專利名稱：一種大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于廠房設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)體系。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的中小型火力發(fā)電廠中，由于水工水平及施工機具等的限制，主廠房結(jié)構(gòu) 體系以裝配式結(jié)構(gòu)為主。隨著施工水平及施工機械制造、安裝能力的提高，現(xiàn)澆鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)形式取代裝配式結(jié)構(gòu)體系。近年來，我國鋼鐵產(chǎn)能大幅度增長，火力發(fā)電廠機組容量也 不斷增加，在高烈度抗震設(shè)防區(qū)開始采用鋼結(jié)構(gòu)體系。近年來，我國新建大型火力發(fā)電廠主廠房大部分都采用鋼結(jié)構(gòu)體系或鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)體系。通常，在高烈度區(qū)(8度抗震設(shè)防及以上)采用鋼結(jié)構(gòu)體系，認為鋼結(jié)構(gòu)具有更 好的抗震性能；在較低烈度區(qū)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，以期節(jié)約造價。也有個別電廠曾采 用外包鋼結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系，但都沒有得到廣泛應用。由于火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)受到工藝條件的約束和限制，造成結(jié)構(gòu)體系存在著設(shè) 計上的缺陷。鋼結(jié)構(gòu)體系分為純框架體系、鋼框架-支撐體系及鋼框架-特殊支撐體系等。 純框架體系因剛度較小，主廠房高度較大而基本不采用。常用的鋼框架_支撐體系一般需 要設(shè)置大量的支撐，限制了工藝的布置和運行檢修空間，并且造價較高、鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層維 護量大。鋼框架-特殊支撐體系在國內(nèi)也有少量應用，但因設(shè)計標準的缺乏而應用并不廣 泛?；炷两Y(jié)構(gòu)體系有混凝土純框架體系、混凝土框架_端部剪力墻體系兩種。一般 在低烈度區(qū)常用純框架體系，在高烈度區(qū)則需要設(shè)置剪力墻。采用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 體系(混凝土純框架體系、混凝土框架-端部剪力墻體系)時，結(jié)構(gòu)因材料本身的特點和結(jié) 構(gòu)布置的特殊性造成抗震性能不佳。研究結(jié)果表明，600MW主廠房在8度I類場地，采用混 凝土框架_端部剪力墻結(jié)構(gòu)體系，軸壓比和層間位移角等能夠基本滿足國家抗震規(guī)范和行 業(yè)標準的基本要求。事實上7度III類場地條件下，薄弱層側(cè)移偏大和鋼筋配筋過多造成 施工困難的問題已經(jīng)比較突出。鑒于火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)形式的現(xiàn)狀，有必要提出一種新型結(jié)構(gòu)體系，以期改 善主廠房結(jié)構(gòu)抗震性能和降低造價。通過對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系的分析及大量的計算，在滿足工 藝要求的前提下，提出了采用型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土分散剪力墻混合結(jié)構(gòu)作為主廠 房結(jié)構(gòu)體系。在有限元計算分析及試驗研究的基礎(chǔ)上，驗證了該新型結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)良抗震 性能。根據(jù)申請人所進行的資料檢索，目前針對火電廠大容量機組主廠房型鋼混凝土框 架-鋼筋混凝土分散剪力墻結(jié)構(gòu)體系的研究在國內(nèi)尚屬空白。民用建筑中針對型鋼混凝 土柱-墻組合結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土異型節(jié)點及類似研究已有報道，但對火電廠主廠房結(jié)構(gòu)體 系這種結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸大、結(jié)構(gòu)錯層多、節(jié)點受力與變形異性大、剛度與質(zhì)量分布不均勻程度 大、水平向結(jié)構(gòu)連續(xù)性差、結(jié)構(gòu)整體性能差的類似結(jié)構(gòu)體系，少有研究成果。