黃　勝

[摘要]火力發(fā)電廠是重要的生命線工程，鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu)是我國火力發(fā)電廠主廠房中汽機(jī)房、除氧煤倉間的主要結(jié)構(gòu)形式。文章以單機(jī)容量600MW某大型火力發(fā)電廠房為例，研究該類結(jié)構(gòu)的設(shè)計及計算。

[關(guān)鍵詞]主廠房；框排架；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；計算模型

[作者簡介]黃勝，廣東省電力設(shè)計研究院助理工程師，研究方向：電力工程土建結(jié)構(gòu)設(shè)計，廣東廣州，510663

[中圖分類號]TU375

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1008-7723(2009)09-0097-0002

一、主廠房的布置形式

火力發(fā)電廠主廠房采用汽機(jī)房、鍋爐房、側(cè)煤倉間布置方式。汽機(jī)房采用大跨度36.00m，原除氧間取消，5、6號低壓加熱器及3號高壓加熱器、除氧器布置在汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層，布置形式較為獨(dú)特、緊湊，可相應(yīng)縮短施工周期。

(一)汽機(jī)房布置

汽輪發(fā)電機(jī)組的機(jī)頭朝向擴(kuò)建端，縱向順列布置，兩機(jī)中間設(shè)置檢修場。中間6.90m層主要是管道層，布置有加熱器及小汽機(jī)、凝汽器等設(shè)備，主要管道有主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、小汽機(jī)排汽管道，檢修孔兩側(cè)為6kV工作段配電室。汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)層為大平臺結(jié)構(gòu)，布置有低壓加熱器、汽輪發(fā)電機(jī)組、汽動給水泵、除氧器，運(yùn)轉(zhuǎn)層的大平臺為汽機(jī)的主要檢修場地。

(二)爐前通道布置

爐前通道共分3層：0m、6.90m、13.70m。底層0m為磨煤機(jī)檢修通道；6.90m層布置有輔助蒸汽聯(lián)箱、大量的管道及電纜橋架；13.70m層布置有加熱器、四大管道及其他管道。

(三)鍋爐及煤倉間布置

鍋爐采用風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)，磨煤機(jī)圍繞鍋爐四邊布置，鍋爐皮帶層56.50m以上為緊身封閉，皮帶層56.50m以下為大廠房布置，在鍋爐范圍內(nèi)，在13.70m運(yùn)轉(zhuǎn)層設(shè)混凝土大平臺，28.00m給煤機(jī)層設(shè)島式混凝土平臺。采用一個集中控制室，布置在兩爐中間。

二、汽機(jī)房結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)選型

(一)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1、汽機(jī)房采用大跨度36.00m，原除氧間取消，汽機(jī)房結(jié)構(gòu)橫向抗側(cè)移剛度較小。抗側(cè)力構(gòu)件較弱，對結(jié)構(gòu)計算不利。

2、機(jī)組的設(shè)備、管道及檢修區(qū)等荷載較大，且汽機(jī)房內(nèi)設(shè)備、管道及檢修區(qū)緊湊，高低壓加熱器、除氧器等大型設(shè)備布置在汽機(jī)房平臺上。

(二)結(jié)構(gòu)選型

汽機(jī)房結(jié)構(gòu)采用如下形式：13.70m以下由汽機(jī)房排架柱、平臺梁及柱聯(lián)合組成現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，13.70m以上橫向為現(xiàn)澆鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)體系，縱向設(shè)現(xiàn)澆縱梁形成框架結(jié)構(gòu)。汽機(jī)房縱向柱距一般為10.0m，伸縮縫處設(shè)雙柱，2柱中心距1.20m，縱向總長度為172.20m。

汽機(jī)房跨度36.00m，采用梯形鋼屋架，屋架下弦底標(biāo)高29.20m，上鋪金屬復(fù)合保溫屋面板。汽機(jī)房設(shè)2臺80／20t輕級工作制橋式吊車，采用鋼制吊車梁。6.90m、13.70m樓面采用大平臺，與汽機(jī)基礎(chǔ)脫開，局部采用格柵板通風(fēng)，樓面采用鋼梁澆制板，壓型鋼板做底模。

