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大型火力发电厂厂房结构设计
摘要:本文针对大型火力发电厂厂房结构设计问题进行了研究和探讨,介绍了实际设计中的一些经验和方法。
关键词:火力发电厂;结构设计;受力体系;建模分析
Abstract: This dissertation studies and discusses some problems in main building structure design of large-sized fossil fired power plants, including some experiences and methods in practice design.
Key words: Fossil Fired Power Plant; Structure Design; Stress System; Model Analysis
中图分类号:TM62文献标识码: A 文章编号:
近年来,随着燃料资源的紧缺和环保要求的日益提高,我国的火力发电厂建设逐步趋向于高参数、大容量、高效率的机组类型,相比较以往的火电厂,新型火力发电厂规模更大、系统更复杂、对设计施工的要求更高。大型火力发电厂的厂房结构设计是整个电厂设计的一个重要组成部分,本文将就此进行研究和探讨。
结构受力体系的选择
大型火力发电厂厂房的布置很大程度上取决于工艺的要求,总体来讲一般由汽机房、除氧间、煤仓间三大部分构成。长期以来,我国火力发电厂厂房一直采用内煤仓布置(汽机房一除氧间一煤仓间顺列布置);而近年来一批电厂采用了侧煤仓布置(汽机房一除氧间顺列布置,炉侧布置煤仓间)的方案。
大型火力发电厂厂房是由纵向和横向框架、支撑以及各层楼(屋)面联合组成的空间受力结构体系。目前,主要采用现浇钢筋混凝土框架体系和钢框架—支撑体系两种受力体系。
现浇钢筋混凝土框架受力体系过去广泛应用于单机容量在300MW以下级的火电厂中,近年来随着钢筋强度的提高和高强混凝土的广泛应用,使钢筋混凝土结构的承载能力大幅增加,从而使该种体系逐渐应用于单机容量600MW乃至1000MW级的机组中。该体系横向采用框排架形式,即除氧煤仓间框架通过汽机房屋面与汽机房外侧柱铰接;纵向则采用全刚接框架形式。此种受力体系的优点是拥有良好的整体性和刚度,利于工艺布置,耐久性好,造价低;缺点是承载能力有限,结构自重过大对地基基础的处理提出了更高的要求,同时施工较为复杂。
钢框架—支撑受力体系一直以来都是大型火力发电厂厂房采用的主要结构形式,其主要又分为:横向刚性连接,纵向铰接加垂直支撑;横向刚性连接,纵向根据计算要求设置若干跨刚性跨;纵横向均采用铰接加垂直支撑;横向刚铰混合连接,纵向铰接加垂直支撑等几种形式。对于钢框架—支撑受力体系,根据其节点构造及支撑布置方式的不同,可总结归纳见表1和表二。

—支撑体系横向受力形式



—支撑体系纵向受力形式



从空间三维角度考虑,厂房受力体系可按以上两表分类情况组合确定。除去不合理的结构体系,可组合出A1、A2,B1、C1、C2、D1、D2等七种类型。
钢框架—支撑受力体系具有自重轻、承载能力强、延性好、施工方便以及可重复利用等优点。但同时其造价高、耐候性能差,支撑的设置也给工艺管道和设备的布置带来了很多困难。
大型火力发电厂厂房结构受力体系的选择要综合考虑承载能力、工艺布置、场地情况、施工要求以及工程造价等多方面因素,进行多方案比选从而确定最优的结构形式。
建模计算分析
结构计算分析软件
目前常用的结构计算分析软件有以下几种:
(1)PKPM系列软件:PKPM(又称PKPMCAD)是一套集建筑、结构、设备设计于一体的集成化CAD系统软件。本系统采用人机交互输入方式,装有先进的结构分析软件包,容纳了多种计算方法,如平面杆系、矩形和异形楼板、三维壳体单元及薄壁杆系、楼梯、基础、构件、砖混底框、钢结构以及预应力混凝土结构分析等等。
(2)STAAD/CHINA软件: 。该软件具有强大的三维图形建模系统及丰富的结构模板,用户可方便快捷地直接建立各种复杂的三维模型,亦可通过导入其他软件(例如AuT0cAD)生成的标准DXF文件在STAAD中生成模型。该软件最大的特点是具有超强的有限元分析能力,可对钢、木、铝、硅等各种材料构成的框架、塔架、格架、网架(壳)、悬索等各类结构进行线性和非线性的静力分析、反应谱分析及时程分析,并进行可视化前后处理。
(3)SAP2000软件:该软件以空间杆单元模拟梁、柱、支撑,、多重P一Delta效应分析、索分析、单拉和单