[0008]在大型火力發(fā)電廠主廠房框排架結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土 分散剪力墻新型結(jié)構(gòu)體系，對于改善主廠房結(jié)構(gòu)抗震性能、降低造價和維修費用以及保證 電廠生產(chǎn)安全運行具有十分重大的意義。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于設(shè)計既有優(yōu)良的抗震性能、能夠在高烈度區(qū)采用、造價相 對較低且后期維護費用少的大型火力發(fā)電廠新型結(jié)構(gòu)體系。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下技術(shù)解決方案一種大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)，包括汽機房1、除氧間2和煤倉間3，所述除氧間 2 一側(cè)與汽機房1相鄰，除氧間2另一側(cè)與煤倉間3相鄰；所述煤倉間3與除氧間2框架四 周分散布置有橫向和縱向剪力墻；所述除氧間2與煤倉間3框架柱在煤斗層下為型鋼混凝 土柱；所述汽機房1、除氧間2和煤倉間3整體構(gòu)成型鋼混凝土框架_分散剪力墻結(jié)構(gòu)。所述汽機房1內(nèi)設(shè)置有排架柱，排架柱由鋼筋混凝土柱構(gòu)成。所述除氧間2框架由型鋼混凝土柱構(gòu)成；所述除氧間2內(nèi)設(shè)置有除氧器大梁6，所 述除氧器大梁6由型鋼混凝土梁構(gòu)成。所述煤倉間3框架內(nèi)設(shè)置有煤斗大梁7，煤斗大梁7由型鋼混凝土梁構(gòu)成；所述煤 斗大梁7以下的煤倉間3框架由型鋼混凝土柱構(gòu)成；所述煤斗大梁7以上的煤倉間3框架 由鋼筋混凝土柱或鋼柱構(gòu)成。所述除氧間2和煤倉間3部分布置橫向和縱向分散剪力墻8。通過對除氧間跨2和煤倉間跨3框架柱采用型鋼混凝土柱5，可減小構(gòu)件截面并可 改善柱的延性；煤斗層以上框架柱可以采用鋼筋混凝土柱或鋼柱；除氧器大梁6和煤斗大 梁7采用型鋼混凝土梁，可顯著減小梁高；其余梁采用鋼筋混凝土梁；在滿足工藝要求的前 提下，在除氧間跨2和煤倉間跨3間靈活布置橫向和縱向剪力墻，長度3 5m ；汽機房1部 分在工藝允許的情況下也可設(shè)置剪力墻；這樣結(jié)構(gòu)就構(gòu)成了由型鋼混凝土框架和分散布置 剪力墻組合而成的混合結(jié)構(gòu)體系，可以實現(xiàn)主廠房結(jié)構(gòu)體系的良好抗震性能，同時擴大該 結(jié)構(gòu)體系在7度區(qū)、8度區(qū)、600MW機組及以上火電廠主廠房結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的應用范圍。根據(jù)計算分析和試驗證明，本實用新型的主廠房結(jié)構(gòu)體系，具有良好的抗震性能， 滿足規(guī)范要求，可作為大型火力發(fā)電廠大容量機組火電廠主廠房的結(jié)構(gòu)體系。相對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系，該新結(jié)構(gòu)體系的主要特點如下(1)抗震及使用性能優(yōu)良。(2)具有良好屈服后延性，具有較多的冗余度，符合生命線工程的基本要求。(3)結(jié)構(gòu)整體剛度較大且比較均勻，在地震作用下結(jié)構(gòu)位移也較小，客觀上也能更 好的保證工藝設(shè)備的安全。(4)相對鋼結(jié)構(gòu)體系而言，它能降低約一半的造價，并且后期維護和使用費用更加 低廉。而且避免設(shè)置大量的支撐，方便檢修。與工藝專業(yè)配合后，設(shè)置分散布置的剪力墻(長3 5m)，使結(jié)構(gòu)剛度更加均勻，減 小了結(jié)構(gòu)在地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應，符合抗震設(shè)計的基本原則。在較高烈度區(qū)(7度以上)， 框架柱采用型鋼混凝土柱，具有更好的屈服后延性，可以保證結(jié)構(gòu)在大震下不倒塌；同時柱 截面減小40 %左右，具有了更大的使用空間。[0024]該結(jié)構(gòu)體系在平面布置上類似于常規(guī)框架_剪力墻結(jié)構(gòu)，但是在受力及抗震性能 上與常規(guī)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)有很大區(qū)別。