電廠脫硫改造工程中某廠房改造結(jié)構(gòu)設(shè)計

王冰飛 盧 巍

(1.中核集團(tuán)中國核電工程有限公司河北分公司 河北 石家莊 050011；2.北方勘察設(shè)計研究院有限公司 河北 石家莊 050011)

?

電廠脫硫改造工程中某廠房改造結(jié)構(gòu)設(shè)計

王冰飛1盧 巍2

(1.中核集團(tuán)中國核電工程有限公司河北分公司 河北 石家莊 050011；2.北方勘察設(shè)計研究院有限公司 河北 石家莊 050011)

結(jié)合電廠脫硫改造工程實(shí)例，詳述某廠房改造項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，針對改造后該廠房本體的結(jié)構(gòu)安全性做出分析，最終在不影響下層廠房使用及建筑空間的情況下完成上層結(jié)構(gòu)的改造，為日后廠房改造項目提供參考。

廠房改造；結(jié)構(gòu)設(shè)計

引言

近些年，隨著我國工業(yè)現(xiàn)在化的推進(jìn)，環(huán)保問題已成為各行各業(yè)亟待解決的難題。在煤電行業(yè)，傳統(tǒng)的脫硫、脫硝工藝也在日益改進(jìn)以適應(yīng)新的環(huán)保要求，這將涉及到大量的工業(yè)廠房改造工程。而一個好的改造設(shè)計方案會適當(dāng)降低改造成本，提高資源利用率，優(yōu)化對周圍建、構(gòu)筑物產(chǎn)生的影響，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

一、工程概況

本工程為某電廠脫硫改造工程中某廠房的結(jié)構(gòu)改造實(shí)例，該廠房始建于2006年，總高26.600m，共4層，構(gòu)件無明顯損耗可進(jìn)行改造。廠房第一層為石膏庫，層高8.700m，第二層為設(shè)備間，層高6.800m，第三層為真空皮帶過濾機(jī)間，層高6.700m，頂層也為設(shè)備間，高4.600m。該工程需在第二層設(shè)備間加設(shè)圓盤脫水機(jī)、汽水分離器及真空泵各一臺，在頂層設(shè)備間裝置石膏旋流器兩臺。圓盤脫水機(jī)(如圖1所示)，通過四個支墩加設(shè)在第二層樓面上，每個支墩承受設(shè)備荷載25 kN，并在右側(cè)設(shè)立卸料口；真空泵設(shè)備基礎(chǔ)(如圖2所示)，高出第二層設(shè)備間樓面500mm，四角預(yù)留螺栓孔，每孔荷載5kN；氣水分離器基礎(chǔ)為圓形托盤狀基礎(chǔ)，直徑600mm左右，通過四個支墩置于樓面，設(shè)備總重600kg；石膏旋流器亦為圓形基礎(chǔ)，直徑1100mm左右，通過四支墩置于樓面，總重1.2t考慮0.4t的水平荷載。

圖1 圓盤脫水機(jī)設(shè)備支墩

圖2 真空泵基礎(chǔ)

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

頂層設(shè)備間，因其空間較為富裕，新增設(shè)備支墩均可落至梁上，因此該層改造處理起來相對較易，只需在梁上植筋做設(shè)備支墩再進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體驗(yàn)算即可。

第二層設(shè)備間，因其內(nèi)部設(shè)備繁多，且新增設(shè)備占地面積及荷載均偏大，部分設(shè)備無法直接布置在原有結(jié)構(gòu)梁上，須在原有結(jié)構(gòu)上增設(shè)新梁。又因該廠房一樓為石膏庫，堆積有大量的石膏，且時常還會有相關(guān)生產(chǎn)作業(yè)，經(jīng)多次商討后，仍無法實(shí)現(xiàn)在石膏庫內(nèi)進(jìn)行上層結(jié)構(gòu)的二次施工。

多方面考慮后，提出在二層樓面上做反梁來承擔(dān)設(shè)備荷載的改造方案，這樣一來可在二樓樓面直接施工不影響下層作業(yè)，二來反梁以簡支連續(xù)梁的形式加至原有梁上傳力體系清晰且力學(xué)性能良好。該方案也得到業(yè)主與領(lǐng)導(dǎo)一致的認(rèn)可，也被選用為最終的二樓設(shè)備間的結(jié)構(gòu)改造方案。

