關(guān)于電廠建設(shè)中廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用探討

中國電建集團(tuán)江西省電力設(shè)計(jì)院有限公司 江西 南昌 330000

一、電廠主廠房建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

現(xiàn)階段，在電廠主廠房中主要布置鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)三大重要的機(jī)組設(shè)備，為保障電廠安全運(yùn)行，需保證廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合相關(guān)工藝需求，并且加強(qiáng)功能分區(qū)，對于各種設(shè)備保障其能合理安全的運(yùn)行，并保證結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)。當(dāng)前，我國電廠主廠房的布局逐漸形成固定的框架結(jié)構(gòu)，主廠房中的布置結(jié)構(gòu)建筑體積比較大，空間的利用率相對比較小，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分布，進(jìn)行科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)布置。(1)主廠房結(jié)構(gòu)，通常在一些大型電廠中主要采用鋼框架加支撐結(jié)構(gòu)，在地震作用下，鋼框架與支承結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性好，抗震性能好，抗側(cè)剛度大，既能起到保護(hù)廠房的作用，又能滿足抗震設(shè)計(jì)的要求。(2)廠房截面結(jié)構(gòu)，當(dāng)廠房結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜時(shí)，也會(huì)增加廠房結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。因此，在廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮廠房支撐面積，以保證整個(gè)廠房的穩(wěn)定。因此，在電廠主廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足相關(guān)技術(shù)要求，也要考慮到建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和造價(jià)，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的滿意度。

二、電廠主廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

1.主廠房建筑地基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。主廠房作為電廠建筑結(jié)構(gòu)中最重要的部分，其起到關(guān)鍵作用，尤其是主廠房地基設(shè)計(jì)，需結(jié)合多種因素綜合考慮。主廠房地基設(shè)計(jì)中，可選擇獨(dú)立基礎(chǔ)的形式，并通過地基設(shè)計(jì)情況選擇相鄰結(jié)構(gòu)單元地基的處理，通過不同單元的地質(zhì)條件與沉降特點(diǎn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，同時(shí)以地基變形情況進(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)。

2.主廠房建筑屋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通常，主廠房屋蓋的采用無檁屋蓋和有檁屋蓋的兩種類型，其中，使用最多的是有檁屋蓋，在設(shè)計(jì)中往往采用施工便捷、重量較輕的壓型鋼板。同時(shí)，屋面梁的設(shè)計(jì)也有多種形式，如：空間網(wǎng)架、梯形屋架與下承式屋架等。無論選擇何種屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型，都需結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境與需求進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。以鋼屋架為主要的設(shè)計(jì)類型能在整體設(shè)計(jì)中節(jié)省原材料的使用，并有利于提高抗震性能，給主廠房整體抗震性提供保障。

3.加強(qiáng)廠房結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。在建筑結(jié)構(gòu)分區(qū)上，要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。在電廠鍋爐房設(shè)計(jì)中，需確定給煤機(jī)等設(shè)備的傳載朝向，并結(jié)合鍋爐保護(hù)罩設(shè)計(jì)需求確定運(yùn)轉(zhuǎn)層結(jié)構(gòu)空間大小，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)地面標(biāo)高的合理設(shè)計(jì)。同時(shí)，為混凝土施工、管道施工等輔助專業(yè)施工提供便利，需要保證結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。除了保證各個(gè)分區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互協(xié)調(diào)，還要使各功能間相互協(xié)調(diào)。

4.加強(qiáng)結(jié)構(gòu)荷載分析。為保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性，需加強(qiáng)結(jié)構(gòu)荷載分析，完成設(shè)備承載平臺(tái)的詳細(xì)區(qū)分，保證受力明確，以便對結(jié)構(gòu)荷載進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。由于包含除氧器等設(shè)備自重能夠達(dá)到數(shù)十噸，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)需要加強(qiáng)荷載布置分析，根據(jù)設(shè)備安裝通道口等排布情況確定安裝部位，然后對結(jié)構(gòu)局部荷載進(jìn)行分析，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)受力不均衡問題的考量，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。

