主廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題

1、編號：FA008CT-A-05新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件勘察設(shè)計投標文件招標編號招標編號:XD2T201401:XD2T201401第二卷第二卷 技術(shù)部分技術(shù)部分第二冊第二冊 專題報告專題報告主廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題報告主廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題報告中國華電工程中國華電工程( (集團集團) )有限公司有限公司二二一四年二月一四年二月 北京北京總 目 次第一卷 商務(wù)部分第二卷第二卷 技術(shù)部分技術(shù)部分第一冊 工程技術(shù)方案說明第二冊第二冊 專題報告專題報告第三冊 投標人需提交的其他文件和資料第三卷 投標報價書目 次1 前言.12 廠區(qū)工程地質(zhì)條件 .12.1

2、地形地貌.12.2 工程地質(zhì)條件.12.3 水文地質(zhì)條件.22.4 場地類別、建筑場地類型.32.5 地震參數(shù).32.6 地震液化情況.32.7 場地穩(wěn)定性評價.42.8 場地地基土的適宜性.43 地基方案選擇和評價 .43.1 地基土工程特性.53.2 天然地基持力層的選擇.53.3 基礎(chǔ)型式的選擇.63.4 地基沉降.64 其他建（構(gòu)）筑物地基基礎(chǔ).75 結(jié)論.76 存在問題及建議 .7勘察設(shè)計投標文件第二卷 技術(shù)部分 第二冊 專題報告第五分冊主廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題報告新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件 中國華電工程（集團）有限公司

3、中國華電工程（集團）有限公司1【內(nèi)容摘要】從技術(shù)經(jīng)濟的角度對主廠房的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)型式進行分析比較，選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，使優(yōu)選后的結(jié)構(gòu)體系在滿足工藝流程的條件下，充分體現(xiàn)安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的設(shè)計原則。推薦主廠房采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案。1概概 況況 1.1 工程概況工程概況擬選址場地場地位于成都市新都區(qū)泰興鎮(zhèn)瓦窯村 6、7、9 組，普河村 1 組。地勢相對高差較大，溝、渠縱橫穿越擬建場地，場地西高東低，南北向起伏較大，東 南方緊鄰毗河。鉆孔孔口地面相對高差為 2.95m。本工程建設(shè)容量為 16MW 燃氣輪機簡單循環(huán)冷、熱、電三聯(lián)供機組，并配置220t/h 燃氣鍋爐。1.2

4、主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)注重點及創(chuàng)新主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)注重點及創(chuàng)新主廠房結(jié)構(gòu)的設(shè)計，根據(jù)燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計規(guī)定 ，汽輪機廠房框（排）架宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有條件時可以采用鋼結(jié)構(gòu)。我們以“安全可靠、經(jīng)濟環(huán)保、節(jié)能高效、備用合理、系統(tǒng)簡潔、以人為本、科技領(lǐng)先”為指導(dǎo)思想，在滿足工藝正常運行的基礎(chǔ)上，對廠房結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)體系進行多方案比較、優(yōu)化論證，其目的就是在滿足生產(chǎn)運行、方便檢修維護、縮短施工周期的同時，設(shè)法降低工程造價, 使業(yè)主以最合理的投資獲得最佳的效益。在設(shè)計過程中，應(yīng)詳細分析主廠房在工藝各布置方案的受力性能，保證結(jié)構(gòu)在各種工況下滿足強度、剛度、變形、延性和耗能性能等各項要求的同時，綜合考慮

5、設(shè)計結(jié)果、技術(shù)要求以及耐腐蝕、耐火性能、日后維護工作、工程造價等因素，在對各種布置的鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行比選之后，最終選擇主廠房合理的結(jié)構(gòu)方案。勘察設(shè)計投標文件第二卷 技術(shù)部分 第二冊 專題報告第五分冊主廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題報告新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件 中國華電工程（集團）有限公司中國華電工程（集團）有限公司22設(shè)計基本條件設(shè)計基本條件2.1 工程氣象條件工程氣象條件新都屬于中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。主要氣候特征是：氣候溫和，雨量充足，溫濕同季，水熱同步，四季分明。春季氣溫回暖早，但不穩(wěn)定；夏季炎熱暴雨多；秋季降溫快，多綿

