建筑設(shè)計(jì)評(píng)職范文火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)選型探

　　摘要：本文主要介紹了整個(gè)主廠房設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行主廠房結(jié)構(gòu)選型的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。通過對(duì)火力發(fā)電廠主廠房常用結(jié)構(gòu)型式的比較分析，按照主廠房不同結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的特點(diǎn)，提出了結(jié)構(gòu)選型的改進(jìn)建議。

　　關(guān)鍵字：火電廠,主廠房,結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì),論文刊發(fā),存在問題

　　引言

　　主廠房是電力工程的核心部分，各種重要的設(shè)備、管道、電纜和儀表控制系統(tǒng)布置十分復(fù)雜和密集，大機(jī)組主廠房結(jié)構(gòu)不僅受力復(fù)雜、荷重大，而且平面和空間尺寸大、結(jié)構(gòu)自重大。因此，如何選擇主廠房結(jié)構(gòu)形式，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的承載力，提高主廠房設(shè)計(jì)、施工技術(shù)水平，對(duì)加速主廠房結(jié)構(gòu)體系的進(jìn)步起著重要作用。主廠房作為發(fā)電廠中最重要的建筑，它的結(jié)構(gòu)選型、設(shè)計(jì)方案直接關(guān)系到能否滿足發(fā)電要求及工程是否經(jīng)濟(jì)。

　　1.火電廠主廠房的設(shè)計(jì)

　　目前，國內(nèi)外火力發(fā)電廠的主廠房主要采用了三種結(jié)構(gòu)形式與體系：鋼結(jié)構(gòu)主廠房、裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。主廠房設(shè)計(jì)主要遵循如下原則：確定結(jié)構(gòu)形式與體系。目前，國外的火力發(fā)電廠主廠房主要采用鋼結(jié)構(gòu)形式，國內(nèi)常采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

　　設(shè)計(jì)參數(shù)有：基本風(fēng)速、風(fēng)壓、雪壓，抗震設(shè)防烈度，基本地震加速度，設(shè)計(jì)反應(yīng)譜特征周期，當(dāng)?shù)氐耐寥李悇e及大氣中的成分;

　　主要荷載有：雪荷載，風(fēng)荷載，設(shè)備、管道活荷載，永久荷載，積灰荷載，地震荷載和偶然荷載。根據(jù)規(guī)定進(jìn)行荷載效應(yīng)組合后計(jì)算構(gòu)造要求進(jìn)行設(shè)計(jì);

　　主廠房結(jié)構(gòu)計(jì)算分析采用中國建筑科學(xué)研究院SATWE有限元整體空間分析程序進(jìn)行聯(lián)合空間結(jié)構(gòu)計(jì)算，充分考慮各構(gòu)建的相互作用，使計(jì)算模型最大限度的反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)，計(jì)算出較精確的內(nèi)力值;典型的鋼結(jié)構(gòu)主廠房的設(shè)計(jì)：主廠房采用框排架結(jié)構(gòu)體系。汽機(jī)房采用門式剛架體系，除氧煤倉間采用框架體系。框排架是廠房骨架的主要承重構(gòu)件，各個(gè)框架之間由屋面結(jié)構(gòu)、屋蓋縱橫向支撐、現(xiàn)澆混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)、柱間支撐以及其他縱、橫兩向抗側(cè)構(gòu)件連接在一起，組成一個(gè)框排架傳遞豎向荷載、柱間支撐和屋蓋支撐傳遞水平荷載的空間工作結(jié)構(gòu)體系。

　　2.我國主廠房常用結(jié)構(gòu)型式

　　2.1預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)

　　火電廠主廠房普遍采用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)。然而，隨著機(jī)組容量的增大，這種結(jié)構(gòu)卻出現(xiàn)了一些難以克服的缺點(diǎn)。一、單機(jī)容量增大后，主廠房的荷重、跨度、高度均相應(yīng)加大，因而自重增加;二、預(yù)制框架的梁柱聯(lián)結(jié)，柱與柱聯(lián)結(jié)，目前多采用鋼筋坡口焊和二次澆灌的方案。在地震荷載作用下，很容易使鋼筋拉斷、壓彎、松動(dòng)，二次澆灌部分被壓酥，剝落，遂造成破壞。三、大機(jī)組預(yù)埋件數(shù)量大、種類多，且均需在預(yù)制前準(zhǔn)確確定，致使設(shè)計(jì)和施工周期長。另外，預(yù)埋件的耗鋼量也相當(dāng)可觀，據(jù)資料介紹，一般占結(jié)構(gòu)用鋼量的15%以上。因此，一般在嚴(yán)寒地區(qū)，或具有大型機(jī)具、施工能力時(shí)，才繼續(xù)采用裝配式混凝土主廠房結(jié)構(gòu)。

