主厂房框

主厂房框（精选7篇）

主厂房框 篇1

框排架结构体系由于质量、刚度分布较不均匀, 其在地震作用下扭转效应显著, 国内对该结构形式进行了研究[1,2]。由于a.地震地面运动和结构在地震中的反应都是多维的。地震动本身是三维的, 地面运动由多分量构成, 结构本身又是一个空间实体, 因此地震时在非惯性系中的运动的空间结构, 其反应也应是多维的。b.大量震害反映结构的地震反应是多维的, 大量建筑结构因为扭转而损坏甚至倒塌。c.已有大量研究表明, 考虑双向水平地震作用时, 不规则结构的反应较单向输入下有明显增大, 因此对框排架体系设计时, 考虑双向地震力影响是必须的。

1 计算模型的建立

厂房结构按8度2类场地要求进行设计其平布置见图1。

考虑到结构形式的复杂性, 将原型结构进行适当的简化:a.将屋架部分简化为一轴力杆件, 并认为屋架与排架理想铰接;b.将实际结构中的结构构件简化为空间杆或壳单元, 即梁柱简化为三维空间杆单元;楼板和剪力墙简化为各向同性的三维矩形板、壳单元。将离散化的杆、壳单元, 通过梁、柱、楼板、剪力墙程序自动形成的节点进行连接, 从而生成考虑楼板平面内和平面外变形的结构整体三维有限元空间计算模型。现采用sap2000有限元程序进行该结构计算、分析。

结构第一周期1.7846s, 为带扭转的横向振动;第二周期1.6255s, 为带扭转的纵向振动;第三周期1.1552s, 为扭转振动, 振型图如图2。

2 单向水平地震力作用下结构反应

由于a列与b列是排架连接, 实际结构中起一个2道防线作用, 故选取c列和d列柱, 由程序计算在纵横向地震力作用下, 各轴线柱的位移如下表表示。

由表1~4可以看出由于纵横向刚度差值很大, 地震力对结构的影响也就相差很多。结构在受横向水平地震力时, 2轴纵向附带有很大位移, 12轴纵向位移就减小很多, 也就是结构产生了很大的扭转变形。而结构在受纵向水平地震力时, 各柱间横向位移差值相对较小。这是由于结构端部横向有一道抗震墙, 在横向地震时能消耗结构近端的地震能量所造成。这道抗震墙对纵向振动影响较小。

结构层间位移最大处是在34.7m处, 这是由于在这一层, 结构有一道2.5m高的深梁, 与其他层梁相比刚度很大。在地震力作用下, 这道梁承担了很大的剪力, 造成局部层刚度及质量与相邻层过分悬殊, 致使层间位移过大。

3 双向水平地震力作用下结构反映

对结构输入横向影响系数为1, 纵向影响系数为0.85的双向水平地震力。经sap计算, c列柱与d列柱的位移如下表。

将表5与6, 与表1~4进行对比, 可以发现:双向地震力输入时, 结构横向最大位移与横向输入地震力时, 无太大差别, 但纵向位移与结构受纵向地震力时, 有很大差值, 结构的扭转效应更明显。但对比这6个表的同时发现, 双向地震力时部分层间的位移 (采用平方和开方的方式计算) , 并不一定比单向地震力时位移大多少。这是由于结构的复杂性, 在双向力地震力时, 某一个方向的振动会对部分构件产生有利的效果。

不同的地震波对于单双向地震动输入产生的影响不同, 有可能单向输入产生的反应与双向输入没有太大区别, 也有可能产生的差别非常大。总的说来, 双向输入下结构的地震反应大于单向地震输入下结构的地震反应, 只考虑单向地震输入会带来较大误差, 偏于不安全。对于不同的结构形式, 单双向地震输入影响的程度也不同, 单向地震动输入的计算方法只适用于简单结构, 对于复杂结构其计算结果偏小, 有时可达40%以上, 对于框排架这种非规则偏心结构, 会导致更严重的不合理结果。因此, 基于安全角度考虑, 在复杂结构计算时, 有必要考虑双向地震动输入。

4 结论与建议

用sap分析单双向地震力下的框排架结构, 认为双向地震力对该种结构有较大的影响, 在设计分析时, 应考虑双向地震力的影响。

摘要：对钢筋混凝土横向框排架、纵向框架-剪力墙结构的发电厂主厂房进行单双向地震力反应分析。研究了该类结构的动力特性, 供设计时参考。

关键词：框排架,框架-剪力墙,双向地震力

参考文献

[1]刘大海, 杨翠如.厂房抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997:617-626.

[2]王广军.框排架厂房空间结构地震反应分析[J].工程抗震, 1995 (6) :14-19.

[3]GB 50011-2001, 建筑抗震设计规范[S].

主厂房框 篇2

关键词：余热发电,框排架结构,楼梯,抗震设计,影响

期、刚度分布及构件内力影响较大。结构中楼梯及周边构件将承担更多的地震力,楼梯处主体结构须考虑地震影响,在抗震条件下应增强构造要求。最后提出了楼梯结构抗震设计及构造措施。

在汶川及历届地震灾害中,楼梯作为生命通道却破坏多有发生,有些甚至断裂、倒塌。这些引起了我们对以往楼梯设计方法的反思,2008年版《建筑抗震设计规范》[1]对其布置、构造等亦提出了相应的规范要求,如第3.6.6条规定:结构计算中应考虑楼梯构件的影响。余热发电项目由于是回收利用排放的烟气余热进行发电,并将电能回用于生产建设中,既节约了能源又能为企业节省生产成本,但其规模决定了发电主厂房与燃煤电厂相比其规模将更小、布局将更加紧凑、结构形式将更加的侧重于为工艺服务等。其结构布局一般为框排架结构体系,汽机间与配电室、集控室等综合布置,其结构竖向层的布置较为杂乱,存在大量的错层现象,受其功能布局限制,楼梯往往布置于框架结构侧边或转角处,这就导致了结构在抗震性能方面存在“先天性不良”。分析了余热项目发电主厂房现浇楼梯对整体框排架结构的影响,提出了此类结构楼梯的抗震设计建议。

