鋼結構單框架主廠房在火電廠的設計優化分析

肖長重

摘 要：鋼結構單框架具有很多的優點，比如：高強度、質量輕和剛度大等等，因此在火電廠廠房中得到了較為廣泛的應用。為了將鋼結構單框架的質量提高，需要根據火電廠的具體生產情況，考慮到各方面的影響因素，將火電廠廠房設計優化好。在本文中，以具體的工程作為例子，對火電廠鋼結構單框架主廠房的情況進行了分析和介紹，提出了具體的設計優化措施，以此來將設計質量保證好。

關鍵詞：火電廠；鋼結構單框架；設計優化

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

在火電廠中廠房是最重要的組成部分，它能保證生產工作的有序、順利進行。火電廠的鋼結構單框架廠房按照工藝的要求，需要將一些孔洞事先預留好，這樣其承受荷載能力和剛度就會受到影響。因此，在廠房建設中需要重點對鋼結構單框架廠房進行設計優化，以此來將廠房的結構性能保證好，讓廠房的價值能得到最大限度的發揮。

1 工程基礎資料

某火電廠廠房由汽機房和煤倉間兩部分組成，因為自身的工藝需求，不需要將除氧間設置在內。廠房的縱長為81m，橫長為45m，縱向柱的間距分別是12m和9m，對于汽機房來說，它的橫向長度是30m。用壓型鋼板將廠房的外墻封閉好，將填充墻分別設置在汽機房分界、煤倉間和其他的局部位置。由運轉層、雙坡屋面和中間層組成了汽機房，它們的尺寸是12m、29.8m、6.0m，在汽機房中部位置將汽輪發電機用島式方式進行布設，高低加熱器可以采用立式方式進行布置。此外，還需要將兩個粉煤斗和四個鋼煤斗布設在皮帶層和煤斗層中，將四個粗粉分離器和兩個細粉分離器布設在屋面的位置。通過鍋爐鋼架和爐前平臺將廠房鋼結構相互連接，在鍋爐鋼架上用滑動支座來支撐起爐前平臺，鍋爐鋼架和廠房結構是互相不影響的，同時結合具體的實際情況，適當調整參數在合理的范圍之內，一般將場地設計為Ⅱ類，將地面的粗糙度設計為B類，將地震的基本烈度設計為7度，設防時需要按照8度抗震要求來，確保風壓力為0.67KPA。

2 優化設計廠房結構

一般來說廠房結構平面都是規則的，樓板可能會因為大開孔設計出現不連續的情況，一旦發生地震出現扭轉的幾率就會增高。另外，樓面活荷載分布不是很均勻，并且很大，特別是集中分布了煤斗、粉斗、高低壓加熱器等設備，還有的在較高的樓層上布設了部分設備。廠房的抗震性能會在很大程度上受到影響。要想將廠房的設計質量保證好，除了要對各項參數進行認真的分析和研究，還需要合理調整好結構的布設，這樣在基本的工程預算得到滿足的基礎上，將結構體系設計的更加合理、經濟，性能也會變得更加優良。

2.1 分析廠房結構

兩層汽機平臺鋼梁、煤倉間框架和支撐及汽機房a列柱構成了廠房的橫向結構，煤倉間框架通過屋面大跨度實腹式鋼梁和上下兩部。

汽機平臺鋼梁和汽機房a列柱相連。在該工程中不需要將除氧間設置其中，只有煤倉間單列框架位于橫向位置，在受到水平地震力和風荷載時沒有很強的承受能力，應采用剛接加支撐方式來設計單向框架，對于一些需要承受設備荷載的軸線皮帶層處和貫通處，需要將十字交叉支撐設計上。如果工藝條件允許的話，可以將一些垂直支撐設置在汽機房的兩層平臺中，將兩道豎向的連續垂直支撐設計布置在框架的相關位置上，壓型鋼板可以作為汽機房、各層樓面和煤倉間屋面的永久低模使用，將100m厚的鋼筋混凝土澆筑在模上。在鋼梁上翼緣上將壓型鋼板用圓柱頭焊釘穿透并焊接。

2.2 優化設計廠房結構

優化設計廠房結構主要是優化支撐截面和柱間垂直支撐，據此可以將廠房結構改善，還能確保廠房的整體結構更加的合理化、科學化。

2.2.1 優化設計柱間垂直支撐

在設計廠房鋼結構的過程中，需要讓整個受力結構更加的合理，提升抗側效能，設計人員因此會使用很多的支撐框架，但是在設置柱間垂直支撐時，還需要對工藝設備和管道布設等進行認真的考慮，優化設計柱間的垂直支撐，得出了兩種方案：

方案1：在一些較大的設備荷載承載位置布設垂直支撐，但是受到工藝的影響比較嚴重，只能對34.4m的皮帶層起到支撐作用，屋面不能貫通。

方案2：柱間垂直支撐并不設置在橫向框架的相關列中，這樣工藝的布置可以更加有力。這兩種方案模型參數需要通過專門的軟件來進行對比，通過對比后發現，第一種方案的可行性較強，在廠房的結構性能提高方面有著顯著的效果。因此，廠房鋼結構柱間垂直支撐通過使用第一種方案能得到更好地優化。設計效果可以通過專門的軟件來進行分析，如下表1所示。廠房的整體結構性能在地震作用下能得到有效提升，扭轉效應受到地震的作用能得到明顯的改善。

2.2.2 優化設計支撐截面

鋼結構抵抗地震的水平荷載能力可以通過豎向支撐得到提高，桿件是地震作用下最容易屈服的支撐。所以，為了將支撐的穩定性提高，需要將縱向柱間支撐截面設計強度增加。在支撐構件的設計中，并不是有著越大的截面越安全，如果支撐保持不變，需要合理控制好相關參數，需要將支撐截面的利用率提高上去，以此來合理控制支撐構件，提高工程的經濟性能。

3 小結

在建設鋼結構單框架火電廠廠房時，需要將設計方案設計合理，同時還需要優化好設計方案，這樣才能將廠房的結構性能提高，確保火電廠能順利完成各項生產指標。

參考文獻：

[1]康迎杰.大型火電廠主廠房單跨框——排架結構抗震及減震控制研究[D].北京工業大學，2015.endprint