生活垃圾焚燒發(fā)電廠鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

劉效國

摘? ? 要：生活垃圾焚燒發(fā)電廠作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要內(nèi)容，現(xiàn)階段在生活垃圾焚燒發(fā)電廠的施工設(shè)計(jì)過程中，主要采用的是鋼結(jié)構(gòu)的工程施工方式，也就需要相關(guān)施工企業(yè)能夠加強(qiáng)對該方面工作的重視力度，按照該生活垃圾焚燒發(fā)電廠的實(shí)際應(yīng)用需求來進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，對于城市基礎(chǔ)功能的滿足也有著重要意義，本文主要就生活垃圾焚燒發(fā)電廠的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探究分析。

關(guān)鍵詞：生活垃圾焚燒發(fā)電廠;空間鋼結(jié)構(gòu);桁架

1? 項(xiàng)目概述

本次研究以某市生活垃圾焚燒發(fā)電廠作為研究對象，該發(fā)電廠設(shè)置了2條垃圾焚燒線，每條線的日處理能力為300t。在本次研究對象中，主廠房主要是由垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)間、主焚燒車間以及汽輪機(jī)間三部分構(gòu)成。

（1）垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)間主要采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的垃圾坑底板主要為大體積的混凝土，四周跟框排架柱條形基礎(chǔ)連接在一起。在垃圾坑底板以及側(cè)壁采用雙層鋼筋混凝土設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，促使其抗?jié)B性能跟抗腐蝕性能得到進(jìn)一步的提升。垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)間主要采用的是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部設(shè)置兩臺電動(dòng)起重機(jī)。

（2）汽輪機(jī)間主要采用的現(xiàn)澆鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)，在結(jié)合了動(dòng)力基礎(chǔ)上來進(jìn)行汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)工作。其中汽輪機(jī)間屋需要采用輕型屋面梯形鋼屋架，并且要在內(nèi)部設(shè)置2臺中級工作制式的起動(dòng)機(jī)。

（3）主焚燒車間主要是空間鋼結(jié)構(gòu)，為了滿足工藝要求，在跟垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)間接壤的區(qū)域不設(shè)梁柱，采用開口式的空間結(jié)構(gòu)廠家，屋蓋主要采用帶有天窗的弧面雙層網(wǎng)架。

2鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作

鋼結(jié)構(gòu)包含有重量輕、強(qiáng)度高、安裝方便的特點(diǎn)，也容易實(shí)現(xiàn)一些比較復(fù)雜的建筑形態(tài)，在較大跨度的建筑施工中也得到了較為廣泛的應(yīng)用。在本次研究中的垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)間跟汽輪機(jī)間主要采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但是主焚燒車間依舊采用的是空間結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)橹鞣贌囬g的空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)難以滿足其施工需求。在采用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行工程施工時(shí)還需要應(yīng)用專門的設(shè)計(jì)軟件來進(jìn)行操作，保障鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理性。

2.1? 結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建

3d3s軟件作為專門針對鋼結(jié)構(gòu)開發(fā)的結(jié)構(gòu)分析軟件，能夠在結(jié)合結(jié)構(gòu)實(shí)際情況基礎(chǔ)上，來進(jìn)行原型建模工作，該過程中還需要將結(jié)構(gòu)計(jì)算模型設(shè)計(jì)的跟主體結(jié)構(gòu)保持一致。但是針對一些特殊情況還可以實(shí)現(xiàn)局部的模擬處理工作。

（1）雙肢柱設(shè)計(jì)。因?yàn)楸敬窝芯恐械膹S房比較高，其最大高度需要控制在36.3m。本次研究中主要將立柱作為結(jié)構(gòu)的承重部件，其設(shè)計(jì)效果也會(huì)影響到垃圾焚燒廠的應(yīng)用效果。如果采用實(shí)腹式箱型柱以及共型柱進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，雖然結(jié)構(gòu)建模比較簡單，但是還存在有一定程度的資源浪費(fèi)情況。針對這一問題，在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中可以采用雙肢柱的設(shè)計(jì)模式，這時(shí)候還需要將雙肢柱的情況輸入到計(jì)算模型之中，在此基礎(chǔ)上做好鋼結(jié)構(gòu)的建模工作。此外在實(shí)際建模過程中還可以酌情進(jìn)行一些簡化，比如雙肢柱的每一個(gè)斜撐均可以設(shè)置為雙T型鋼，橫撐可以設(shè)置為雙槽鋼，因此還可以采用H型鋼以及工子鋼的方式來進(jìn)行模擬建模，保障建模結(jié)構(gòu)的合理性，為后續(xù)的鋼結(jié)構(gòu)施工奠定良好的基礎(chǔ)。

因?yàn)殡p肢柱的平面外截面模量比較小，計(jì)算長度比較大，因此還需要在雙肢柱的弱軸方向設(shè)置連系梁。在結(jié)合了雙肢柱特點(diǎn)基礎(chǔ)上，最總采用雙連系梁的設(shè)置方式。雙梁間在設(shè)計(jì)過程中因?yàn)闆]有樓板外平面的約束，為了避免連系梁平面外失穩(wěn)問題的發(fā)生，可以在雙梁測之間加用兩根加勁短梁。

