国电青山热电有限公司“上大压小”一 期(2x300MW级)热电联产 项目 主厂房结构体系专题报告 结构室

1 工程概述 本期工程经多次优化设计后，确定的方案为侧煤仓方案，汽机房跨度为25米，取消除氧间，汽机房与锅炉之间设置炉前8.8m宽的炉前通道，除氧器搁置于炉前通道22.0m层平台上。 汽机房屋面网架下弦最低标高29.30米，吊车轨顶标高25.22米，选用75/20吨吊车。汽机房屋面采用钢网架，上铺复合压型钢板。 本地区抗震设防烈度为6度，设计地震基本加速度为0.05g，基本风压0.35kN/m2 。

2 主厂房结构体系 排架结构 框排架结构 `

2 主厂房结构体系 排架结构 排架结构由屋架（网架或屋面梁）、柱和基础组成。柱头 与屋架（网架或屋面梁）铰接，柱下部与基础刚接。 2 主厂房结构体系 排架结构 排架结构由屋架（网架或屋面梁）、柱和基础组成。柱头 与屋架（网架或屋面梁）铰接，柱下部与基础刚接。 根据工艺与使用要求，排架可做成单跨和多跨。排架结构 传力明确，构造简单，有利于实现设计标准化，施工机械化， 提高建筑工业化水平。

2 主厂房结构体系 框排架结构 框排架结构是由排架结构和框架结构联合形成的结构型式。 2 主厂房结构体系 框排架结构 框排架结构是由排架结构和框架结构联合形成的结构型式。 由于框架结构横向刚度较大，排架结构横向刚度较小，因此，框排架结构体系的质量、刚度分布不均匀,其在地震作用下扭转效应显著。

2 主厂房结构体系 许多文献对框排架结构在火力电厂中的应用作了很详细的阐述： 框排架结构 2 主厂房结构体系 框排架结构 许多文献对框排架结构在火力电厂中的应用作了很详细的阐述： 1. 在低抗震烈度区框排架结构作为横向受力体系是完全可行的。大量正在运行的火力电厂也证明了该观点。 2. 在高抗震烈度区，为保证结构的安全，在纵向采用钢筋混凝土剪力墙或者采用支撑，横向采用框排架,形成了横向框排架、纵向框剪和框架支撑的框排架结构。

2 主厂房结构体系 目前国内已建成的300MW、600MW发电厂中汽机房柱与除氧煤仓 间柱一般采用框排架的结构形式形成横向受力体系。 2 主厂房结构体系 目前国内已建成的300MW、600MW发电厂中汽机房柱与除氧煤仓 间柱一般采用框排架的结构形式形成横向受力体系。 汽机房柱与除氧间组成单跨框排架，如图2.1； 汽机房柱与除氧煤仓间柱组成单跨排架两跨框架的框排架结构 型式，如图2.2。 图2.1 单跨框排架 图2.2 单跨排架双跨框架

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 主厂房的布置 为使国电青山项目总的经济指标达到最优，取消除氧间，设置8.8m宽的炉前通道(即B排至锅炉钢架轴线的距离)，在6.3m、12.6m和22.0m层设置炉前平台，楼层采用钢梁加现浇混凝土板，除氧器搁置与炉前平台22.0m层。 在以上的主厂房布置下，主厂房的结构体系可采用排架结构和框排架结构体系，下面对这两种结构体系进行分析、比较，从而得出适合本工程的结构体系。

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 排架结构

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 排架结构上的荷载 3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 排架结构上的荷载 1. 作用在排架结构上的荷载主要有汽机房各层平台荷载、吊车荷载、屋面荷载和炉前平台中间层、运转层和除氧器层的荷载，另外还有考虑风荷载的作用，这些荷载分别通过牛腿传至柱上。 2. 在除氧器区段，除氧器层、运转层及中间层的竖向荷载通过钢梁传至汽机房B排柱与锅炉钢梁上。为克服除氧器层、运转层和中间层的横向水平荷载，在汽机房B排柱侧面设置横向滚动支座，在锅炉钢柱上设置铰接支座，因此横向水平力由锅炉钢架来承受。

