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浅谈火力发电厂主厂房结构选型
浅谈火力发电厂主厂房结构选型
摘要：本文结合30MW生物发电厂机组的工程实例，对小型火力发电厂主厂房采用钢结构和钢筋混凝土框架剪力墙结构进行比较分析，确定合理的结构选型。
关键词：火电厂主厂房结构形式 中图分类号：TM62 文献标识码：A 1 工程概述
工程建设规模为容量1×30MW生物质发电机组，一次规划建成；电厂的性质为生物质资源综合利用电厂。
厂址场地土层主要为杂填土、粉土、粉质粘土和细沙。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）判定，场地土类型为中软土，建筑场地类别为Ⅲ类。抗震设防烈度为Ⅷ度，设计基本地震加速度值为0.20g。
场地内及其附近无活动断裂、滑坡、坍塌等影响场地稳定的不良地质现象存在。 2 主厂房布置
主厂房按汽机房偏屋，汽机房、除氧间顺列布置。集控室布置在B,C排间。锅炉露天布置，锅炉钢架由锅炉厂负责设计。送风机及给料系统支架采用钢结构，分别布置在炉前及炉后，与锅炉钢架组成钢框架结构。
汽机房跨度为13.5米，柱距为6米，汽机房总长38米。中间层标高4.30米、运转层标高8.0米。屋架底标高为18.60米，桥式起重机采用二台80/20吨行车，轨道顶标高为25.00米。
除氧间跨度8米，柱距为6米，全长为38米。共分3层，除氧器布置在13.80米层，顶层标高为22.00米。 3 结构体系
在火力发电厂的设计中，主厂房是工程设计的核心部分，各种重要的设备、管道、电缆和仪表控制系统布置十分复杂和密集。主厂房
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结构体系受力复杂、荷重巨大、平面和空间尺寸大、结构自重大。因此，主厂房结构体系的正确选型在发电工程设计过程中就显得非常重要。
根据目前我国在建电厂的主厂房结构形式以及抗震设计的要求初步确定两种结构形式：钢筋混凝土框架剪力墙结构及钢框架结构。现对这两种结构进行技术经济比较，以确定一种适合本工程的主厂房结构形式。
3.1 钢筋混凝土框架剪力墙结构体系
主厂房框排架梁、柱均为现浇钢筋混凝土构件。
偏屋与主厂房A列柱采用现浇钢筋混凝土框架配钢支撑结构体系，除氧间采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构；汽机房加热器平台、除氧间楼板及屋面均采用现浇钢筋混凝土梁板；汽机房屋面采用实腹式钢梁、金属保温屋面板；吊车梁采用预制钢筋混凝土吊车梁；汽机房山墙采用钢筋混凝土抗风柱、现浇框架结构。 3.2 钢结构体系
主厂房采用钢结构时，框-排架梁、柱均为轧制H 型钢或焊接工字钢做主材。
除氧间横向梁柱刚接连接，纵向梁柱铰接连接，形成框架-支撑结构体系。
汽机房A排柱纵向支撑-框架结构体系，横向通过汽机房屋面钢屋架与除氧间框架形成框排架结构体系。 柱脚采用铰接。
楼屋面结构体系同混凝土结构方案。 4 技术经济比较
4.1 两种方案从结构特性方面
钢结构与混凝土结构相比具有自重轻；承重构件断面小；结构可靠度增加等优势。但是，为保证钢结构厂房结构体系的空间稳定性，必须在框架纵横向布置大量的垂直支撑。由于这些支撑系统的设置，工艺专业的管道、设备的布置都受到了较大的影响，设计过程中必须经过大量的、精确复杂的计算才能避免管道与支撑系统的碰撞。在以往的钢结构厂房设计及施工过程中，经常遇到工艺专业管道、设备等
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与支撑相碰撞的情况，现阶段虽应用了三维设计，但碰撞仍时有发生。 钢筋混凝土结构厂房虽然梁柱截面尺寸较大，但是无纵横向垂直支撑，因此工艺管道、设备、盘柜的布置障碍较少，布置相对灵活，与结构构件碰撞的可能性相对较小。 4.2 结构抗震性能方面
钢结构厂房结构自重轻，材料延性好，结构抗变形能力强。抗震性能较强。
钢筋混凝土结构的截面大，刚度大，自重大，由此所受的地震作用大。结构自身延性小，抗变形能力差，因此抗震性能较差。为了实现抗震设防目标，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第6 章对多层和高层钢筋混凝土房屋抗震设计作了具体规定。为了提高厂房的抗震性能，可从以下几方面加强结构抗震设计：
（1）主厂房平面布置复杂，楼层高度差异大，以框架楼面为主要水平协调构件的分析对象，为了减少楼面的长宽比，设置必要的防震缝。
（2）汽机房屋面上铺自防水自保温压型钢板轻型屋面，减少结构自重。
（3）加强框架节点设计，从计算上保证强柱弱梁，塑性铰首先发生在梁端。
（4）严格控制轴压比，保证框架柱在地震工况下具有较好的延性，使构件获得更大的水平抗力，在小震情况下处于弹性工作状况，在强震情况下有一定的变形能力不至于倒塌。
钢筋混凝土结构方案在抗震性能方面是存在一定的缺陷，但是按照《建筑抗震设计规范》中关于钢筋混凝土结构抗震设计有关规定，只要采取一定的措施是完全能够满足结构的安全性的。 4.3 施工方面
钢筋混凝土结构作为最常用的承重结构，在我国各行各业得到了广泛的应用，为我国的经济建设作出了很大的贡献。钢筋混凝土结构一直是我国火力发电厂的最主要结构型式，积累了丰富的设计、施工经验。而钢结构设计需工厂二次转化设计。
从施工工期看，现浇钢筋混凝土结构厂房现场劳动强度大，工种