三、結(jié)構(gòu)整體分析

用PKPM V3.1軟件對結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行建模分析，結(jié)構(gòu)荷載在原有基礎(chǔ)上考慮新加設(shè)備荷載，結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

圖3 結(jié)構(gòu)三維模型

圖4 主梁支座處加固方案

計算結(jié)果：全樓最大角位移為1/711，發(fā)生在廠房二層設(shè)備間，滿足規(guī)范規(guī)定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值1/550[1]。

通過PKPM軟件分析計算結(jié)果，輸出結(jié)構(gòu)的前三個固有陣型：第一陣型：結(jié)構(gòu)沿X向平動，周期(s)：1.493，頻率(Hz)：0.670；第二陣型：結(jié)構(gòu)沿Y向平動，周期(s)：1.351，頻率(Hz)：0.740；第三陣型：結(jié)構(gòu)空間扭轉(zhuǎn)，周期(s)：1.109，頻率(Hz)：0.902。

廠房結(jié)構(gòu)的柱子于各層的軸壓比均在合理范圍呢，非改造層梁計算結(jié)果基本不受改造影響，改造層所涉及到的各梁受力均有不同程度增大，第二層設(shè)備間一主梁支座處負(fù)彎矩過大以至于原有配筋不能滿足安全要求，其余受力構(gòu)件改造后均在安全范圍內(nèi)。

關(guān)于主梁的加固方案，如圖4所示本文采用在該梁支座處下方加一斜撐的方法來分擔(dān)梁端彎矩。并經(jīng)PKPM模型計算論證，該加固方案既可滿足主梁的安全系數(shù)，又不至于對柱子產(chǎn)生安全性影響。

四、施工要點(diǎn)

如圖5所示，新增混凝土構(gòu)件新舊混凝土結(jié)合處，原混凝土面應(yīng)做鑿毛處理。去除表面的碳化銹裂層、風(fēng)化酥松層及嚴(yán)重的油污滲透層等，直到完全露出堅實(shí)的混凝土基層為止，并在此基礎(chǔ)上對原構(gòu)件表面進(jìn)行鑿毛處理，使表面凹凸差不小于6mm，其后用壓力水沖洗干凈。澆筑前在原有砼構(gòu)件接觸面涂刷結(jié)合劑一道，隨涂隨澆。

植筋時，應(yīng)先用鋼筋探測儀查出鋼筋位置后，再確定植筋位置。然后按設(shè)計要求的孔深、孔徑進(jìn)行鉆孔。用刷子與吹風(fēng)機(jī)清理孔道，使孔內(nèi)無浮動灰塵、碎屑，且應(yīng)保持干燥[2]。待植入鋼筋必須順直，植筋前須對原鋼筋進(jìn)行除銹，除銹長度應(yīng)大于植入長度。注膠時應(yīng)采用粘膠灌注器，將處理好的鋼筋旋轉(zhuǎn)緩速插入孔道內(nèi)，使植筋膠均勻附著在鋼筋表面及螺紋縫隙中。

圖5 加設(shè)反梁及相應(yīng)設(shè)備支墩施工圖

五、結(jié)論

改造工程中，新增荷載應(yīng)盡量加至原有結(jié)構(gòu)梁上，若因空間限制無法加至梁上，應(yīng)衡量荷載大小考慮是否為此添置新梁。在施工過程中，需對混凝土原有構(gòu)件外表面進(jìn)行鑿毛、去除老化層、清洗等措施來保證新舊混凝土更好的嚙合，應(yīng)對待植鋼筋外表面進(jìn)行除銹、順直、涂植筋膠等措施以保證植入鋼筋與舊混凝土的嚙合。通過該工業(yè)廠房改造項目，使我認(rèn)識到改造工程更為考驗(yàn)一個設(shè)計人員的業(yè)務(wù)能力。一個優(yōu)秀的改造設(shè)計方案不僅可以提高工程質(zhì)量，減少資源投入，還可降低改造工程對周圍建構(gòu)柱物的影響。

[1]JGJ 3-2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]JGJ 145-2013混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程[S].