主厂房结构优化专题

1、编号：FA008CT-A-05新都华润雪花啤酒分布式能源站工程新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件勘察设计投标文件招标编号招标编号:XD2T201401:XD2T201401第二卷第二卷 技术部分技术部分第二册第二册 专题报告专题报告主厂房结构优化专题报告主厂房结构优化专题报告中国华电工程中国华电工程( (集团集团) )有限公司有限公司二二一四年二月一四年二月 北京北京总 目 次第一卷 商务部分第二卷第二卷 技术部分技术部分第一册 工程技术方案说明第二册第二册 专题报告专题报告第三册 投标人需提交的其他文件和资料第三卷 投标报价书目 次1 前言.12 厂区工程地质条件 .12.1

2、地形地貌.12.2 工程地质条件.12.3 水文地质条件.22.4 场地类别、建筑场地类型.32.5 地震参数.32.6 地震液化情况.32.7 场地稳定性评价.42.8 场地地基土的适宜性.43 地基方案选择和评价 .43.1 地基土工程特性.53.2 天然地基持力层的选择.53.3 基础型式的选择.63.4 地基沉降.64 其他建（构）筑物地基基础.75 结论.76 存在问题及建议 .7勘察设计投标文件第二卷 技术部分 第二册 专题报告第五分册主厂房结构优化专题报告新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件 中国华电工程（集团）有限公司

3、中国华电工程（集团）有限公司1【内容摘要】从技术经济的角度对主厂房的钢结构和钢筋砼结构两种结构型式进行分析比较，选择合理的结构体系，使优选后的结构体系在满足工艺流程的条件下，充分体现安全可靠、技术先进、经济合理的设计原则。推荐主厂房采用钢筋混凝土结构方案。1概概 况况 1.1 工程概况工程概况拟选址场地场地位于成都市新都区泰兴镇瓦窑村 6、7、9 组，普河村 1 组。地势相对高差较大，沟、渠纵横穿越拟建场地，场地西高东低，南北向起伏较大，东 南方紧邻毗河。钻孔孔口地面相对高差为 2.95m。本工程建设容量为 16MW 燃气轮机简单循环冷、热、电三联供机组，并配置220t/h 燃气锅炉。1.2

4、主厂房结构设计关注重点及创新主厂房结构设计关注重点及创新主厂房结构的设计，根据燃气蒸汽联合循环电厂设计规定 ，汽轮机厂房框（排）架宜采用钢筋混凝土结构，有条件时可以采用钢结构。我们以“安全可靠、经济环保、节能高效、备用合理、系统简洁、以人为本、科技领先”为指导思想，在满足工艺正常运行的基础上，对厂房结构选型和结构体系进行多方案比较、优化论证，其目的就是在满足生产运行、方便检修维护、缩短施工周期的同时，设法降低工程造价, 使业主以最合理的投资获得最佳的效益。在设计过程中，应详细分析主厂房在工艺各布置方案的受力性能，保证结构在各种工况下满足强度、刚度、变形、延性和耗能性能等各项要求的同时，综合考虑

5、设计结果、技术要求以及耐腐蚀、耐火性能、日后维护工作、工程造价等因素，在对各种布置的钢结构与钢筋混凝土结构进行比选之后，最终选择主厂房合理的结构方案。勘察设计投标文件第二卷 技术部分 第二册 专题报告第五分册主厂房结构优化专题报告新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件 中国华电工程（集团）有限公司中国华电工程（集团）有限公司22设计基本条件设计基本条件2.1 工程气象条件工程气象条件新都属于中亚热带湿润季风气候区。主要气候特征是：气候温和，雨量充足，温湿同季，水热同步，四季分明。春季气温回暖早，但不稳定；夏季炎热暴雨多；秋季降温快，多绵

6、雨；冬季干燥多云雾，新都区各月平均气象参数见下表：表表2-1 新都区各月平均气象参数新都区各月平均气象参数月份1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月 11 月 12 月各月最高气温（）101216222628303025211611各月平均气温（）35914182223221915105各月最低气温（）0251015192120171260平均降水量（mm）71120478211022322711540166平均风速（m/s）0.91.01.21.31.41.31.11.21.20.90.90.82.2 设计主要技术参数设计主要技术参数基本风压值： 0.30kN/m2

7、(50 年一遇) 主厂房安全等级二级、地基基础设计等级甲级。根据临近工程参考地勘报告本工程主要建构筑物采用稍密卵石作为持力层，其承载力特征值 fak=300kpa，局部超挖部分地层换填砂石垫层或采用高颈基础；其它次要的建构筑物采用松散卵石：承载力特征值 fak=180kpa，局部超挖部分地层换填砂石垫层或采用高颈基础。3主厂房抗震设防标准主厂房抗震设防标准 根据建筑抗震设计规范 （GB 50011-2010)区划，本区为 7 度地震烈度，设计基本地震加速度值为 0.lg，分组为第三组，设计特征周期值 0.45S。按建筑抗震设勘察设计投标文件第二卷 技术部分 第二册 专题报告第五分册主厂房结构优