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 排架结构的两种方案 方案一 --纯排架结构 方案二--带小内框架的排架结构

方案一 -纯排架结构

方案二-带小内框架的排架结构

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 排架结构位移限值条件 3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 排架结构位移限值条件 排架结构在满足强度的前提下，一般由吊车梁顶标高处的水平位移作为控制条件。《钢筋混凝土结构计算手册》中明确规定，设有中、轻工作制吊车的厂房，按平面排架结构计算时，吊车梁顶面处横向水平位移限值为： △k≤ Hk/1100

方案一、方案二两种排架结构的计算结果及工程量统计 模型类型 A轴吊车梁顶面位移（mm） B轴吊车梁顶面位移（mm） 位移限值（mm） A柱截面 模型一 23.6 23.05 22.7 800×2500 模型二 23.48 22.5 800×2400 B柱截面 排架混凝土量（m3） 排架柱单侧折算配筋量（mm2） 128 5000 137 5120

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 计算结果分析 方案一-纯排架结构： 3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 计算结果分析 方案一-纯排架结构： 其荷载均通过柱侧牛腿传至柱上，荷载存在较大偏心。其A轴吊车梁顶位移为23.6mm大于限值22.7mm，但（23.6-22.7）/22.7=0.04＜0.05,满足要求。其所需的A、B轴柱截面为800×2500mm，单榀框架的混凝土量为128m3,由于柱截面大，配筋较多，不经济，同时大柱截面影响工艺布置，不能满足工艺的要求。

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 计算结果分析 方案二-带小内框的排架结构架： 3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 计算结果分析 方案二-带小内框的排架结构架： 除B轴汽机房运转层和中间层外，其余荷载均通过柱侧牛腿传至柱上，减小了一部分荷载偏心。其A轴吊车梁顶位移为23.48mm大于限值22.7mm，但（23.48-22.7）/22.7=0.035＜0.05,满足要求。其所需的A、B轴柱截面为800×2400mm，单榀框架的混凝土量为137m3,同样不经济。说明在纯排架结构内一侧增加小框架对排架结构影响不大。

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 框排架结构 3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 框排架结构 由于排架结构柱截面太大，影响工艺布置。为此，可以作了一下改进，在汽机房B排柱外侧增加一排炉前平台柱，形成框排架结构。根据炉前平台柱与B排柱之间的距离，采用以下方案三和方案四的框排架结构，现分述如下：

方案三-小跨度的框排架结构

方案四-常规的框排架结构

3 排架结构与框排架结构型式的 比较分析 方案三：小跨度的框排架结构 3 排架结构与框排架结构型式的 比较分析 方案三：小跨度的框排架结构 由于除氧器层荷载较大，而且有较大荷载偏心，为使偏心荷载转化为轴心荷载，和工艺专业配合后，在B排柱右侧2100mm处增加一排800×800炉前平台柱(每台机四个)，B排柱与炉前平台柱之间设置拉梁，形成小跨度的框排架，以增强整体刚度。 这种结构体系也与锅炉钢架共同承受炉前平台的竖向荷载，水平力由锅炉钢架承受。楼层采用钢梁加现浇混凝土楼板。

3 排架结构与框排架结构型式的 比较分析 方案四：常规的框排架结构 3 排架结构与框排架结构型式的 比较分析 方案四：常规的框排架结构 这种方案的框排架结构的炉前平台与锅炉钢架脱开，自成受力体系，平台柱与锅炉钢架轴线间距为1.0m，炉前平台的跨度为8.0m，即B排柱至锅炉钢架轴线为9.0m。汽机房内靠近B轴线处设置汽机平台柱，炉前平台设置6.3m、12.6m和22.0m层，各楼层采用现浇的钢筋混凝土结构。

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 框排架结构位移限值条件 1. 吊车梁顶面处横向水平位移限值为： △k≤ Hk/1100 3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 框排架结构位移限值条件 1. 吊车梁顶面处横向水平位移限值为： △k≤ Hk/1100 其中Hk为基础顶面至吊车梁顶面处的高度 2. 框架顶点的位移限值为： △k≤ H/550 其中H为顶层楼层高度

