摘要：本文主要介绍了国内600MW机组大型火力发电厂主厂房建筑和工艺布置，并结合抗震性能对国内火力发电厂主厂房主要结构计算及选型进行分析。
关键词：主厂房；建筑；结构形式
1 引言
经济发展，电力先行，电力发展，基建先行。电力建设始终是电力生产的基础和电力工业的重要组成部分。火电建设是满足我国电力需求和发展的一大主力，而且火力发电厂具有建设周期短，技术成熟，运行稳定等特点，在未来一段时间内仍然是我国发电体系的主要组成部分。
主厂房是火电厂建筑群的核心，是火电厂三大工艺系统：燃煤—燃烧系统、汽—水系统和机电—电力系统的汇交点。因此火电厂主厂房的设计对结构选型及结构抗震能力具有非常高的要求，必须保证结构的安全使用。随着科学技术突飞猛进的发展，火力发电厂的装机容量不断增大，主厂房的设计方案也越来越多。主厂房作为火力发电厂中最重要的建筑，它的结构选型、设计方案直接关系到能否满足发电需求。因此，合理设计主厂房的结构形式和体系，对保证工程质量、降低材料消耗和工程造价，加速施工进度和保证电厂安全运行等具有决定性作用。
2 主厂房建筑设计
火力发电厂建筑设计部分包括建筑布置，建筑细部处理，结构体系和构件选型。建筑细部处理包括主厂房屋面、墙面、楼地面装饰，坡道做法，散水、勒脚等结构做法。结构选型包括对屋面、钢屋架、柱、吊车、吊车梁、基础梁、门窗等构件的选型。建筑设计部分建筑平面图绘制包括零米平面图、操作层平面图、扩建端立面图、侧立面图、剖面图以及节点详图。
2.1主厂房的整体布置形式
火力发电厂主厂房采用汽机房、除氧煤仓间、锅炉房的布置方式。汽机房一般跨度为24.00m,采取钢结构与钢筋混凝土排架结构布置形式，除氧器布置在汽机房运转层，布置形式较为独特、紧凑。锅炉房布置在除氧煤仓间另一侧，北方地区锅炉房采用钢筋混凝土厂房布置形式，南方地区多采用露天锅炉钢架布置形式。锅炉房与除氧煤仓间通过炉前通道间隔，与电除尘、脱硫吸收塔、烟囱烟道、风机等附属结构通过炉后通道间隔。形成火力发电厂整体布置形式。
2.1.1汽机房布置
汽轮发电机组的机头朝向扩建端，纵向顺列布置，两机中间设置检修场。零米层主要为油箱、循环水管道、各种辅助设备等，中间6.90m 层主要是管道层，布置有加热器、凝汽器等设备，主要管道有主蒸汽管道、再热蒸汽管道、小汽机排汽管道，检修孔两侧可设置6KV 工作段配电室。汽机运转层一般为13.7m层，为大平台结构，布置有高低压加热器、汽轮发电机组、汽动给水泵、除氧器，运转层的大平台为汽机的主要检修场地。
2.1.2炉前通道布置
炉前通道共分3 层:0m、6.90m、13.70m。底层0m 为磨煤机检修通道；6.90m 层布置有辅助蒸汽联箱、大量的管道及电缆桥架；13.70m 层布置有加热器、四大管道及其他管道。
2.1.3锅炉及煤仓间布置
锅炉一般采用锅炉钢架布置形式，整体为钢结构。采用风扇磨直吹式制粉系统，磨煤机布置在炉前通道零米，6.9m层为给煤机及空预器等设备，锅炉皮带层33.00m 以上为紧身封闭，皮带层33.0m 以下为大厂房布置，在锅炉范围内，在8.0m运转层设混凝土大平台,26.00m给煤机层设岛式混凝土平台。采用一个集中控制室，布置在两炉中间。
3 主厂房结构设计
有关主厂房结构体系设计方法，葛增茂在文献中提到：一个典型的火力发电厂主厂房的设计包括主厂房采用框排架结构体系。汽机房排架结构体系，除氧煤仓间采用框架体系。框排架是厂房骨架的主要承重构件，各个框架之间由屋面结构、屋盖纵横向支撑、现浇混凝土楼盖结构、柱间支撑以及其他纵、横两向抗侧构件连接在一起，组成一个框排架传递竖向荷载、柱间支撑和屋盖支撑传递水平荷载的空间工作结构体系。