8、化专题报告新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件 中国华电工程（集团）有限公司中国华电工程（集团）有限公司3计规范 （GB 50011-2001)判定场地土类型和建 筑场地类别：场地土类型（卵石层以上为中软场地地土，卵石层为中硬场地土) 可综合判定为中硬场地土，场地为 II类建筑场地。根据火力发电厂设计技术规程(DL5000-2000)，本电厂规划设计容量为6MW，主要生产建筑物相当于建筑抗震设计规范中的丙类建筑，地震作用按 7度计算，抗震构造措施按 7 度进行设防；对于一般附属建筑物，地震作用计算及抗震构造措施均按 7 度设防。4主厂

9、房结构选型主厂房结构选型4.1 主厂房结构选型原则主厂房结构选型原则 结构选型主要原则对一般主厂房结构选型主要应遵循以下原则：（1）满足工艺布置要求，保证厂房安装顺利、工艺正常运行及检修便利（2）使结构的可靠性、合理性和耐久性得以充分的保证；（3）积极采用新技术、新结构、新材料，使材料的性能得以充分的发挥；（4）在保证结构可靠度前提下，优化设计，节省材料，缩短施工工期，降低工程造价。针对本工程位于抗震设防烈度 7 度区，主厂房结构体系还应满足以下抗震设计原则：结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。应具备

10、必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力4.2 两种结构型式的优缺点两种结构型式的优缺点4.2.1钢结构厂房钢结构厂房钢结构是一种较为理想的结构体系，其主要优点有：强度髙，构件断面小，利于设备及管道布置， 设备安装时，可拆卸部分构件，方便安装设备，结构受力性能好，安全可靠性髙，材质均匀延展性及抗震性能好，构件表面光洁、建筑新颖、简洁大方。勘察设计投标文件第二卷 技术部分 第二册 专题报告第五分册主厂房结构优化专题报告新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件 中国华电工程（集团）有限公司中国华电工程（集团）有限公司4（1）钢结构

11、的优点主要如下：构件加工和主厂房基础可同步进行，在工厂制作，现场拼装，工业化程度高，没有预埋件，减轻了施工的工作量。工艺安装一般可提前 23 个月。减小施工场地，产生的噪音小，文明施工。钢结构材质均匀，延性大，抗震性能好，安全可靠性高。材料强度高，构件断面小，利于设备及管道布置，建筑体积小。结构自重轻，降低了基础费用。钢结构可干式施工，节约用水，建筑使用寿命到期后，结构拆除产生的固体垃圾少，废钢可回收，是对环境影响最小的一种结构，被誉为绿色环保建筑，在国外得到广泛应用。（2）钢结构的缺点是：造价问題，用钢量大，造价偏高，釆用钢结构比钢筋砼结构造价提高约20%。防腐问题，钢材的腐蚀会使结构过早的

12、破坏，防腐是钢结构的一个重要问题。现在即使是采用较好的防腐措施（包括表面处理和漆膜)，其使用寿命也在 10-15 年间，今后的维护是一个很麻烦的问题。防火问题，钢结构耐热、耐火性能差，在钢结构表面加喷防火涂料或外包防 火材料，国内大多数防火涂料尚处于起步阶段，虽然能满足防火设计要求，但造价很高，需定期维护。结构布置，为了使钢结构受力更合理，往往需要布置一些支撑，加工精度高、焊接工作量大，垂直及水平支撑体系经常与工艺布置发生矛盾。4.2.2筋混凝土结构厂房筋混凝土结构厂房钢筋砼结构又可分为装配式钢筋砼结构和现浇钢筋砼结构。自 60 年代以来，装配式钢筋砼结构一直是我国火力发电厂的主要结构型式，积

13、累了丰富的设计施工经验，但也暴露出起吊重量大，预制构件及焊接接头多质量难以保证，需较大的预制场地，材料及构件运输量大，需大型塔吊及铺设轨道等问题。近年来，随着定型钢勘察设计投标文件第二卷 技术部分 第二册 专题报告第五分册主厂房结构优化专题报告新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件 中国华电工程（集团）有限公司中国华电工程（集团）有限公司5模、滑模、钢筋自动对接焊接、砼工厂化生产、泵车运输浇灌砼施工工艺的发展，现浇钢筋砼结构的使用也日益扩大，并显示出其优越性。（1）钢筋混凝土结构的优点主要如下：节省钢材，造价较低；在我国从设计到施工都积