　　2.2現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)

　　現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)以其整體性好，防水性強(qiáng)，接頭構(gòu)造簡單，既不需大型起吊設(shè)備和施工場(chǎng)地，運(yùn)行中又不需維護(hù)等特點(diǎn)，很受運(yùn)行和施工單位歡迎。尤其在南方地區(qū)，混凝土施工時(shí)間不受季節(jié)影響，更容易實(shí)施。其特點(diǎn)主要有：一、現(xiàn)澆混凝土主廠房的工期可與裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的工期持平。鍋爐吊裝可與柱、框架施工同時(shí)進(jìn)行，縮短了土建交付工期;二、結(jié)構(gòu)整體性好。對(duì)于新型的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，一般傾向于采用預(yù)制、現(xiàn)澆組合方案，框架現(xiàn)澆，縱梁及樓面預(yù)制;或框架現(xiàn)澆，縱梁預(yù)制;樓面重點(diǎn)在于突破樓面結(jié)構(gòu)和選用合適的永久性樓面模板;三、新型的現(xiàn)澆混凝土主廠房應(yīng)遵循因地制宜的原則。雖然新型的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)可簡化設(shè)計(jì)、施工，降低工程造價(jià)，但現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)卻存在高空作業(yè)多、耗工多、周轉(zhuǎn)性材料用量大、鋼模及腳手架用量增多、寒冷地區(qū)冬季施工難度有所增加等缺點(diǎn)，從而增大了現(xiàn)場(chǎng)施工費(fèi)用。

　　2.3鋼結(jié)構(gòu)

　　在采用引進(jìn)設(shè)備的火電廠和在國外建造的火電工程項(xiàng)目中，絕大多數(shù)主廠房采用全鋼結(jié)構(gòu)形式，少數(shù)采用國產(chǎn)設(shè)備的火電廠也采用了全鋼結(jié)構(gòu)，而且通過對(duì)大型火電廠主廠房采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)方案比較，鋼結(jié)構(gòu)自重大約為混凝土結(jié)構(gòu)的25%，僅在豎向荷載作用下，鋼結(jié)構(gòu)的柱腳內(nèi)力大約是混凝土結(jié)構(gòu)的85%，鋼結(jié)構(gòu)自重降低、抗震能力強(qiáng)。因此，近年來我國新建和改建的電廠中鋼結(jié)構(gòu)占有優(yōu)勢(shì)，而且本著加快施工進(jìn)度，以爭取早投產(chǎn)早受益，許多工程也推薦采用鋼結(jié)構(gòu)。但是，采用鋼結(jié)構(gòu)也存在一些弊端：

　　2.3.1造價(jià)問題

　　采用鋼結(jié)構(gòu)比鋼筋砼結(jié)構(gòu)造價(jià)提高約60%。主要反映在材料費(fèi)高、制作加工費(fèi)高、燕工管理費(fèi)及運(yùn)輸費(fèi)高等幾個(gè)方面。

　　2.3.2腐蝕問題

　　鋼材的腐蝕會(huì)使結(jié)構(gòu)過早的破壞，防腐蝕是鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要問題。現(xiàn)在即使是采用較好的防腐措施(包括表面處理和潦膜)。其使用壽命也在“10年間，今后的維護(hù)是一個(gè)很麻煩的問題。

　　2.3.3防火問題

　　在考慮腐蝕的同時(shí)，要考慮鋼結(jié)構(gòu)的防火，即在鋼結(jié)構(gòu)表面加噴防火涂料或外包防火材料，國內(nèi)太多數(shù)防火涂料尚處于起步階段，雖然瞻滿足防火設(shè)計(jì)要求，但造價(jià)很高，需定期維護(hù)。另外，外包防火材料又會(huì)增加結(jié)構(gòu)自重而失去鋼結(jié)構(gòu)的意義。

