建筑設計評職范文火力發電廠主廠房結構選型探

　　摘要：本文主要介紹了整個主廠房設計過程中進行主廠房結構選型的設計優化工作。通過對火力發電廠主廠房常用結構型式的比較分析，按照主廠房不同結構和構件的特點，提出了結構選型的改進建議。

　　關鍵字：火電廠,主廠房,結構選型設計,論文刊發,存在問題

　　引言

　　主廠房是電力工程的核心部分，各種重要的設備、管道、電纜和儀表控制系統布置十分復雜和密集，大機組主廠房結構不僅受力復雜、荷重大，而且平面和空間尺寸大、結構自重大。因此，如何選擇主廠房結構形式，充分發揮結構的承載力，提高主廠房設計、施工技術水平，對加速主廠房結構體系的進步起著重要作用。主廠房作為發電廠中最重要的建筑，它的結構選型、設計方案直接關系到能否滿足發電要求及工程是否經濟。

　　1.火電廠主廠房的設計

　　目前，國內外火力發電廠的主廠房主要采用了三種結構形式與體系：鋼結構主廠房、裝配式混凝土結構、現澆混凝土結構。主廠房設計主要遵循如下原則：確定結構形式與體系。目前，國外的火力發電廠主廠房主要采用鋼結構形式，國內常采用的鋼筋混凝土結構。

　　設計參數有：基本風速、風壓、雪壓，抗震設防烈度，基本地震加速度，設計反應譜特征周期，當地的土壤類別及大氣中的成分;

　　主要荷載有：雪荷載，風荷載，設備、管道活荷載，永久荷載，積灰荷載，地震荷載和偶然荷載。根據規定進行荷載效應組合后計算構造要求進行設計;

　　主廠房結構計算分析采用中國建筑科學研究院SATWE有限元整體空間分析程序進行聯合空間結構計算，充分考慮各構建的相互作用，使計算模型最大限度的反映結構的實際受力狀態，計算出較精確的內力值;典型的鋼結構主廠房的設計：主廠房采用框排架結構體系。汽機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件，各個框架之間由屋面結構、屋蓋縱橫向支撐、現澆混凝土樓蓋結構、柱間支撐以及其他縱、橫兩向抗側構件連接在一起，組成一個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構體系。

　　2.我國主廠房常用結構型式

　　2.1預制裝配式結構

　　火電廠主廠房普遍采用裝配式鋼筋混凝土結構，這種結構有許多優點。然而，隨著機組容量的增大，這種結構卻出現了一些難以克服的缺點。一、單機容量增大后，主廠房的荷重、跨度、高度均相應加大，因而自重增加;二、預制框架的梁柱聯結，柱與柱聯結，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，二次澆灌部分被壓酥，剝落，遂造成破壞。三、大機組預埋件數量大、種類多，且均需在預制前準確確定，致使設計和施工周期長。另外，預埋件的耗鋼量也相當可觀，據資料介紹，一般占結構用鋼量的15%以上。因此，一般在嚴寒地區，或具有大型機具、施工能力時，才繼續采用裝配式混凝土主廠房結構。

　　2.2現澆混凝土結構

　　現澆混凝土結構以其整體性好，防水性強，接頭構造簡單，既不需大型起吊設備和施工場地，運行中又不需維護等特點，很受運行和施工單位歡迎。尤其在南方地區，混凝土施工時間不受季節影響，更容易實施。其特點主要有：一、現澆混凝土主廠房的工期可與裝配式混凝土結構的工期持平。鍋爐吊裝可與柱、框架施工同時進行，縮短了土建交付工期;二、結構整體性好。對于新型的現澆混凝土結構，一般傾向于采用預制、現澆組合方案，框架現澆，縱梁及樓面預制;或框架現澆，縱梁預制;樓面重點在于突破樓面結構和選用合適的永久性樓面模板;三、新型的現澆混凝土主廠房應遵循因地制宜的原則。雖然新型的現澆混凝土結構可簡化設計、施工，降低工程造價，但現澆結構卻存在高空作業多、耗工多、周轉性材料用量大、鋼模及腳手架用量增多、寒冷地區冬季施工難度有所增加等缺點，從而增大了現場施工費用。

