钢结构在火力发电厂主厂房设计中应用

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1、钢结构在火力发电厂主厂房设计中应用　　摘要：本文主要介绍了火力发电厂主厂房钢结构的设计原则和抗震设计和节点设计和主厂房空间整体分析，希望对同行具有参考价值。关键词：主厂房；钢结构；结构设计0前言火电厂钢结构主厂房有着庞大的体积，复杂的传力体系，布置有众多大吨位设备、明显的质量偏心等，使其结构设计特别是抗震设计，较其他类型工业厂房有着明显的差别，这就对结构设计人员有着较高的要求，从结构体系的选型、抗震、隔震消能等方面都要有所了解，并要有清晰的概念和对新技术的敏感性，才能做到设计合理，技术先进。1、钢结构主厂房结构设计原则1）主厂房结构体系。主厂房为钢结构，由纵

2、横向梁、柱、支撑及楼屋面结构组成空间承重结构体系。横向由汽机房外侧柱、汽机房屋盖系统、除氧煤仓间双框架及柱间支撑组成，纵向由纵梁、柱及支撑组成，两机之间设伸缩缝，缝宽15m,以减小温度作用。72）主厂房结构布置及节点。汽机房运行层平台及煤仓间22m层以下设置横向支撑，除氧煤仓间框架梁与柱刚接，其他部分均采用铰接；A、B、C、D列每列设置四道柱间支撑。A排柱及除氧煤仓间框架柱与基础刚接，汽机房运行层平台柱与基础铰接。3）除氧煤仓间楼层结构。采用钢梁-现浇混凝土板组合结构，不考虑压型钢板作底模。4）汽机房运转层结构。汽机房运转层为大平台布置方式，横向由平台梁、柱

3、、柱间支撑和主厂房主体承重结构联合，平台梁与柱铰接；纵梁和柱刚接。楼层采用钢梁-现浇混凝土板组合结构。5）汽机房屋盖结构。采用钢桁架结构体系。6）吊车梁及煤斗。汽机房柱距主要为9m，吊车梁采用等截面焊接工字型钢梁。煤斗采用支承式圆筒仓钢结构，出口段为双曲线形钢漏斗。7）汽机房山墙采用钢结构。山墙柱运转层以下与汽机房运转层结构组成框架结构，顶部与屋架下弦相连，水平力传至屋盖系统。8）汽轮发电机基座及汽动给水泵基础为现浇钢筋混凝土框架结构，基础底板为平板式，框架式基础为独立布置，其顶板四周与其它结构间设变形缝。79）锅炉部分。锅炉炉架钢结构（包括炉顶结构及司水小

4、室结构）由锅炉厂提供。锅炉为露天岛式布置，锅炉与主厂房之间在运转层设炉层通道，运转层以上，根据工艺要求设置炉前若干走道。主厂房钢构架、锅炉炉架各自独立布置，自成受力体系。钢结构电梯井设在炉前侧面，水平茶载传至锅炉炉架。10）集中控制楼结构。集中控制楼设在2炉之间，采用钢结构，楼层采用钢梁-现浇组合结构，主控室屋盖为钢结构，压型钢板上铺保温防水屋面。集控制楼框架与主厂房钢构架、锅炉炉架各自独立布置，自成受力体系。2、钢结构主厂房抗震设计1）计算原则。主厂房钢构架按基本烈度7度考虑地震作用。2）抗震布置。横向抗震体系：汽机房外侧柱与除氧煤仓间及支撑组成的带支撑钢

5、框排架抗震体系承受横向水平地震作用。主厂房与炉架钢柱、集控楼之间的连系采用滑动支座处理。地震计算时，不考虑其相互作用，各自为独立的抗震体系。纵向抗震体系：纵向钢框架加支撑结构抗震体系承受纵向水平地震作用。3）抗震构造措施。主厂房及集控楼建筑结构抗震措施设防烈度提高1度，按8度设防。主厂房采用带支撑框架结构，楼层结构采用钢梁-现浇钢筋混凝土板结构，均有效地保证结构良好的整体性和抗震性能。3、钢结构主厂房空间整体分析71)建立三维模型。首先建立一个完整的、尽可能精确的STAAD三维空间模型。模型根据实际位置关系尺寸设立梁、柱、楼板、支撑等并赋予它们截面特性，即梁

6、柱撑的断面尺寸、楼板厚度、材料特性等。然后根据计算简图给出梁与柱、梁与撑、柱与基础的连接形式。2)荷载的输入。由设计人员先根据荷载的最不利布置对其进行分组，得出基本工况，再按照基本组合原则，列出各种组合工况，然后逐一输入计算机中由程序完成组合计算。它可针对每一构件特性进行设计，在结构设计中有很大的优越性。3)钢结构的设计优化。在STAAD程序中，整个结构的钢结构截面都可以由程序通过结构优化的方法进行选择，程序中装备最先进的优化算法，可准确、快速地完成迭代计算。开始定义某一构件的截面类型为工字钢，当程序进行设计时，如果所指定的截面太小，不满足所要求的应力比，程

7、序会自动加大同类型工字钢截面，直至选出一个满足要求的最小截面。4、钢结构主厂房节点设计1)确保强节点弱杆件、强柱弱梁的设计原则。加腋可以提高全焊刚接节点的承载力，并明显提高节点的变形能力，保证在梁端形成塑性铰。72)适当的粱截面高度。梁截面越高，梁柱连接的延性越差。3)适当的跨高比。梁的跨度改变对梁柱连接的延性没有明显的影响，但梁跨高比较小时可使梁柱连接的承载力显著降低。4)控制板件宽厚比。增加梁翼缘的厚度可能增加柱翼缘表面的约束，从而影响梁柱连接的变形能力；柱翼缘的宽度和厚度增加时，梁翼缘可能由于三向拉应力状态比较严重而发生脆性破坏。框架构件各板件的宽厚比

8、应符合规范的规定，但不宜太大，否则会因为约束的增加而