建筑设计评职范文火力发电厂主厂房结构选型探

　　摘要：本文主要介绍了整个主厂房设计过程中进行主厂房结构选型的设计优化工作。通过对火力发电厂主厂房常用结构型式的比较分析，按照主厂房不同结构和构件的特点，提出了结构选型的改进建议。

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　　引言

　　主厂房是电力工程的核心部分，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，大机组主厂房结构不仅受力复杂、荷重大，而且平面和空间尺寸大、结构自重大。因此，如何选择主厂房结构形式，充分发挥结构的承载力，提高主厂房设计、施工技术水平，对加速主厂房结构体系的进步起着重要作用。主厂房作为发电厂中最重要的建筑，它的结构选型、设计方案直接关系到能否满足发电要求及工程是否经济。

　　1.火电厂主厂房的设计

　　目前，国内外火力发电厂的主厂房主要采用了三种结构形式与体系：钢结构主厂房、装配式混凝土结构、现浇混凝土结构。主厂房设计主要遵循如下原则：确定结构形式与体系。目前，国外的火力发电厂主厂房主要采用钢结构形式，国内常采用的钢筋混凝土结构。

　　设计参数有：基本风速、风压、雪压，抗震设防烈度，基本地震加速度，设计反应谱特征周期，当地的土壤类别及大气中的成分;

　　主要荷载有：雪荷载，风荷载，设备、管道活荷载，永久荷载，积灰荷载，地震荷载和偶然荷载。根据规定进行荷载效应组合后计算构造要求进行设计;

　　主厂房结构计算分析采用中国建筑科学研究院SATWE有限元整体空间分析程序进行联合空间结构计算，充分考虑各构建的相互作用，使计算模型最大限度的反映结构的实际受力状态，计算出较精确的内力值;典型的钢结构主厂房的设计：主厂房采用框排架结构体系。汽机房采用门式刚架体系，除氧煤仓间采用框架体系。框排架是厂房骨架的主要承重构件，各个框架之间由屋面结构、屋盖纵横向支撑、现浇混凝土楼盖结构、柱间支撑以及其他纵、横两向抗侧构件连接在一起，组成一个框排架传递竖向荷载、柱间支撑和屋盖支撑传递水平荷载的空间工作结构体系。

　　2.我国主厂房常用结构型式

　　2.1预制装配式结构

　　火电厂主厂房普遍采用装配式钢筋混凝土结构，这种结构有许多优点。然而，随着机组容量的增大，这种结构却出现了一些难以克服的缺点。一、单机容量增大后，主厂房的荷重、跨度、高度均相应加大，因而自重增加;二、预制框架的梁柱联结，柱与柱联结，目前多采用钢筋坡口焊和二次浇灌的方案。在地震荷载作用下，很容易使钢筋拉断、压弯、松动，二次浇灌部分被压酥，剥落，遂造成破坏。三、大机组预埋件数量大、种类多，且均需在预制前准确确定，致使设计和施工周期长。另外，预埋件的耗钢量也相当可观，据资料介绍，一般占结构用钢量的15%以上。因此，一般在严寒地区，或具有大型机具、施工能力时，才继续采用装配式混凝土主厂房结构。

　　2.2现浇混凝土结构

　　现浇混凝土结构以其整体性好，防水性强，接头构造简单，既不需大型起吊设备和施工场地，运行中又不需维护等特点，很受运行和施工单位欢迎。尤其在南方地区，混凝土施工时间不受季节影响，更容易实施。其特点主要有：一、现浇混凝土主厂房的工期可与装配式混凝土结构的工期持平。锅炉吊装可与柱、框架施工同时进行，缩短了土建交付工期;二、结构整体性好。对于新型的现浇混凝土结构，一般倾向于采用预制、现浇组合方案，框架现浇，纵梁及楼面预制;或框架现浇，纵梁预制;楼面重点在于突破楼面结构和选用合适的永久性楼面模板;三、新型的现浇混凝土主厂房应遵循因地制宜的原则。虽然新型的现浇混凝土结构可简化设计、施工，降低工程造价，但现浇结构却存在高空作业多、耗工多、周转性材料用量大、钢模及脚手架用量增多、寒冷地区冬季施工难度有所增加等缺点，从而增大了现场施工费用。

