1000mw機(jī)組主廠房側(cè)煤倉優(yōu)化設(shè)計(jì)

1000mw機(jī)組主廠房側(cè)煤倉優(yōu)化設(shè)計(jì)

1地震波場特征及條件優(yōu)化設(shè)備總結(jié)和自然條件：泉州市國際能源有限公司一期位于山東省萊州市金市海溝。本工程采用2.1000mw機(jī)組，超橫道，預(yù)留再開條件。廠址自然條件如下:廠址區(qū)地層結(jié)構(gòu)簡單,覆蓋層厚度差別較大;第四系分布廣泛,局部地區(qū)尚隱伏有第三系地層分布;持力層為花崗巖,主廠房采用天然地基.地震基本烈度為7度.設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.1156g,地震動反應(yīng)普特征周期0.37s.主要建筑物區(qū)建筑場地類別I類.50年一遇基本風(fēng)壓為0.6kPa.萊州工程經(jīng)歷了初設(shè)投標(biāo)、初設(shè)、總圖、施工圖4個(gè)階段優(yōu)化.初設(shè)投標(biāo)階段進(jìn)行了4個(gè)布置方案比選;初設(shè)階段聘請大院專家首先對大的初設(shè)原則進(jìn)行審查,在專家意見的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì);總圖設(shè)計(jì)階段結(jié)合設(shè)備訂貨進(jìn)一步優(yōu)化布置,施工圖設(shè)計(jì)階段基本依據(jù)總圖方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),沒有再作大的改動,這說明多次優(yōu)化效果顯著.現(xiàn)在根據(jù)工程的進(jìn)一步完善和成熟,再詳細(xì)介紹結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化情況、結(jié)構(gòu)分析考慮的諸方面問題.2主框架的結(jié)構(gòu)配置和壓力分析2.1多級混凝土凝土框排架本工程自然條件好,框架抗震等級為一級,抗震設(shè)防烈度7度,現(xiàn)澆鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu)計(jì)算容易滿足,經(jīng)過多方案優(yōu)化計(jì)算分析,選用C50混凝土用于除氧、煤倉間底部柱軸力較大的部位,其他柱及框架梁采用C40、C40、C35等多級混凝土.主要受力鋼筋采用HRB400、HRB335.2.2現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)側(cè)煤倉方案突出的優(yōu)點(diǎn)是著重解決了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在主廠房布置中錯(cuò)層、異型節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜、薄弱環(huán)節(jié)較多的抗震疑難問題.主廠房采用二列式布置,汽機(jī)房、聯(lián)絡(luò)平臺、除氧間組成橫向框排架體系,縱向框架體系;聯(lián)絡(luò)平臺與汽機(jī)房連成一體,平臺主梁端部與AB列柱剛接,增加了汽機(jī)房結(jié)構(gòu)的整體性和剛度.汽機(jī)房A列排架采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁柱,除氧間框架采用現(xiàn)澆梁柱,汽機(jī)房內(nèi)平臺及除氧煤倉間各層樓屋面板有通風(fēng)要求區(qū)域的及除氧器檢修平臺采用鋼格柵,其他采用鋼梁+現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的結(jié)構(gòu)型式(簡稱組合樓、屋面板)不采用壓型鋼板底模.運(yùn)轉(zhuǎn)層及以下汽機(jī)房固定、擴(kuò)建端采用現(xiàn)澆混凝土柱,加氣混凝土砌體封閉,運(yùn)轉(zhuǎn)層以上采用鋼柱、鋼抗風(fēng)梁體系掛復(fù)合壓型鋼板;汽機(jī)房屋面采用鋼桁架、鋼支撐體系自防水自保溫壓型鋼板屋蓋.集控室位于汽機(jī)房固定端.側(cè)煤倉間模塊配合工藝布置在兩爐之間,為獨(dú)立結(jié)構(gòu)體系;采用獨(dú)立的不等跨兩跨鋼筋混凝土縱橫框架結(jié)構(gòu)體系,中間柱頂至煤斗梁層,端部C8/C9軸框架為煤倉間轉(zhuǎn)運(yùn)站部分,高度59.7m,沿縱向設(shè)置柱間支撐,使結(jié)構(gòu)自振周期控制在規(guī)范允許范圍內(nèi),確保結(jié)構(gòu)可行.12座原煤斗為方接圓外形,采用支承式受力結(jié)構(gòu),通過支承梁將煤斗荷重傳至30.30m層框架上.為增加該層的剛度,將煤斗支承梁在本層設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁,提高抗震性能.煤倉間與鍋爐間在運(yùn)轉(zhuǎn)層設(shè)側(cè)平臺布置電子設(shè)備間;平臺梁一端滑動于鍋爐鋼架,另一端簡支于煤倉間框架.樓板采用組合樓面板,維護(hù)結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)體系輕型封閉.2.3計(jì)算結(jié)果與分析對比本工程結(jié)構(gòu)方案分別采用了PKPM系列的SATWE模塊、MIDAS7.0軟件進(jìn)行空間三維建模、計(jì)算分析,兩種程序互相校核,汽機(jī)房平臺梁、柱參與結(jié)構(gòu)整體分析,考慮空間地震作用及超長結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力作用.在內(nèi)力和位移計(jì)算時(shí),考慮各層樓屋面板的剛度,并選擇荷載較大的代表性框架進(jìn)行平面分析比較,使計(jì)算結(jié)果更趨合理、精確、經(jīng)濟(jì).本工程兩臺機(jī)的汽機(jī)房長度分別為106m和96m,煤倉間縱向長度為87.9m,超過規(guī)范規(guī)定的最大長度值.在計(jì)算時(shí)考慮溫度應(yīng)力的影響,初步計(jì)算結(jié)果每根柱的配筋率平均增加了0.3%左右,對于縱向梁配筋率平均增加了0.2%左右.