1 楼梯参与结构整体计算的空间分析

现浇楼梯和结构主体共同形成一个空间结构受力体系,因此以往传统的楼梯设计将楼梯作为一个独立的构件,并无具体的结构设计要求,无完整的结构概念体系来考虑是不太合适的。所以,研究楼梯的地震作用及对整体结构的影响须将楼梯与主体结构作为一个整体进行分析。楼梯包括梯板、平台板、梯柱和梯梁,在设计中须强调其作为一个完整的结构概念,并参与到结构整体中进行考虑。汶川地震后,现行流行软件中大部分均有楼梯参与整体的分析功能了。设计软件要实现楼梯参与空间分析,一要操作简单,应主要采用参数化输入方式;二要计算模型自动处理功能强,无需人工干预可将楼梯构件自动网格剖分,并转换为有限元模型,楼梯板、平台板、梯梁、梯柱、楼梯间角柱、楼梯间混凝土墙、楼梯间砖墙和框架梁之间所有节点自动对应,所有构件交界处变形协调。计算结果输出应包括梯梁、梯柱、楼梯板和平台板的应力、内力和配筋。楼梯构件参与空间分析将影响结构侧向刚度、周期、位移和内力等所有计算结果。

2 实例计算及分析

2.1 楼梯结构对主体结构的影响

参照工程实例(见图1),用PKPM程序建立框排架结构模型分析楼梯地震作用及其与主体结构之间的相互影响。汽机间水平向柱子间距为6.0m,垂直向柱子间距电控室跨距为8.0m、汽机间为3个5.0m,第一层(电气间)层高为3.6m,电缆夹层层高为3.4m,集中控制室层高为4.5m,楼梯均为普通板式楼梯。基础顶标高为-2.300m,Ⅱ类场地,设防烈度为8度,第二组,设计基本地震加速度为0.20g。计算中考虑结构的非对称性引起的扭转效应,取振型数为12个,结构阻尼比为0.005,周期折减系数取0.80。表1为不输入楼梯结构和输入楼梯结构两种情况下的参数比较。图2比较了有楼梯构件与没有楼梯构件下X向和Y向地震楼层位移角。从图表可以看出,输入楼梯结构时对整个框架架结构影响较大。X向布置的梯板对结构X向和Y向均有影响,对楼梯顺跑向的影响总体说来更大,但由于框排架这种特殊结构在图示的布置中,对横向的影响亦不能较大。层2的位移角变化最明显,随层数增加影响逐渐减少。

2.2 框架梁、柱内力分析

此处仅取边跨框架进行分析,图3、图4为楼梯未参与分析与参与分析楼梯间处框架梁、柱的轴力与剪力。可见考虑了楼梯的空间作用后,在与休息平台相连的框架梁中剪力有较大幅度的增加,此例中增加了约116k N;平台处下部柱子因承担上跑梯段传来的轴力,剪力增大幅度较多,此例中增加了近140k N,轴力增加了近2.8倍。在输入楼梯参与分析之后,由于楼梯结构的空间作用使得楼梯间处的刚度增大,地震作用下水平力将与楼梯板轴力的水平分量相平衡,并且由于楼梯板坡度的缘故,相当于形成了一个斜向支撑,具有更大的刚度而造成内力的集中。同时由于框架柱计算高度减小,抗侧移刚度增大,承担了比未考虑楼梯参与情况下更大的剪力。

2.3 楼梯结构地震作用分析

从图4中可以看出,在地震的反复作用下,楼梯梯板呈现出反复受拉、压的受力状况,因此地震作用下楼梯梯板受力应为一种拉(压)弯受力构件。按照传统设计方法,楼梯只考虑垂直方向荷载将其当着一种简支构件计算,在此例中楼梯受力弯矩M=37.6k N·m,通过整体计算分析其梯板在地震作用状况下最大轴向力达到了596k N。设计钢筋采用二级钢筋,fy=300N/mm2,可以得到不考虑地震作用情况钢筋用量约为[2]:As=M/(γ×fy×h0)=936mm2;地震荷载作用下钢筋用量为:As=1 987mm2。可以看出其钢筋用量约常规设计方法用量的2.1倍,说明梯段的抗震承载力存在较大的不足,梯段的设计需要考虑整体作用效应下地震作用的影响。

3 楼梯的抗震设计建议

由上文分析可以看出,由于楼梯的存在增加了结构的刚度,参与了楼层间水平地震作用的传递过程,对框排架这种填充墙较少的结构其作用较为明显,楼梯间处框架梁、柱内力和楼梯构件内力均相应增大。因此在楼梯设计时应将其看作为一个完整的结构,可以认为是结构的一个局部结构单元,需要结合震害从概念上加以把握。在此类结构设计时建议可以采用以下措施:

1)在结构设计时应通过建立整体分析模型来确定结构与楼梯的薄弱部位及受力。

2)楼梯间周围框架结构受力均影响较大,梁内剪力提高很大,柱子形成短柱,梯板和梯梁亦不能简单的按照普通简支梁考虑。除应根据计算确定构件受力与配筋外,建议增强楼梯结构体系概念设计。

3)梯间框架梁、柱建议全(长)高加密箍筋,梯梁在跨中与端部箍筋采取加密构造,在设防烈度较高的建筑中建议全长加密。梯板增加设计厚度并纵向钢筋采用双层通长配筋,角部钢筋采用比梯板内纵筋大一个级别的钢筋,并在板垮1/3处采用类似梁的箍筋构造,以增强梯板的面外抗弯能力。

4)施工须保证梯段的连续性,施工缝的留设应位于梯板与梁的连接处,不得将其留设于板跨内。

参考文献

[1]GB50011-2001建筑抗震设计规范(2008年版)[S].

主厂房框 篇3

某火力发电厂主厂房采用钢筋混凝土框排架结构体系(见图1),汽机房、除氧间及煤仓间顺列布置。汽机房部分为单跨排架结构,跨度18m,柱距6m,设有一台A5级20t/5t桥式吊车,轨顶标高14.000m,屋架下弦标高16.500m。除氧间及煤仓间部分为单跨6层框架-抗震墙结构,柱距9m×6m,屋面标高28.000m。单跨排架与单跨框架-抗震墙采用铰接连接形成整体框排架结构,锅炉房部分与主厂房脱开,由锅炉厂家整体设计。主厂房总建筑面积2590m2,建筑占地面积1534m2,电厂建设规模属于小型火力发电厂。

2 荷载和作用

结构设计使用年限为50a,安全等级为二级,结构重要性系数为1.0。抗震设防烈度为7度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.10g。场地土类别为Ⅱ类,特征周期为0.35s;建筑结构阻尼比取0.05。50a一遇的基本风压ω0=0.35k N/m2,地面粗糙度为B类。50a一遇的基本雪压s0=0.60k N/m2。屋面活荷载取0.50k N/m2。楼面活荷载根据工艺要求取值。

