鋼結構在火力發電廠主廠房設計中的應用

洪海

摘 要：在我國火力發電是一個非常重要的發電方式，在火力發電中，廠房設計對火力發電的安全性和可靠性都有著非常重要的影響，鋼結構在當今的很多建筑結構中都有著比較廣泛的應用，在火力發電廠的廠房設計中，鋼結構也是十分普遍的，本文主要分析了鋼結構在火力發電廠主廠房設計中的應用，以供參考和借鑒。

關鍵詞：主廠房；鋼結構；結構設計

中圖分類號：TU39 文獻標識碼：A

火電鋼結構的主廠房在面積和體積上都比較大，同時它的力學結構也相對比較復雜，在廠房中必須要設置重型設備，這樣的特點也使其結構設計尤其是抗震設計環節和其他類型的廠房存在著十分明顯的差異，這就對結構設計人員在個人的職業水平和職業素養上提出了更高的要求，只有在設計中使用更加合理的設計方法和手段才能更好的保證設計的科學性，提高整體結構的穩定性。

1鋼結構主廠房結構設計原則

（1）主廠房的結構設置及節點、汽機房運行平臺層和煤倉間在22層以下的部分設置水平方向的支撐，除氧煤倉間的梁和柱是相互連接的，同時在二者連接的過程中還要使用剛接的方式，其他需要連接的部分要采用鉸接的方式，在每一列都要設置相應的柱間支撐，對有些特殊的結構，對承載力要求相對較高的煤倉間框架柱要采用剛接，其他部分采用鉸接的形式。

（2）通常情況下，汽機房的運轉層結構都是大平臺結構，在水平方向上應該選擇平臺的梁和柱以及柱子之間的支撐和主廠房的房體結構共同組成了一個承重的體系，平臺的梁和柱之間應該采用鉸接的方式，垂直方向的梁和柱要采用剛接的形式，在樓層的設計中要采用鋼梁和現澆滬寧圖板相互結合的方式。

（3）鍋爐部分的設計、鍋爐中的鋼結構通常都是鍋爐廠來供給的，在通常的設計中都會將鍋爐布置成島式的結構，鍋爐和主廠房之間存在著一個轉層通道，在運轉層的上部要根據施工的相關標準和要求在爐前設置一定數量的通道，主廠房的鋼結構構架后人鍋爐的爐架通常要分開設置，這樣就使得二者之間是一個獨立存在的關系，在承重上也自成承重體系，在電梯井的設置上也應該設置在爐前的側面，水平方向的荷載會通過一定的路徑傳輸到鍋爐爐架的部分。

2鋼結構主廠房抗震設計

（1）計算原則。主廠房鋼構架按基本烈度7度考慮地震作用。

（2）抗震布置。在抗震體系的設置上應該將汽機房外側的樁柱和除氧煤倉間和結構自身的抗震體系看做是一個整體。在這一過程中會使得整個結構必須要承受抗震力，集控樓結構之間應該用滑動支座對其進行有效的處理，在對其進行地震抗力的計算中，應該忽略掉結構之間的相互作用，各自都有一個抗震體系，抗震體系也在這一過程中得到了更科學和合理的建設。

（3）抗震構造的對策。主廠房和集控樓建筑結構的抗震性能在整個廠房的設計中都發揮著非常重要的作用，抗震性能得到了一定的提升之后，也要對其防護進行一定的調整，通常是設防的烈度提高了1度，設防的強度應該按照烈度的8倍來設置，在主廠房的施工中使用的是帶支撐框架結構，同時在樓層結構的設計中采用的是鋼梁現澆混凝土板結構，這樣的設計方式就很好的保證了結構的合理性，同時也保證了其抗震的能力。

3鋼結構主廠房空間整體分析

（1）建立一個合理的三維模型。首先應該建立一個完整的和科學的三維空間模型，在模型建立的過程中一定要根據設計的實際尺寸和位置關系來設置，同時還應該按照設計和施工的相關要求賦予這些結構自身的特性，這樣才能更好的根據設計的簡圖對梁和柱的基礎連接形式進行更加詳細和精確的選擇。

（2）在進行荷載輸入的過程中應該由設計人員根據荷載的分布情況對荷載進行有效的分組，然后經過分析和探討得出基本的施工狀況，然后再按照工程組合的基本原則將各種組合的情況都清晰的列出，然后再將這些情況依次輸入到計算機當中，這種方式能夠按照每一個構件自身的特點進行設計工作。從而也有效的保證了設計的質量。

（3）鋼結構設計的優化。在電子程序中，整個結構的鋼結構截面都是可以通過一定程序的設置對設計方法進行有效的改進和完善的，該程序中安裝了最為先進的算法，在這一過程中可以更加準確和快捷的對相關的設計數據進行計算，如果程序在進行設計的過程中，制定的截面面積小于正常的標準和規定，程序會自動將同類型的鋼截面面積加大到合適的大小，這樣就可以有效的保證截面大小在一個相對比較合理的范圍。

4鋼結構主廠房節點設計

（1）確保強節點弱桿件、強柱弱梁的設計原則。加腋可以提高全焊剛接節點的承載力，并明顯提高節點的變形能力，保證在梁端形成塑性鉸。

（2）適當的梁截面高度。梁截面越高，梁柱連接的延性越差。

（3）對板件的寬厚比進行嚴格的控制。在設計的過程中應該增加一些柱翼緣表面的約束作用，這樣也就使得鋼柱連接的變形能力也有所變化，當其寬度和厚度都增加的時候梁翼緣會受到來自于三個方向的應力作用，在這樣的情況下就會使得整個結構產生比較明顯的損壞現象，所以在設計的過程中一定要保證寬厚比能夠滿足相應的標準和要求，但是這個比值也不能太大，否則就會對梁柱的連接質量產生非常不利的影響。

5工程實例

某新建火電廠工程，主廠房采用鋼結構方案，在各種類型的鋼框架體系中，加設柱間支撐框架是最好的抵抗水平側力的結構體系。本工程中，縱向A、B、C、D軸及汽機平臺縱向結構上分別在兩個柱距設置了垂直柱間支撐，使之形成了一個標準的常規支撐框架體系，有效地承擔了縱向水平荷載。為保證空間體系的完整與剛度均勻分布，在局部缺少混凝土樓層處增加樓層水平鋼支撐，以滿足結構水平作用的合理傳遞。為方便施工、縮短工期，主廠房各層樓面及除氧煤倉問屋面采用1.2mm厚鍍鋅壓型鋼板做永久底模，底模上現澆100mm厚鋼筋混凝土板，連接件選用圓柱頭焊釘。連接件的設計充分考慮了承擔空間整體計算時剛性樓板協調各軸架構變形時產生的作用。

結語

在火力發電廠房設計的過程中最常使用的就是鋼結構，在設計的過程中一定要根據工程的實際情況選擇適當的材料，同時還要采取相應的措施保證結構的強度和穩定性，在選擇材料的時候還要充分考慮到火力發電廠的特點，做好防腐、防火和防水等措施，保證設計的質量。

參考文獻

[1]GB50017—2003，鋼結構設計規范[S].

[2]GB50011-2001，建筑抗震設計規范[S].