在600MW機(jī)組工程中,主廠房長度已有達(dá)92m的,行業(yè)內(nèi)已有成熟的經(jīng)驗(yàn),采用后澆帶或進(jìn)行溫度應(yīng)力計(jì)算,設(shè)置抗溫度應(yīng)力的鋼筋等措施均可滿足控制混凝土收縮裂縫的要求.計(jì)算模型見圖1～2.本工程進(jìn)行過多次優(yōu)化,優(yōu)化情況見表1.3主車間的地板結(jié)構(gòu)體系3.1鋼-混凝土組合鋼梁結(jié)構(gòu)一般采用鋼梁上澆鋼筋混凝土板的組合結(jié)構(gòu)型式,不設(shè)壓型鋼板底模,鋼梁與混凝土板間通過剪力件連接,以保證其共同受力,鋼梁按組合鋼梁設(shè)計(jì).這種做法在工程中應(yīng)用較多,其優(yōu)點(diǎn)是受力合理,節(jié)約投資,鋼-混凝土組合樓面是較優(yōu)的結(jié)構(gòu)型式.3.2屋面體系支撐系統(tǒng)萊州工程采用鋼桁架上鋪?zhàn)苑浪员貜?fù)合壓型鋼板,這種做法安裝簡單,施工速度快,自重輕,但對鋼板自身質(zhì)量和施工質(zhì)量要求高,防滲性差,耐久性差,耐久年限最高承諾25年,相對于50年的結(jié)構(gòu)使用來說,需要更換.鋼屋架體系桿件類型、規(guī)格繁多.常規(guī)屋面系統(tǒng)為平面受力體系,平面外剛度較差,為增強(qiáng)空間整體剛度,依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》需在廠房周邊增設(shè)封閉的上下弦水平支撐,屋架之間也需增設(shè)縱向垂直支撐,由于現(xiàn)在設(shè)計(jì)程序的不斷升級,支撐系統(tǒng)可以與屋架一起進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)受力分析,克服了以前只按構(gòu)造設(shè)置支撐系統(tǒng)的不利因素,增加了結(jié)構(gòu)的安全度.4其他工藝荷載初設(shè)投標(biāo)階段,由于工藝專業(yè)僅能提出除氧器、高低加幾個(gè)主要大荷載,結(jié)構(gòu)分析只能依據(jù)《火力發(fā)電廠主廠房荷載設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T5095-1999中600MW機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)荷載取值,由于沒有其他工藝荷載,主體結(jié)構(gòu)分析時(shí)不考慮折減.后邊的初設(shè)、總圖階段也是這樣采用的.施工圖設(shè)計(jì)階段,由于新發(fā)布的規(guī)程(DL/T5095-2007)中對百萬機(jī)也沒有取值規(guī)定,只能在600MW機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)取值上適當(dāng)放大,本工程活荷載取值情況基本按600MW機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)取值,只有汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層檢修區(qū)域活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按45kN/m2取值,汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層其他區(qū)域、除氧間運(yùn)轉(zhuǎn)層、煤倉間運(yùn)轉(zhuǎn)層活荷載標(biāo)準(zhǔn)值按12kN/m2取值.現(xiàn)在已運(yùn)行的百萬機(jī)組有大約4個(gè)電廠,希望荷載取值方面應(yīng)該有一個(gè)指導(dǎo)性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),避免可能造成的浪費(fèi)或者存在風(fēng)險(xiǎn).5側(cè)煤倉電梯和棧橋支架布置一個(gè)新方案的實(shí)施必須考慮周到,不然會給工藝、施工、運(yùn)行帶來不可挽回的遺憾.有如下幾點(diǎn)體會應(yīng)引起大家的重視:對施工的影響:由于側(cè)煤倉位于兩臺鍋爐之間,必須合理安排施工工序,在一臺鍋爐還沒有施工的情況下,先施工側(cè)煤倉主體結(jié)構(gòu).對于鍋爐廠家的影響:增加了側(cè)煤倉與鍋爐間的平臺荷載及連接條件.電梯位置需要與鍋爐廠協(xié)調(diào),有放在爐架范圍內(nèi)的,有放在兩爐外側(cè)的(萊州工程).入廠輸煤棧橋的布置:位于側(cè)煤倉尾部,從鋼煙道支架上方垂直側(cè)煤倉進(jìn)入,由于棧橋支柱布置困難,采用了棧橋支架柱與鋼煙道支架柱共柱的新方案,充分利用了空間及材料,相應(yīng)地降低了工程投資,且布置整齊有序.但需要上煤、鍋爐等工藝專業(yè)的積極配合,避免碰撞.該布置也有從爐后穿過煙囪水平進(jìn)入側(cè)煤倉的.6爐前煤倉間結(jié)構(gòu)體系綜上所述,對于主廠房(汽機(jī)房、煤倉間)結(jié)構(gòu),根據(jù)工藝布置要求,土建結(jié)構(gòu)優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)布置較其他方案布置規(guī)則、對稱,整體剛度分布均勻,具有良好的整體性,由于爐側(cè)煤倉間將汽機(jī)間與煤倉間分為兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系,避免了爐前煤倉間方案易出現(xiàn)短柱、異型節(jié)點(diǎn)等的不利現(xiàn)象,在構(gòu)造要求和抗震等方面均有利于結(jié)構(gòu)體系的可靠度.側(cè)煤倉間結(jié)構(gòu)的土建工程量也較爐前煤倉間有所降低.優(yōu)化后的合理的結(jié)構(gòu)體系會增加廠房剛度,降低施工難度,有利于工藝管道布置,使結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮其材料強(qiáng)度,并降低材料耗量,減少工程量,降低工程造