1000mw机组主厂房侧煤仓优化设计

1000mw机组主厂房侧煤仓优化设计

1地震波场特征及条件优化设备总结和自然条件：泉州市国际能源有限公司一期位于山东省莱州市金市海沟。本工程采用2.1000mw机组，超横道，预留再开条件。厂址自然条件如下:厂址区地层结构简单,覆盖层厚度差别较大;第四系分布广泛,局部地区尚隐伏有第三系地层分布;持力层为花岗岩,主厂房采用天然地基.地震基本烈度为7度.设计基本地震加速度值0.1156g,地震动反应普特征周期0.37s.主要建筑物区建筑场地类别I类.50年一遇基本风压为0.6kPa.莱州工程经历了初设投标、初设、总图、施工图4个阶段优化.初设投标阶段进行了4个布置方案比选;初设阶段聘请大院专家首先对大的初设原则进行审查,在专家意见的基础上优化设计;总图设计阶段结合设备订货进一步优化布置,施工图设计阶段基本依据总图方案进行详细设计,没有再作大的改动,这说明多次优化效果显著.现在根据工程的进一步完善和成熟,再详细介绍结构布置优化情况、结构分析考虑的诸方面问题.2主框架的结构配置和压力分析2.1多级混凝土凝土框排架本工程自然条件好,框架抗震等级为一级,抗震设防烈度7度,现浇钢筋混凝土框排架结构计算容易满足,经过多方案优化计算分析,选用C50混凝土用于除氧、煤仓间底部柱轴力较大的部位,其他柱及框架梁采用C40、C40、C35等多级混凝土.主要受力钢筋采用HRB400、HRB335.2.2现浇钢筋混凝土框架结构侧煤仓方案突出的优点是着重解决了钢筋混凝土结构在主厂房布置中错层、异型节点受力复杂、薄弱环节较多的抗震疑难问题.主厂房采用二列式布置,汽机房、联络平台、除氧间组成横向框排架体系,纵向框架体系;联络平台与汽机房连成一体,平台主梁端部与AB列柱刚接,增加了汽机房结构的整体性和刚度.汽机房A列排架采用现浇钢筋混凝土梁柱,除氧间框架采用现浇梁柱,汽机房内平台及除氧煤仓间各层楼屋面板有通风要求区域的及除氧器检修平台采用钢格栅,其他采用钢梁+现浇钢筋混凝土板的结构型式(简称组合楼、屋面板)不采用压型钢板底模.运转层及以下汽机房固定、扩建端采用现浇混凝土柱,加气混凝土砌体封闭,运转层以上采用钢柱、钢抗风梁体系挂复合压型钢板;汽机房屋面采用钢桁架、钢支撑体系自防水自保温压型钢板屋盖.集控室位于汽机房固定端.侧煤仓间模块配合工艺布置在两炉之间,为独立结构体系;采用独立的不等跨两跨钢筋混凝土纵横框架结构体系,中间柱顶至煤斗梁层,端部C8/C9轴框架为煤仓间转运站部分,高度59.7m,沿纵向设置柱间支撑,使结构自振周期控制在规范允许范围内,确保结构可行.12座原煤斗为方接圆外形,采用支承式受力结构,通过支承梁将煤斗荷重传至30.30m层框架上.为增加该层的刚度,将煤斗支承梁在本层设计为现浇钢筋混凝土梁,提高抗震性能.煤仓间与锅炉间在运转层设侧平台布置电子设备间;平台梁一端滑动于锅炉钢架,另一端简支于煤仓间框架.楼板采用组合楼面板,维护结构采用钢结构体系轻型封闭.2.3计算结果与分析对比本工程结构方案分别采用了PKPM系列的SATWE模块、MIDAS7.0软件进行空间三维建模、计算分析,两种程序互相校核,汽机房平台梁、柱参与结构整体分析,考虑空间地震作用及超长结构的温度应力作用.在内力和位移计算时,考虑各层楼屋面板的刚度,并选择荷载较大的代表性框架进行平面分析比较,使计算结果更趋合理、精确、经济.本工程两台机的汽机房长度分别为106m和96m,煤仓间纵向长度为87.9m,超过规范规定的最大长度值.