　　2.3鋼結構

　　在采用引進設備的火電廠和在國外建造的火電工程項目中，絕大多數主廠房采用全鋼結構形式，少數采用國產設備的火電廠也采用了全鋼結構，而且通過對大型火電廠主廠房采用鋼筋混凝土結構和鋼結構方案比較，鋼結構自重大約為混凝土結構的25%，僅在豎向荷載作用下，鋼結構的柱腳內力大約是混凝土結構的85%，鋼結構自重降低、抗震能力強。因此，近年來我國新建和改建的電廠中鋼結構占有優勢，而且本著加快施工進度，以爭取早投產早受益，許多工程也推薦采用鋼結構。但是，采用鋼結構也存在一些弊端：

　　2.3.1造價問題

　　采用鋼結構比鋼筋砼結構造價提高約60%。主要反映在材料費高、制作加工費高、燕工管理費及運輸費高等幾個方面。

　　2.3.2腐蝕問題

　　鋼材的腐蝕會使結構過早的破壞，防腐蝕是鋼結構的一個重要問題。現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，今后的維護是一個很麻煩的問題。

　　2.3.3防火問題

　　在考慮腐蝕的同時，要考慮鋼結構的防火，即在鋼結構表面加噴防火涂料或外包防火材料，國內太多數防火涂料尚處于起步階段，雖然瞻滿足防火設計要求，但造價很高，需定期維護。另外，外包防火材料又會增加結構自重而失去鋼結構的意義。

　　2.3.4結構布置

　　為了使鋼結構受力更合理，往往需要布置一些斜撐，這樣對工藝的布置有所影響，需要更多地同工藝專業配合。

　　2.4鋼-混凝土組合結構

　　采用鋼筋混凝土結構的主要優點是耗鋼量小，造價低、剛度太、整體性好、易于成型，耐腐蝕性能好，維護工作量小.耐火性、耐久性好。鋼-混凝土組合結構是集鋼筋混凝土和鋼結構兩者優點于一身的新結構形式。過去在中、小型機組主廠房采用的純鋼筋混凝土結構，在大機組主廠房中已不復存在，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構，僅橫向框架的柱和橫梁采用鋼筋混凝土結構，這也是一種鋼-混凝土組合結構形式。

　　鋼-混凝土組合結構具有受力性能好;技術經濟指標先進;剛度大、耐火性能好等優點。由于這種結構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，特別在嚴寒地區，主廠房結構體系仍以裝配式結構為主。鋼結構主廠房僅在少數引進項目中采用，而新型的現澆結構、鋼-混凝土組合結構將有逐步增多的趨勢。對于具體主廠房結構的選擇，應結合現場已有技術裝備、施工場地、施工期氣溫、工期要求、隊伍素質、工藝布置等綜合比較后確定。

　　鋼筋砼結構應用范圍極為廣泛，為我國當前工業建筑的主要結構型式，也是我國當前大、中、小型電廠的主要結構型式。今后相當長的時期內，仍將是我國電廠建筑的主要結構型式。目前電力供需矛盾已趨緩和，提前投產的價值在下降，其技術經濟效益將更好。

　　3.主廠房結構型式的技術改進措施

　　大型火電廠一般均地處沿海,其特點是地質條件差,場地土類別高,地展力影響和風荷載均較大,因而其上部結構要有較好的整體性。

　　3.1減輕結構自重，適當擴大鋼結構的應用范圍。如果主廠房框架采用鋼結構，可以解決接頭處理難的問題，使其自重減輕，有利于構件工廠化生產、采用無軌式移動吊車和縮短工期。汽機房屋架、鍋爐房爐架、煤斗、操作平臺、煙道、輸煤棧橋桁架采用鋼結構后，基礎尺寸變小，節省了材料。除此外，煤斗采用圓截面鋼結構。

　　3.2改進預制方案，適當擴大現澆結構。可采用現澆與部分預制相結合的方案。框架采用現澆，樓面預制;或框架現澆，縱梁預制，樓面現澆。后者有利于空模階段的穩定，如與永久模板或以預應力薄板為底板的組合樓板相結合，其技術經濟性更佳。

　　3.3主廠房可采用現澆混凝土、鋼一混凝土等組合結構與施工方法。主廠房采用現澆鋼筋混凝土與鋼一混凝土組合結構，其整體性、抗震性好，施工場地小、工期短，有條件的工程宜盡量采用或部分采用，特別是建設在強地震區、施工場地較小、工期短的電廠工程宜集幾種結構優點于一體，選擇合理的結構型式。

　　4.結語

　　主廠房結構型式應當不斷改進，使之更科學、更經濟、更合理，以利于我國電力工業的迅速發展。