郑州热电厂筒仓钢锥壳仓顶设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 郑州热电厂筒仓钢锥壳仓顶设计 摘要：本文结合郑新三期工程圆 形煤筒仓钢锥壳仓顶设计，对仓顶结构 方案的选择，钢锥壳计算简图的确定等 作了详细的阐述。对大型火力发电厂筒 仓仓顶钢锥壳设计有重要的参考价值。 中国论文网 /2/view-12900166.htm 关键词：筒仓、仓顶结构型式、 钢锥壳、计算模型、设计与施工 TM6 1. 引言 圆形煤筒仓仓顶为皮带层，皮带 层上部及两侧一般为钢结构轻型封闭。 火力发电厂大直径煤筒仓仓顶均为钢筋 混凝土锥壳结构，即仓壁自一定高度起 至仓顶之间为一正放圆锥台外形的壳体 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 结构。锥壳壁厚比筒壁处厚度大，相应 地自重也很大，这不仅会导致基础桩数 增多，基础配筋增大，而且因头重的特 点还会引起地震效应增大，使得筒壁配 筋增大；另一方面，从施工来看，为浇 筑钢筋混凝土锥壳顶盖，要借助筒壁强 度，在筒仓内部从零米到筒顶搭设四十 米高的满堂脚手架，搭设和拆除的施工 难度都很大。同时锥壳可以拆模后，方 能开始拆除脚手架，拆至仓内下部犁煤 器伞形锥体以下，才有可能支模浇筑该 锥体，整个施工周期很长。仓顶采用钢 锥壳，锥壳外围封闭采用薄钢板，顶板 采用压型钢板底模现浇板，自重大幅度 减轻，还可以从零米开始采用顶升滑模 法施工，避免搭设满堂脚手架，从而很 好地解决钢筋混凝土锥壳施工带来的这 些问题。 . 工程概况 郑新三期x200MW 扩建工程， 在距原有 5 个储煤筒仓 40 米处新建 个筒仓。筒仓外径米，筒体高度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 .米，每个筒仓储煤量.2 万吨， 新老筒仓间设皮带通道连接栈桥。因工 期要求紧，同时施工场地极其狭窄，筒 仓外侧即为施工与生产共用通行道路， 业主与施工单位共同要求设计方修改传 统设计方案，同时还要求尽可能地减少 投资。我们与施工方经过协商讨论，将 设计与施工方案相结合，确定了仓顶钢 锥壳的结构设计方案。 .钢锥壳结构方案的选择 主体结构的选择 钢筋混凝土锥壳结构形式的突出 优点是结构刚度大，能够承担较大不均 匀荷载作用，且变形很小，计算方法也 很明确、简单，所以设计者一直都习惯 沿用这种方式。 本期#7，8，9 筒仓顶层纵横方向 分别对称，布置较为规则。#6 筒仓仓顶 一侧因架设 2 个 40 米跨栈桥，导致沿 纵向荷载严重不对称。在水平地震作用 下，仓顶出现较大扭矩。这就要求顶部 锥壳结构首先具有较大的竖向及水平刚 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 度。结合下部圆形筒壁，结构形式定为 沿圆锥台设 16 边形斜柱支撑体系，斜 柱间设交叉撑。经分析比较，如果上部 结构及荷载完全对称，间距度设一 道交叉撑最经济合理。但本工程#6 筒仓 上部结构及荷载不对称，所以每对斜柱 间都布置了交叉撑，这种形式具有良好 的竖向、水平及扭转刚度。 楼盖结构的选择 筒仓顶层平面楼盖结构的主承力 体系为一道环梁、四道通长纵向钢梁及 较为均匀分布的楼层钢横梁组成的交叉 梁系。 仓顶的楼板选用有两种方案：一 种是钢盖板方案。其优点是自重小，缺 点是斜柱与环梁交接处，环梁承担径向 压力，有平面外弯矩及变形。另外栈桥 皮带运行时，楼面振动及噪声较大，同 时很难解决运行每班水冲洗的防水要求； 一种是压型钢板底模现浇混凝土楼板方 案。其优点是水平力通过抗剪栓钉传递 给楼板，梁不存在平面外弯矩及局部变 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 形问题，缺点是自重较大。两种方案各 有优劣，只有通过建模计算比较确定。 4. 筒仓钢锥壳结构分析 4钢锥壳结构建模 钢锥壳结构运用了 staad pro 程 序建模计算。梁、柱采用杆单元，楼板 采用板单元。柱选用规格为 HW400x400x13x21 宽翼缘 H 型钢，环 梁选用规格为 WH800x400x14x22 焊接 H 型钢，内部交叉梁选用规格为 H(8001000)x400x14x22 的焊接 H 型钢。 