　　2.3.4結(jié)構(gòu)布置

　　為了使鋼結(jié)構(gòu)受力更合理，往往需要布置一些斜撐，這樣對(duì)工藝的布置有所影響，需要更多地同工藝專業(yè)配合。

　　2.4鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)

　　采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是耗鋼量小，造價(jià)低、剛度太、整體性好、易于成型，耐腐蝕性能好，維護(hù)工作量小.耐火性、耐久性好。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是集鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)兩者優(yōu)點(diǎn)于一身的新結(jié)構(gòu)形式。過去在中、小型機(jī)組主廠房采用的純鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在大機(jī)組主廠房中已不復(fù)存在，如9m或12m柱距的縱向框架梁和樓層縱梁已大部分采用鋼結(jié)構(gòu)，僅橫向框架的柱和橫梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這也是一種鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)形式。

　　鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)具有受力性能好;技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn);剛度大、耐火性能好等優(yōu)點(diǎn)。由于這種結(jié)構(gòu)中骨架是由箍筋和角鋼焊接而成，焊接工作量大，且不易保證重量和控制變形，特別在嚴(yán)寒地區(qū)，主廠房結(jié)構(gòu)體系仍以裝配式結(jié)構(gòu)為主。鋼結(jié)構(gòu)主廠房僅在少數(shù)引進(jìn)項(xiàng)目中采用，而新型的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)將有逐步增多的趨勢(shì)。對(duì)于具體主廠房結(jié)構(gòu)的選擇，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)已有技術(shù)裝備、施工場(chǎng)地、施工期氣溫、工期要求、隊(duì)伍素質(zhì)、工藝布置等綜合比較后確定。

　　鋼筋砼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍極為廣泛，為我國當(dāng)前工業(yè)建筑的主要結(jié)構(gòu)型式，也是我國當(dāng)前大、中、小型電廠的主要結(jié)構(gòu)型式。今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，仍將是我國電廠建筑的主要結(jié)構(gòu)型式。目前電力供需矛盾已趨緩和，提前投產(chǎn)的價(jià)值在下降，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益將更好。

　　3.主廠房結(jié)構(gòu)型式的技術(shù)改進(jìn)措施

　　大型火電廠一般均地處沿海,其特點(diǎn)是地質(zhì)條件差,場(chǎng)地土類別高,地展力影響和風(fēng)荷載均較大,因而其上部結(jié)構(gòu)要有較好的整體性。

　　3.1減輕結(jié)構(gòu)自重，適當(dāng)擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。如果主廠房框架采用鋼結(jié)構(gòu)，可以解決接頭處理難的問題，使其自重減輕，有利于構(gòu)件工廠化生產(chǎn)、采用無軌式移動(dòng)吊車和縮短工期。汽機(jī)房屋架、鍋爐房爐架、煤斗、操作平臺(tái)、煙道、輸煤棧橋桁架采用鋼結(jié)構(gòu)后，基礎(chǔ)尺寸變小，節(jié)省了材料。除此外，煤斗采用圓截面鋼結(jié)構(gòu)。

　　3.2改進(jìn)預(yù)制方案，適當(dāng)擴(kuò)大現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。可采用現(xiàn)澆與部分預(yù)制相結(jié)合的方案。框架采用現(xiàn)澆，樓面預(yù)制;或框架現(xiàn)澆，縱梁預(yù)制，樓面現(xiàn)澆。后者有利于空模階段的穩(wěn)定，如與永久模板或以預(yù)應(yīng)力薄板為底板的組合樓板相結(jié)合，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性更佳。

　　3.3主廠房可采用現(xiàn)澆混凝土、鋼一混凝土等組合結(jié)構(gòu)與施工方法。主廠房采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土與鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)，其整體性、抗震性好，施工場(chǎng)地小、工期短，有條件的工程宜盡量采用或部分采用，特別是建設(shè)在強(qiáng)地震區(qū)、施工場(chǎng)地較小、工期短的電廠工程宜集幾種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)于一體，選擇合理的結(jié)構(gòu)型式。

　　4.結(jié)語

　　主廠房結(jié)構(gòu)型式應(yīng)當(dāng)不斷改進(jìn)，使之更科學(xué)、更經(jīng)濟(jì)、更合理，以利于我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展。