空冷岛环形柱设计和施工

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1、空冷岛环形柱设计和施工　　摘要：直接空冷平台支撑结构是直接空冷电厂的重要组成部分，该结构体系主要由钢桁架平台和平台下部钢筋混凝土支柱组成。本文结合某电厂实例，采用空冷岛平台结构整体有限元计算分析的结果，结合混凝土规范的相关规定对下部钢筋混凝土柱进行设计，并对施工方法做了介绍，可供同类工程参考。关键词：空冷岛；环形柱；清水混凝土施工中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：1概述目前，北方尤其是西北地区已建或在建空冷电厂以直冷方式居多，直接空冷平台支撑结构作为直接空冷系统的重要组成部分，同样也是火力发电厂内的生命线工程。空冷凝汽器支架体系主要由钢桁架平台和

2、平台下部钢筋混凝土柱组成。该支撑结构因其结构的特殊性，其计算技术还没有专门的计算软件用来分析计算。目前电力行业内，主要采用Sap2000、Midas/gen及Staad/china等软件对结构进行整体有限元分析计算，依据计算后的结果，然后再对混凝土柱进行结构设计。本文主要依据规范、规程公式，对环形混凝土柱进行设计；为达到工艺要求，对清水混凝土环形柱的施工提出一些措施。72空冷柱的结构设计2.1有限元分析模型及分析某2×135MW直接空冷电厂位于新疆巴州地区，直接空冷凝汽器系统为钢桁架承台结构，单台机组直冷承台受到六个钢筋混凝土柱的支撑，依据工艺需要，承台高度

3、约为28.0m。使用有限元分析程序Staad/china进行受力分析和结构构件设计，将ACC承台模型化为一个3D结构，钢结构平台（含环形混凝土柱）的所有结构均采用梁单元和杆单元模拟，有限元模型见图1。上部结构荷载输入包括结构自重、挡风墙载荷、风载荷、雪载荷、地震载荷以及风机动力载荷等。具体输入过程、荷载组合情况及有限元分析过程不在此文赘述，只提取其计算结果作为下部空冷柱的计算依据。图一空冷岛有限元模型图二环形柱在风荷载作用下弯矩图2.2依据规范公式的混凝土柱设计2.2.1柱的设计概况混凝土柱的最大弯矩位于柱脚处，因此取支座反力作为柱的设计荷载。当柱脚满足的时

4、候，其它地方都是满足的。初步确定空冷环形土柱采用3200×350的环形混凝土柱，混凝土标号C40。2.2.2柱的配筋设计7从图二（柱子在风荷载工况下的弯矩图）中，我们可以看到，柱所取计算段的上下弯矩接近，通过统计最不利的荷载组合情况，按最保守的计算取M1/M2=0.9。而且在设计时，总是考虑轴力的二阶效应。依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010，支柱正截面受压承载力计算公式：N≤α*α1*fc*A+(α-α1)*fy*As(E.0.3-1)N*ei≤α1*fc*A*(r1+r2)sinπα/2π+fy*As*rs(sinπα+sinπαt)/π(

5、E.0.3-2)上述公式使用于沿周边均匀配置纵向钢筋的环形截面偏心受压构件。上述各公式中的系数和偏心距依据E0.3-5和E0.3-6公式，分别为：αt=1-1.5α和ei=e0+ea说明：本文只摘录主要公式，公式中符号的含义见相应规范中的说明。求解过程主要是将E.0.3-1取等号得As=（N-α*α1*fc*A）/(α-α1)*fy，7将As代入E.0.3-1，试算出符合条件的α，进而求得As。求出的α、As需同时满足E.0.3-1和E.0.3-1，经过多次试算，求出α对应的最小As。求解As的过程是一个迭代过程，用手算的方式比较繁琐，建议编制程序，利用计算

6、机自动求解，可准确、快速得到计算结果。2.2.3优化设计结果最后的优化设计结果为：混凝土柱采用3200×350的环形混凝土柱，配筋为内外壁各60根直径22mm的HPB400级钢筋，净保护层为35mm，配以符合规范的箍筋。3空冷柱的施工空冷岛环形柱属于电厂亮点工程，其表面采用清水混凝土，具有比较强的视觉效果。清水混凝土是一次浇筑成型，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为其饰面，它不同于普通混凝土，其表面平整光滑、棱角分明，无任何外墙装饰，只是在表面涂一层或两层透明的保护剂直接作为外装饰面，显得十分天然、庄重。良好的施工工艺能使空冷柱群整齐划一，

7、极具美感。考虑本空冷柱工程的工艺要求，决定采用定型模施工工艺，即加工12套外筒壁定型模板，外定型模板采用18mm多层板内衬有PVC板这一新工艺。根据空冷柱直径构造特点，采用内外搭设脚手架、定型模板施工。空冷平台支柱筒身为薄壁结构，混凝土浇筑质量至关重要，除材质和配合比应满足设计及规范要求外，施工操作时还需注意振捣密实，杜绝出现蜂窝、麻面现象，保证强度和外观工艺。混凝土工程外观工艺控制措施如下：7（1）增强全体人员的质量意识，严把支模的质量关，不合格必须返工处理。（2）严格控制混凝土的塌落度在120—160范围内，混凝土质量划分到施工队的值班人员。（3）有机

8、玻璃板必须在气温大于25℃时粘贴，在粘贴前必须在多层