三、工程實(shí)例探討

某地區(qū)一電廠項(xiàng)目，電廠場地面積約為500×370m2，電廠采用燃煤直接空冷機(jī)組，其裝機(jī)容量為2×300MW，主要設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)是：地面粗糙度：B類；基本風(fēng)壓：0.52k N/m2，場地土類別：主廠房區(qū)域，抗震基本設(shè)防烈度：地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，對應(yīng)的抗震設(shè)防烈度為6度。

1.主廠房抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的相關(guān)要求，在進(jìn)行主廠房、控制樓、煙囪、煙道、轉(zhuǎn)運(yùn)站、碎煤室等建筑物實(shí)施抗震設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)防烈度應(yīng)提高1度，而建筑場地為Ⅰ類時(shí)，乙類建(構(gòu))筑應(yīng)允許按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震構(gòu)造措施。本工程采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)型式，框架抗震等級(jí)應(yīng)為三級(jí)。

2.主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)主廠房結(jié)構(gòu)型式。根據(jù)以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目主廠房采用汽機(jī)房與煤倉間構(gòu)成的現(xiàn)澆鋼筋混凝土多層單跨框排架結(jié)構(gòu)形式。

2)主廠房單跨框架結(jié)構(gòu)。根據(jù)《電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》：“發(fā)電廠多層建(構(gòu))物不宜采用單框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用單框架結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)采取提高結(jié)構(gòu)安全度的可靠措施?！币虼?，盡量不要采用單跨框架的多、高層結(jié)構(gòu)，尤其是地處高烈度地震區(qū)時(shí)，如果需要采用單跨框排架時(shí)，一定要遵循概念設(shè)計(jì)，采取相應(yīng)的安全措施。

3)采用單跨框架結(jié)構(gòu)計(jì)算分析及構(gòu)造措施。本工程主廠房區(qū)域場地土類別為Ⅰ類，地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，對應(yīng)抗震設(shè)防烈度為6度，主廠房采用汽機(jī)房與煤倉間構(gòu)成的現(xiàn)澆鋼筋混凝土多層單跨框排架結(jié)構(gòu)形式。考慮到單框架結(jié)構(gòu)應(yīng)提高結(jié)構(gòu)的安全度，設(shè)計(jì)階段在滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定、變形及抗震等的前提下，抗震構(gòu)造措施按7度設(shè)計(jì)，將6度三級(jí)框架改為7度二級(jí)框架，同時(shí)還采取了如加大柱截面，避免“強(qiáng)梁弱柱”問題的出現(xiàn)，降低混凝土柱軸壓比，增加構(gòu)件延性等抗震構(gòu)造措施，使結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度、延性和耗能能力。

在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，分析工藝布置方案下主廠房的力學(xué)性能，確保結(jié)構(gòu)在各種不利工況下均能滿足強(qiáng)度、剛度和變形要求。該程序用于空間結(jié)構(gòu)計(jì)算、抗震分析和驗(yàn)算。本文對采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案的主廠房可能產(chǎn)生的抗震不利因素進(jìn)行了計(jì)算分析。通過優(yōu)化層高和截面，盡量避免或減少短柱，采用合理的配箍形式和設(shè)置斜拉筋，可提高不可避免的短柱的延性和抗剪性能；通過合理的工藝布置，可避免異形框架節(jié)點(diǎn)；結(jié)構(gòu)可在垂直方向連續(xù)布置，以減小層間剛度差，防止軟弱層的形成；同時(shí)滿足工程要求，結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能有規(guī)律地布置，使整個(gè)結(jié)構(gòu)體系更具抗震能力。

四、結(jié)語

總之，電廠主廠房建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量相對比較高，設(shè)計(jì)中要融合各種專業(yè)技術(shù)，是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程。因此，在實(shí)踐工作中，要從電廠系統(tǒng)主要工藝流程及設(shè)備特點(diǎn)出發(fā)，把握電廠主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的技術(shù)條件，根據(jù)建筑內(nèi)部設(shè)備排布完成結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，并加強(qiáng)結(jié)構(gòu)荷載分析，保證結(jié)構(gòu)承載力的同時(shí)，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)，繼而推動(dòng)建筑的可持續(xù)發(fā)展。