（2）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次研究中的3個(gè)區(qū)域均采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來進(jìn)行屋蓋的設(shè)置工作，通過專業(yè)設(shè)計(jì)軟件中的網(wǎng)架計(jì)算模塊，來進(jìn)行網(wǎng)架的設(shè)計(jì)工作。在該設(shè)計(jì)工作中，如果網(wǎng)架要按照實(shí)際施工情況在計(jì)算模型中輸入每一根杠桿，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)計(jì)算的工作量大幅度增加，計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性也無法得到有效保障。因?yàn)榫W(wǎng)架具備有自身的特殊性，因此在計(jì)算過程中要應(yīng)用專門的網(wǎng)架模塊來進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算，在結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算工作中，可以采用大斷面的薄壁方矩管對網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行模擬，在此基礎(chǔ)上確保網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)置合理性。

（3）鋼桁架的設(shè)計(jì)。鋼桁架也是垃圾焚燒廠車間鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，因?yàn)樵诒敬窝芯恐胁捎玫氖俏萆w網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在具體設(shè)計(jì)過程中還存在有位移過大的情況，導(dǎo)致了一系列不安全因素的發(fā)生。為了增加屋蓋網(wǎng)架的應(yīng)用可靠性，設(shè)計(jì)人員還可以在兩柱的柱頂進(jìn)行鋼桁架的合理設(shè)置。鋼桁架主要利用剛接的方式來進(jìn)行鋼柱的連接工作，而網(wǎng)架則依舊采用3邊支撐設(shè)計(jì)的方式，還要保障網(wǎng)架下弦跟鋼桁架上弦的彈性連接。為了減少鋼桁架平面外的計(jì)算長度，還可以在鋼桁架下弦進(jìn)行若干T型鋼桿件的設(shè)置工作，借此來保障鋼桁架自身的穩(wěn)定性和安全性。

（4）施工荷載的設(shè)計(jì)。在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中還需要做好施工荷載的合理設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需要在專業(yè)的施工設(shè)計(jì)軟件中輸入主焚燒車間的鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，還需要將其墻體荷載、管道支撐荷載以及屋面活荷載等參數(shù)輸入進(jìn)去，隨后由軟件自動(dòng)進(jìn)行荷載的計(jì)算工作，并進(jìn)行組合工況跟組合系數(shù)的合理計(jì)算。風(fēng)荷載作為施工荷載的重要組成部分，在計(jì)算過程中還存在有風(fēng)荷載加載過于復(fù)雜的問題，一方面因?yàn)閺S房高度比較大，在計(jì)算過程中需要對高度系數(shù)以及風(fēng)振系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行合理計(jì)算，并要結(jié)合具體施工需求來進(jìn)行高度系數(shù)跟風(fēng)振系數(shù)的合理設(shè)置，如果進(jìn)行風(fēng)荷載的統(tǒng)一設(shè)置，還會(huì)出現(xiàn)荷載過大的情況。因此在設(shè)計(jì)過程中需要遵循自上而下分段考慮的模式，在設(shè)計(jì)過程中可以將整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)分為4個(gè)環(huán)節(jié)，對不同部位的體型系數(shù)進(jìn)行明確。

2.2? 結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)

因?yàn)殇撝牟贾锰幱诿總€(gè)軸線的交接部位，還可以結(jié)合受力大小將鋼柱分為不同的幾種截面形式，在本次鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所有鋼柱均采用雙肢柱，在結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)過程中，鋼桁架主要起到的良好的輔助作用，并不需要直接承受屋面的荷載，在與其他網(wǎng)架進(jìn)行連接過程中也需要采用彈性連接的方式。在本次研究中主要用3邊支撐的方式來進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，這樣就可以對屋蓋結(jié)構(gòu)以及軸立柱起到良好的協(xié)調(diào)效果，并能夠讓結(jié)構(gòu)的保險(xiǎn)系數(shù)得到進(jìn)一步的提升。

因?yàn)殇撹旒艿淖灾乇容^大，為了保障鋼桁架自身的應(yīng)用安全性，一方面需要通過彈性連接的方式，實(shí)現(xiàn)鋼桁架上下弦的彈性連接。另一方面在進(jìn)行鋼桁架跟兩面?zhèn)戎倪B接過程中，可以采用剛性連接的方式來進(jìn)行。鋼桁架的腹桿與鋼柱連接部位可以選用H600加強(qiáng)型號，并通過交叉斜撐的方式來進(jìn)行鋼柱的設(shè)計(jì)。

在完成了工程鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作之后，可以依照施工方案，由鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)跟網(wǎng)架企業(yè)結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)要求，來進(jìn)行加工圖的制作工作。在加工圖制作過程中，施工設(shè)計(jì)人員還要對可能出現(xiàn)的一系列問題進(jìn)行明確，不斷提升鋼結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)的合理性，保障結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)合理性。

3? 結(jié)束語

近年來隨著我國城市化進(jìn)程的進(jìn)一步加快，使得生活垃圾焚燒發(fā)電廠的數(shù)量跟規(guī)模也越來越大，傳統(tǒng)的建筑施工跟設(shè)計(jì)模式也就難以滿足生活垃圾焚燒發(fā)電廠的施工設(shè)計(jì)需求。針對這一問題，要求相關(guān)施工設(shè)計(jì)人員能夠積極應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，來保障生活垃圾焚燒發(fā)電廠的設(shè)計(jì)水平，為后續(xù)的工程施工奠定良好的基礎(chǔ)。本文主要就垃圾焚燒發(fā)電廠的鋼結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)進(jìn)行探究，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)設(shè)計(jì)人員提供一些理論上的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 彭琨.某特大類垃圾焚燒發(fā)電廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2019（10）.

[2] 孫亞民.垃圾焚燒發(fā)電主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題探討[J].山西建筑，2018（3）.

[3] 吳琦.垃圾焚燒發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].低碳地產(chǎn)，2016（17）.