某600MW机组火力发电厂主厂房结构设计

摘 要：以某2×600MW机组火力发电厂主厂房设计为例，对主厂房的结构体系做了详细的分析，并进行了结构布置。同时由于主厂房结构不规则，采用staad pro进行了分析计算。介绍了staad pro在主厂房结构设计中的应用情况，可供工程参考。

关键词：主厂房；结构体系

1 工程概况

某2x600MW机组火力发电厂主厂房由汽机房、除氧间、煤仓间组成双跨框排架结构；厂房纵向总长度为201.5m，柱距10m，其中1～9a轴为1#汽机房，9b～13a轴为集控楼，13b～22轴为2#汽机房；横向总长度为54.1m，其中汽机房（A～B轴线间）为30.6m，除氧间（B～C轴线间）为10m，煤仓间（C～D轴线间）为13.5m，通风机房（A0～A轴线间）为12m；主厂房外墙采用压型钢板轻型封闭。本文仅针对2#汽机房进行结构分析和設计。

汽机房设置有6.9m中间层，13.7m运转层，30m的双坡屋面。主要工艺设备汽轮发电机布置在汽机房中部，岛式布置。汽机房内布置有一台80t/20t 桥式起重机；屋面采用双层隔热金属压型钢板轻型屋面。

除氧间0m层布置有给水泵，6.9m层布置有低压加热器，13.7m层布置有高压加热器，26.8m层布置有除氧器。

煤仓间0m层布置有14台磨煤机，17m层布置有给煤机，14个钢煤斗支撑于32.2m煤斗层，46.2m层为皮带层。

主厂房钢结构与锅炉刚架通过17m层和46.4m层的炉前平台相互联系，炉前平台在锅炉钢架上的支承采用滑动支座，因此主厂房结构与锅炉钢架相互独立，不考虑其相互作用，各自独立设计计算。主厂房建筑图详见图1～图7。

主厂房各楼层活荷载按照工艺专业的提资采用，并依据《火力发电厂主厂房荷载设计技术规程》执行。

基本设计条件为：地震设防烈度为7度（0.15g），抗震构造措施按8度执行；场地类别为III类，第二组；基本风压0.786kN/m2，地面粗糙度为B类。

2 钢结构主厂房结构体系布置

主厂房一般具有平面不规则性且楼面经常出现大开孔导致楼板不连续，地震作用下容易出现扭转，楼面活荷载大且荷载分布不均匀，如煤斗、粉斗、高低加热器、除氧器等重型设备，有些设备位于较高楼层，由于工艺设备和管道布置的限制，主厂房结构的抗侧力构件，特别是支撑构件的设置受到很大的制约。因而主厂房结构往往在水平和垂直方向上刚度和质量分布都不均匀，给抗震设计带来很不利的影响。根据主厂房结构的上述特点，在对其进行结构设计时，在尽力满足工艺要求的前提下，合理地调整结构布置，尽可能地选用抗震性能好、经济合理的结构体系。

主厂房横向结构体系由汽机房A列柱通过屋面大跨度实腹式钢梁及下部2层汽机平台钢梁与除氧间、煤仓间框架相连，与除氧间、煤仓间双列框架及支撑共同组成横向抗侧力体系。横向框架采用刚接加支撑的方案，即汽机房屋面钢梁、除氧间、煤仓间各层框架横梁与框架均采用刚接，同时在煤仓间承担较大设备荷载皮带层以下设置支撑，在汽轮机2层平台内工艺允许的地方亦设置1组垂直支撑，横向框架布置图详见图8～图10。横向框架具有较好的侧向刚度，有支撑和柱组成双重抗侧力体系，符合多道设防的原则。

主厂房纵向框架主要采用框架梁与柱铰接加支撑的方案，纵向框架布置图详见图11～图10。

汽机房、除氧间、煤仓间各楼层及汽机房、煤仓间屋面均采用压型钢板底模，底模上现浇100mm厚的钢筋混凝土板形成组合楼板，连接件采用圆柱头焊钉穿透压型钢板焊接在钢梁上翼缘。组合楼板具有较好的平面内刚度，在空间结构体系中发挥着协调各榀框架刚度和侧移的作用，也是将主厂房框架形成空间整体结构的重要的一环。由于工艺布置的要求，楼面经常会出现大开孔，一定程度上消弱了楼板的刚度，这是在开孔周围柱网区格内适当地设置楼面水平支撑，以便于增强楼板对柱的横向约束及传递水平地震力。

3 整体计算分析

主厂房钢结构其体积大，传力体系相当复杂、结构刚度、质量、主要设备布置在水平和垂直方向分布不均匀，结构的空间作用显著等特点，必须采用具有空间分析计算功能的空间模型。本工程在主厂房结构设计中采用STAAD PRO空间分析程序进行结构分析，分析模型如图11。

结构建模、结构杆件内力计算分析在STAAD PRO模块中进行，其中结构建模包括杆件截面、荷载输入、荷载组合；中国规范的杆件规范检验在SSDD模块中进行。柱与基础的连接方式按简支设置，纵向梁与柱连接简化为铰接，支撑按拉压杆设计。主厂房钢结构的荷载工况复杂，属于多、高层钢结构，抗风、抗震等抗侧力设计要求较高。因此其荷载组合较一般民用结构更为复杂，同时所要考虑的基本荷载种类较多，需要设计人员自行进行荷载效应组合，将这些自行荷载组合的内力值用于杆件截面规范检验。

在SSDD模块中，进行杆件截面规范检验时，钢结构设计参数有些是默认值，有些是自动判断值，有些是自动计算值，默认值和自动判断值部分或全部需要根据项目实际情况调整。

4 结束语

该厂房已经投入使用，目前使用情况良好，表明设计中采用的结构体系，计算方法和构造措施是切实可行的，对类似的钢结构主厂房的设计提供了很好的思路。

参考文献：

[1] DL5022-2012.火力发电厂土建设计技术规定[S].

[2] DL/T5095-2007.火力发电厂主厂房荷载设计规程[S].

作者简介：

韩有旺（1982—），男，山西盂县人，工程师，从事结构设计工作。