汽機(jī)房固定端山墻及擴(kuò)建端山墻運(yùn)轉(zhuǎn)層以下采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架梁柱，運(yùn)轉(zhuǎn)層以上采用鋼抗風(fēng)柱，屋架下弦及13.70m運(yùn)轉(zhuǎn)層處作為抗風(fēng)柱的支點(diǎn)，均不設(shè)置抗風(fēng)桁架。

主廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)：1.20m以下為陶?；炷疗鲶w，1.20m以上為復(fù)合金屬保溫板封閉。爐前通道跨度8.00m，每層平臺及屋面主梁在汽機(jī)房側(cè)連接采用滑動支座，在鍋爐房側(cè)連接采用固定支座。

三、施工及計算模型的建立

(一)施工問題

該工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu)，樓面采用鋼梁澆制板，壓型鋼板做底模。施工時，鋼筋混凝土梁柱一同澆注，在框架梁上部板底的位置(板厚分別為114mm和124mm)留施工縫，待樓面鋼梁與框架梁焊接安裝完成后，上面鋪設(shè)壓型鋼板并澆注混凝土。實踐證明此方法安全、速度快、周期短，且與鋼結(jié)構(gòu)相比造價低。

(二)計算模型及結(jié)構(gòu)計算分析

橫向框架、縱向框架分析采用PK軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。梁支座彎距調(diào)幅系數(shù)0.9(梁端出現(xiàn)塑性鉸是框架較合理的極限狀態(tài)，故允許對梁端最大負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅，現(xiàn)澆框架調(diào)幅系數(shù)0.8～0.9)；梁慣性矩增大系數(shù)：中框架取2，邊框架取1.5；計算周期折減系數(shù)1；阻尼比0.05；抗震等級二級(地震力計算方式采用振型分解反應(yīng)譜法)；計算振型個數(shù)5個；地震作用效應(yīng)增大系數(shù)1。

典型結(jié)構(gòu)計算模型是⑤軸和⑧軸，計算結(jié)果見表1。表中Fn為軸力，MX為x向彎矩，MY為Y向彎矩，VX為x向剪力，VY為Y向剪力。

四、結(jié)論

第一，在設(shè)計中采用汽機(jī)房框排架柱、平臺梁及柱聯(lián)合組成現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，同時又考慮了另外一種結(jié)構(gòu)模型，即汽機(jī)房平臺采用鋼筋混凝土柱、鋼結(jié)構(gòu)梁。若采用此種形式，則梁上不用埋埋件，管道安裝改動也方便，故進(jìn)行了分析比較。此種結(jié)構(gòu)模型中，所有梁與柱之間鉸接，結(jié)構(gòu)剛度比設(shè)計所采用方案低。由于汽機(jī)房的設(shè)備及管道與后部的鍋爐連接較多，而汽機(jī)房與后部結(jié)構(gòu)為各自獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系，部分水平荷載不能按內(nèi)力考慮。計算表明水平荷載作用下側(cè)移較大，還需加橫向、縱向支撐，但確定位置很困難。計算和分析對比表明工程采用的結(jié)構(gòu)形式整體性和抗震性好，能提高薄弱部位的抗震能力，避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。

第二，機(jī)組的設(shè)備、管道及檢修區(qū)等荷載較大，日本工程汽機(jī)房內(nèi)布置緊湊，除氧器等大型設(shè)備布置在汽機(jī)房平臺上，以及除氧間取消，導(dǎo)致汽機(jī)房的抗側(cè)力構(gòu)件較弱。在這些不利情況下，雖然進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，但與傳統(tǒng)汽機(jī)房鋼結(jié)構(gòu)平臺相比，由于混凝土梁截面高度大(除氧器下框架梁高1.50m)，造成13.70m及6.90m層布置熱機(jī)管道空間減小。