某電廠煙道框架結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)簡述

虞瑩 李翠娥 孫璽璽 姚育華

(杭州北高峰電力工程設(shè)計(jì)有限公司,浙江杭州 310007)

某電廠煙道框架結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)簡述

虞瑩 李翠娥 孫璽璽 姚育華

(杭州北高峰電力工程設(shè)計(jì)有限公司,浙江杭州 310007)

簡要地介紹了,因工藝生產(chǎn)需要,受場(chǎng)地、環(huán)境限止,一個(gè)大跨度多層框架被改建成體形復(fù)雜的高層不規(guī)則框架,所遇到的一系列問題。

多層框架體系 高層框架體系 極不規(guī)則結(jié)構(gòu) 鋼煙囪的設(shè)置方案 鋼框支撐體系 新舊基礎(chǔ)整體發(fā)揮作用 施工順序必須遵循由下而上的次序

1 工程概況

本工程為某電廠環(huán)保脫硫改造工程項(xiàng)目的煙道支架改建工程,因受場(chǎng)地限制,工藝根據(jù)建設(shè)方要求,只能在已支承著生產(chǎn)仍需要的舊有煙道的框架體系之上,再布置一個(gè)新增的煙道,而原框架體系實(shí)為17．45m大跨度砼框架結(jié)構(gòu)(參見圖一)。

此外還要求在其上架設(shè)直徑為7m的臨時(shí)鋼煙囪,使框架結(jié)構(gòu)的總高度達(dá)到52m(鋼煙囪頂標(biāo)高為60m)。也就是要將原來一個(gè)多層框架體系(原設(shè)計(jì)按老規(guī)范屬多層框架)擴(kuò)建為一個(gè)高層框架體系,工程當(dāng)?shù)乜拐鹪O(shè)防烈度為6度,改建后的結(jié)構(gòu)體系,對(duì)抗震設(shè)計(jì)而言,成了極不規(guī)則結(jié)構(gòu)一類的體系。經(jīng)詳細(xì)分析、研究后,決定上部新增的結(jié)構(gòu)體系采用鋼框支撐結(jié)構(gòu)體系。

對(duì)原下部砼框架結(jié)構(gòu)體系也相應(yīng)增加了必要的鋼支撐,對(duì)原下部砼框架結(jié)構(gòu)體系中的梁、柱構(gòu)件,以及原基礎(chǔ),則依據(jù)分析、計(jì)算情況,按滿足高層建筑規(guī)范各項(xiàng)要求進(jìn)行加固或改建,最終形成了如圖二的結(jié)構(gòu)體系。

圖一

2 設(shè)計(jì)過程中遇到的主要技術(shù)問題和處理情況

(1)臨時(shí)鋼煙囪的設(shè)置方案,在煙囪設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)主要需解決的是因承受水平荷載引起的穩(wěn)定、及強(qiáng)度問題。鋼煙囪規(guī)范推薦的是獨(dú)自落地的塔架式、自立式及拉索式。但在本工程中均無條件實(shí)施。因此采用了工業(yè)廠房中常用的由樓層梁支承設(shè)備的方式(即視臨時(shí)鋼煙囪為一個(gè)大型設(shè)備安置在樓層上),但這樣,就不得不考慮到原來作用在煙囪體上的水平荷載,轉(zhuǎn)傳到樓層的支承梁(包括只對(duì)臨時(shí)鋼煙囪起水平控制作用的梁)及上部鋼框架上的情況,就是支承鋼煙囪的樓層梁還必須驗(yàn)算其在水平方向也同時(shí)受較大荷載時(shí)的受力狀況(因而局部構(gòu)件要人工驗(yàn)算)。這就是,最終在上部鋼框架中要局部采用箱形截面梁和較普遍地設(shè)置柱間鋼支撐的重要原因。

