上安電廠三期工程鍋爐側(cè)煤倉(cāng)間方案比較

上安電廠三期工程鍋爐側(cè)煤倉(cāng)間方案比較

作為主要的發(fā)電設(shè)備，主車(chē)間是直接關(guān)系到是否滿足發(fā)電要求以及是否設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)的重要因素。長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)火力發(fā)電廠主廠房一直延續(xù)著汽輪機(jī)間與爐前(除氧)煤倉(cāng)間聯(lián)合布置的常規(guī)方案,主廠房結(jié)構(gòu)形式維持框排架體系,導(dǎo)致質(zhì)量、剛度分布不均勻,主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件體量過(guò)大,造成結(jié)構(gòu)合理性和經(jīng)濟(jì)性上的被動(dòng)。華能上安電廠三期工程工藝布置上的變化,給火電廠主廠房結(jié)構(gòu)帶來(lái)優(yōu)化的希望。以下對(duì)華能上安電廠三期工程主廠房結(jié)構(gòu)的可行性方案進(jìn)行分析和比較,從結(jié)構(gòu)角度為主廠房選擇一個(gè)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)更有優(yōu)勢(shì)的方案。1主車(chē)間設(shè)計(jì)原則1.1單位機(jī)組a.主要設(shè)備有超臨界參數(shù)墻式對(duì)沖燃燒鍋爐、超臨界參數(shù)汽輪機(jī)、水-氫-氫冷卻發(fā)電機(jī)、直接空冷系統(tǒng)、雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹制粉系統(tǒng)、汽動(dòng)給水泵和除氧器;b.主廠房采用國(guó)內(nèi)常用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。1.2設(shè)計(jì)基本方案基本風(fēng)壓0.3kN/m2(50年)、0.32kN/m2(100年);基本雪壓0.35kN/m2(50年);抗震設(shè)防烈度7度;基本地震加速度0.092g;設(shè)計(jì)反應(yīng)譜特征周期0.40s;建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi),場(chǎng)地土為中軟土;主廠房安全等級(jí)二級(jí);主廠房重要性類(lèi)別乙類(lèi)。1.3工藝荷載主廠房的主要荷載是決定其結(jié)構(gòu)及主要構(gòu)件尺寸的重要因素,雖然由于工藝專(zhuān)業(yè)布置形式的不同有多種布置形式,但主要荷載有:永久荷載(梁、柱、樓板、墻體等結(jié)構(gòu)自重,樓面、屋面面層自重),設(shè)備、管道活荷載(由各工藝專(zhuān)業(yè)提供的設(shè)備、管道荷載),樓、屋面活荷載,積灰荷載,雪荷載,風(fēng)荷載,地震作用,偶然荷載(溫度變化、撞擊力等由工藝專(zhuān)業(yè)提供)。主廠房結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí),按照DL/T5095-1999《火力發(fā)電廠主廠房荷載設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》、DL5022-1993《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》、GB50009-2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)定將上述荷載進(jìn)行荷載效應(yīng)組合,然后以各種組合值中的最不利情況,遵照相關(guān)規(guī)程的計(jì)算、構(gòu)造要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.4煤倉(cāng)間結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算及分析是方案比較過(guò)程中最重要的一環(huán)。按照精確、合理的原則,改變以往平面模型分析方式,主廠房(汽輪機(jī)間、煤倉(cāng)間)結(jié)構(gòu)計(jì)算采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院SATWE有限元整體空間分析程序,以縱橫向框、排架和各層鋼筋混凝土樓面及屋面聯(lián)合組成的空間結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行聯(lián)合空間結(jié)構(gòu)計(jì)算,充分考慮構(gòu)件間的協(xié)調(diào)作用,與傳統(tǒng)的平面模型相比更接近結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況,使計(jì)算模型最大限度的反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài),計(jì)算出較精確的內(nèi)力值。