電廠干煤棚螺栓球網(wǎng)架設(shè)計(jì)的選型及處理的方法

1、電 廠 干 煤 棚 螺 栓 球 網(wǎng) 殼支座設(shè)計(jì)的選型對(duì)整個(gè)工程造價(jià)的影響提要： 本文針對(duì)電廠干煤棚螺栓球網(wǎng)殼支座設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)的影響問題，提出在大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用單雙排支座對(duì)工程造價(jià)和提高結(jié)構(gòu)安全性的影響。本文詳細(xì)分析了在不同約束下（單排支座約束和雙排支座約束下）結(jié)構(gòu)的受力性能、經(jīng)濟(jì)性、安全性以及施工工藝和主要結(jié)點(diǎn)構(gòu)造比較。通過對(duì)安徽金源熱電有限公司電廠干煤棚89米跨度正放四角錐螺栓球網(wǎng)殼工程分別采用單、雙排支座約束的實(shí)例計(jì)算分析比較，得出了一些有實(shí)用意義的結(jié)論和建議，為工程設(shè)計(jì)和施工提供了參考。關(guān)鍵詞：大跨度 螺栓球網(wǎng)殼 支座設(shè)計(jì)1綜述：隨著我國的經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，對(duì)整個(gè)能源的需用量急劇增加,電

2、廠干煤棚設(shè)計(jì)也日漸增多，在電廠干煤棚工程中采用網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是近幾年來發(fā)展起來的，目前全國已建的大跨度干煤棚工程有數(shù)百幢之多。其中采用雙排支座形式建造的工程有：合肥二電廠一期、二期干煤棚工程，工程跨度為90米，設(shè)計(jì)采用正放四角錐三心圓焊接球網(wǎng)殼，嘉興電廠干煤棚(跨度1035m，長(zhǎng)度80m)和1998年建成的揚(yáng)州第二發(fā)電廠干煤棚(跨度1036m，長(zhǎng)度120m)是我國矩形平面最大跨度的兩幢三心圓柱面網(wǎng)殼工程，臺(tái)州電廠干煤棚(跨度801m，長(zhǎng)度822m)采用了縱向帶折線形的圓柱面網(wǎng)殼。采用單排支座形式建造的工程有：1999年建成的漳州后石電廠干煤棚，采用了直徑125m的超過半球的球面網(wǎng)殼，成為我國跨度最大

3、的球面網(wǎng)殼，四川廣安90×75米干煤棚，河南省鴨河口電廠干煤棚，黃石西塞山電廠干煤棚等。總體來說，目前已建成或正在建設(shè)中的干煤棚工程主要還是采用雙支座結(jié)構(gòu)形式。2.工程概況：本設(shè)計(jì)為安徽金源熱電有限公司電廠干煤棚屋面網(wǎng)殼工程，跨度89米，長(zhǎng)度35米，矢高35米，網(wǎng)殼厚度為3米，采用正放四角錐螺栓球網(wǎng)殼。 本設(shè)計(jì)采用通過“國際認(rèn)可”的浙江大學(xué)開發(fā)研制的MSTCAD最新版的MSTCAD-2006網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件，該軟件成功設(shè)計(jì)了大量干煤礦設(shè)計(jì)案例，如2001年河南鴨河口電力干煤棚，跨度108m，采用三心圓柱面網(wǎng)殼，榮獲空間結(jié)構(gòu)優(yōu)秀工程綜合類一等獎(jiǎng)，榮獲詹天佑獎(jiǎng)。同時(shí)采用了國內(nèi)知名的空

4、間設(shè)計(jì)軟件（同濟(jì)大學(xué)研制的最新版3D3S8.0-2005空間分析軟件）對(duì)該網(wǎng)殼工程的結(jié)構(gòu)分別采用了單排支座和雙排支座兩種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析和對(duì)比復(fù)算，考慮目前安徽地區(qū)實(shí)際情況，經(jīng)多方面比較，最終采用三心圓柱面雙層網(wǎng)殼的雙排支座約束結(jié)構(gòu)形式，既保證結(jié)構(gòu)安全又滿足工藝要求，但整個(gè)工程的造價(jià)上有所提高。2.1.本工程的設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)：1.本工程設(shè)計(jì)采用螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)殼，上弦網(wǎng)格間距為3.5米，下弦網(wǎng)格為3米，網(wǎng)殼厚度為3米。采用螺栓球節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)殼大量加工制作在工廠內(nèi)進(jìn)行，工程質(zhì)量有保證，現(xiàn)場(chǎng)安裝工程量較小，可采用小單元拼裝，質(zhì)量有保證；焊接網(wǎng)殼現(xiàn)場(chǎng)焊接工程量大，且對(duì)焊接質(zhì)量要求

