HTCC項(xiàng)目水泥熟料生產(chǎn)線工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

熊彬

（成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司）

HTCC項(xiàng)目水泥熟料生產(chǎn)線工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

熊彬

（成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司）

多哥塔布利博日產(chǎn)5000噸水泥熟料生產(chǎn)線（HTCC項(xiàng)目）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，依據(jù)合同規(guī)定，庫(kù)設(shè)計(jì)采用DIN標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)第三方GRUNER審查。整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案依據(jù)項(xiàng)目所在地的環(huán)境特點(diǎn)、合同中的技術(shù)要求及項(xiàng)目的管理組織等因素，對(duì)不同子項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行詳細(xì)分析，確定子項(xiàng)結(jié)構(gòu)形式。

涉外項(xiàng)目；水泥生產(chǎn)線；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；混凝土框架；混凝土筒倉(cāng)

1 工程介紹

多哥塔布利博日產(chǎn)5000噸水泥熟料生產(chǎn)線項(xiàng)目由德國(guó)海德堡水泥集團(tuán)投資，成都建材院承建，采用總承包模式，為業(yè)主提供工程設(shè)計(jì)、設(shè)備供貨、工程建設(shè)以及生產(chǎn)調(diào)試服務(wù)。水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目位于多哥濱海區(qū)約托行政區(qū)，首都洛美東北約90公里處［1］。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的主要子結(jié)構(gòu)包括石灰石破碎、石灰石堆棚、原料配料、黏土烘干、生料磨、均化庫(kù)、窯頭、窯尾、窯墩、熟料庫(kù)、原煤卸料、熟料散裝、儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)、轉(zhuǎn)運(yùn)站以及輸送廊道等。

該項(xiàng)目在實(shí)施階段發(fā)生過(guò)暫停，但設(shè)計(jì)并未停止。項(xiàng)目再次開(kāi)工后，對(duì)所有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了核對(duì)。

工程場(chǎng)地的地基承載力一般，除窯尾的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，窯墩采用筏板基礎(chǔ)，熟料庫(kù)采用環(huán)板基礎(chǔ)外，其余子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)均采用獨(dú)立基礎(chǔ)。多數(shù)子結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架，框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，均采用PKPM完成。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 鋼筋混凝土框架

該生產(chǎn)線項(xiàng)目中，石灰石破碎、原料配料、黏土烘干、窯頭、原煤卸料、熟料散裝及轉(zhuǎn)運(yùn)站等子結(jié)構(gòu)其上部結(jié)構(gòu)均為混凝土框架。因其作為工業(yè)建筑，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較民用框架設(shè)計(jì)復(fù)雜。具體表現(xiàn)為：

⑴因生產(chǎn)工藝需要，框架樓面板開(kāi)洞較多，且尺寸、位置的布置復(fù)雜多變，設(shè)計(jì)過(guò)程中，諸如剛性樓板等原有的設(shè)計(jì)前提假定需要重新考量；必要時(shí)，須另外建立模型進(jìn)行分析；

⑵因生產(chǎn)設(shè)備原因，結(jié)構(gòu)的靜荷載與動(dòng)荷載取值較大，結(jié)構(gòu)負(fù)荷水平高，設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮設(shè)備的工作頻率，避免因設(shè)備運(yùn)作引起結(jié)構(gòu)共振；此外，部分設(shè)備在結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中可能已經(jīng)安裝，則這一類設(shè)備給結(jié)構(gòu)造成的荷載變化等的影響也應(yīng)充分考量；

⑶部分結(jié)構(gòu)的樓面層高變化大，錯(cuò)層樓面、躍層柱等對(duì)框架的不良影響普遍存在［2］，可能要另建模型分析。在設(shè)計(jì)時(shí)即使充分使結(jié)構(gòu)對(duì)稱布置，結(jié)構(gòu)也會(huì)因上述原因不可避免地產(chǎn)生豎向及平面不規(guī)則，故在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的理念，減少不規(guī)則性對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響；

⑷因設(shè)備安裝原因，結(jié)構(gòu)的精度要求較高。民用建筑中很多不需要進(jìn)行放樣的施工過(guò)程在工業(yè)建筑施工中考慮后期設(shè)備的安裝，需要進(jìn)行放樣施工。避免因后期設(shè)備安裝，花費(fèi)大量人力物力進(jìn)行校正；

⑸結(jié)構(gòu)中預(yù)埋件較多，預(yù)埋件位置、方向等的布置除需考慮后期安裝的設(shè)備位置外，還需要注意不能與結(jié)構(gòu)中錨筋、鋼筋網(wǎng)節(jié)點(diǎn)沖突，否則預(yù)埋件定位不好控制。

此外，依據(jù)各子結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)的部分設(shè)計(jì)也有相應(yīng)調(diào)整。

石灰石破碎結(jié)構(gòu)子項(xiàng)因建筑高度較大，為降低結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約施工費(fèi)用，其封墻采用彩板，屋面采用輕鋼屋蓋。

轉(zhuǎn)運(yùn)站結(jié)構(gòu)子項(xiàng)中部分較高的轉(zhuǎn)運(yùn)樓采用條形基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)。

原料配料結(jié)構(gòu)子項(xiàng)設(shè)計(jì)為方倉(cāng)，建筑體形較小，荷載較小。

2.2 筒倉(cāng)

該水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目中，均化庫(kù)及熟料庫(kù)的上部結(jié)構(gòu)均為混凝土筒倉(cāng)，貯量大、耐久性好，適宜滿足生產(chǎn)工藝要求，采用預(yù)應(yīng)力形式，降低成本。依據(jù)合同規(guī)定，采用DIN標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)第三方GRUNER審查，并與GRUNER配合，完善了涉外項(xiàng)目筒倉(cāng)計(jì)算表。

