水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題研究

楊麗娜

江蘇省建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限公司（210003）

0 前言

水泥作為最重要的建筑材料，有著非常大的用量和需求，水泥工業(yè)也在此背景下得到了快速穩(wěn)定的發(fā)展。在新型的干法水泥生產(chǎn)工藝當(dāng)中，窯尾是非常重要的核心工程。在規(guī)模較小的水泥廠，窯尾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是多層的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。隨著水泥廠生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)高度也越來(lái)越高，個(gè)別工程高度甚至超過了百米，混凝土框架結(jié)構(gòu)很難滿足其安全性的要求。因此水泥廠在建設(shè)當(dāng)中很多都是采用鋼結(jié)構(gòu)作為主要的承重構(gòu)件。采用鋼結(jié)構(gòu)的水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)不僅僅保證了安全性能，同時(shí)兼具了經(jīng)濟(jì)性，具有非常良好的應(yīng)用前景。

1 水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見的問題

1.1 缺乏專門的規(guī)范指導(dǎo)

目前，水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和施工的過程當(dāng)中還沒有專門的設(shè)計(jì)及施工規(guī)范。因此對(duì)這種復(fù)雜的受力體系，設(shè)計(jì)人員一般采用有限元進(jìn)行分析和荷載計(jì)算。但是由于沒有規(guī)范作為指導(dǎo)，加上窯尾的結(jié)構(gòu)本身受力體系比較復(fù)雜，生產(chǎn)的工藝和設(shè)備存在較大差異。在水泥廠窯尾的結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置及受力傳導(dǎo)性能等方面，都很難準(zhǔn)確地進(jìn)行分析判斷，嚴(yán)重影響了整個(gè)窯尾結(jié)構(gòu)的安全性能。

1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算和工程施工存在差異

水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)和工程中存在一定的差異是很常見的一個(gè)問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常采用的都是剛性樓板，忽略了樓板的平面變形。在實(shí)際工程當(dāng)中，窯尾的工作平臺(tái)一般都是由6 mm厚的鋼板鋪設(shè)而成，樓面上的大量開洞是由于工藝需求預(yù)留的洞口。因此樓板的剛度一般會(huì)受到一定的影響。造成了在計(jì)算與工程施工存在一定的差異。在水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要對(duì)荷載進(jìn)行分析和計(jì)算，但是除了設(shè)備荷載和自重，窯尾結(jié)構(gòu)還需要承受物料荷載、風(fēng)荷載、物料平臺(tái)荷載等，這些荷載組合系數(shù)和實(shí)際的工程相比存在一定差距，因此需要重視可變荷載組合系數(shù)對(duì)水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響。

1.3 計(jì)算荷載分析不夠準(zhǔn)確

水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)屬于高層建筑結(jié)構(gòu)，包括地震作用和風(fēng)荷載等水平荷載有著非常大的影響。窯尾中會(huì)安裝大量生產(chǎn)設(shè)備，設(shè)備的尺寸及高度都會(huì)對(duì)整個(gè)窯尾結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)設(shè)備的布置情況及設(shè)備的運(yùn)行情況給予足夠的重視。動(dòng)荷載作為一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容也需要進(jìn)行考慮。在進(jìn)行荷載計(jì)算的時(shí)候，應(yīng)該將風(fēng)荷載作為一個(gè)主控荷載進(jìn)行分析。如果風(fēng)荷載直接作用在金屬設(shè)備上，其特殊的作用方式對(duì)于窯尾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)有一定的影響。同時(shí)由于窯尾結(jié)構(gòu)平面尺寸、結(jié)構(gòu)高度、荷載等問題，在進(jìn)行地震作用組合的時(shí)候，和一般的建筑結(jié)構(gòu)形式存在一定的差距，需要考慮結(jié)構(gòu)的大變形效應(yīng)。

2 水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在窯尾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要做好基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。窯尾的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和地質(zhì)狀況有著非常大的關(guān)系，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前應(yīng)該對(duì)地勘報(bào)告進(jìn)行分析和研究，收集相關(guān)的資料。要保證窯尾在使用的過程中不會(huì)出現(xiàn)較大的變形或者傾斜，避免對(duì)整個(gè)窯尾結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。在進(jìn)行窯尾結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先要對(duì)基礎(chǔ)形式進(jìn)行選擇?；A(chǔ)形式選擇需要結(jié)合地質(zhì)狀況及窯尾結(jié)構(gòu)的荷載情況進(jìn)行分析和計(jì)算，采取比較多的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式為閥板基礎(chǔ)和箱型基礎(chǔ)，這兩種基礎(chǔ)整體剛度較好，可以有比較大的承載能力。

由于窯尾結(jié)構(gòu)的基地反力較大，采用剛性柱腳進(jìn)行連接?；炷林膭傂灾鶠楝F(xiàn)澆混凝土的形式。鋼管混凝土和鋼柱的柱角形式較多，實(shí)際施工中需要結(jié)合斷面形式、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等進(jìn)行綜合考慮，選擇一種最合適的柱腳形式，保證連接的可靠性[1]。

2.2 水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)

水泥廠窯尾結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件包括梁、板、柱及水平和柱間的支撐等。梁一般采用的是型鋼梁或者是H型鋼梁，根據(jù)受力情況也可以采用箱型截面。對(duì)于跨度較大的，或者是支撐設(shè)置存在一定問題的，在滿足承載力要求的情況下，還需要滿足正常使用極限狀態(tài)的要求。窯尾的樓板一般采用的是花紋鋼板?；y鋼板在使用過程中，平面剛度無(wú)法得到有效保證，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將其作為彈性樓板進(jìn)行計(jì)算。花紋鋼板在施工的過程中比較方便，施工的周期較短。在進(jìn)行板平面鋪設(shè)的過程中，可以采用壓型鋼板，然后澆筑混凝土，這樣可以進(jìn)一步增強(qiáng)平面內(nèi)的樓板剛度。壓型鋼板的防水性能和防噪性能較好，平面剛度可以滿足結(jié)構(gòu)的需求，但是整個(gè)施工的周期較長(zhǎng)[1]。

3 結(jié)語(yǔ)

在新型干法水泥生產(chǎn)過程中，窯尾是非常重要的核心建筑，需要保證窯尾結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定。在水泥廠窯尾的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該盡早對(duì)相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)歸納，并編制對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)及施工規(guī)范指導(dǎo)水泥廠窯尾的設(shè)計(jì)及施工，以保證其使用安全。