3 结构模型建立

火力发电厂主厂房属于行业有特殊要求的工业建筑,其抗震设计应按照有关专门规定执行。工业建筑中,一些因生产工艺要求而造成的特殊问题的抗震设计,与一般建筑工程不同,需由有关的专业标准予以规定。主厂房的结构布置应满足工艺要求及设备布置要求,并宜减轻工艺荷载和结构自重及降低建筑物的高度和重心,其质量和刚度宜均匀、对称,并不宜设置较长的悬臂结构,不宜在悬臂结构上布置重设备。主厂房框排架结构宜采用三维空间体系进行结构整体分析,并应将主厂房外侧柱、汽机房平台结构(非独立布置时)进行联解。考虑楼(屋)盖平面内的刚度,计入水平地震作用扭转的影响,必要时可选择荷载较大的代表性框架进行平面校核。主厂房钢筋混凝土单跨框排架结构体系由于工艺和设备布置的特殊要求,经常会出现楼面标高错层、平面布置不规则、纵向不等跨、竖向布置不规则,与抗震概念设计有较大出入。所以,框排架结构体系中的框架结构部分难免出现一些抗震概念设计方面的先天性薄弱环节。为避免出现超规范而使方案和施工图的审查不能通过,在本工程的建模计算和设计过程中采取了一些措施来加强结构抗震性能,以满足相关规范的要求。

本工程汽机房外侧排架柱纵向采用了框架结构,在除氧间及煤仓间相应楼层标高处均设置一道通长的框架梁,增强排架柱纵向刚度并承担外围墙砌体荷载。汽机房屋面采用有檩屋盖轻型屋面系统,屋架选用标准图《轻型屋面梯形钢屋架》,屋面檩条使用C型截面檩条,屋面板采用压型彩钢板。从历次地震的震害情况来看,轻型屋盖比重型屋盖抗震性能好,采用轻型屋盖对整体结构抗震设计有利。

本工程除氧间、煤仓间为单跨结构,《建筑抗震设计规范》[1]规定,超过24m的丙类建筑不应采用单跨框架结构。为避免施工图审查时不同的人对规范理解的不同而产生结构形式超规范,审查一票否决,本工程采用了框架—剪力墙结构。另外,在工艺布局允许的条件下采用框架—剪力墙结构,能有效加强抗侧力构件,实现“强柱弱梁”的抗震概念设计(见图2),以保证结构“大震不倒”。本工程主厂房单跨方向(横向)设置剪力墙,可以调整抗侧力构件两个方向的刚度,使两个方向的动力特性相近,尽可能减小建筑物的扭转效应。

4 计算分析

主厂房框排架结构计算分析采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部之SATWE(2010网络版)计算软件对结构进行三维空间整体计算分析。只考虑水平地震作用,计入扭转影响。由于本工程工艺布局的特殊要求,计算时SATWE建筑结构的总信息中出现薄弱层,标高11.000m层为结构薄弱层,该层X、Y两个方向侧向刚度,与上1层相应侧移刚度70%或上3层相应平均侧向刚度80%的比值Ratx1、Raty1均小于1。具体数据如下:

根据《建筑抗震设计规范》要求,薄弱层应进行弹塑性变形分析,本结构在罕遇地震作用下对结构薄弱层进行弹塑性变形计算,采用了弹塑性时程分析法,其层间位移角计算结果见图3所示。

在罕遇地震作用下薄弱层层间位移角能满足限值规定,实现了“大震不倒”的要求。

结构最大水平位移计算结果见表1。

注:其中θe表示最大层间位移角,Ratio表示最大位移与层平均位移比值,Ratio-D表示最大层间位移与平均层间位移比值。

考虑扭转耦联时的振动周期计算,前两周期均为平动为主的自振周期,第3周期开始出现扭转为主的自振周期。前3振型周期计算结果见表2。

考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y方向的平动系数、扭转系数

本工程中柱轴压比控制在0.4以内,框架柱及排架柱实际配筋比计算配筋值提高5%,框架柱及排架柱全高范围内箍筋加密。

5 结论

与一般建筑工程不同,火力发电厂主厂房的结构设计不可避免地出现一些因生产工艺要求而造成的特殊问题的抗震设计。在理解和执行《建筑抗震设计规范》的同时,也要按照相关行业标准及规范进行抗震设计。如本工程所述,在工程设计中采用一些对抗震有利的结构形式及对抗震薄弱环节的加强措施,可以有效地提高结构体系的抗震性能,满足结构使用的安全性。本工程已于2012年建成并投入使用,使用状况良好。

摘要：结合某火力发电厂主厂房结构设计,介绍主厂房采用单跨框排架结构设计的基本思路,分析了主厂房钢筋砼框排架结构抗震的薄弱环节。按照国家现行设计规范结合过去工程设计经验,分析并解决在设计和工程审查中遇到的常见问题。

关键词：火力发电厂主厂房,钢筋混凝土框排架结构,抗震设计

参考文献

[1]GB50011—2010建筑抗震设计规范[S].

[2]GB50010—2010混凝土结构设计规范[S].

[3]GB50009—2012建筑结构荷载规范[S].

[4]DL5022—2012火力发电厂土建结构设计技术规程[S].

[5]GB50260—96电力设施抗震设计规范[S].

主厂房框 篇4

火力发电厂主厂房采用汽机房、锅炉房、侧煤仓间布置方式。汽机房采用大跨度36.00m, 原除氧间取消, 5、6号低压加热器及3号高压加热器、除氧器布置在汽机房运转层, 布置形式较为独特、紧凑, 可相应缩短施工周期。

(一) 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。中间6.90m层主要是管道层, 布置有加热器及小汽机、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, 检修孔两侧为6kV工作段配电室。汽机运转层为大平台结构, 布置有低压加热器、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。

(二) 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。

(三) 锅炉及煤仓间布置

锅炉采用风扇磨直吹式制粉系统, 磨煤机围绕锅炉四边布置, 锅炉皮带层56.50m以上为紧身封闭, 皮带层56.50m以下为大厂房布置, 在锅炉范围内, 在13.70m运转层设混凝土大平台, 28.00m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。

二、汽机房结构特点及结构选型

(一) 结构特点

1.汽机房采用大跨度36.00m, 原除氧间取消, 汽机房结构横向抗侧移刚度较小。抗侧力构件较弱, 对结构计算不利。

2.机组的设备、管道及检修区等荷载较大, 且汽机房内设备、管道及检修区紧凑, 高低压加热器、除氧器等大型设备布置在汽机房平台上。

(二) 结构选型

汽机房结构采用如下形式:13.70m以下由汽机房排架柱、平台梁及柱联合组成现浇钢筋混凝土框架结构体系, 13.70m以上横向为现浇钢筋混凝土排架结构体系, 纵向设现浇纵梁形成框架结构。汽机房纵向柱距一般为10.0m, 伸缩缝处设双柱, 2柱中心距1.20m, 纵向总长度为172.20m。