5、高，施工工期長(zhǎng)，強(qiáng)度不易保證。采用螺栓球網(wǎng)殼，網(wǎng)殼球較小，網(wǎng)殼厚度較薄，外型美觀。2.由于考慮到本工程跨度大，縱長(zhǎng)小，體型單薄，抗震性能差，對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度要求高等特點(diǎn)，同時(shí)為了更好的釋放由于溫度荷載和風(fēng)荷載對(duì)支座造成的水平推力過大。分別采用了單排支座和雙排支座兩種支座形式進(jìn)行計(jì)算比較。2.2單排雙排支座的優(yōu)缺點(diǎn)比較：1）不同支座對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的基礎(chǔ)反力對(duì)基礎(chǔ)的影響以及產(chǎn)生的原因：在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，采用上弦單排支座約束形式（見圖1）圖1 整個(gè)結(jié)構(gòu)外形圓點(diǎn)代表支座約束按荷載規(guī)范要求進(jìn)行加載計(jì)算完成后達(dá)到如下最支座反力結(jié)果見圖2 按雙排支座約束下支座的最不利支座約束反力如下，支座數(shù)量有12個(gè)增加到

6、 42個(gè)。達(dá)到的結(jié)果如下圖3所示。 圖3 雙排支座最不利支座反力通過上面兩組不同結(jié)構(gòu)形式的支座反力可得到如下結(jié)論：采用單排支座形式，每邊僅采用6個(gè)支座，左右兩邊共12個(gè)支座所產(chǎn)生的Z向（豎向）基礎(chǔ)反力反比雙排42個(gè)支座約束反力引起的豎向約束反力小。在Y方向的約束反力，由于在雙排支座建模時(shí)對(duì)該方向的基礎(chǔ)剛度進(jìn)行了修正。引起Y方向12個(gè)支座的反力比42個(gè)支座大。對(duì)比以上結(jié)果單支座對(duì)基礎(chǔ)的要求比雙支座小，降低了單個(gè)土建基礎(chǔ)的成本。同時(shí)采用單排支座在數(shù)量上也減少30個(gè)支座基礎(chǔ)及相應(yīng)的預(yù)埋件等，節(jié)約了土建部分的造價(jià)。 引起單支座反力小的主要原因是在采用單支座約束形式下，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)由于溫度荷載釋放，強(qiáng)迫位

7、移的影響和風(fēng)荷載的影響都有所減少。雙排支座由于結(jié)構(gòu)剛性大，結(jié)構(gòu)因溫度和強(qiáng)迫位移和風(fēng)荷載的影響，上弦和下弦兩個(gè)支座都被約束。整個(gè)結(jié)構(gòu)屬多次超靜定，由于上部結(jié)構(gòu)在外荷載作用下，產(chǎn)生很大的彎矩和結(jié)構(gòu)內(nèi)力。在這方面單排支座結(jié)構(gòu)形式優(yōu)于雙排支座結(jié)構(gòu)形式。2）單排支座和雙排支座在結(jié)構(gòu)用鋼量的比較。結(jié)構(gòu)形式桿件重量（）螺栓球重（）高強(qiáng)螺栓（）錐頭（）封板（）套 筒（）銷釘（）支座重量（）總計(jì)用量（）單排支座9091391693032299131102965151800121303雙排支座946187966250237135542567156300127559單排支座總用鋼量比雙排支座用鋼量節(jié)約（127559

8、-121303）÷121303=6.25%3）單排支座在使用上能更好的發(fā)揮空間大的作用本工程若采用了單排支座三心圓網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，如下圖。干煤棚網(wǎng)殼網(wǎng)格尺寸3.5m *3.5 m 3m，鋼筋混凝土柱支承、柱高度2.5 m、縱向間距7. m。采用單排支座的優(yōu)點(diǎn)能有效地解決網(wǎng)殼支座被煤腐蝕的問題，避免支座附近桿件被煤壓彎及被推煤機(jī)撞壞的可能事件的發(fā)生；干煤棚網(wǎng)殼柱支承柱縱向間距7m，必要時(shí)可以在柱間抽空局部桿件，方便推煤機(jī)沿橫向出入，加強(qiáng)了干煤棚和露天煤場(chǎng)的聯(lián)系，改善了交通組織；在同等有效容積的前提下，干煤棚跨度S可以減少10%左右，占地面積相應(yīng)減少，見右圖所示。4）單雙排支座在結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定性方面比較 由于采用單排支座，僅在網(wǎng)殼上弦采用單排連接，對(duì)整個(gè)網(wǎng)殼的空間受力體系相對(duì)較差。采用雙排支座形式，由于支座數(shù)量多，結(jié)構(gòu)所受約束多，結(jié)構(gòu)可靠度更高，抗外界不利因素強(qiáng)，對(duì)由于煤棚由于堆煤荷載對(duì)結(jié)構(gòu)造成的破壞抵抗力強(qiáng)。3電廠干煤棚螺栓球網(wǎng)殼支座設(shè)計(jì)的選型經(jīng)濟(jì)性總結(jié)：大跨度電廠干煤棚采用網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用單排支座約束比采用雙排支座約束在節(jié)約用鋼量5%10%左右，節(jié)約整個(gè)工程造價(jià)約1015%。但工程的整個(gè)剛度相對(duì)較差。