构,在克里纳维斯码头(阿尔赫西拉斯)干涸建造,并被拖到摩纳哥的安装地点。与地面的连接是通过一个重达 650 吨的金属球接头执行的。运动由 8 根张紧的链条控制,这些链条固定在打入海床的桩上。

您可以在热带海洋环境中建造壁厚(壳和单元)不超过 5 厘米的浮动蜂窝和壳结构,其免维护使用寿命为 200 年。这种使用寿命允许思考“具有房地产质量的永久性海洋建筑”。

如果挪威能安排康菲石油的 Heidrun、壳牌的 Troll Gas 和 Norsk Hydro 的 Troll Oil 的平台都在同一天启航,那将是多么壮观的游行。事实上,这将是该行业历史上独一无二的事情。

对于他们每个人来说,这都是发展的里程碑,不仅在挪威 CS 上,而且在全球范围内。

  • Heidrun(220,000 吨)是世界上第一个混凝土 TLP。

  • Troll Gas 重 1,005,000 吨,高 472 米,是地球上有史以来最高的混凝土结构。

  • Troll Oil(209,000 吨)是世界上第一个混凝土半潜式生产装置。

但事情不会那样发生。因此,今年 5 月 10 日,Troll Gas 领跑,6 月 26 日 Heidrun 紧随其后,7 月 1 日 Troll Oil 紧随其后。

除了这些结构的纯粹优雅之外,人们确实想到也许有人正在目睹最后一个大型结构。谁知道?但可以肯定的是,过去在这方面可能落后于英国的挪威运营商现在正朝着偏爱浮式生产船的方向发展。

补充资料

2022年4月,韩国最大的港口城市釜山表示,它已与联合国人类住区规划署(人居署)及海上城市开发企业奥西尼克斯公司(Oceanix)合作,将在釜山港口附近建造漂浮在海上的城市原型——奥西尼克斯-釜山(Oceanix-Busan)。
2019年4月,联合国召开首届以可持续漂浮城市为主题的高级别圆桌会议。在会议上,奥西尼克斯公司和丹麦设计公司BIG共同公布了一个漂浮城市的概念——奥西尼克斯城(Oceanix City)。
最初设想是由漂浮岛屿组成集群,再将集群重复6次,形成一个可容纳1650名居民的村庄,再将村庄重复6次,形成一个可容纳近1万名居民的群岛。通过建设漂浮城市的方式,帮助受极端天气事件影响和遭遇海平面上升威胁的民众。

这座总面积约合6万平方米的互联互通海上城市一开始可容纳1.2万居民,将来或发展到可容纳10万人。
从外观整体来看,奥西尼克斯-釜山设计以六边形为主,整体由固定在海床上的浮动平台组成,随着海水涨落起伏不定,避免被洪水淹没。
最初团队也曾考虑过圆形设计,以承受来自四面八方的风浪。丹麦设计公司BIG合伙人丹尼尔·桑德林(Daniel Sundlin)对《商业内幕》表示,圆形设计造价昂贵且彼此之间难以连接。随后,该团队转向自然蜂窝寻找灵感。“就效率而言,六边形非常接近圆形。另外,六边形有可以相互接触的表面,可以将两个平台连接在一起。”

虽然平台可以随海水上下漂浮,但身处其中并不会有任何感觉。奥西尼克斯公司设计和工程总监马泰奥·皮特罗贝利(Matteo Pietrobelli)指出,平台设计考虑到了舒适度问题。即便遇到最高的浪,人们也几乎没什么感觉。

除上下漂浮外,奥西尼克斯-釜山的另一个特点在于可以被重构。马达蒙贝表示,如果当地出现气候灾难,或是某部分平台运作得不好,需要被重新安排到其他位置,漂浮城市的建筑平台可以从现有结构中被拔出,移动到别处。

往里看去,据美国全国广播公司(NBC)报道,奥西尼克斯-釜山的不同平台间通过桥梁相互连接,平台将由一种浮力较强的石灰岩——生物岩(Biorock)覆盖。城市中的建筑将由木材和竹子等轻质材料制作,高度不超过5层。

就内部循环而言,未来的奥西尼克斯-釜山将拥有6个综合系统:零废弃物和循环系统、闭环水系统、食物系统、净零能源系统、创新交通系统和沿海人居环境再生系统。

整体目标是将奥西尼克斯-釜山打造成一个可以自我维系(self-sustaining)的城市。

“奥西尼克斯和釜山政府都希望这座漂浮城市最终能在水、能源和食物领域实现完全的自给自足。”马达蒙贝表示,“即便最初不可能做到100%的自给自足,但目标是不断迭代,使他们完全可持续。”

最终的目标也带来了最大的挑战。马达蒙贝表示,如何平衡包括食物、能源在内的所有核心系统,使一切环节都能很好地互相结合,以实现奥西尼克斯-釜山的可持续发展和自我维系,是设计中的最大难题。

具体而言,皮特罗贝利指出,除水之外,奥西尼克斯也在研究各种再生能源,如太阳能、海浪、风能和藻类。与此同时,该漂浮城市还将采用3D垂直农业技术生产粮食。这种耕作方法创造了一个带有漂浮长线的水下花园,这些线条将支持垂直作物和粮食种植。

海上漂浮城市的建设初衷并非要实现天马行空的想象,而是出于现实问题考虑。漂浮城市概念的提出与建设,无疑给面临严重土地短缺、深受气候变化影响的岛屿国家和沿海城市提供了新思路。

正如联合国人居署执行主任迈穆娜·穆赫德·谢里夫所说,“我们无法用昨天的方法解决今天的问题,我们需要采用新方法解决全球挑战。”




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