14、累了丰富的经验。耐久性、耐腐蚀和耐火能性好，运行维护费用低；现浇钢筋混凝土框架体系整体性好，抗侧移刚度大；（2）钢筋混凝土结构的缺点是：建筑体积较大，较钢结构体积约多 10%；构件截面及自重较大增加了基础费用；延性较差，抗震性能不如钢结构；施工工期较长，要求的施工场地较大，临建设施多，户外施工受到季节条件限制；现场支模及混凝土浇筑工作量大，预埋件多，施工对构件质量的影响大。钢筋砼结构应用范围极为广泛，为我国当前工业建筑的主要结构型式，也是我国当前大、中、小 型电厂的主要结构型式。今后相当长的时期内，仍将是我国电厂建筑的主要结构型式。目前电力供需矛盾已趋缓和，提前投产的价值在下降，其技术经济效益

15、将更好。4.3 技术经济比较技术经济比较4.3.1结构主要受力构件断面比较结构主要受力构件断面比较预估主要构件尺寸如下表所示。表表4 -1 钢结构主厂房主要构件特性钢结构主厂房主要构件特性(HA为焊接为焊接H型钢，单位厘米型钢，单位厘米)分项分项柱编号柱编号钢材牌号钢材牌号截面尺寸截面尺寸边柱Q345BHA50X40中柱Q345BHA40X40主梁Q345BHM500X300勘察设计投标文件第二卷 技术部分 第二册 专题报告第五分册主厂房结构优化专题报告新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件 中国华电工程（集团）有限公司中国华电工程（集

16、团）有限公司6表表4-2 钢筋混凝土结构主厂房主要构件特性钢筋混凝土结构主厂房主要构件特性分项分项柱编号柱编号混凝土强度等混凝土强度等级级截面截面尺寸尺寸最大轴压比最大轴压比最大配筋率最大配筋率边柱C40500X7000.681.45中柱C40500X5000.731.71主梁C40350X8001.854.3.2主要框架侧向变形比较主要框架侧向变形比较钢结构和钢筋砼结构的横向框架侧向变形采用平面和空间两种方式计算。见下表：表表4-3 钢结构和钢筋砼结构的横向框架侧向变形比较表钢结构和钢筋砼结构的横向框架侧向变形比较表钢结构钢结构钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构 结构结构 类型类型轴线轴线 顶点水

17、平位移（mm）高度（m）相对值顶点水平位移（mm）高度（m）相对值二维16.28.01/49068.01/1333A-H三维158.01/5335.28.01/1540从上表可以看出，钢结构的顶点侧向位移大于钢筋砼结构的顶点侧向位移，说明钢结构的侧向刚度比钢砼结构小，需要增设支撑，而增设支撑会对主厂房工艺布置有一定的影响。由于空间计算时考虑空间协同作用和整体刚度，平面计算顶点位移比空间计算大。4.3.3施工工期比较施工工期比较钢筋混凝土结构施工工期较长，要求的施工场地较大，现场支模及混凝土浇 筑工作量大，预埋件多，临建设施多，施工受到季节条件限制。钢结构主厂房施 工周期短，一般情况下比钢筋混凝

18、土结构主厂房工期可缩短 23 个月。若遇恶劣天气，钢结构比钢筋混凝土结构的施工周期可能缩短更长时间。勘察设计投标文件第二卷 技术部分 第二册 专题报告第五分册主厂房结构优化专题报告新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件新都华润雪花啤酒分布式能源站工程勘察设计投标文件 中国华电工程（集团）有限公司中国华电工程（集团）有限公司7主厂房采用钢结构，结构构件可在工厂内加工，不受天气影响，使主厂房土建施工不因天气影响成为控制工期。.4.3.4工程造价比较工程造价比较 钢筋混凝土结构方案和钢结构方案的主要工程量和经济指标如下表所示。表表4-4主厂房结构经济指标比较表主厂房结构经济指标比较表方 案建筑体积(m3)单位体积造价(元/m3)总造价(万元)造价比现浇钢筋混凝土结2100%钢结3120%注：单位体积造价为主厂房本体造价，不含设备基础按概算定额对主厂房及框架采用钢结构本体及钢筋混凝土本体造价进行比较，钢结构比钢筋混凝土结构的造价约高出 20%。 从后期投入上，钢结构防腐性能比钢筋混凝土结构差，电厂建成后的运行维护费用高。如主体结构完成后 15 年进行第一次维护，以后根据情况进行维护，每次维护费用考虑油漆损耗和人工费用按 25 元/