均化庫(kù)筒倉(cāng)直徑22.5m，高度69m，采用后張法預(yù)應(yīng)力施工，預(yù)應(yīng)力扶壁設(shè)計(jì)參照以前的工程做了一圈6個(gè)，以后工程可進(jìn)一步優(yōu)化做成一圈4個(gè)，庫(kù)頂由雙坡鋼屋面改成傘形鋼屋面，用鋼量相差不大。熟料庫(kù)筒倉(cāng)直徑45m，高度26.8m，單位體積混凝土含鋼量149.2 kg/m3，預(yù)應(yīng)力鋼筋用量47.39t，普通鋼筋用量443t，在此庫(kù)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，考慮第三方審查意見(jiàn)，基礎(chǔ)鋼筋遠(yuǎn)大于常規(guī)設(shè)計(jì)，庫(kù)頂采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并通過(guò)一定的措施，有效地減少了網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)用量。

在整個(gè)筒倉(cāng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注意判斷其承載特性，依據(jù)深倉(cāng)與淺倉(cāng)兩種不同的壓力計(jì)算模式，計(jì)算并復(fù)核貯料壓力。

2.3 其余結(jié)構(gòu)

該項(xiàng)目子項(xiàng)中，石灰石堆棚結(jié)構(gòu)子項(xiàng)及輸送廊道采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，重量輕，剛度大，空間受力?。簧夏ジ鬈囬g基礎(chǔ)采取獨(dú)立基礎(chǔ)，上部鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。立磨廠房18m跨，高度43.2m，有橋式吊車，采用鋼結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)采用鋼結(jié)構(gòu)，建設(shè)速度快，投資省，布置較靈活；窯墩采用門式結(jié)構(gòu)，取消傳統(tǒng)方式設(shè)計(jì)中，支架落地，支架高度高，體積較大的方式，將三次風(fēng)管支架落在窯墩上，且在設(shè)計(jì)窯中走道板時(shí)，應(yīng)考慮桁架側(cè)安裝的各種小風(fēng)管的荷載。

結(jié)構(gòu)形式的確定在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期就要有所考量，除依據(jù)規(guī)范考慮結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)及適用范圍外，將建筑的使用功能及其生活生產(chǎn)特點(diǎn)納入結(jié)構(gòu)形式的確定也是不可或缺的。

同時(shí)，該項(xiàng)目曾在實(shí)施階段暫停，因此設(shè)計(jì)過(guò)程中又存在諸多與項(xiàng)目管理及施工組織等不相協(xié)調(diào)的地方。諸如在擋土墻設(shè)計(jì)中，因該項(xiàng)目地基土為壓縮性土，后期擋土墻在土壓力作用下地基變形，擋土墻外傾，致使擋土墻頂部?jī)A斜量達(dá)到70mm左右，業(yè)主要求后期進(jìn)行修補(bǔ)處理。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)還需納入項(xiàng)目管理及施工組織等要求的考量。

其次，HTCC項(xiàng)目作為涉外項(xiàng)目，又具有其一定的特殊性。

在設(shè)計(jì)審查過(guò)程中，由業(yè)主工程師定期到院內(nèi)集中開(kāi)展設(shè)計(jì)審查，效率高，速度快。筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)由業(yè)主指定的第三方咨詢公司審查，耗時(shí)長(zhǎng)，問(wèn)題較多，效率低下。在審查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了諸多需要改進(jìn)的地方：

⑴計(jì)算書(shū)準(zhǔn)備不充分，一邊審查一邊補(bǔ)充計(jì)算書(shū)，有的來(lái)不及補(bǔ)充，只好簡(jiǎn)化處理，或做出讓步，按審查工程師意見(jiàn)修改圖紙；

⑵計(jì)算軟件單一，無(wú)英文軟件，無(wú)國(guó)際通用軟件，與業(yè)主工程師交流不便；

⑶合同執(zhí)行不夠嚴(yán)謹(jǐn)，窯頭等子項(xiàng)樓面堆料荷載在審查過(guò)程中有較大增加等。

總結(jié)HTCC項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，詳細(xì)充分的地質(zhì)勘察，有利于降低基礎(chǔ)造價(jià)。土質(zhì)地基，除了鉆孔外，還應(yīng)開(kāi)展有代表性的載荷板實(shí)驗(yàn)，便于獲取淺基礎(chǔ)地基承載力；地下結(jié)構(gòu)應(yīng)充分考慮地下水及地質(zhì)情況，注意基礎(chǔ)開(kāi)挖對(duì)降水的要求；同時(shí)對(duì)于擋土墻的設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)墻后回填土提出質(zhì)量要求，并充分考慮防水、排水措施；若建筑物處于軟弱地基上，還應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行沉降分析等。

3 結(jié)語(yǔ)

HTCC項(xiàng)目中涉及的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要充分考量的關(guān)鍵點(diǎn)在很多水泥熟料生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程中是普遍存在的，故對(duì)于這一類工程項(xiàng)目，HTCC具有一定的參考價(jià)值。而水泥生產(chǎn)線工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究中還有很多難點(diǎn)亟待解決，仍需廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師進(jìn)一步探討［3］?！?/p>

［1］張改萍.成都院承建的海德堡多哥水泥廠項(xiàng)目竣工［J］.新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2015（2）:1-1.

［2］王汀.水泥生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中的有關(guān)結(jié)構(gòu)問(wèn)題 ［J］.江蘇建材，2006（4）:15-16.

［3］吉同寧.銅陵海螺5000t/d國(guó)產(chǎn)化水泥生產(chǎn)線示范工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.水泥工程，2003（2）:51-53.