钢结构单框架主厂房在火电厂的设计优化分析

肖长重

摘 要：钢结构单框架具有很多的优点，比如：高强度、质量轻和刚度大等等，因此在火电厂厂房中得到了较为广泛的应用。为了将钢结构单框架的质量提高，需要根据火电厂的具体生产情况，考虑到各方面的影响因素，将火电厂厂房设计优化好。在本文中，以具体的工程作为例子，对火电厂钢结构单框架主厂房的情况进行了分析和介绍，提出了具体的设计优化措施，以此来将设计质量保证好。

关键词：火电厂；钢结构单框架；设计优化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.175

在火电厂中厂房是最重要的组成部分，它能保证生产工作的有序、顺利进行。火电厂的钢结构单框架厂房按照工艺的要求，需要将一些孔洞事先预留好，这样其承受荷载能力和刚度就会受到影响。因此，在厂房建设中需要重点对钢结构单框架厂房进行设计优化，以此来将厂房的结构性能保证好，让厂房的价值能得到最大限度的发挥。

1 工程基础资料

某火电厂厂房由汽机房和煤仓间两部分组成，因为自身的工艺需求，不需要将除氧间设置在内。厂房的纵长为81m，横长为45m，纵向柱的间距分别是12m和9m，对于汽机房来说，它的横向长度是30m。用压型钢板将厂房的外墙封闭好，将填充墙分别设置在汽机房分界、煤仓间和其他的局部位置。由运转层、双坡屋面和中间层组成了汽机房，它们的尺寸是12m、29.8m、6.0m，在汽机房中部位置将汽轮发电机用岛式方式进行布设，高低加热器可以采用立式方式进行布置。此外，还需要将两个粉煤斗和四个钢煤斗布设在皮带层和煤斗层中，将四个粗粉分离器和两个细粉分离器布设在屋面的位置。通过锅炉钢架和炉前平台将厂房钢结构相互连接，在锅炉钢架上用滑动支座来支撑起炉前平台，锅炉钢架和厂房结构是互相不影响的，同时结合具体的实际情况，适当调整参数在合理的范围之内，一般将场地设计为Ⅱ类，将地面的粗糙度设计为B类，将地震的基本烈度设计为7度，设防时需要按照8度抗震要求来，确保风压力为0.67KPA。

2 优化设计厂房结构

一般来说厂房结构平面都是规则的，楼板可能会因为大开孔设计出现不连续的情况，一旦发生地震出现扭转的几率就会增高。另外，楼面活荷载分布不是很均匀，并且很大，特别是集中分布了煤斗、粉斗、高低压加热器等设备，还有的在较高的楼层上布设了部分设备。厂房的抗震性能会在很大程度上受到影响。要想将厂房的设计质量保证好，除了要对各项参数进行认真的分析和研究，还需要合理调整好结构的布设，这样在基本的工程预算得到满足的基础上，将结构体系设计的更加合理、经济，性能也会变得更加优良。

2.1 分析厂房结构

两层汽机平台钢梁、煤仓间框架和支撑及汽机房a列柱构成了厂房的横向结构，煤仓间框架通过屋面大跨度实腹式钢梁和上下两部。

汽机平台钢梁和汽机房a列柱相连。在该工程中不需要将除氧间设置其中，只有煤仓间单列框架位于横向位置，在受到水平地震力和风荷载时没有很强的承受能力，应采用刚接加支撑方式来设计单向框架，对于一些需要承受设备荷载的轴线皮带层处和贯通处，需要将十字交叉支撑设计上。如果工艺条件允许的话，可以将一些垂直支撑设置在汽机房的两层平台中，将两道竖向的连续垂直支撑设计布置在框架的相关位置上，压型钢板可以作为汽机房、各层楼面和煤仓间屋面的永久低模使用，将100m厚的钢筋混凝土浇筑在模上。在钢梁上翼缘上将压型钢板用圆柱头焊钉穿透并焊接。

2.2 优化设计厂房结构

优化设计厂房结构主要是优化支撑截面和柱间垂直支撑，据此可以将厂房结构改善，还能确保厂房的整体结构更加的合理化、科学化。

2.2.1 优化设计柱间垂直支撑

在设计厂房钢结构的过程中，需要让整个受力结构更加的合理，提升抗侧效能，设计人员因此会使用很多的支撑框架，但是在设置柱间垂直支撑时，还需要对工艺设备和管道布设等进行认真的考虑，优化设计柱间的垂直支撑，得出了两种方案：

方案1：在一些较大的设备荷载承载位置布设垂直支撑，但是受到工艺的影响比较严重，只能对34.4m的皮带层起到支撑作用，屋面不能贯通。

方案2：柱间垂直支撑并不设置在横向框架的相关列中，这样工艺的布置可以更加有力。这两种方案模型参数需要通过专门的软件来进行对比，通过对比后发现，第一种方案的可行性较强，在厂房的结构性能提高方面有着显著的效果。因此，厂房钢结构柱间垂直支撑通过使用第一种方案能得到更好地优化。设计效果可以通过专门的软件来进行分析，如下表1所示。厂房的整体结构性能在地震作用下能得到有效提升，扭转效应受到地震的作用能得到明显的改善。

2.2.2 优化设计支撑截面

钢结构抵抗地震的水平荷载能力可以通過竖向支撑得到提高，杆件是地震作用下最容易屈服的支撑。所以，为了将支撑的稳定性提高，需要将纵向柱间支撑截面设计强度增加。在支撑构件的设计中，并不是有着越大的截面越安全，如果支撑保持不变，需要合理控制好相关参数，需要将支撑截面的利用率提高上去，以此来合理控制支撑构件，提高工程的经济性能。

3 小结

在建设钢结构单框架火电厂厂房时，需要将设计方案设计合理，同时还需要优化好设计方案，这样才能将厂房的结构性能提高，确保火电厂能顺利完成各项生产指标。

参考文献：

[1]康迎杰.大型火电厂主厂房单跨框——排架结构抗震及减震控制研究[D].北京工业大学，2015.endprint