方案三-小跨度框排架结构的计算结果及工程量统计 分析项目 A轴吊车梁顶面位移（mm） B轴吊车梁顶面位移（mm） 框架顶点位移（mm） 吊车梁顶面处位移限值（mm） 框架顶点位移限值（mm） 计算结果 22.14 20.52 15.97 22.7 15.27 A柱面 B柱截面 C柱截面 框架混凝土量（m3） 柱单侧折算配筋（mm2） 800×1800 800×1600 800×800 118 4253

方案四-常规的框排架结构计算结果及工程量统计 分析项目 A轴吊车梁顶面位移（mm） B轴吊车梁顶面位移（mm） 框架顶点位移（mm） 吊车梁顶面处位移限值（mm） 框架顶点位移限值（mm） 计算结果 23.14 19.2 16.5 22.7 17.1 A柱面 B柱截面 C柱截面 框架混凝土量（m3） 柱单侧折算配筋（mm2） 700×1800 700×1600 700×1100 117 5235

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 计算结果分析 方案三-小跨度的框排架结构: 3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 计算结果分析 方案三-小跨度的框排架结构: 1.除氧器层的大荷载直接传至炉前平台的柱上，消除了除氧器大荷载的偏心。 2.A轴吊车梁顶位移为22.14mm小于限值22.7mm，满足要求。 3.A柱截面为800×1800mm，B柱截面为800×1600mm，B柱右侧小柱截面为800×800mm。 4.单榀框架的混凝土量为118m3。 5.相比前两种排架结构型式的混凝土量减少约8%，钢筋用 量减小约15%。

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 计算结果分析 1. 吊车梁顶面位移能满足要求； 2. 框架顶面的位移也能满足要求； 3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 计算结果分析 方案四-常规的框排架结构: 1. 吊车梁顶面位移能满足要求； 2. 框架顶面的位移也能满足要求； 3. A、B轴柱截面与模型三的柱截面相差不大，因此采用 两种框排架结构的混凝土量比较接近； 4. 钢筋用量较模型三的钢筋用量大18%，这是由于该模型 的柱截面较模型三平台柱截面大的原因。 5. 方案四采用混凝土楼层，方案三采用钢梁加现浇 钢筋混凝土楼层。经初步核算，会增加混凝土量 约380m3，减少炉前平台钢材约520t。因此，采用 方案四会有效地减少工程造价。

3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 四种方案的技术经济比较 以上四种方案的技术经济比较见下表： 3 排架结构与框排架结构体系的 比较分析 四种方案的技术经济比较 以上四种方案的技术经济比较见下表： 从以上的比较可以看出，方案四相比其它的三个方案，混凝土量增加了380~446m3。但由于方案四采用现浇钢筋混凝土楼面，不需要采用钢楼面，相对方案一、二减少炉前平台钢梁520t，节约造价为520×1+4250×0.12-4696×0.12=467万元，约为460万元；相对方案三，减少炉前平台钢材量480t，节约造价为480×1+4316×0.12-4696×0.12=434万元，约为430万元。因此方案四总的经济效果更好。

四种方案的技术经济比较 方案一 方案二 方案三 方案四 A轴柱截面 800×2500 800×2400 800×1800 700×1800 B轴柱截面 800×1600 700×1600 B排外增加的柱截面 无 800×800 700×1000 单榀框(排)架混凝土量(m3) 128 137 118 117 炉前平台总的钢材量(t) 520 480 主厂房上部结构的混凝土量(m3) 4250 4340 4316 4696 造价(万元) 1030 1040.8 998 563.5 注：1. 上表中主厂房上部结构的混凝土包括汽机房A、B排柱、汽机平台梁柱、炉前平台梁柱，其混凝土标号为C50。 2. 计算单价：混凝土1200元/m3，钢材1万元/t。

4 结论 1. 鉴于以上的计算分析，结合本工程的实际情况，在取消除氧间的情况下，低抗震烈度区主厂房的结构型式采用框排架优于排架结构。 2. 从结构受力、抗震及经济性考虑，采用常规的框排架结构优于小跨度的框排架结构。

致谢 希望各位专家多多批评、指正！ 谢谢大家！！ 2009年8月11日