某600MW機(jī)組火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘 要：以某2×600MW機(jī)組火力發(fā)電廠主廠房設(shè)計(jì)為例，對主廠房的結(jié)構(gòu)體系做了詳細(xì)的分析，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)布置。同時由于主廠房結(jié)構(gòu)不規(guī)則，采用staad pro進(jìn)行了分析計(jì)算。介紹了staad pro在主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況，可供工程參考。

關(guān)鍵詞：主廠房；結(jié)構(gòu)體系

1 工程概況

某2x600MW機(jī)組火力發(fā)電廠主廠房由汽機(jī)房、除氧間、煤倉間組成雙跨框排架結(jié)構(gòu)；廠房縱向總長度為201.5m，柱距10m，其中1～9a軸為1#汽機(jī)房，9b～13a軸為集控樓，13b～22軸為2#汽機(jī)房；橫向總長度為54.1m，其中汽機(jī)房（A～B軸線間）為30.6m，除氧間（B～C軸線間）為10m，煤倉間（C～D軸線間）為13.5m，通風(fēng)機(jī)房（A0～A軸線間）為12m；主廠房外墻采用壓型鋼板輕型封閉。本文僅針對2#汽機(jī)房進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)。

汽機(jī)房設(shè)置有6.9m中間層，13.7m運(yùn)轉(zhuǎn)層，30m的雙坡屋面。主要工藝設(shè)備汽輪發(fā)電機(jī)布置在汽機(jī)房中部，島式布置。汽機(jī)房內(nèi)布置有一臺80t/20t 橋式起重機(jī)；屋面采用雙層隔熱金屬壓型鋼板輕型屋面。

除氧間0m層布置有給水泵，6.9m層布置有低壓加熱器，13.7m層布置有高壓加熱器，26.8m層布置有除氧器。

煤倉間0m層布置有14臺磨煤機(jī)，17m層布置有給煤機(jī)，14個鋼煤斗支撐于32.2m煤斗層，46.2m層為皮帶層。

主廠房鋼結(jié)構(gòu)與鍋爐剛架通過17m層和46.4m層的爐前平臺相互聯(lián)系，爐前平臺在鍋爐鋼架上的支承采用滑動支座，因此主廠房結(jié)構(gòu)與鍋爐鋼架相互獨(dú)立，不考慮其相互作用，各自獨(dú)立設(shè)計(jì)計(jì)算。主廠房建筑圖詳見圖1～圖7。

主廠房各樓層活荷載按照工藝專業(yè)的提資采用，并依據(jù)《火力發(fā)電廠主廠房荷載設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行。

基本設(shè)計(jì)條件為：地震設(shè)防烈度為7度（0.15g），抗震構(gòu)造措施按8度執(zhí)行；場地類別為III類，第二組；基本風(fēng)壓0.786kN/m2，地面粗糙度為B類。

2 鋼結(jié)構(gòu)主廠房結(jié)構(gòu)體系布置

主廠房一般具有平面不規(guī)則性且樓面經(jīng)常出現(xiàn)大開孔導(dǎo)致樓板不連續(xù)，地震作用下容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，樓面活荷載大且荷載分布不均勻，如煤斗、粉斗、高低加熱器、除氧器等重型設(shè)備，有些設(shè)備位于較高樓層，由于工藝設(shè)備和管道布置的限制，主廠房結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件，特別是支撐構(gòu)件的設(shè)置受到很大的制約。因而主廠房結(jié)構(gòu)往往在水平和垂直方向上剛度和質(zhì)量分布都不均勻，給抗震設(shè)計(jì)帶來很不利的影響。根據(jù)主廠房結(jié)構(gòu)的上述特點(diǎn)，在對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，在盡力滿足工藝要求的前提下，合理地調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，盡可能地選用抗震性能好、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。

