某临近空间试车台技术总结

【摘要】航空发动机试车台是在研发发动机时重要的设备，它在试验中起到了关键的作用。本文主要总结航空试车台设计时的设计、构造要点并提出建设性意见。

【关键词】试车台;排气塔;构造措施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.30.

1、工程概况

航空发动机试车台是在研发发动机时做需要的重要设备，它在试验中起到了关键的作用，不论屋面要对发动机研制、定型，还是测量重要数据等模拟实验都离不开它，它能综合分析航空发动机的性能是否达到标准。济本工业园的项目是济南新旧动能转换先行区响应国家战略，建设全国重要的区域性科技创新中心的关键项目，由研究所与人民政府通力合作的重点工程。该项目总投资约7亿元，主要致力于空天发动机、燃气轮机、航空发动机及核心零部件的研发试验，旨在推动我国空天发动机、特大型燃气轮机等尖端领域技术成熟与产业化。

本试车台建筑占地面积9317.98 m2，总建筑面积14831.49 m2，其中地上建筑面积为10151.94 m2，地下建筑面积为4679.55 m2。本建筑长173.35m、宽62.70m，建筑高度14.94m。地上建筑一共分为七个区设缝脱开，其中排气消声塔单层，建筑高度31.50m，试验间、一级引射间、二级引射间为单层，层高均为14.4m，采用剪力墙结构。西侧附房为两层钢筋混凝土框架结构，一层层高5.7m，二层层高4.5m;东侧附房为一层钢筋混凝土框架结构，局部两层，一、二层层高均为5.1m;地下水池层高为4.2m，地下水泵房层高为15.2m。各建筑物设缝脱开，超过60m的设置后浇带。

工程设计使用年限50年，济南市抗震设防烈度6度，，本工程设防分类为标准设防类，抗震设防烈度为6度（第三组），根据《山东省关于进一步加强房屋建筑和市政工程抗震设防工作的意见》（鲁政办发[2016]21号）的要求，拟建物按照不低于地震烈度7度进行抗震设防。根据《山东省建设工程抗震设防条例》，设计基本地震加速度值不小于0.10g。建筑结构的安全等级为二级，结构构件的重要性系数为1.0，建筑耐火等级为二级。济南市基本风压0.45kN/m2（50年重现期），地面粗糙度为B类，基本雪压 0.3 kN/m2 （50年重现期）。

2、结构方案

试验间、一级引射间、二级引射间、排气塔工艺条件要求为钢筋混凝土剪力墙结构，墙厚区500，局部试验间跨度为单跨20m; 冷却水泵房、压缩机间、冷气源房跨度为20m，有吊车工艺布置要求为单跨结构。在考虑结构形式时，有考虑在经济性能上此部分做排架结构更为合理，但此区域还要求有变电站的需要求没办法做到双面找坡，故而采用混凝土框架结构，用结构找坡来解决单向找坡的问题。压缩机间及排气塔单跨结构内力计算考虑中震不屈服的性能设计。冷气源间、待试间只有局部三跨为单跨梁，在计算时考虑提高抗震构造措施实现。结构考虑多塔和分塔取不利情况。具体的建筑抗震等级分类见下表。

3、结构设计中的几个技术问题

3.1荷载取值

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012），试验间、一级引射间、二级引射间屋面为不上人屋面，采用结构找坡，荷载取值为恒载取3.0kN/m2 ，考虑到屋面设备预留取5.0kN/m2。地下室顶板设备基础荷载较重，尤其是冷却冷凝器基础设备条件为400t/组，根据条件计算取板厚200mm。

3.2大跨度梁

根据工艺布置吊车的要求试验间、冷却水泵房、压缩机间、冷气源房的跨度为20m，其中压缩机间为最不利的情况，需要考虑单跨中震、重点设防，故抗震等级为二级、抗震构造措施的抗震等级为一级。试验间的难题在于工艺要求梁必须做翻梁，板底需要平，结构为工艺服务无奈只能选择20m单向大跨度梁，主梁选择截面600mmx1300mm，次梁选择截面500mmx1300mm，配筋需要考虑起拱折减扰度的因素。

冷却水泵房比较特殊，需要设置20t的吊车，从地下室吊设备进出，故此区域的柱子单方向拉梁，且柱高度将近15m。从柱计算结果看，中震结果下配筋最为不利，截面达到了1000mmx1200mm，配筋出现顶层柱钢筋大于底层柱的情况，当柱纵向钢筋上端大于下端时，建议柱下端配筋以上端配筋大的为准，并柱全长统一此配筋。

对于冷却水泵房、压缩机间、冷气源房还有一个特点即在设缝脱开之后，房间由于功能需求不宜再设置施工缝，但已经设置施工缝的区域长度方向也已超过60m，达到了76.8m和68.8m。在设计时我们在设置了后浇带的同时也考虑屋顶的温度应力，适当增加长度方向次梁的配筋。

冷却水泵房、压缩机间结构内力计算考虑中震不屈服的性能设计、且压缩机间为重点设防区域，结构抗震构造措施的抗震等级为一级，需要采取增强措施：柱箍筋的直径采用≧10mm，间距箍筋采用100mm;次梁的箍筋直径也采用≧10mm，以此抵抗长方向温度应力的影响。

3.3排气塔的设计

3区由排气塔与二级引射间相连，其中排气塔高30m，二級引射间为单层，结构找坡最低点14.400m，排气塔墙身工艺要求用350mm混凝土墙+外砌370mm砖+130mm耐火砖。排气塔配筋考虑单跨中震，考虑到二级引射间对排气塔侧向由气体压力，采取增加构造柱和每隔3.5m左右增设圈梁的方式加强排气塔的整体稳定性。 如图3大样所示。

3.4吊车设备的选取

本厂房内部共设置7台吊车：软化水泵房和冷却水泵房各设置一台桥式起重机，起重量16t，起吊高度6.5m;试验间设置两台桥式起重机，一台起重量20t/5t，一台起重量20t，起吊高度均为8m;待试间设置一台桥式起重机，起重量5t，起吊高度6.5m;冷热源站房设置一台桥式起重机，起重量5t，起吊高度6.5m;压缩机间设置一台桥式起重机，起重量20t/5t，起吊高度6.5m。冷却水泵房、压缩机间、冷气源房为大跨度混凝土梁，结构标高最低点为10.200m，梁高有1300mm，考虑到建设方要求在现有层高不变的情况下起吊高度尽可能的高，若采用国产LD型电动单梁起重机的吊车样本无法满足起吊高度要求，所以在起重机的选型中选取欧式吊车。见图3

4、结论及建议

（1）梁高≧1000mm时，建议其箍筋直径采用≧10mm的箍筋;

（2）大跨度的梁、柱在配筋时建议使用直径28的钢筋;

（3）当柱纵向钢筋上端大于下端时，建议柱下端配筋以上端为准，并柱全长统一此配筋;

（4）跃层柱要考虑计算长度系数，适当加大配筋。

（5）柱中牛腿上方及下方各 1.5m高度范围内柱箍筋间距为100。

（6）设计有吊车的试验厂房时需要考虑层高和起吊高度是否满足使用要求，以及各专业管道与吊车是否冲突。

作者简介：

贺益田，1989年出生，女，籍贯湖南长沙，硕士研究生，工程师，土木工程建筑结构方向。