汽机房跨度36.00m, 采用梯形钢屋架, 屋架下弦底标高29.20m, 上铺金属复合保温屋面板。汽机房设2台80/20t轻级工作制桥式吊车, 采用钢制吊车梁。6.90m、13.70m楼面采用大平台, 与汽机基础脱开, 局部采用格栅板通风, 楼面采用钢梁浇制板, 压型钢板做底模。

汽机房固定端山墙及扩建端山墙运转层以下采用现浇钢筋混凝土框架梁柱, 运转层以上采用钢抗风柱, 屋架下弦及13.70m运转层处作为抗风柱的支点, 均不设置抗风桁架。

主厂房围护结构:1.20m以下为陶粒混凝土砌体, 1.20m以上为复合金属保温板封闭。炉前通道跨度8.00m, 每层平台及屋面主梁在汽机房侧连接采用滑动支座, 在锅炉房侧连接采用固定支座。

三、施工及计算模型的建立

(一) 施工问题

该工程为现浇钢筋混凝土框排架结构, 楼面采用钢梁浇制板, 压型钢板做底模。施工时, 钢筋混凝土梁柱一同浇注, 在框架梁上部板底的位置 (板厚分别为114mm和124mm) 留施工缝, 待楼面钢梁与框架梁焊接安装完成后, 上面铺设压型钢板并浇注混凝土。实践证明此方法安全、速度快、周期短, 且与钢结构相比造价低。

(二) 计算模型及结构计算分析

横向框架、纵向框架分析采用PK软件进行结构计算。梁支座弯距调幅系数0.9 (梁端出现塑性铰是框架较合理的极限状态, 故允许对梁端最大负弯矩进行调幅, 现浇框架调幅系数0.8～0.9) ;梁惯性矩增大系数:中框架取2, 边框架取1.5;计算周期折减系数1;阻尼比0.05;抗震等级二级 (地震力计算方式采用振型分解反应谱法) ;计算振型个数5个;地震作用效应增大系数1。

典型结构计算模型是 (5) 轴和 (8) 轴, 计算结果见表1。表中F n为轴力, MX为X向弯矩, MY为Y向弯矩, VX为X向剪力, VY为Y向剪力。

四、结论

第一, 在设计中采用汽机房框排架柱、平台梁及柱联台组成现浇钢筋混凝土框架结构体系, 同时又考虑了另外一种结构模型, 即汽机房平台采用钢筋混凝土柱、钢结构梁。若采用此种形式, 则梁上不用埋埋件, 管道安装改动也方便, 故进行了分析比较。此种结构模型中, 所有梁与柱之间铰接, 结构刚度比设计所采用方案低。由于汽机房的设备及管道与后部的锅炉连接较多, 而汽机房与后部结构为各自独立的结构体系, 部分水平荷载不能按内力考虑。计算表明水平荷载作用下侧移较大, 还需加横向、纵向支撑, 但确定位置很困难。计算和分析对比表明工程采用的结构形式整体性和抗震性好, 能提高薄弱部位的抗震能力, 避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。

第二, 机组的设备、管道及检修区等荷载较大, 且本工程汽机房内布置紧凑, 除氧器等大型设备布置在汽机房平台上, 以及除氧间取消, 导致汽机房的抗侧力构件较弱。在这些不利情况下, 虽然进行了优化设计, 但与传统汽机房钢结构平台相比, 由于混凝土梁截面高度大 (除氧器下框架梁高1.50m) , 造成13.70m及6.90m层布置热机管道空间减小。

摘要：火力发电厂是重要的生命线工程, 钢筋混凝土框排架结构是我国火力发电厂主厂房中汽机房、除氧煤仓间的主要结构形式。文章以单机容量600MW某大型火力发电厂房为例, 研究该类结构的设计及计算。

城市垃圾发电项目主厂房结构介绍 篇5

国家环境保护“十一五”规划中提到“综合治理大中城市环境, 加强工业污染防治, 加快燃煤电厂二氧化硫治理, 重视控制温室气体排放, 妥善处理生活垃圾和危险废物”等任务目标。因此将城市生活垃圾经过焚烧等科学处理后全部用来发电, 变废为宝, 是利国利民推进持续发展的一个重要手段。

从2002年开始, 中国中元国际工程公司开始承接城市垃圾发电项目的设计工作, 先后完成了太原城市垃圾焚烧发电工程 (以下简称太原厂) 及张家港市生活垃圾焚烧发电工程 (以下简称张家港厂) 。目前太原厂已投入运行;张家港厂正进行土建的施工。下面从结构方面介绍此类项目主厂房的结构特点。

2主厂房结构组成及工艺流程

工业厂房是为满足工艺要求而设置的。垃圾焚烧发电主厂房首先要满足的是焚烧和发电。因此有必要了解其基本工艺流程及相对应的主厂房各部分功能。

与工艺流程相配套的土建工程有:汽车坡道、垃圾转运间 (垃圾卸料平台及垃圾储存间) 、焚烧烟气处理间、汽轮机间、飞灰固化间、烟道及烟囱。

主厂房各部分功能:

汽车坡道———是垃圾进车间的必经通道。垃圾从城市的各个角落由汽车运至厂区, 通过汽车坡道到达二层垃圾卸料平台。

垃圾转运间———垃圾车在卸料平台通过垃圾门将料倒入垃圾坑储存发酵。垃圾中的水分通过垃圾坑底部的溢流槽流入渗滤液坑。发酵产生的废气由顶部风口排出。干料通过起重机抓斗将其倒入给料仓送入给料机与辅料 (主要为煤或油) 混合, 最后进入焚烧炉。

焚烧烟气处理间———垃圾焚烧发电中几乎所有的大型设备均安置在此车间:焚烧炉、余热锅炉、省煤器、半干式反应塔、布袋除尘器、引风机等。

焚烧炉内产生的高温烟气由余热锅炉、省煤器等热能回收装置进行能量回收, 余热锅炉产生的过热蒸汽送入汽轮发电机组进行发电。而焚烧锅炉尾部烟气经半干式反应塔 (含一级旋风分离器) 和布袋除尘器处理, 由引风机经烟道排至烟囱。