火力发电厂结构设计部分包括荷载导算、A柱内力分析、内力组合、配筋计算以及A柱牛腿设计，A柱基础设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中荷载导算包括A柱荷载导算，BC跨及B柱荷载导算，CD跨及C、D柱荷载导算。内力计算包括恒荷载与活荷载的计算，恒荷载有柱子自重、屋架自重、吊车梁自重及屋面恒荷载。活荷载包括风荷载、雪荷载、吊车荷载以及屋面活荷载。配筋计算部分主要内容为对A柱上柱、下柱及牛腿进行配筋验算，并且符合规定的裂缝宽度要求。结构设计部分需绘制的施工图主要包括：A柱配筋图、基础布置图、基础施工图、BCD框架模板图、屋面板布置图、BCD框架配筋图以及BCD框架箍筋图等。其中BCD框架配筋图与BCD框架箍筋图由PKPM软件进行绘制。
3.1荷载导算与构建选型
3.1.1荷载导算
结构部分涉及计算内容较多，在进行结构计算时要注意考虑的参数有: 基本风速、风压、雪压，抗震设防烈度，基本地震加速度，设计反应谱特征周期，当地的土壤类别及大气中的成分。荷载分析中主要荷载有: 雪荷载，风荷载，设备、管道活荷载，永久荷载，积灰荷载，地震荷载和偶然荷载。根据规定进行荷载效应组合后计算构造要求进行设计。计算分析方法：主厂房框架结构计算分析采用PKPM进行联合空间结构计算，充分考虑各构件的相互作用，使计算模型最大限度的反映结构的实际受力状态，计算出较精确的内力值。
3.1.2内力组合
排架柱内力组合考虑以下四种情况： 及相应的 、 ， 及相应的 、 、 及相应的 、 及 及相应的 、 。标准值效应控制的组合、设计值效应控制的组合、准永久值效应控制的组合，设计值效应控制的组合分永久荷载效应控制和可变荷载效应控制。
3.2构件设计
3.2.1柱配筋计算
从内力组合中选取两组最不利组合，经计算内力组合作用下均属于大偏心受压，柱采用对称配筋，纵筋采用HRB500级钢筋，箍筋采用HRB335级钢筋。纵筋有计算确定，箍筋由构造要求确定。然后在准永久组合作用下进行上下柱的裂缝宽度验算，都满足裂缝宽度的要求。
3.2.2牛腿设计
火力发电厂主厂房中，常采用柱侧伸出的牛腿来支撑屋架、吊车梁、吊车、托架等构件。由于这些构件大多是负荷较大或有动力作用的，所以牛腿虽小，确是一个重要的构件。牛腿设计先确定牛腿的尺寸然后进行配筋计算，配筋计算包括纵向钢筋、水平箍筋和弯起钢筋计算并应满足构造要求。
3.2.3基础设计
基础是重要的受力构件，上部结构传来的荷载都是通过基础传至地基的。在火力发电厂主厂房中柱下独立基础一般都是偏心受压的。根据《建筑低级基础设计规范》规定，对地基承载力在160kN/㎡-200kN/㎡，单层排架结构，6m柱距的厂房起重机额定起重量不超过300kN的二级建筑物，设计可不作地基变形验算。首先确定基础的几何尺寸，基础采用平板式锥形基础；确定基础的埋深；确定基础高度；最后进行配筋。基础钢筋采用HRB500级钢筋，保护层厚度为40mm。采用C40混凝土。柱插入杯口深度应满足三个条件：吊装时的稳定、大于5％的柱长、大于纵向钢筋的锚固长度。
3.3主要结构构件选型
火力发电厂主厂房主要结构构件包括屋面板、天沟板、檐口版、屋架、吊车、吊车梁及车档、基础梁以及天窗。构件选型可采用全国通用标准图集08G118《单层工业厂房设计选用》。
4 结语
主厂房是火电厂的核心,建筑设计与结构选型合理与否,对工程投资、施工工期以及今后的生产和安全都有较大的影响,必须慎重考虑。主厂房建筑设计及结构选型应当符合国家电力建设技术经济政策,应当考虑工程性质、地区气候、施工技术、施工场地及抗震烈度等具体因素。本文根据所学及所见火力发电厂主厂房建筑结构设计，对国内主要大型火力发电厂主厂房建筑及结构设计进行简单介绍，随着科学技术的进步与发展,主厂房结构型式应当不断改进,使之更科学、更经济、更合理,以利于我国电力工业的迅速发展。
参考文献
[1]黄胜.火力发电厂主厂房的钢筋混凝土框排架结构设计分析[J].沿海企业与科技，2009，(9):97-98.
[2]葛增茂.火力发电厂主厂房结构形式和体系评述[J].电力建设，1998,(6):15-17.
论文作者:刘天奇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：荷载论文; 厂房论文; 结构论文; 厂主论文; 组合论文; 火力发电论文; 排架论文; 《电力设备》2018年第22期论文;