F05931C-T03-01
摩洛哥Jerada电厂1X350MW 超临界燃煤电站
工程
初步设计
主厂房钢结构专题报告
2013年12月石家庄
批准：况波
审核：周猛、黄文莉校核：刘志磊
编写：苑森
目录
1 工程概况 (2)
2 厂址自然条件及主要技术设计参数 (2)
3 汽机房结构设计优化原则 (2)
3.1从建筑结构材料选用上进行设计优化 (2)
3.2从结构整体布置上进行设计优化 (2)
4 钢结构主厂房设计优化 (3)
4.1结构总体布置设计优化 (3)
4.2楼层次梁设计优化 (5)
4.3汽机房屋面优化设计 (7)
4.4节点优化设计 (9)
[内容摘要]：本工程地震分区为Zone：IIA (UBC 97)，设计基本地震加速度值0.15g，本专题在满足“安全、适用、经济、美观”的前提下，全面贯彻优化设计理念，采用先进的设计手段从建筑材料选用、结构布置、汽机房屋架、节点设计等方面对电厂主厂房进行设计优化，从而达到建筑结构选型合理、节省工程造价之目的。
1 工程概况
JERADA 1×350MW项目业主为摩洛哥国家电力部Office of National Electricity(ONE)。电厂为扩建电厂，I期已有3x55MW机组，本期为1台350MW超临界、空冷机组，包括1台燃煤锅炉、1台汽轮发电机组和所有必须的辅机设备及电厂BOP，本期工程与已有电厂系统相对独立。
2 厂址自然条件及主要技术设计参数
3s时距10m高平均最大风速：50年一遇为37.1m/s
3s时距10m高平均最大风速：100年一遇为39.4m/s
最高气温：45℃
最低气温：-5℃
地震分区：Zone：IIA (UBC 97)
地震峰值加速度：0.15g
场地土类别：SB
3 汽机房结构设计优化原则
结构优化设计是在贯彻“安全、适用、经济、美观”的方针下，全面进行精细化设计，分别从建筑结构材料选用、结构布置、及细部构造等多方面进行设计优化。
3.1 从建筑结构材料选用上进行设计优化
随着科学技术水平的不断发展，建筑材料的种类越来越多，针对火力发电厂的建筑和结构设计，不能停留在传统材料的选择上，需要对新材料的性能、经济性进行研究论证后，大力引进新材料。由于火力发电厂属于特殊的工业项目，在对其建筑和结构材料的选择上需要结合其自身的特点。本工程主厂房钢结构梁柱材质采用Q345B钢材（相当于美国规范A572），屋面选用实腹钢梁+复合压型钢板的结构形式有效的减轻了结构的自重。
3.2 从结构整体布置上进行设计优化
一个好的结构设计方案首先体现在结构选型上。在满足现行规范的前提下应优选造
价低的结构型式，为后续降低工程造价奠定基础；在满足工艺布置的前提下调整结构布置，重视平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能和经济合理性的影响，对不规则结构应配合工艺布置进行优化调整；在结构设计的整个过程中应充分发挥材料性能，控制合理的安全裕度。
4 钢结构主厂房设计优化
4.1 结构总体布置设计优化
本工程汽机房长73m，柱距分别为10m、9m，跨度32m，设有中间层6.27m，运转层12.54m，高约为32m。煤仓间设置与汽机房后面，煤仓间长63m，柱间距分别为10m、9m，跨度12m，皮带层标高36m。
1) 主厂房结构体系
主厂房承重体系采用汽机房+煤仓间三列式钢框架+支撑结构体系，加热器平台与A、B列柱刚性连接，汽机房屋面结构与A、B列刚接。主厂房横向局部布置支撑，汽机房-煤仓间为独立的钢双跨框架+支撑结构体系；横向抗侧力体系为框架+支撑结构，纵向抗侧力体系为框架+支撑结构，增加结构横向刚度，减小用钢量，减小结构横向位移。
表1主厂房柱断面
图1 主厂房横向断面图
图2 主厂房三维模型图
2) 主厂房楼面及屋面结构
主厂房各层楼面、屋面（除汽机房屋面外）采用焊接或轧制H型钢次梁和现浇钢筋混凝土楼板组合结构，梁顶设置抗剪件与钢梁连接，梁、板强度计算按组合构件计算。楼层局部采用钢格栅板。
汽机房屋架结构采用实腹钢梁+支撑体系，屋面板采用复合保温压型钢板+加防水层。
4.2 楼层次梁设计优化
(1) 控制钢结构梁截面尺寸
本工程在设计中严格按照“更先进、更可靠、更经济”的设计目标，对厂房框架梁和次梁进行设计，对厂家和工艺专业布置的荷载数据进行分析，和以往工程的荷载数据进行对比，减少“上游”环节的裕度。众所周知，在满足工艺要求的前提下结构设计没有唯一解，一个好的设计方案同样体现在经济性上。结构设计在各设计阶段应严格按照规范系数进行设计，梁截面高度不能简单按照跨度1/15选用。对荷载相对较小的区域应采用不同的梁高，将结构安全裕度控制在合理的范围内。
(2) 楼层钢次梁和楼板按组合梁计算
主厂房楼层受工艺布置影响，往往布置较多的孔洞，由于楼层孔洞布置复杂，为简化计算，以往工程计算钢次梁，通常将现浇混凝土楼板仅作为荷载考虑，钢次梁和楼板之间按照构造规定设置抗剪连接件，将混凝土翼板和钢梁的共同作用因素作为结构的安全储备。本工程对楼层钢次梁和楼板完全做为组合梁计算，因此有必要结合本工程实际情况对楼层组合梁进行深入分析。
①组合梁的原理：钢与混凝土组合梁由三部分组成，即：混凝土翼板、抗剪连接件和钢梁。当不按照组合梁计算并采取抗剪措施时，在荷载作用下，梁产生挠曲变形，楼板和钢梁之间产生相对滑移，各自承担一部分弯矩，见下图(a)、(c)表示；当按照组合梁计算时，由于抗剪件的阻碍作用，接触面之间不会产生相对滑移，发生挠曲变形时，接触面上的剪力将全部由抗剪件承受，混凝土翼板和钢梁会像一个整体构件共同工作，形成共同的中和轴的组合截面，共同承受弯矩，下图(b)、(d)表示。
②抗剪连接件的选取：抗剪件的作用是承受翼板和钢梁接触面之间的纵向剪力，防止相对滑动和分离。规范推荐的抗剪件有栓钉、槽钢和弯筋三种类型，其中栓钉和槽钢在施工中没有方向限制，弯筋在施工中需要根据水平剪力方向确定布置反向。根据以往工程经验，结合本工程实际特点，为方便现场施工，本工程推荐采用栓钉抗剪件形式。