6、雨；冬季干燥多云霧，新都區(qū)各月平均氣象參數(shù)見下表：表表2-1 新都區(qū)各月平均氣象參數(shù)新都區(qū)各月平均氣象參數(shù)月份1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月 11 月 12 月各月最高氣溫（）101216222628303025211611各月平均氣溫（）35914182223221915105各月最低氣溫（）0251015192120171260平均降水量（mm）71120478211022322711540166平均風(fēng)速（m/s）0.91.01.21.31.41.31.11.21.20.90.90.82.2 設(shè)計主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計主要技術(shù)參數(shù)基本風(fēng)壓值： 0.30kN/m2

7、(50 年一遇) 主廠房安全等級二級、地基基礎(chǔ)設(shè)計等級甲級。根據(jù)臨近工程參考地勘報告本工程主要建構(gòu)筑物采用稍密卵石作為持力層，其承載力特征值 fak=300kpa，局部超挖部分地層換填砂石墊層或采用高頸基礎(chǔ)；其它次要的建構(gòu)筑物采用松散卵石：承載力特征值 fak=180kpa，局部超挖部分地層換填砂石墊層或采用高頸基礎(chǔ)。3主廠房抗震設(shè)防標準主廠房抗震設(shè)防標準 根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范 （GB 50011-2010)區(qū)劃，本區(qū)為 7 度地震烈度，設(shè)計基本地震加速度值為 0.lg，分組為第三組，設(shè)計特征周期值 0.45S。按建筑抗震設(shè)勘察設(shè)計投標文件第二卷 技術(shù)部分 第二冊 專題報告第五分冊主廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)

8、化專題報告新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件 中國華電工程（集團）有限公司中國華電工程（集團）有限公司3計規(guī)范 （GB 50011-2001)判定場地土類型和建 筑場地類別：場地土類型（卵石層以上為中軟場地地土，卵石層為中硬場地土) 可綜合判定為中硬場地土，場地為 II類建筑場地。根據(jù)火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程(DL5000-2000)，本電廠規(guī)劃設(shè)計容量為6MW，主要生產(chǎn)建筑物相當(dāng)于建筑抗震設(shè)計規(guī)范中的丙類建筑，地震作用按 7度計算，抗震構(gòu)造措施按 7 度進行設(shè)防；對于一般附屬建筑物，地震作用計算及抗震構(gòu)造措施均按 7 度設(shè)防。4主廠

9、房結(jié)構(gòu)選型主廠房結(jié)構(gòu)選型4.1 主廠房結(jié)構(gòu)選型原則主廠房結(jié)構(gòu)選型原則 結(jié)構(gòu)選型主要原則對一般主廠房結(jié)構(gòu)選型主要應(yīng)遵循以下原則：（1）滿足工藝布置要求，保證廠房安裝順利、工藝正常運行及檢修便利（2）使結(jié)構(gòu)的可靠性、合理性和耐久性得以充分的保證；（3）積極采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料，使材料的性能得以充分的發(fā)揮；（4）在保證結(jié)構(gòu)可靠度前提下，優(yōu)化設(shè)計，節(jié)省材料，縮短施工工期，降低工程造價。針對本工程位于抗震設(shè)防烈度 7 度區(qū)，主廠房結(jié)構(gòu)體系還應(yīng)滿足以下抗震設(shè)計原則：結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(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。應(yīng)具備

10、必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力4.2 兩種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)缺點兩種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)缺點4.2.1鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼結(jié)構(gòu)廠房鋼結(jié)構(gòu)是一種較為理想的結(jié)構(gòu)體系，其主要優(yōu)點有：強度髙，構(gòu)件斷面小，利于設(shè)備及管道布置， 設(shè)備安裝時，可拆卸部分構(gòu)件，方便安裝設(shè)備，結(jié)構(gòu)受力性能好，安全可靠性髙，材質(zhì)均勻延展性及抗震性能好，構(gòu)件表面光潔、建筑新穎、簡潔大方。勘察設(shè)計投標文件第二卷 技術(shù)部分 第二冊 專題報告第五分冊主廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題報告新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件 中國華電工程（集團）有限公司中國華電工程（集團）有限公司4（1）鋼結(jié)構(gòu)