汽轮机间———汽轮发电机组工作间。

垃圾焚烧电厂是以垃圾焚烧余热锅炉产生的蒸汽为动力, 将其送入汽轮发电机组完成发电过程的。垃圾焚烧电厂的主要目的是为了焚烧垃圾, 发电是垃圾焚烧过程中的副产品, 汽轮发电机组的选择在满足各方效益原则下, 容量多为8000kW～12000kW。

飞灰固化间———除灰渣系统的终端装置。置有贮渣 (灰) 仓、水泥仓、粉尘加湿搅拌机等设备。而出渣机、除灰机在焚烧烟气处理间地面的灰渣沟里。

垃圾及辅料经焚烧炉燃烬后的炉渣、余热锅炉内烟气沉降后的灰尘、旋风分离器和省煤器灰、半干式反应塔灰以及烟气, 最终经布袋除尘器捕捉后烟尘经固化处理, 由汽车外运填埋。

烟道及烟囱——烟气出口。

垃圾焚烧的烟气成份复杂, 且含有二恶英和重金属等有害物质。经脱硫、除尘等烟气处理达到环保指标后才能排放。为便于环保检测, 尽快分析原因, 通常采用一台锅炉配一个烟囱, 多个烟囱成集束形布置, 外包钢筋混凝土筒壁。

3主厂房结构特点分析

汽车坡道———为钢筋混凝土框架结构。坡道宽8.5m, 二车道。柱距10 m左右, 坡度8%。主次梁结构。主梁均与柱绞接, 以防温度应力。

垃圾转运间———垃圾转运间由垃圾卸料平台及垃圾储存间构成。采用现浇钢筋混凝土框排架结构。但与一般的框排架相比, 结构更复杂。比如垃圾卸料平台为2层, 底层为多跨框架, 顶层却是单跨排架;而垃圾储存间整体为高大单层排架 (一般跨度24m～33m, 下弦标高30m左右) , 但内含大体积钢筋混凝土垃圾坑 (垃圾坑容积依生产规模而定:太原厂31 940m3, 张家港厂30230m3) , 而与垃圾坑紧邻的是单跨4层框架设备层。因卸料平台与储存间刚度相差悬殊, 设计中将卸料平台与储存间相连的梁端用牛腿进行铰接连接, 梁对柱子仅传递轴力, 不传递弯矩。以避免因两者刚度不均在风荷载和地震作用下引起大扭转, 导致四角位移无法满足要求。太原厂垃圾坑平面见图1。

垃圾坑为钢筋混凝土结构, 侧壁高达20多m。四周与部分框 (排) 架柱相连。在进行整体空间计算时, 这部分墙体不好处理。如果作为剪力墙输入, 在平面内它能吸收大部分水平荷载引起的内力分配, 但实际上它只是一个开口的大方盒, 作为剪力墙不够条件。但如果作为自承重的墙体输入, 对框架梁是个不小的负担。特别是在地震区 (太原厂抗震设防8度, 张家港厂抗震设防6度) , 地面以上混凝土侧壁不参加内力分配似乎也不合理。我们判定与柱相连的侧壁实际上参与了内力分配, 因为在外力作用下, 侧壁不是孤立的, 不能独善其身。但分配多少只能人为来定, 应与假定的结构计算模型相配套, 与施工图中的配筋构造相协调。从结构的角度讲, 理想的做法是让垃圾坑完全独立, 与厂房柱脱开, 成为真正的自承重构件。但实际不易做到。因为需要多增设两排柱子, 使厂房排架柱与垃圾坑侧壁间出现一条宽4m～5m的狭长通道, 工艺布置会不紧凑;建筑布置会有鸡肋空间;业主会觉得浪费地皮。几方都不讨好。垃圾坑底板面积大, 施工时要考虑温度应力。一般采用低热混凝土浇筑。而垃圾坑基底反力小, 四周与框排架柱条形基础连在一起有拉扯影响, 中间部分底板可待主体结构封顶后再浇灌 (对于水位高地区会增加施工成本) , 条形基础尽量加大面积减少基底反力, 以减少两者因沉降不均和温度应力所产生的裂缝。太原厂垃圾坑底板剖面见图2。

垃圾坑防水采用自防水和柔性防水二道防线。采用双层钢筋混凝土来提高抗腐和抗冲击性能。垃圾坑底板应有足够的坡度导向溢流槽, 便于渗滤液收集和排放。溢流槽侧的不锈钢篦子应有足够的高度和强度。目前国内的垃圾不分类, 溢流槽很容易堵塞。特别是北方采暖期, 垃圾含土量高, 影响垃圾焚烧质量。太原厂为解决这个问题, 正实施垃圾前分选项目, 预先将垃圾中的土分离出来以满足焚烧要求。

焚烧烟气处理间———为大跨度单层厂房, 有焚烧和烟气处理两个区域。采用装配式空间钢结构。因两个项目的厂房结构有所不同, 现分别进行叙述。

1) 太原厂的焚烧烟气处理间与钢筋混凝土的汽轮机间和飞灰固化间连在了一起, 成为钢混联合厂房。东西两侧分别借用飞灰固化间和汽轮机间的两排柱子作为网架的支座。为应对东西两侧混凝土结构边柱柱顶位移不协调, 网架采用滑动支座。此方案可节省两排钢柱 (约400t钢) , 同时增加车间使用面积10%。

焚烧车间平面尺寸53.25m×57.0m, 网架下弦标高31.85m。烟气处理间平面尺寸24.0m×57.0m, 网架下弦标高20.6m。中间共用一排柱。钢柱采用构格柱, 截面1.8m×0.6m (焚烧车间) 、2.0m×0.6m (中间共用) 、1.2m×0.6m (烟气车间) 。钢梁采用热轧型钢实腹梁, 4m左右设一道。依管道进出标高调整梁顶标高。

下面介绍焚烧车间的网架设计。网架平面尺寸53.25m×57.0m, 沿57m设计成4坡 (坡度5%) , 两侧及中间为天沟。有2个天窗30m×8.5m×3.6m (h) 。网架高度3.5m (最低处) 。车间内工艺管道众多, 与网架有直接关系的管道有:3个一次风管 (2.0m×0.94m) 和二次风管 (2.5m×1.6m) 、3个烟气放散管 (φ1200mm) 、3个蒸汽消音器排放管 (φ1100mm) 、6个余热炉安全阀排汽管 (φ350mm) 、16个屋顶风机 (g=185kg/个) 。其中风管由垃圾转运间从北侧腹杆穿过进入车间, 其余穿过屋顶 (大于1m的管子考虑吊重6t/个) 。为此网架抽掉了部分腹杆和下弦杆。用钢量24kg/m2。