(2)新擴(kuò)建加高的結(jié)構(gòu)體系的確定。為了盡可能減少新增結(jié)構(gòu)的自重、保證上部框架在各類荷載組合下的空間整體穩(wěn)定、減少層間位移和符合高規(guī)各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)限值的要求,后增的上部結(jié)構(gòu),采用的是鋼框支撐體系。與其他的鋼結(jié)構(gòu)中支撐一樣,豎向和水平支撐的布置時(shí),充分考慮了結(jié)構(gòu)體系受力變形時(shí)定性分析的狀況。框支體系電腦程序分析計(jì)算的過程及結(jié)論,也體現(xiàn)了所布置的支撐在本工程中起著關(guān)鍵的作用。應(yīng)該指出,支撐的最終布置是在分析計(jì)算過程中不斷調(diào)整、改善才得到的成果。

(3)原有下部砼框架的改造及加固。由于原框架結(jié)構(gòu)是柱距為17．45m的大跨度砼框架結(jié)構(gòu),原內(nèi)部空間已布滿了煙道等設(shè)備,沒有條件另外增加直接支承于地基的新柱。在新的結(jié)構(gòu)體系中為增強(qiáng)側(cè)向剛度,改善原梁、柱的受力狀況,必須增設(shè)柱間斜支撐,并依據(jù)數(shù)十次的驗(yàn)算、分析、不斷的調(diào)整的方法,以及依據(jù)各構(gòu)件自身狀況分別采用加大截面、外包鋼等不同方式給于加固,局部位置的柱作了加高、甚至要改造成剪力墻,才使此工藝生產(chǎn)布置所依托的改建結(jié)構(gòu)方案具有實(shí)現(xiàn)的可能。

圖二

(4)基礎(chǔ)的加固。原勘察資料表明本工程所處的地質(zhì)狀況尚好,勘察提供的地基承載力特征值為200kpa。下層也不存在軟弱土層。原工程采用的是天然地基,原柱基都為獨(dú)立柱基。考慮到原工程已使用多年,可以考慮采用修正后的地基承載力特征值。據(jù)此,除了原基礎(chǔ)在上部改建后,在新增荷載下,經(jīng)復(fù)核驗(yàn)算能滿足要求的柱基礎(chǔ)維持原有狀況外,分別采用了將原獨(dú)基擴(kuò)大、增加地梁連接、合并改建成有大地梁的條形基礎(chǔ)等方式。這中間包含著我們的積極期望,即實(shí)施新舊基礎(chǔ)整體發(fā)揮作用的意圖(參見圖三示意)。這里特別要指出基礎(chǔ)擴(kuò)建時(shí)的構(gòu)造措施(包括插筋)要充分體現(xiàn)新增荷載后,將盡可能由柱體直接通過擴(kuò)大后的新砼整體基礎(chǔ)傳到地基的意圖。

(5)施工順序必須遵循由下而上的次序,不應(yīng)上、下同時(shí)施工,以使新增荷載同時(shí)支承于下部已加固構(gòu)件的全斷面上。同時(shí)對(duì)參與施工的人員和施工的質(zhì)量的要求,應(yīng)制定比一般正常全新工程從嚴(yán)、從高的準(zhǔn)則。

圖三

3 結(jié)語

總結(jié)以上情況,可見要實(shí)施這樣一種極不規(guī)則的擴(kuò)建結(jié)構(gòu)方案,雖然是可能的,但是,無論在經(jīng)濟(jì)上、人力上、物力上都是要付出大代價(jià)的,也就是用上述的代價(jià)才能換取空間的利用。

另外,我們認(rèn)為,如遇類似改建工程必須全面仔細(xì)分析、謹(jǐn)慎判斷,有條件時(shí)宜另覓方案。因?yàn)檫@種改建不僅給施工帶來較大難度(從而有可能產(chǎn)生質(zhì)量隱患),工期也相對(duì)會(huì)長。從經(jīng)濟(jì)角度講也并不一定存在巨大利益空間。