11、的優(yōu)點主要如下：構(gòu)件加工和主廠房基礎(chǔ)可同步進行，在工廠制作，現(xiàn)場拼裝，工業(yè)化程度高，沒有預(yù)埋件，減輕了施工的工作量。工藝安裝一般可提前 23 個月。減小施工場地，產(chǎn)生的噪音小，文明施工。鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)均勻，延性大，抗震性能好，安全可靠性高。材料強度高，構(gòu)件斷面小，利于設(shè)備及管道布置，建筑體積小。結(jié)構(gòu)自重輕，降低了基礎(chǔ)費用。鋼結(jié)構(gòu)可干式施工，節(jié)約用水，建筑使用壽命到期后，結(jié)構(gòu)拆除產(chǎn)生的固體垃圾少，廢鋼可回收，是對環(huán)境影響最小的一種結(jié)構(gòu)，被譽為綠色環(huán)保建筑，在國外得到廣泛應(yīng)用。（2）鋼結(jié)構(gòu)的缺點是：造價問題，用鋼量大，造價偏高，釆用鋼結(jié)構(gòu)比鋼筋砼結(jié)構(gòu)造價提高約20%。防腐問題，鋼材的腐蝕會使結(jié)構(gòu)過早的

12、破壞，防腐是鋼結(jié)構(gòu)的一個重要問題。現(xiàn)在即使是采用較好的防腐措施（包括表面處理和漆膜)，其使用壽命也在 10-15 年間，今后的維護是一個很麻煩的問題。防火問題，鋼結(jié)構(gòu)耐熱、耐火性能差，在鋼結(jié)構(gòu)表面加噴防火涂料或外包防 火材料，國內(nèi)大多數(shù)防火涂料尚處于起步階段，雖然能滿足防火設(shè)計要求，但造價很高，需定期維護。結(jié)構(gòu)布置，為了使鋼結(jié)構(gòu)受力更合理，往往需要布置一些支撐，加工精度高、焊接工作量大，垂直及水平支撐體系經(jīng)常與工藝布置發(fā)生矛盾。4.2.2筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房筋混凝土結(jié)構(gòu)廠房鋼筋砼結(jié)構(gòu)又可分為裝配式鋼筋砼結(jié)構(gòu)和現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)。自 60 年代以來，裝配式鋼筋砼結(jié)構(gòu)一直是我國火力發(fā)電廠的主要結(jié)構(gòu)型式，積

13、累了豐富的設(shè)計施工經(jīng)驗，但也暴露出起吊重量大，預(yù)制構(gòu)件及焊接接頭多質(zhì)量難以保證，需較大的預(yù)制場地，材料及構(gòu)件運輸量大，需大型塔吊及鋪設(shè)軌道等問題。近年來，隨著定型鋼勘察設(shè)計投標文件第二卷 技術(shù)部分 第二冊 專題報告第五分冊主廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題報告新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件 中國華電工程（集團）有限公司中國華電工程（集團）有限公司5模、滑模、鋼筋自動對接焊接、砼工廠化生產(chǎn)、泵車運輸澆灌砼施工工藝的發(fā)展，現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)的使用也日益擴大，并顯示出其優(yōu)越性。（1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點主要如下：節(jié)省鋼材，造價較低；在我國從設(shè)計到施工都積

14、累了豐富的經(jīng)驗。耐久性、耐腐蝕和耐火能性好，運行維護費用低；現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架體系整體性好，抗側(cè)移剛度大；（2）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點是：建筑體積較大，較鋼結(jié)構(gòu)體積約多 10%；構(gòu)件截面及自重較大增加了基礎(chǔ)費用；延性較差，抗震性能不如鋼結(jié)構(gòu)；施工工期較長，要求的施工場地較大，臨建設(shè)施多，戶外施工受到季節(jié)條件限制；現(xiàn)場支模及混凝土澆筑工作量大，預(yù)埋件多，施工對構(gòu)件質(zhì)量的影響大。鋼筋砼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍極為廣泛，為我國當(dāng)前工業(yè)建筑的主要結(jié)構(gòu)型式，也是我國當(dāng)前大、中、小 型電廠的主要結(jié)構(gòu)型式。今后相當(dāng)長的時期內(nèi)，仍將是我國電廠建筑的主要結(jié)構(gòu)型式。目前電力供需矛盾已趨緩和，提前投產(chǎn)的價值在下降，其技術(shù)經(jīng)濟效益

