电厂脱硫改造工程中某厂房改造结构设计

王冰飞 卢 巍

(1.中核集团中国核电工程有限公司河北分公司 河北 石家庄 050011；2.北方勘察设计研究院有限公司 河北 石家庄 050011)



电厂脱硫改造工程中某厂房改造结构设计

王冰飞1卢 巍2

(1.中核集团中国核电工程有限公司河北分公司 河北 石家庄 050011；2.北方勘察设计研究院有限公司 河北 石家庄 050011)

结合电厂脱硫改造工程实例，详述某厂房改造项目的结构设计方案，针对改造后该厂房本体的结构安全性做出分析，最终在不影响下层厂房使用及建筑空间的情况下完成上层结构的改造，为日后厂房改造项目提供参考。

厂房改造；结构设计

引言

近些年，随着我国工业现在化的推进，环保问题已成为各行各业亟待解决的难题。在煤电行业，传统的脱硫、脱硝工艺也在日益改进以适应新的环保要求，这将涉及到大量的工业厂房改造工程。而一个好的改造设计方案会适当降低改造成本，提高资源利用率，优化对周围建、构筑物产生的影响，从而提高经济效益。

一、工程概况

本工程为某电厂脱硫改造工程中某厂房的结构改造实例，该厂房始建于2006年，总高26.600m，共4层，构件无明显损耗可进行改造。厂房第一层为石膏库，层高8.700m，第二层为设备间，层高6.800m，第三层为真空皮带过滤机间，层高6.700m，顶层也为设备间，高4.600m。该工程需在第二层设备间加设圆盘脱水机、汽水分离器及真空泵各一台，在顶层设备间装置石膏旋流器两台。圆盘脱水机(如图1所示)，通过四个支墩加设在第二层楼面上，每个支墩承受设备荷载25 kN，并在右侧设立卸料口；真空泵设备基础(如图2所示)，高出第二层设备间楼面500mm，四角预留螺栓孔，每孔荷载5kN；气水分离器基础为圆形托盘状基础，直径600mm左右，通过四个支墩置于楼面，设备总重600kg；石膏旋流器亦为圆形基础，直径1100mm左右，通过四支墩置于楼面，总重1.2t考虑0.4t的水平荷载。

图1 圆盘脱水机设备支墩

图2 真空泵基础

二、结构设计方案

顶层设备间，因其空间较为富裕，新增设备支墩均可落至梁上，因此该层改造处理起来相对较易，只需在梁上植筋做设备支墩再进行结构整体验算即可。

第二层设备间，因其内部设备繁多，且新增设备占地面积及荷载均偏大，部分设备无法直接布置在原有结构梁上，须在原有结构上增设新梁。又因该厂房一楼为石膏库，堆积有大量的石膏，且时常还会有相关生产作业，经多次商讨后，仍无法实现在石膏库内进行上层结构的二次施工。

多方面考虑后，提出在二层楼面上做反梁来承担设备荷载的改造方案，这样一来可在二楼楼面直接施工不影响下层作业，二来反梁以简支连续梁的形式加至原有梁上传力体系清晰且力学性能良好。该方案也得到业主与领导一致的认可，也被选用为最终的二楼设备间的结构改造方案。

三、结构整体分析

用PKPM V3.1软件对结构整体进行建模分析，结构荷载在原有基础上考虑新加设备荷载，结构模型如图3所示。

图3 结构三维模型

图4 主梁支座处加固方案

计算结果：全楼最大角位移为1/711，发生在厂房二层设备间，满足规范规定的钢筋混凝土结构弹性层间位移角限值1/550[1]。

通过PKPM软件分析计算结果，输出结构的前三个固有阵型：第一阵型：结构沿X向平动，周期(s)：1.493，频率(Hz)：0.670；第二阵型：结构沿Y向平动，周期(s)：1.351，频率(Hz)：0.740；第三阵型：结构空间扭转，周期(s)：1.109，频率(Hz)：0.902。

厂房结构的柱子于各层的轴压比均在合理范围呢，非改造层梁计算结果基本不受改造影响，改造层所涉及到的各梁受力均有不同程度增大，第二层设备间一主梁支座处负弯矩过大以至于原有配筋不能满足安全要求，其余受力构件改造后均在安全范围内。

关于主梁的加固方案，如图4所示本文采用在该梁支座处下方加一斜撑的方法来分担梁端弯矩。并经PKPM模型计算论证，该加固方案既可满足主梁的安全系数，又不至于对柱子产生安全性影响。

四、施工要点

如图5所示，新增混凝土构件新旧混凝土结合处，原混凝土面应做凿毛处理。去除表面的碳化锈裂层、风化酥松层及严重的油污渗透层等，直到完全露出坚实的混凝土基层为止，并在此基础上对原构件表面进行凿毛处理，使表面凹凸差不小于6mm，其后用压力水冲洗干净。浇筑前在原有砼构件接触面涂刷结合剂一道，随涂随浇。

植筋时，应先用钢筋探测仪查出钢筋位置后，再确定植筋位置。然后按设计要求的孔深、孔径进行钻孔。用刷子与吹风机清理孔道，使孔内无浮动灰尘、碎屑，且应保持干燥[2]。待植入钢筋必须顺直，植筋前须对原钢筋进行除锈，除锈长度应大于植入长度。注胶时应采用粘胶灌注器，将处理好的钢筋旋转缓速插入孔道内，使植筋胶均匀附着在钢筋表面及螺纹缝隙中。

图5 加设反梁及相应设备支墩施工图

五、结论

改造工程中，新增荷载应尽量加至原有结构梁上，若因空间限制无法加至梁上，应衡量荷载大小考虑是否为此添置新梁。在施工过程中，需对混凝土原有构件外表面进行凿毛、去除老化层、清洗等措施来保证新旧混凝土更好的啮合，应对待植钢筋外表面进行除锈、顺直、涂植筋胶等措施以保证植入钢筋与旧混凝土的啮合。通过该工业厂房改造项目，使我认识到改造工程更为考验一个设计人员的业务能力。一个优秀的改造设计方案不仅可以提高工程质量，减少资源投入，还可降低改造工程对周围建构柱物的影响。

[1]JGJ 3-2010 高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[2]JGJ 145-2013混凝土结构后锚固技术规程[S].