2) 张家港厂焚烧烟气处理间为独立的空间钢结构, 除了焚烧和烟气处理两大区域, 它的南侧还毗邻飞灰固化车间和灰渣库。焚烧和烟气处理平面尺寸66.0m×57.5m, 共用一个带弧度的网架, 下弦标高最高点36.3m, 最低点18.55m。弧度的起点设置了一排钢柱, 作为焚烧与烟气处理空间的分隔。这样一个空间, 工艺布置紧凑, 建筑外形流畅。因西侧紧邻垃圾转运间处安装了焚烧炉, 西侧边柱只能取消。为增加西侧的刚度, 柱顶设计了一个跨度为57.5m的大桁架 (高4.9m) 。由于西侧为室内, 没有墙体, 没有风荷载, 加上此工程抗震设防烈度6度, 对计算影响不大。钢柱采用构格柱, 截面2.0m×0.6m (南北边柱) 、1.8m×0.6m (中间与东侧柱) 。南侧毗邻的飞灰固化车间平面尺寸33.0m×15.0m, 屋面钢梁下弦标高28.8m, 构格柱截面1.6m×0.6m。钢梁设计仍与太原厂一样。

汽轮机间———一般均采用现浇钢筋混凝土框排架结构。

排架部分安装汽轮发电机组, 容量多为8000kW～12000kW。排架跨度15m～18m, 柱距6m。设一台桥式电动起重机 (16t/3t) 。汽轮机基础为框架式基础。根据《动力机器基础设计规范》 (GB50040) , 对工作转速为3000r/min、功率为12.5MW及以下的汽轮发电机, 当基础为由横向框架与纵梁构成的空间框架时, 只需满足一定的刚度要求, 可不进行动力计算。

框架部分通常布置配电、除氧、化水处理。2层～3层, 柱距尽可能与排架部分相协调。但层高很难统一。配电常有2.2m的电缆夹层;除氧间层高要求8m以上, 因此错层不可避免。加上汽机间的操作平台、吊车梁、屋架等约束点, 还有楼梯间, 会形成很多短柱。

框架与排架的平面位置只能依工艺要求布置, 对结构来说也不会太理想。虽然大体上是一个矩形, 但4点刚度不均衡。在地震计算时扭转很明显。太原厂抗震设防烈度8度, 薄弱点的位移不容易满足, 使得排架柱截面做得很大 (0.6m×1.0m) 。

排架的屋盖体系从结构设计上来说, 最好是无檩体系, 可以增加排架刚度。但现在基本上被业主与施工单位否定了, 理由是大型屋面板从制作到安装给施工带来很多麻烦。市场推崇轻钢屋面。但轻钢屋面对整个框排架抗震计算不利。因此张家港厂 (6度设防) 采用了轻钢屋面有檩体系, 太原厂 (8度设防) 采用了整体刚度较好的网架。如果经济条件许可, 网架是一个很好的选择。

飞灰固化间———张家港厂的飞灰固化与焚烧烟气处理间组成一个空间钢结构。太原厂有一个独立的飞灰固化间, 采用了现浇钢筋混凝土框架结构。因为工艺的瓶瓶罐罐高高低低, 使得楼板不能连续;有些设备容许室外, 局部取消了围护墙和屋面板;两个灰库因出灰需要抽掉了几个柱子。整个结构因设备安装运行而支离破碎, 看上去像是一个大构件, 不像是一个建筑物。因此如果没有足够的规模, 厂房没有形成完整的空间, 不主张飞灰固化间成一个独立的结构单元。

烟囱———前面说过, 为了环保, 每台焚烧炉单独采用了一个排烟筒。因此垃圾发电厂烟囱基本为套筒式多管烟囱。内管为钢烟囱, 直接与腐蚀性烟气接触。材料通常采用不锈钢或普通钢材刷防腐涂料。内管分段设置, 每段重量由外筒各层楼板承担。承重外筒选择钢筋混凝土结构, 每10m设一层楼板, 便于内筒安装与承重, 也是以后运行的操作平台。太原厂烟囱高80m, 张家港厂烟囱高60m, 强度计算均为风荷载控制。多管内筒以环形布置最佳。外筒截面以圆形受力最好。但业主为求新颖, 也希望尝试不同的外形。太原厂选择了正三边形, 邻边以圆弧连接。如果业主还想在烟囱上做一些装饰, 使它成为厂区的亮点, 可以采用地面灯光投影效果或在外筒壁上刷各种图案 (在航空标识下方) 。不提倡在外筒增加多余包装使筒体体积增大而吸纳过多风荷载增加土建投资。不提倡的另一原因是多余包装不慎从高空落下会造成人员伤亡。应避免此类安全隐患。

太原厂网架平面图见图3。张家港厂剖面图见图4、图5。

地基基础———两个厂的地基情况不同, 现分别介绍。太原厂地处黄土高原, 海拔约900m。场地为湿陷性黄土 (III～IV) 。整个场地采用满堂红灰土 (局部水泥) 挤密桩进行地基处理。桩径400 mm, 桩距1.2m (梅花形) , 桩长15m。要求处理后的地基承载力特征值不小于250kPa, 剩余湿陷量不大于200mm。整个厂房以柱下独立基础为主。其中垃圾坑四周基础由近至远分别采用条形及独立基础, 使基 (坑) 底反力由小到大逐渐过度, 以减少因柱基沉降对垃圾坑底板的约束作用, 避免应力集中。太原厂基础平面图见图6。

张家港厂位于长江下游南岸, 自然地面标高约为2.4m～3.2m (黄海高程) 。地下水位高, 上层土质软弱, 压缩性高, 强度较低。无法采用天然地基。根据当地现有条件及习惯, 本工程采用当地预应力混凝土管桩, 桩径500mm、400mm, 桩长12m～19m。张家港厂基础平面图见图7。

4结束语

无论是工业建筑还是民用建筑, 结构都是重要的载体。对于结构设计, 安全是第一位的, 否则一切设计理念都将付之东流, 皮之不存, 毛将焉附。随着国民经济不断发展提高, 社会的安全成本也会不断增加, 进一步提高结构的安全系数是今后的趋势。如何在安全的原则下满足工艺要求并做到结构设计的合理性是我们追求的目标。

