電廠干煤棚螺栓球網(wǎng)架設計的選型及處理的方法

1、電 廠 干 煤 棚 螺 栓 球 網(wǎng) 殼支座設計的選型對整個工程造價的影響提要： 本文針對電廠干煤棚螺栓球網(wǎng)殼支座設計對工程造價的影響問題，提出在大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)采用單雙排支座對工程造價和提高結(jié)構(gòu)安全性的影響。本文詳細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)濟性、安全性以及施工工藝和主要結(jié)點構(gòu)造比較。通過對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、雙排支座約束的實例計算分析比較，得出了一些有實用意義的結(jié)論和建議，為工程設計和施工提供了參考。關鍵詞：大跨度 螺栓球網(wǎng)殼 支座設計1綜述：隨著我國的經(jīng)濟迅猛發(fā)展，對整個能源的需用量急劇增加,電

2、廠干煤棚設計也日漸增多，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，設計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，長度80m)和1998年建成的揚州第二發(fā)電廠干煤棚(跨度1036m，長度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，臺州電廠干煤棚(跨度801m，長度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?？傮w來說，目前已建成或正在建設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：本設計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。 本設計采用通過“國際認可”的浙江大學開發(fā)研制的MSTCAD最新版的MSTCAD-2006網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)分析設計軟件，該軟件成功設計了大量干煤礦設計案例，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，榮獲詹天佑獎。同時采用了國內(nèi)知名的空

4、間設計軟件（同濟大學研制的最新版3D3S8.0-2005空間分析軟件）對該網(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)形式進行分析和對比復算，考慮目前安徽地區(qū)實際情況，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，但整個工程的造價上有所提高。2.1.本工程的設計技術(shù)特點：1.本工程設計采用螺栓球節(jié)點網(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)點的優(yōu)點主要有以下幾點：螺栓球節(jié)點網(wǎng)殼大量加工制作在工廠內(nèi)進行，工程質(zhì)量有保證，現(xiàn)場安裝工程量較小，可采用小單元拼裝，質(zhì)量有保證；焊接網(wǎng)殼現(xiàn)場焊接工程量大，且對焊接質(zhì)量要求

5、高，施工工期長，強度不易保證。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，縱長小，體型單薄，抗震性能差，對結(jié)構(gòu)整體剛度要求高等特點，同時為了更好的釋放由于溫度荷載和風荷載對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行計算比較。2.2單排雙排支座的優(yōu)缺點比較：1）不同支座對基礎產(chǎn)生的基礎反力對基礎的影響以及產(chǎn)生的原因：在滿足工藝要求的基礎上，采用上弦單排支座約束形式（見圖1）圖1 整個結(jié)構(gòu)外形圓點代表支座約束按荷載規(guī)范要求進行加載計算完成后達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個增加到

6、 42個。達到的結(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個支座，左右兩邊共12個支座所產(chǎn)生的Z向（豎向）基礎反力反比雙排42個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對該方向的基礎剛度進行了修正。引起Y方向12個支座的反力比42個支座大。對比以上結(jié)果單支座對基礎的要求比雙支座小，降低了單個土建基礎的成本。同時采用單排支座在數(shù)量上也減少30個支座基礎及相應的預埋件等，節(jié)約了土建部分的造價。 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，對整個結(jié)構(gòu)由于溫度荷載釋放，強迫位

7、移的影響和風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)因溫度和強迫位移和風荷載的影響，上弦和下弦兩個支座都被約束。整個結(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（）高強螺栓（）錐頭（）封板（）套 筒（）銷釘（）支座重量（）總計用量（）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，必要時可以在柱間抽空局部桿件，方便推煤機沿橫向出入，加強了干煤棚和露天煤場的聯(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，對整個網(wǎng)殼的空間受力體系相對較差。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，對由于煤棚由于堆煤荷載對結(jié)構(gòu)造成的破壞抵抗力強。3電廠干煤棚螺栓球網(wǎng)殼支座設計的選型經(jīng)濟性總結(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)約整個工程造價約1015%。但工程的整個剛度相對較差。