斜柱底部、顶部及交叉梁与环梁均为铰 接连接，这就形成了一个完整的稳定结 构体系。模型 A 即混凝土楼板方案中， 交叉梁与环梁通过密布节点与混凝土楼 板建立起相互联系。 4.2 钢锥壳结构计算分析 4.2.1 楼盖方案的选择对主体结 构的影响 计算的目的，是通过对模型 A、 模型 B 的分析比较，重点考察作为承上 启下的环梁构件是否有足够的刚度，稳 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 定性、强度，同时以此为控制条件，来 确定楼板的结构选型。 通过计算，模型 A 的环梁的水平 变形各点均小于 0.05mm，环梁的环向 平面外弯矩均小于 5KNm，轴 力小于 60KN。 水平变形各点最大为 X 向 1.49mm，满足设计规范要求。但模型 B 水平变位是模型 A 的 30 倍。 弯矩最大值为 116.5 KNm。轴力最大值为 654KN。 模型无论是平面外弯矩，轴力都远远 大于模型 A。 通过计算分析，可以得出由于有 钢筋混凝土楼板的参与，对于环梁而言， 无论是轴力、平面外弯矩还是平面外变 形，都锐减。计算环梁时，只需计算强 度及竖向变形即可。又因为钢筋混凝土 楼板的组合作用，强度和变形相对单纯 钢梁有很大改善。 对于斜柱的影响，由于模型 A 的 楼盖自重要大于模型，模型 A 的斜柱 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 轴力最大为 610KN，模型 B 的斜柱轴 力最大为 460KN。由于斜柱为轴心轴力 构件，模型 A 的斜柱断面选型相比模型 B 大的有限。 经过综合比较，最终选择了压型 钢板底模现浇混凝土楼板方案。 4.2. 主体结构的计算分析 在恒活荷载作用下，环梁与斜 柱交接处竖向变形最大为 0.02mm。在 地震效应作用下，顶层层间 X,Z 最大变 形量为 4mm，楼层 X,Z 方向变形相对 均匀，层间位移角为 1/1175。 这说明主体结构无论是竖向、水 平及扭转刚度均很大，能够很好的满足 设计要求。 5. 筒仓钢锥壳结构的经济性比较 郑新三期工程筒仓侧壁采用滑模 施工，钢锥壳作为滑模架的一部分，梁、 柱钢骨架预先在地面制作，并在仓壁零 米混凝土浇注前吊装至筒壁滑模模板顶， 跟随筒壁的滑模施工一直升至最终标高， 省去了大部分构件的高空组装费用。四 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 个筒的施工，做了两组滑模架。施工单 位技术人员利用钢锥壳骨架，使得施工 人员的上、下交通和物资的运输只靠一 个简易起吊架即可。筒仓底部倒放锥壳 及伞形锥体的施工，也是通过滑升过程 中的钢锥壳骨架简单解决的混凝土浇筑 问题。除了钢锥壳的就位，整个施工过 程中没用大型起重设备。 经施工单位仔细核算比较，每座 筒仓钢锥壳用钢量 65 吨，较钢筋混凝 土锥壳在材料方面多花费约 28.4 万；而 施工费用上，每座筒仓省出 38.6 万。综 合比较，每座筒仓要省 10.2 万，四个仓 总共省下 40.8 万，有着良好的经济效益。 . 筒仓钢锥壳结构的施工工期 钢筋混凝土锥壳结构形式采用满 打脚手架施工，竖壁每天能浇筑混凝土 高度 0.7 米，斜壁每天能浇筑混凝土高 度 0.4 米，主体完成需花 65 天。钢筋混 凝土锥壳结构形式如果采用滑模施工， 滑模架的制作及组装需要 7 天，可在基 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 础施工时完成，筒壁施工时每一天能往 上滑 3 米，12 天可完成筒壁主体。主体 完工后开始搭设满堂脚手架以及钢筋混 凝土顶部锥壳的支模、浇注和养护、拆 模、拆除脚手架，然后才能开展底部倒 放锥壳及伞形锥体的施工。钢锥壳结构 形式的筒体采用滑模施工，同样 12 天 便可完成筒壁主体，即可展开顶板压型 钢板底模铺设和现浇楼面的施工，还可 同时施工内部倒放锥壳及伞形锥体，比 前方案均提前 2 个月。顶层平台为钢锥 壳时，施工压型钢板底模现浇混凝土楼 板的同时，还可展开皮带层轻型封闭的 钢结构施工，这一层施工也比前方案工 期至少少一个星