在计算时考虑温度应力的影响,初步计算结果每根柱的配筋率平均增加了0.3%左右,对于纵向梁配筋率平均增加了0.2%左右.在600MW机组工程中,主厂房长度已有达92m的,行业内已有成熟的经验,采用后浇带或进行温度应力计算,设置抗温度应力的钢筋等措施均可满足控制混凝土收缩裂缝的要求.计算模型见图1～2.本工程进行过多次优化,优化情况见表1.3主车间的地板结构体系3.1钢-混凝土组合钢梁结构一般采用钢梁上浇钢筋混凝土板的组合结构型式,不设压型钢板底模,钢梁与混凝土板间通过剪力件连接,以保证其共同受力,钢梁按组合钢梁设计.这种做法在工程中应用较多,其优点是受力合理,节约投资,钢-混凝土组合楼面是较优的结构型式.3.2屋面体系支撑系统莱州工程采用钢桁架上铺自防水自保温复合压型钢板,这种做法安装简单,施工速度快,自重轻,但对钢板自身质量和施工质量要求高,防渗性差,耐久性差,耐久年限最高承诺25年,相对于50年的结构使用来说,需要更换.钢屋架体系杆件类型、规格繁多.常规屋面系统为平面受力体系,平面外刚度较差,为增强空间整体刚度,依据《建筑抗震设计规范》需在厂房周边增设封闭的上下弦水平支撑,屋架之间也需增设纵向垂直支撑,由于现在设计程序的不断升级,支撑系统可以与屋架一起进行空间结构受力分析,克服了以前只按构造设置支撑系统的不利因素,增加了结构的安全度.4其他工艺荷载初设投标阶段,由于工艺专业仅能提出除氧器、高低加几个主要大荷载,结构分析只能依据《火力发电厂主厂房荷载设计技术规程》DL/T5095-1999中600MW机组标准荷载取值,由于没有其他工艺荷载,主体结构分析时不考虑折减.后边的初设、总图阶段也是这样采用的.施工图设计阶段,由于新发布的规程(DL/T5095-2007)中对百万机也没有取值规定,只能在600MW机组标准取值上适当放大,本工程活荷载取值情况基本按600MW机组标准取值,只有汽机房运转层检修区域活荷载标准值按45kN/m2取值,汽机房运转层其他区域、除氧间运转层、煤仓间运转层活荷载标准值按12kN/m2取值.现在已运行的百万机组有大约4个电厂,希望荷载取值方面应该有一个指导性的行业标准,避免可能造成的浪费或者存在风险.5侧煤仓电梯和栈桥支架布置一个新方案的实施必须考虑周到,不然会给工艺、施工、运行带来不可挽回的遗憾.有如下几点体会应引起大家的重视:对施工的影响:由于侧煤仓位于两台锅炉之间,必须合理安排施工工序,在一台锅炉还没有施工的情况下,先施工侧煤仓主体结构.对于锅炉厂家的影响:增加了侧煤仓与锅炉间的平台荷载及连接条件.电梯位置需要与锅炉厂协调,有放在炉架范围内的,有放在两炉外侧的(莱州工程).入厂输煤栈桥的布置:位于侧煤仓尾部,从钢烟道支架上方垂直侧煤仓进入,由于栈桥支柱布置困难,采用了栈桥支架柱与钢烟道支架柱共柱的新方案,充分利用了空间及材料,相应地降低了工程投资,且布置整齐有序.但需要上煤、锅炉等工艺专业的积极配合,避免碰撞.该布置也有从炉后穿过烟囱水平进入侧煤仓的.6炉前煤仓间结构体系综上所述,对于主厂房(汽机房、煤仓间)结构,根据工艺布置要求,土建结构优选方案结构布置较其他方案布置规则、对称,整体刚度分布均匀,具有良好的整体性,由于炉侧煤仓间将汽机间与煤仓间分为两个独立的结构体系,避免了炉前煤仓间方案易出现短柱、异型节点等的不利现象,在构造要求和抗震等方面均有利于结构体系的可靠度.侧煤仓间结构的土建工程量也较炉前煤仓间有所降低.优化后的合理的结构体系会增加厂房刚度,降低施工难度,有利于工艺管道布置,使结构充分发挥其材料强度,并降低材料耗量,减少工程量,降低工程造