在具體計(jì)算分析各方案時(shí)均采用了上述的計(jì)算方法。2主框架布局方案的分析在同樣條件下,主廠房布置可采用2種方案,其具體布置見(jiàn)表1。2.1主廠下框架鋼結(jié)構(gòu)該方案橫向體系為框排架體系(見(jiàn)圖1):汽輪機(jī)間外側(cè)柱(A列)-汽輪機(jī)間屋架、屋蓋-煤倉(cāng)間框架(B-C列)。其中,汽輪機(jī)間外側(cè)柱所受水平作用通過(guò)剛度較大的鋼梁傳遞給煤倉(cāng)間框架;汽輪機(jī)間中部三跨由于無(wú)煤倉(cāng)間框架形成純排架結(jié)構(gòu);汽輪機(jī)間內(nèi)部,兩層汽輪機(jī)平臺(tái)自為框架,通過(guò)兩側(cè)橫梁與A、B列柱鉸接。主廠房外側(cè)柱、煤倉(cāng)間框架、汽輪機(jī)平臺(tái)縱向均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架自抗震結(jié)構(gòu),按照DL5022-1993《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第9.4.8.1條在吊車(chē)兩端設(shè)置上柱鋼支撐。各層樓板采用“鋼次梁+現(xiàn)澆鋼筋混凝土”樓板的組合結(jié)構(gòu)形式,荷載較大的原煤斗采用懸掛式鋼結(jié)構(gòu),既減輕結(jié)構(gòu)自重,又減少地震影響。經(jīng)過(guò)多次分析計(jì)算,得出表2-表4的結(jié)果。2.2鋼梁之間的彎接該方案將汽輪機(jī)間和煤倉(cāng)間直接分為2個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2):汽輪機(jī)間橫向?yàn)榧兣偶芙Y(jié)構(gòu),煤倉(cāng)間橫、縱向均為純框架結(jié)構(gòu)。其中,汽輪機(jī)間兩側(cè)柱靠剛度較大的鋼梁(或鋼屋架)鉸接連接,其內(nèi)部汽輪機(jī)平臺(tái)框架同樣通過(guò)兩側(cè)橫梁與A、B列柱鉸接;A、B列和汽輪機(jī)平臺(tái)縱向均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架自抗震結(jié)構(gòu),在吊車(chē)兩端設(shè)置上柱鋼支撐。各層樓板采用“鋼次梁+現(xiàn)澆鋼筋混凝土”樓板的組合結(jié)構(gòu)形式,原煤斗采用鋼結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)多次分析計(jì)算,得出表5-表7的結(jié)果。3方案2:第1周期更長(zhǎng),b.荷載分布a.抗震性能,由于工藝大,荷載分布均分散,但方案2較方案1布置規(guī)則、對(duì)稱(chēng),整體均勻,故結(jié)構(gòu)體系剛度分布更合理。在2種方案的多遇地震作用下彈性層間位移角相近的情況下,方案2的第1周期更長(zhǎng),有利于避免結(jié)構(gòu)與場(chǎng)地共振。由于方案2將汽輪機(jī)間與煤倉(cāng)間分為2個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu),避免了方案1中出現(xiàn)短柱的不利現(xiàn)象,無(wú)論在構(gòu)造要求和抗震等方面均有利于結(jié)構(gòu)。b.荷載分布,方案2將汽輪機(jī)間與煤倉(cāng)間分為2個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu),可以避免由于工藝荷載分布不均勻造成的結(jié)構(gòu)間相互影響,使荷載分布較明確、直接。c.混凝土結(jié)構(gòu)自重較大,由于方案2結(jié)構(gòu)本身已得到優(yōu)化,與方案1相比,構(gòu)建尺寸較小,因此降低了整體自重?？梢?jiàn),方案2在造價(jià)和3種建筑材料(簡(jiǎn)稱(chēng)“三材”)的用量上均體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì),見(jiàn)表8。4主廠煤倉(cāng)間布置結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化綜上所述,主廠房采用鍋爐側(cè)煤倉(cāng)間布置方案的結(jié)構(gòu)體系提高了廠房的剛度、降低施工的難度,有利于工藝管道的布置,結(jié)構(gòu)上能夠充分發(fā)揮其材料強(qiáng)度,并