　　2.3钢结构

　　在采用引进设备的火电厂和在国外建造的火电工程项目中，绝大多数主厂房采用全钢结构形式，少数采用国产设备的火电厂也采用了全钢结构，而且通过对大型火电厂主厂房采用钢筋混凝土结构和钢结构方案比较，钢结构自重大约为混凝土结构的25%，仅在竖向荷载作用下，钢结构的柱脚内力大约是混凝土结构的85%，钢结构自重降低、抗震能力强。因此，近年来我国新建和改建的电厂中钢结构占有优势，而且本着加快施工进度，以争取早投产早受益，许多工程也推荐采用钢结构。但是，采用钢结构也存在一些弊端：

　　2.3.1造价问题

　　采用钢结构比钢筋砼结构造价提高约60%。主要反映在材料费高、制作加工费高、燕工管理费及运输费高等几个方面。

　　2.3.2腐蚀问题

　　钢材的腐蚀会使结构过早的破坏，防腐蚀是钢结构的一个重要问题。现在即使是采用较好的防腐措施(包括表面处理和潦膜)。其使用寿命也在“10年间，今后的维护是一个很麻烦的问题。

　　2.3.3防火问题

　　在考虑腐蚀的同时，要考虑钢结构的防火，即在钢结构表面加喷防火涂料或外包防火材料，国内太多数防火涂料尚处于起步阶段，虽然瞻满足防火设计要求，但造价很高，需定期维护。另外，外包防火材料又会增加结构自重而失去钢结构的意义。

　　2.3.4结构布置

　　为了使钢结构受力更合理，往往需要布置一些斜撑，这样对工艺的布置有所影响，需要更多地同工艺专业配合。

　　2.4钢-混凝土组合结构

　　采用钢筋混凝土结构的主要优点是耗钢量小，造价低、刚度太、整体性好、易于成型，耐腐蚀性能好，维护工作量小.耐火性、耐久性好。钢-混凝土组合结构是集钢筋混凝土和钢结构两者优点于一身的新结构形式。过去在中、小型机组主厂房采用的纯钢筋混凝土结构，在大机组主厂房中已不复存在，如9m或12m柱距的纵向框架梁和楼层纵梁已大部分采用钢结构，仅横向框架的柱和横梁采用钢筋混凝土结构，这也是一种钢-混凝土组合结构形式。

　　钢-混凝土组合结构具有受力性能好;技术经济指标先进;刚度大、耐火性能好等优点。由于这种结构中骨架是由箍筋和角钢焊接而成，焊接工作量大，且不易保证重量和控制变形，特别在严寒地区，主厂房结构体系仍以装配式结构为主。钢结构主厂房仅在少数引进项目中采用，而新型的现浇结构、钢-混凝土组合结构将有逐步增多的趋势。对于具体主厂房结构的选择，应结合现场已有技术装备、施工场地、施工期气温、工期要求、队伍素质、工艺布置等综合比较后确定。

　　钢筋砼结构应用范围极为广泛，为我国当前工业建筑的主要结构型式，也是我国当前大、中、小型电厂的主要结构型式。今后相当长的时期内，仍将是我国电厂建筑的主要结构型式。目前电力供需矛盾已趋缓和，提前投产的价值在下降，其技术经济效益将更好。

　　3.主厂房结构型式的技术改进措施

　　大型火电厂一般均地处沿海,其特点是地质条件差,场地土类别高,地展力影响和风荷载均较大,因而其上部结构要有较好的整体性。

　　3.1减轻结构自重，适当扩大钢结构的应用范围。如果主厂房框架采用钢结构，可以解决接头处理难的问题，使其自重减轻，有利于构件工厂化生产、采用无轨式移动吊车和缩短工期。汽机房屋架、锅炉房炉架、煤斗、操作平台、烟道、输煤栈桥桁架采用钢结构后，基础尺寸变小，节省了材料。除此外，煤斗采用圆截面钢结构。

　　3.2改进预制方案，适当扩大现浇结构。可采用现浇与部分预制相结合的方案。框架采用现浇，楼面预制;或框架现浇，纵梁预制，楼面现浇。后者有利于空模阶段的稳定，如与永久模板或以预应力薄板为底板的组合楼板相结合，其技术经济性更佳。

　　3.3主厂房可采用现浇混凝土、钢一混凝土等组合结构与施工方法。主厂房采用现浇钢筋混凝土与钢一混凝土组合结构，其整体性、抗震性好，施工场地小、工期短，有条件的工程宜尽量采用或部分采用，特别是建设在强地震区、施工场地较小、工期短的电厂工程宜集几种结构优点于一体，选择合理的结构型式。

　　4.结语

　　主厂房结构型式应当不断改进，使之更科学、更经济、更合理，以利于我国电力工业的迅速发展。