結(jié)構(gòu)的薄弱部位發(fā)生在較低層，在煤斗大梁處剪 力墻也是受力的關(guān)鍵部位。該結(jié)構(gòu)體系經(jīng)過有限元分析以及擬動力試驗研究、典型節(jié)點試驗研究，表明結(jié)構(gòu) 具有良好的抗震性能，可廣泛應用于大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計。該新型體系結(jié)構(gòu)體系的研究經(jīng)中國電力工程顧問集團組織的專家評審，認為該新 型結(jié)構(gòu)體系具有理論及工程實踐上的創(chuàng)新，在高烈度區(qū)大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)體系研 究方面，該項目研究成果總體達到國際先進水平。

圖1本實用新型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)三維視圖。圖2本實用新型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)剖面布置圖。圖3本實用新型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)底層平面布置圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。參見圖1、2和3，一種大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)，包括汽機房1、除氧間2和煤倉 間3，其特征在于所述除氧間2 —側(cè)與汽機房1相鄰，除氧間2另一側(cè)與煤倉間3相鄰；所 述煤倉間3框架四周分散布置有橫向和縱向剪力墻8 ；所述除氧間2框架四周分散布置有 橫向和縱向剪力墻8 ；所述除氧間2與煤倉間3框架柱在煤斗層下為型鋼混凝土柱5 ；所述 汽機房1、除氧間2和煤倉間3整體構(gòu)成型鋼混凝土框架_分散剪力墻結(jié)構(gòu)。所述汽機房1內(nèi)設(shè)置有排架柱，排架柱由鋼筋混凝土柱構(gòu)成。所述除氧間2框架由型鋼混凝土柱構(gòu)成；所述除氧間2內(nèi)設(shè)置有除氧器大梁6，所 述除氧器大梁6由型鋼混凝土梁構(gòu)成。所述煤倉間3框架內(nèi)設(shè)置有煤斗大梁7，煤斗大梁7由型鋼混凝土梁構(gòu)成；所述煤 斗大梁7以下的煤倉間3框架由型鋼混凝土柱構(gòu)成；所述煤斗大梁7以上的煤倉間3框架 由鋼筋混凝土柱或鋼柱構(gòu)成。所述除氧間2和煤倉間3部分布置橫向和縱向分散剪力墻8。煤倉間3及除氧間2框架部分的柱采用實腹式型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，底層框架柱 截面尺寸多為的800X 1500mm矩形截面；同時沿橫向和縱向布置分散的鋼筋混凝土剪力墻 8，墻長3 5m，厚400mm。汽機房1部分的柱采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底層柱截面尺寸多 為700 X 1200mm的矩形截面。各層梁截面高度尺寸根據(jù)受荷情況及寬度有700mm 2400mm高多種尺寸，在荷載 較大的部位不僅加密了梁間距還可采用型鋼混凝土梁，煤斗層梁為主梁加斜撐的八角形布置。經(jīng)過大量計算分析和模型試驗研究，新型結(jié)構(gòu)體系在地震作用下，剪力墻8作為 第一道防線為主要的抗側(cè)力構(gòu)件，隨著地震作用的增加，首先在剪力墻8底部出現(xiàn)裂縫及 混凝土壓碎等現(xiàn)象，然后在煤斗大梁7處也將出現(xiàn)裂縫及混凝土破壞。當剪力墻8屈服后， 部分地震作用剪力將傳遞給框架，此時傳遞給框架的剪力將遠小于傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)；同時，由于框架柱采用型鋼混凝土柱，這就使框架柱具有了更好的屈服后延性，可以保證結(jié)構(gòu)大震 下不會倒塌。在實際工程設(shè)計當中，首先與工藝專業(yè)配合確定可以設(shè)置剪力墻8的位置，然后 根據(jù)抗震設(shè)防的需要通過計算確定墻的位置、數(shù)量及尺寸。建立整體模型后，采用計算軟件 分各種工況進行分析，通過計算得到的內(nèi)力進行截面設(shè)計，從而確定型鋼混凝土柱、鋼筋混 凝土柱、剪力墻等截面與配筋。與傳統(tǒng)火電廠結(jié)構(gòu)體系相比，把剪力墻分散布置在框架中，結(jié)構(gòu)體系更加合理，更 符合抗震設(shè)計的基本原則。