15、將更好。4.3 技術(shù)經(jīng)濟比較技術(shù)經(jīng)濟比較4.3.1結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件斷面比較結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件斷面比較預(yù)估主要構(gòu)件尺寸如下表所示。表表4 -1 鋼結(jié)構(gòu)主廠房主要構(gòu)件特性鋼結(jié)構(gòu)主廠房主要構(gòu)件特性(HA為焊接為焊接H型鋼，單位厘米型鋼，單位厘米)分項分項柱編號柱編號鋼材牌號鋼材牌號截面尺寸截面尺寸邊柱Q345BHA50X40中柱Q345BHA40X40主梁Q345BHM500X300勘察設(shè)計投標文件第二卷 技術(shù)部分 第二冊 專題報告第五分冊主廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題報告新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件 中國華電工程（集團）有限公司中國華電工程（集

16、團）有限公司6表表4-2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主廠房主要構(gòu)件特性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主廠房主要構(gòu)件特性分項分項柱編號柱編號混凝土強度等混凝土強度等級級截面截面尺寸尺寸最大軸壓比最大軸壓比最大配筋率最大配筋率邊柱C40500X7000.681.45中柱C40500X5000.731.71主梁C40350X8001.854.3.2主要框架側(cè)向變形比較主要框架側(cè)向變形比較鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)的橫向框架側(cè)向變形采用平面和空間兩種方式計算。見下表：表表4-3 鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)的橫向框架側(cè)向變形比較表鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)的橫向框架側(cè)向變形比較表鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 類型類型軸線軸線 頂點水

17、平位移（mm）高度（m）相對值頂點水平位移（mm）高度（m）相對值二維16.28.01/49068.01/1333A-H三維158.01/5335.28.01/1540從上表可以看出，鋼結(jié)構(gòu)的頂點側(cè)向位移大于鋼筋砼結(jié)構(gòu)的頂點側(cè)向位移，說明鋼結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比鋼砼結(jié)構(gòu)小，需要增設(shè)支撐，而增設(shè)支撐會對主廠房工藝布置有一定的影響。由于空間計算時考慮空間協(xié)同作用和整體剛度，平面計算頂點位移比空間計算大。4.3.3施工工期比較施工工期比較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工工期較長，要求的施工場地較大，現(xiàn)場支模及混凝土澆 筑工作量大，預(yù)埋件多，臨建設(shè)施多，施工受到季節(jié)條件限制。鋼結(jié)構(gòu)主廠房施 工周期短，一般情況下比鋼筋混凝

18、土結(jié)構(gòu)主廠房工期可縮短 23 個月。若遇惡劣天氣，鋼結(jié)構(gòu)比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工周期可能縮短更長時間?？辈煸O(shè)計投標文件第二卷 技術(shù)部分 第二冊 專題報告第五分冊主廠房結(jié)構(gòu)優(yōu)化專題報告新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件新都華潤雪花啤酒分布式能源站工程勘察設(shè)計投標文件 中國華電工程（集團）有限公司中國華電工程（集團）有限公司7主廠房采用鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件可在工廠內(nèi)加工，不受天氣影響，使主廠房土建施工不因天氣影響成為控制工期。.4.3.4工程造價比較工程造價比較 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案和鋼結(jié)構(gòu)方案的主要工程量和經(jīng)濟指標如下表所示。表表4-4主廠房結(jié)構(gòu)經(jīng)濟指標比較表主廠房結(jié)構(gòu)經(jīng)濟指標比較表方 案建筑體積(m3)單位體積造價(元/m3)總造價(萬元)造價比現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)2100%鋼結(jié)3120%注：單位體積造價為主廠房本體造價，不含設(shè)備基礎(chǔ)按概算定額對主廠房及框架采用鋼結(jié)構(gòu)本體及鋼筋混凝土本體造價進行比較，鋼結(jié)構(gòu)比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的造價約高出 20%。 從后期投入上，鋼結(jié)構(gòu)防腐性能比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)差，電廠建成后的運行維護費用高。如主體結(jié)構(gòu)完成后 15 年進行第一次維護，以后根據(jù)情況進行維護，每次維護費用考慮油漆損耗和人工費用按 25 元/