摘要：城市垃圾发电项目主厂房一般有若干个结构单元组成。通常采用多层钢筋混凝土框排架结构和大跨度钢结构, 以及两者混合的联合厂房, 框排架结构刚度差异大。文章介绍了地震作用时的协调问题及联合厂房不同材质在地震时的不同反应等设计难点。

垃圾焚烧发电主厂房立面设计初探 篇6

1 工艺布局

垃圾焚烧发电厂房建筑群一般由焚烧厂房(通常又称主厂房)、发电厂房(含汽机房等)、烟囱及高架引桥(栈桥)4部分组成。焚烧厂房通常位于用地的中心区域,体量大,地位突出,是厂区建筑的主体。根据工艺生产线流程的要求,厂房主要由四跨组成:垃圾接收跨、垃圾贮坑、焚烧跨、烟气除尘跨,四跨紧密相连。

1)垃圾接收跨一般为2层,由高架桥直接接入,垃圾接收平台板面标高常见的为7 m左右。为防止臭气外溢,一般这个高度以上外墙尽可能少开或不开窗,采用屋顶采光带采光。2)与垃圾接收跨相邻的为垃圾贮坑,因为避免臭气密闭性要求,外立面可尽量减少开窗。因进料口的高度一般为25 m,故抓料吊车的轨顶高度一般为28 m左右。垃圾贮坑尺寸(长、宽、深)由垃圾容量决定,一般根据日处理量、堆存天数等指标确定。3)焚烧跨为主厂房的核心跨。因为焚烧炉及余热锅炉设备要求的空间很高,一般设备净高约有42 m,故此跨的空间高度要求是四跨中最高的,也是立面设计中的重点部位。4)烟气处理跨紧邻焚烧跨,此跨烟气处理设备是将烟气中所含的有毒有害物质,有效处理至规定浓度之下,并应避免设备产生腐蚀或阻塞等不良现象。有的焚烧厂从良好散热方面考虑并为节省投资,这一跨不作建筑围护结构,将设备直接暴露在外部。从某种意义上来说这种大型裸露的设备更加强化了项目的工业感,极富鲜明特征而使建筑物具有极强的标志性。焚烧厂房其后与烟气处理跨相连的就是高耸的烟囱,高度一般为60 m～80 m,极具工业建筑特色和标志性。烟囱平面形式有圆形、方形甚至其他灵活形体,具体应与主厂房的外立面风格相协调。中控室、升压站及汽机房等均属于与焚烧厂房密切相关的辅助生产用房。根据项目规模和用地情况,其与焚烧厂房有分开和连接两种布局方式。分开布局即将焚烧厂房与发电厂房脱开一定距离,并架设连廊相通,以方便人员及管线穿行。其不足之处是焚烧厂房与汽轮发电机房及中央控制室相连接的管线长度增加,增大了管线传输中的损耗,也拉长了设备监控人员巡查路线距离。连接布局即将焚烧厂房与发电厂房贴紧形成一个整体,管线及人员流程都相对较短,其与分开布局的优缺点正好相反。

2 结构体系

主体常用的是框排架结构,屋面一般采用轻型钢结构网架或屋架、钢梁等。空间跨度等均较大。生产辅助用房一般采用现浇混凝土框架结构。

3 主厂房立面设计

在国内,现有的焚烧主厂房的立面设计主要还是集中在屋顶的变化。为节省投资,平面基本上都是矩形,局部凸出凹进,细节上有所变化。屋顶造型多见的仍然是弧形,根据跨度进行竖向划分,一般由2组～4组弧形屋顶体块高低错落沿工艺生产线方向展开,呈现一条变化的曲线和韵律。图1为在建的福建省莆田垃圾焚烧厂,两条一高一矮的蓝色弧线相映成趣,简洁大气,蓝天下的天际线非常优美舒展。图2为常州市垃圾焚烧发电厂,吸引人视线的亦为屋顶的两条弧形曲线,不同于其他弧形屋顶的飞挑,这两笔线条取自椭圆的一部分,向下内扣,圆润丰满,层叠有致,宛如花瓣亦如波浪,赏心悦目。

平屋顶多与下部厂房形成盒子,可稳重大气亦可灵活不乏趣味。图3为已建的苏州光大垃圾焚烧厂,两期厂房毗邻而建,带形窗及绿色(1期)红色(2期)色带强调了建筑的水平线条,主厂房正立面上L形的玻璃幕墙成为该建筑的视觉焦点。整个建筑棱角分明、虚实有序、朴素大方而气势稳健。图4为瑞士一垃圾焚烧厂,画面中可看出仍然是按四大跨划分的体块,4部分形成4个盒子,材质颜色各异,分别独立而紧紧挤靠搭乘在一起,极大地消解了主厂房的巨大体量,貌似随机的组合却使建筑本身充满趣味。

图5为一垃圾焚烧处理厂的竞标方案,主厂房立面设计也为典型的“盒子”意向,但是该立面突破了常规的以四跨竖向划分体量的方式,而是采用水平划分的手段,形成上下两个主要体量。几何形体简洁大气,线条流畅肯定,加上对比的色彩材质搭配和精致的细部处理,厂房整体气势恢宏而昂扬。

4 立面材料

焚烧主厂房外墙材料一般主要采用外墙涂料、瓷砖或压型钢板。相比而言,压型钢板的纹理明晰,韵律感较强,较其他材质更有质感和工业感。

5 烟囱设计

关于烟囱,一般都基于经济、易于修建以及高空处风荷载等角度着想常常设计为圆形,当然也有配合主厂房的方盒子外形修筑为正方形,例如图3的苏州光大垃圾焚烧厂。上海江桥垃圾焚烧厂的烟囱依据烟道形状修成花瓣形,增加新奇感和美感(见图6)。从图6可以看出国内外一些垃圾焚烧建筑的烟囱设计,形式各异、造型新颖,充分利用其高度特征及优势,高耸的烟囱与厂房形成垂直与水平方向的对比,成为厂区的一个标志及亮点。

6 结语

随着科技的进步与发展、大众环境意识的提高以及各级政府的重视,人们越来越关注生活垃圾的处理与资源化,并付诸实施。目前我国已有许多垃圾焚烧发电厂正在运行或建设,这种垃圾资源化处理厂在我国仍然属于新生产业。垃圾焚烧发电厂因体量大,且因为垃圾运输成本的限制,厂房不可能距离城市太远,故建筑立面的好坏对城市景观影响颇大。垃圾焚烧厂具有许多自身固有的特点:工序多,工艺复杂,结构跨度大,空间高,建筑设计时会遇到许多新技术、新问题。建筑立面在满足新工艺和使用新材料的同时还有很多创新的空间。建筑师应在实践中不断探索、总结经验、勇于创新,才能不断拓展设计思路、深化立意构思、丰富设计手法,使垃圾焚烧发电厂房呈现更多、更优美的形式。

参考文献

[1]祺智勇.建筑设计的材料语言[M].南宁:广西人民美术出版社,2005.

