浅谈火力发电厂主厂房结构选型.doc

最新【精品】范文 参考文献 专业论文浅谈火力发电厂主厂房结构选型浅谈火力发电厂主厂房结构选型 摘要：本文结合30MW生物发电厂机组的工程实例，对小型火力发电厂主厂房采用钢结构和钢筋混凝土框架剪力墙结构进行比较分析，确定合理的结构选型。 关键词：火电厂主厂房结构形式 中图分类号：TM62 文献标识码：A 1 工程概述 工程建设规模为容量130MW生物质发电机组，一次规划建成；电厂的性质为生物质资源综合利用电厂。 厂址场地土层主要为杂填土、粉土、粉质粘土和细沙。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）判定，场地土类型为中软土，建筑场地类别为类。抗震设防烈度为度，设计基本地震加速度值为0.20g。 场地内及其附近无活动断裂、滑坡、坍塌等影响场地稳定的不良地质现象存在。 2 主厂房布置 主厂房按汽机房偏屋，汽机房、除氧间顺列布置。集控室布置在B,C排间。锅炉露天布置，锅炉钢架由锅炉厂负责设计。送风机及给料系统支架采用钢结构，分别布置在炉前及炉后，与锅炉钢架组成钢框架结构。 汽机房跨度为13.5米，柱距为6米，汽机房总长38米。中间层标高4.30米、运转层标高8.0米。屋架底标高为18.60米，桥式起重机采用二台80/20吨行车，轨道顶标高为25.00米。 除氧间跨度8米，柱距为6米，全长为38米。共分3层，除氧器布置在13.80米层，顶层标高为22.00米。 3 结构体系 在火力发电厂的设计中，主厂房是工程设计的核心部分，各种重要的设备、管道、电缆和仪表控制系统布置十分复杂和密集。主厂房结构体系受力复杂、荷重巨大、平面和空间尺寸大、结构自重大。因此，主厂房结构体系的正确选型在发电工程设计过程中就显得非常重要。 根据目前我国在建电厂的主厂房结构形式以及抗震设计的要求初步确定两种结构形式：钢筋混凝土框架剪力墙结构及钢框架结构。现对这两种结构进行技术经济比较，以确定一种适合本工程的主厂房结构形式。 3.1 钢筋混凝土框架剪力墙结构体系 主厂房框排架梁、柱均为现浇钢筋混凝土构件。 偏屋与主厂房A列柱采用现浇钢筋混凝土框架配钢支撑结构体系，除氧间采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构；汽机房加热器平台、除氧间楼板及屋面均采用现浇钢筋混凝土梁板；汽机房屋面采用实腹式钢梁、金属保温屋面板；吊车梁采用预制钢筋混凝土吊车梁；汽机房山墙采用钢筋混凝土抗风柱、现浇框架结构。 3.2 钢结构体系 主厂房采用钢结构时，框-排架梁、柱均为轧制H 型钢或焊接工字钢做主材。 除氧间横向梁柱刚接连接，纵向梁柱铰接连接，形成框架-支撑结构体系。 汽机房A排柱纵向支撑-框架结构体系，横向通过汽机房屋面钢屋架与除氧间框架形成框排架结构体系。 柱脚采用铰接。 楼屋面结构体系同混凝土结构方案。 4 技术经济比较 4.1 两种方案从结构特性方面 钢结构与混凝土结构相比具有自重轻；承重构件断面小；结构可靠度增加等优势。但是，为保证钢结构厂房结构体系的空间稳定性，必须在框架纵横向布置大量的垂直支撑。由于这些支撑系统的设置，工艺专业的管道、设备的布置都受到了较大的影响，设计过程中必须经过大量的、精确复杂的计算才能避免管道与支撑系统的碰撞。在以往的钢结构厂房设计及施工过程中，经常遇到工艺专业管道、设备等与支撑相碰撞的情况，现阶段虽应用了三维设计，但碰撞仍时有发生。 钢筋混凝土结构厂房虽然梁柱截面尺寸较大，但是无纵横向垂直支撑，因此工艺管道、设备、盘柜的布置障碍较少，布置相对灵活，与结构构件碰撞的可能性相对较小。 4.2 结构抗震性能方面 钢结构厂房结构自重轻，材料延性好，结构抗变形能力强。抗震性能较强。 钢筋混凝土结构的截面大，刚度大，自重大，由此所受的地震作用大。结构自身延性小，抗变形能力差，因此抗震性能较差。为了实现抗震设防目标，建筑抗震设计规范（GB50011-2010）第6 章对多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计作了具体规定。为了提高厂房的抗震性能，可从以下几方面加强结构抗震设计： （1）主厂房平面布置复杂，楼层高度差异大，以框架楼面为主要水平协调构件的分析对象，为了减少楼面的长宽比，设置必要的防震缝。 （2）汽机房屋面上铺自防水自保温压型钢板轻型屋面，减少结构自重。 （3）加强框架节点设计，从计算上保证强柱弱梁，塑性铰首先发生在梁端。 （4）严格控制轴压比，保证框架柱在地震工况下具有较好的延性，使构件获得更大的水平抗力，在小震情况下处于弹性工作状况，在强震情况下有一定的变形能力不至于倒塌。 钢筋混凝土结构方案在抗震性能方面是存在一定的缺陷，但是按照建筑抗震设计规范中关于钢筋混凝土结构抗震设计有关规定，只要采取一定的措施是完全能够满足结构的安全性的。 4.3 施工方面 钢筋混凝土结构作为最常用的承重结构，在我国各行各业得到了广泛的应用，为我国的经济建设作出了很大的贡献。钢筋混凝土结构一直是我国火力发电厂的最主要结构型式，积累了丰富的设计、施工经验。而钢结构设计需工厂二次转化设计。 从施工工期看，现浇钢筋混凝土结构厂房现场劳动强度大，工种多，需要较多劳动力，又受混凝土养护时间的限制，施工工期略长。对于钢结构厂房，结构构件工厂制作，现场拼装，连接方便，可缩短工期。但现浇钢筋混凝土结构的施工工艺较简单，没有繁琐的中间环节，可减少安装用大型起重运输设备的投入及使用费；而且由于采用泵送混凝土和新机具、新设备，使得现浇钢筋混凝土施工更加方便快捷。适当安排施工时间，施工工期可以得到较好的保证。 与全钢结构厂房相比，钢筋混凝土结构厂房的施工工艺是相对简单的，对工人的技术要求不高，也是电力施工企业最为习惯，经验最为丰富的结构形式。对施工机具和施工场地的要求也不是很高，对与施工单位来讲，是比较容易接受的。 4.4 结构防火及防腐 随着国家为建构筑物的安全而制定的强制性条文的颁布，以及工业建筑全寿命技术经济分析的观点日益得到重视，结构的耐久性、消防、防火越来越受到人们的关注。 腐蚀问题是钢结构厂房的一个重要问题，钢材的腐蚀会给结构带来安全隐患，钢结构的寿命取决于钢材表面防腐蚀处理的程度，同时增加了日常定期维护的工作量和费用。防火问题也是钢结构主厂房的薄弱环节，因钢结构的耐火极限一般为0.25 小时。按照火力发电厂与变电站设计防火规范，汽轮机头部主油箱、油管道阀门外缘5m 范围内的钢梁、钢柱耐火极限不应小于1 小时，电缆夹层的承重构件耐火极限不应小于1 小时，汽机房与煤仓间之间的隔墙及承重结构耐火极限不应小于1 小时，为达到这一要求，钢结构梁柱上需涂防火阻燃漆膜（涂料）或外包防火材料，但造价很高，需定期维护。 钢筋混凝土柱的耐火极限为5小时，塑性计算的钢筋混凝土梁的耐火极限为1.5小时，钢筋混凝土结构厂房在防火方面无需采取任何特殊措施。 钢结构结构构件在安装就位后应除锈并涂刷防锈漆及面漆，在机组投产后，还要定期地检查、维护，对漆面脱落处还要除锈、补刷。考虑到主厂房高度高、建筑体量大，这种日常的维护工作是实际上是十分繁琐和困难的。钢筋混凝土结构厂房的日常维护十分简单，没有特殊的要求和做法。全钢结构厂房的耐火性能与钢筋混凝土结构相比，显然是不占优势的。 4.5 经济比较 为便于比较，对两种结构型式作了统一规定： （1）汽机房及除氧间屋面结构一致； （2）结构体系：采用钢结构时主厂房横向为框架-支撑体系，纵向为支撑-框架体系；采用现浇钢筋混凝土结构时横向为框、排架结构体系，纵向为框架结构体系。 （3）楼（屋面）板均采用钢梁现浇钢筋混凝土组合楼板。 针对本工程，仅就厂房纵横向框架体系进行技术经济比较分析。 表一：钢结构与钢筋混凝土结构框架体系造价比较分析表 结构形式 材料用量 单位造价费（取费后） 合计（万元） 差值（万元） 钢结构 429.2吨 8588元/吨 368.59 122.53 钢筋混凝土结构 1258立方米 1948元/立方米 245.06 在表一所计列的款项中尚不包括钢结构构件表面涂刷的防火涂料的造价，但是从表一中已可以明显看出，全钢结构的主厂房造价要明显高于钢筋混凝土结构主厂房。尽管钢结构厂房自重较轻，基础造价相对较小，但是由于本工程采用天然地基，地基处理及基础造价占工程总造价份额较小，故全钢结构的主厂房造价还是显著高于钢筋混凝土结构主厂房。 5 结论 本工程主厂房框架采用以上两种结构形式在技术上均为可行。综合来看，在构建节约型社会的大环境下，节约工程建设投资尤为重要，从以上技术经济分析可以看出，采用钢筋混凝土框架主厂房结构形式节省了大量的工程建设投资，符合建设节约型电厂的要求，而且能够满足各项规程规范的要求。因此，本工程推荐主厂房结构选用现浇钢筋混凝土结构方案。 参考文献 1 火力发电厂