主廠房橫向結(jié)構(gòu)體系由汽機(jī)房A列柱通過屋面大跨度實(shí)腹式鋼梁及下部2層汽機(jī)平臺鋼梁與除氧間、煤倉間框架相連，與除氧間、煤倉間雙列框架及支撐共同組成橫向抗側(cè)力體系。橫向框架采用剛接加支撐的方案，即汽機(jī)房屋面鋼梁、除氧間、煤倉間各層框架橫梁與框架均采用剛接，同時在煤倉間承擔(dān)較大設(shè)備荷載皮帶層以下設(shè)置支撐，在汽輪機(jī)2層平臺內(nèi)工藝允許的地方亦設(shè)置1組垂直支撐，橫向框架布置圖詳見圖8～圖10。橫向框架具有較好的側(cè)向剛度，有支撐和柱組成雙重抗側(cè)力體系，符合多道設(shè)防的原則。

主廠房縱向框架主要采用框架梁與柱鉸接加支撐的方案，縱向框架布置圖詳見圖11～圖10。

汽機(jī)房、除氧間、煤倉間各樓層及汽機(jī)房、煤倉間屋面均采用壓型鋼板底模，底模上現(xiàn)澆100mm厚的鋼筋混凝土板形成組合樓板，連接件采用圓柱頭焊釘穿透壓型鋼板焊接在鋼梁上翼緣。組合樓板具有較好的平面內(nèi)剛度，在空間結(jié)構(gòu)體系中發(fā)揮著協(xié)調(diào)各榀框架剛度和側(cè)移的作用，也是將主廠房框架形成空間整體結(jié)構(gòu)的重要的一環(huán)。由于工藝布置的要求，樓面經(jīng)常會出現(xiàn)大開孔，一定程度上消弱了樓板的剛度，這是在開孔周圍柱網(wǎng)區(qū)格內(nèi)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置樓面水平支撐，以便于增強(qiáng)樓板對柱的橫向約束及傳遞水平地震力。

3 整體計(jì)算分析

主廠房鋼結(jié)構(gòu)其體積大，傳力體系相當(dāng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量、主要設(shè)備布置在水平和垂直方向分布不均勻，結(jié)構(gòu)的空間作用顯著等特點(diǎn)，必須采用具有空間分析計(jì)算功能的空間模型。本工程在主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用STAAD PRO空間分析程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，分析模型如圖11。

結(jié)構(gòu)建模、結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力計(jì)算分析在STAAD PRO模塊中進(jìn)行，其中結(jié)構(gòu)建模包括桿件截面、荷載輸入、荷載組合；中國規(guī)范的桿件規(guī)范檢驗(yàn)在SSDD模塊中進(jìn)行。柱與基礎(chǔ)的連接方式按簡支設(shè)置，縱向梁與柱連接簡化為鉸接，支撐按拉壓桿設(shè)計(jì)。主廠房鋼結(jié)構(gòu)的荷載工況復(fù)雜，屬于多、高層鋼結(jié)構(gòu)，抗風(fēng)、抗震等抗側(cè)力設(shè)計(jì)要求較高。因此其荷載組合較一般民用結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，同時所要考慮的基本荷載種類較多，需要設(shè)計(jì)人員自行進(jìn)行荷載效應(yīng)組合，將這些自行荷載組合的內(nèi)力值用于桿件截面規(guī)范檢驗(yàn)。

在SSDD模塊中，進(jìn)行桿件截面規(guī)范檢驗(yàn)時，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)有些是默認(rèn)值，有些是自動判斷值，有些是自動計(jì)算值，默認(rèn)值和自動判斷值部分或全部需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況調(diào)整。

4 結(jié)束語

該廠房已經(jīng)投入使用，目前使用情況良好，表明設(shè)計(jì)中采用的結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算方法和構(gòu)造措施是切實(shí)可行的，對類似的鋼結(jié)構(gòu)主廠房的設(shè)計(jì)提供了很好的思路。

參考文獻(xiàn)：

[1] DL5022-2012.火力發(fā)電廠土建設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].

[2] DL/T5095-2007.火力發(fā)電廠主廠房荷載設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

作者簡介：

韓有旺（1982—），男，山西盂縣人，工程師，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。