【摘要】结构工程论文帮写本文对钢筋混凝土结构厂房和钢结构厂房在结构体系、施工及经济效益等方面进行了比较,从而得出钢结构大型主厂房在工程应用中具有一定的优势。同时本文对结构设计中的一些具体问题如楼板、屋面、节点,钢结构防火防腐等也做了详细论述。
【关键词】核电站;钢-混凝土混合结构;钢结构；厂房设计
广东岭澳二期核电站位于广东省深圳市龙岗区大鹏镇,是岭澳核电站的二期扩建,位于岭澳一期核电站的东面,其西南方向约1公里处是广东大亚湾核电站。该厂址规划容量为4台1000MWe PWR核电机组,岭澳一期已建成2台,本期工程拟再建2台1000 MWe PWR核电机组。
1 钢结构主厂房在火电站主厂房中的应用情况
我国300MW以下燃煤机组电厂主厂房结构基本上采用钢筋混凝土结构。近十年来,随着改革开放和电力事业的不断发展, 300MW以上,600MW级和900MW级燃煤电厂,采用钢结构主厂房的工程较多。采用钢结构方案是大型电厂主厂房结构设计的发展方向之一。
国内采用钢结构主厂房已经有较多实例,详见表1。
2 钢结构主厂房的优点
与钢筋混凝土结构相比,钢结构存在明显的优势,具体就以下几方面进行论述。
2•1 结构体系
结构体系方面,框架梁、柱采用钢筋混凝土结构,构件截面大,结构自重也大,如岭澳一期常规岛主厂房的A排柱为1000×2000mm, B、C排柱为1000×1500mm。一般机组容量增大,混凝土框架结构的梁柱截面尺寸也随之增大,自重也相应增大。所以采用钢筋混凝土框架的主厂房多为肥梁、胖柱,既不美观又占据空间,且混凝土结构需埋设工艺专业的预埋件,埋件的品种多,数量也以千件计,且由于埋件多,施工时易漏埋、错埋,一旦漏埋,补埋十分困难。而钢结构梁柱的截面和自重通常较混凝土小,而且无须设预埋件,设备安装时,可以根据需要直接在构件上焊接,设计和施工均比较便利。
2•2 抗震性能抗震性能方面,钢结构自重轻、强度高、延性好,对地震有很好的适应性。而钢筋混凝土结构自重大、刚度大、很难有较好的延性,抗震性能较钢结构差。
2•3 施工质量施工质量方面,钢结构构件的制造可在车间内进行,可以保证加工质量,而不受自然条件影响,确保施工网络计划要求的进度,结构可边加工,边运输,边安装,大大减少现场堆料量,因而减少堆放场地和二次倒运。而混凝土结构因为现场施工,受气候条件及施工人员素质的影响,易延误工期,施工质量不易保证。
2•4 施工工期施工工期方面,钢结构主厂房比钢筋混凝土主厂房工期一般可提前2~3个月(若遇天气影响混凝土结构施工工期的延误未计在内)。
与钢筋混凝土结构相比,钢结构的突出优点是轻质高强、安装简便,施工速度快,工厂化程度高,节点连接简单可靠、受力明确,延性大,抗震性能好。轻质高强则可以减轻主厂房自重,钢结构厂房自重约为混凝土结构的25%,钢结构的柱脚内力约是混凝土结构的85% (相同条件下),因而可以减少地基处理和基础的费用,这对地基条件差的工程有明显的经济意义。
鉴于以上分析,岭澳二期核电站常规岛主厂房采用钢结构是经济适用、合理的。
3 主厂房的结构设计
3•1 结构体系
常规岛主厂房是由汽机房和除氧间组成的纵、横向钢框排架结构,通过竖直支撑、水平支撑、各层楼面及屋架形成各向稳定的空间结构体系。连接型式在已建成的钢结构主厂房中以刚-铰混合体系应用最多。例如:在国华台山电厂(2×600MW),定州电厂(2×600MW)及妈湾电厂(2×300MW)中的使用。工程实践表明,在满足工艺布置要求的前提下采用以铰接为主、局部刚接的体系是比较适宜的。
3•2 主厂房楼面及屋面结构
汽机房内平台及除氧煤仓间各层楼板一般采用压型钢板作底模、上浇钢筋混凝土板的结构型式,设计时压型钢板仅作为永久性模板,不考虑受力,钢梁与混凝土板间按构造设置抗剪栓,但梁仍按纯钢梁设计,不考虑钢梁与混凝土板的共同作用,加抗剪栓的作用是使楼板与纵横向构件组成稳定体系,以使框架整体有足够的抗风抗震的能力。这种做法在近几年广东电厂工程中应用较多。
钢结构主厂房汽机间屋面可用双层带隔热夹层的彩色压型钢板作屋面板的轻型屋面,自防水。这种做法已在广东珠海电厂、台山电厂主厂房中应用。
3•3 节点设计
钢结构的连接均采用“工厂焊接,现场螺栓接”的方式,这样焊接工作尽量在工厂完成,有利于保证质量,提高现场的施工速度。梁柱连接采用铰接或刚接,次梁与主梁采用铰接,柱与柱的连接为端部铣平顶紧后再用高强螺栓相连。柱与基础连接采用刚接或铰接,均需埋地脚螺栓固定柱脚底板,柱底水平力通过摩擦以及设于底板下的剪力键传递至基础。
3•4 构件截面及材料
梁、柱断面一般为H型钢,支撑断面可采用H型钢、双槽钢或角钢。钢材优先选用国产轧制H型钢,当受力或刚度要求超出国产H型钢断面范围时,可采用焊接H型钢。梁、柱钢构件材质采用国产Q235-B或Q345-B钢,螺栓采用10•9级的高强螺栓,材质为20MMTiB,焊条采用E43及E50。
3•5 钢结构防腐、防火
由于本工程建在海边,防火防腐问题是必需解决的重要问题。
主厂房钢结构防火:按《火力发电厂与变电所设计防火规范》,汽机房油箱附近钢柱、梁和油箱正上方、屋架须做防火涂料,防火极限0•5~1•0h,防火涂料可采用超薄型防火涂料。
主厂房纵向隔墙位置处的梁柱可采用外包防火材料的办法处理。主厂房钢结构防腐:对钢结构的防腐,随科技的发展,防腐涂料质量的不断改进,目前国产或进口油漆材料的使用年限,室内可保证15年,室外可保证10年。因此只要油漆材料选用正确,施工工序合理,施工质量保证,防腐问题并非是制约采用钢结构的因素。
4 结语
钢结构具有轻质高强、安装方便、工期短、提高厂房有效利用面积、工艺安装简单等优点,代表着现代化大型电厂厂房的发展方向。随着钢结构厂房在电厂工程中的应用日渐增多,相应的设计与施工经验也日趋丰富。因此岭澳二期核电站工程常规岛主厂房采用钢结构方案在理论上和在实践上都是可行的。