申請人:通過計算分析及試驗研究，認為型鋼混凝土框架_分散剪力墻結(jié)構(gòu)體系是 一種適合于地震高烈度區(qū)大容量機組的主廠房結(jié)構(gòu)體系，其結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良，且造價相對低 廉。相對于傳統(tǒng)體系而言，它具有更好的抗震性能、柱截面減小、空間更方便工藝布置、后期 維護成本低等優(yōu)點。本實用新型可實現(xiàn)混合結(jié)構(gòu)體系在7度區(qū)、8度區(qū)、600MW機組及以上 火電廠主廠房結(jié)構(gòu)體系設(shè)計過程中的應用。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認定本實用新型的具體實施方式
僅限于此，對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為 屬于本實用新型由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護范圍。
權(quán)利要求一種大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)，包括汽機房(1)、除氧間(2)和煤倉間(3)，其特征在于所述除氧間(2)一側(cè)與汽機房(1)相鄰，除氧間(2)另一側(cè)與煤倉間(3)相鄰；所述煤倉間(3)框架四周分散布置有橫向和縱向剪力墻(8)；所述除氧間(2)框架四周分散布置有橫向和縱向剪力墻(8)；所述除氧間(2)與煤倉間(3)框架柱在煤斗層下為型鋼混凝土柱(5)；所述汽機房(1)、除氧間(2)和煤倉間(3)整體構(gòu)成型鋼混凝土框架-分散剪力墻結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述一種大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)，其特征在于所述汽機房(1) 內(nèi)設(shè)置有排架柱，排架柱由鋼筋混凝土柱構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述一種大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)，其特征在于所述除氧間(2) 框架由型鋼混凝土柱構(gòu)成；所述除氧間(2)內(nèi)設(shè)置有除氧器大梁(6)，所述除氧器大梁(6) 由型鋼混凝土梁構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述一種大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)，其特征在于所述煤倉間(3) 框架內(nèi)設(shè)置有煤斗大梁(7)，煤斗大梁(7)由型鋼混凝土梁構(gòu)成；所述煤斗大梁(7)以下的 煤倉間(3)框架由型鋼混凝土柱構(gòu)成；所述煤斗大梁(7)以上的煤倉間(3)框架由鋼筋混 凝土柱或鋼柱構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述一種大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)，其特征在于所述除氧間(2) 和煤倉間(3)部分布置橫向和縱向分散剪力墻(8)。
專利摘要本實用新型公開了一種大型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)，包括汽機房、除氧間和煤倉間，所述除氧間一側(cè)與汽機房相鄰，除氧間另一側(cè)與煤倉間相鄰；所述煤倉間與除氧間框架四周分散布置有橫向和縱向剪力墻；所述除氧間與煤倉間框架柱在煤斗層下為型鋼混凝土柱；所述汽機房、除氧間和煤倉間整體構(gòu)成型鋼混凝土框架-分散剪力墻結(jié)構(gòu)。本實用新型火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)是一種適合于地震高烈度區(qū)大容量機組的主廠房結(jié)構(gòu)體系，其結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良，且造價相對低廉。相對于傳統(tǒng)體系而言，它具有更好的抗震性能、柱截面減小、空間更方便工藝布置、后期維護成本低等優(yōu)點。
文檔編號E04H5/02GK201627386SQ20092003479
公開日2010年11月10日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者朱軍, 李曉文, 李紅星, 白國良, 趙春蓮, 鐘曉春 申請人:中國電力工程顧問集團西北電力設(shè)計院;西安建筑科技大學