某主厂房柱基础施工方法的研究 篇7

本工程为某主厂房柱基础工程, 主厂房柱基础为钢筋混凝土独立承台。本工程设计使用年限为50年, 本工程±0.000相当于绝对标高5.000m。

柱基础平面位置分布为两跨 (部分三跨, 部分考虑预留一跨) , 1~19轴线为BC、CD两跨, 跨度均分27m;20~28轴线为BC、CD、EF三跨, 跨度分别为27m、7m、16m。1~28列柱距基本为18m, 个别柱距15m;共有93个柱基础 (如图1所示) 。

基础底标高为-3.5m, 顶标高为-0.8m。承台、基础梁均采用C30砼, 垫层用C15素砼。桩顶嵌入承台100mm。钢筋保护层厚度:承台及有桩基础梁底部钢筋100mm, 顶部及侧面40mm。二次浇灌层材料采用C35的无收缩细石混凝土。基础回填材料为2:1砂夹石, 压实系数≥0.95。

本工程建于拆除的原有厂房区域内, 地下原有的柱基础、设备基础和各类不明管线等障碍物未完全拆除, 给土方开挖工作和工期带来不确定性, 也相应的增大了施工的难度和增加了机械的投入;已经拆除的地下基础及管线位置回填材料中含有大量砼破碎料和其它建筑垃圾, 降雨后雨水全部渗入该土层并停留在该土层内, 当土方开挖到该土层以下时, 该土层中的水将渗到基坑内, 给土方开挖增加了很大的难度。

2 施工部署

为保证该工程顺利而有序地进行施工, 提前柱基础施工工期, 给厂房钢结构安装创造条件, 将主厂房柱基础系统工程分为两个施工区域进行施工:

第一施工区为1~8列/B-C、C-D两跨柱基础、地梁, 9~18列/B、C线柱基础、地梁, 由施工一队施工, 共44个柱基础;以6~7个柱基础为一组, 由北向南流水施工。

第二施工区为20~28列/B-C、C-D、E-F三跨柱基础、地梁, 9~18列/D线柱基础、地梁, 19线柱基础、地梁, 由施工二队完成, 共49个柱基础;以6~7个柱基础为一组, 由南向北流水施工 (如图1所示) 。

由于基础整体高度较高 (底部大脚高1200mm, 上部大脚高也为1500mm高) , 基础底板的尺寸相对较大, 有部分基础形状不规则, 给模板支设带来难度, 且上部为杯口基础, 采用支吊模的方式支模有困难, 故一个基础分两次浇筑成型。如有地梁则与柱基础底部大脚同时浇注。浇筑底板砼时预埋钢筋作为杯口模板的固定架。

如设备基础与柱基础较近 (设备基础开挖时会对柱基础造成安全隐患) , 先施工深的设备基础, 待设备基础施工完毕回填至和柱基础底标高一致时再施工柱基础;如柱基础的埋深和与其紧邻的设备基础埋深接近时, 柱基础与设备基础同时施工。

3 施工方法

3.1 测量定位

3.1.1 内控制网布设

根据提供的施工现场的测量控制点及项目部布设的临时测量控制点、有关图纸, 用全站仪在施工现场内进行内控制轴线放测, 计算出各控制点的坐标;并将所有控制点延伸至挖土影响范围以外适当位置, 且采取砼加固保护措施。

3.1.2 外控制网布设

本控制网是为了复核现场内轴线控制网而布设。通过外控制网将轴线引测到场内复核内控网, 然后进行放样工作[1]。投线时采用全站仪进行放线。

3.1.3 临时水准点的设置

根据项目部提供的水准点或相对坐标点, 使用水准仪, 在本工程范围内不受施工影响处设置施工临时水准点, 控制桩控制点采用50×100×1000的方木桩, 打入地表土层, 露出地表200~300mm, 并用C20砼捣实, 桩面钉不锈钢钉作为控制点标记。在控制点的四周设置护栏, 并在护栏上涂上醒目的油漆, 以保护控制点不受损坏。

3.2 土方施工

3.2.1 土方开挖

本工程设计±0.000标高相当于绝对标高+5.000m;土方开挖以1.0m³液压反铲挖土机为主, 人工清底为辅, 配用15T自卸汽车运土, 挖除土方外运至建设单位指定地点。土方由两台1.0m³反铲挖土机, 分别从1线和28线相向开挖, 两个施工区域同时进行。考虑场地内拆除原有厂房后回填土中含有建筑垃圾及砼破碎料, 土方开挖按1∶0.75~1∶1进行放坡。

基坑挖土时, 设专人指挥挖土机械并及时设置水平标记桩, 以确保基坑底面的平整误差在20mm以内。经勘查、设计、监理工程师、业主等验槽符合要求后立即进行垫层浇筑。

本区域柱基础大部分埋深为-3.5m, 可以直接放坡开挖, 考虑到现场回填土中含有大量的砼破碎料及其它建筑垃圾, 表层土中地表水丰富, 地下水位较高, 采用基坑内排水方法。基坑四周叠挡水堤, 基坑底部四周修筑300×300mm的简易排水沟, 并在一角设置一个集水井, 积水汇集到集水井里, 用潜水泵抽出积水排入邻近的全场排水沟里。

对于部分与设备基础相邻埋深较深的柱基础, 土方开挖及降水与设备基础同时考虑, 故土方开挖及降水图含在设备基础图内。

3.2.2 土方回填

柱基四周回填土技术要求:回填材料用砂夹石, 分层回填夯实, 回填夯实后压密系数≥0.95。施工时尽量将碎石与砂混合均匀。

施工方法:土方回填前应严格清除基坑内的积水, 淤泥和杂物, 同时要对基础结构混凝土进行隐蔽验收, 验收通过后方可回填。回填前应取回填材料做击实试验, 以确定其最佳含水率和最大干容重。

土方回填时四周应同时对称回填, 避免基础轴线偏移, 基底标高变化部位应先夯深的部位, 再与浅的部位一起夯填;土方回填采用分层回填、分层夯实、分层检验的方法进行施工, 控制标准为机械回填夯实每层虚铺厚度不大于300mm, 蛙式打夯机进行夯实, 压实遍数5遍 (方法为一夯压半夯) [2]。

3.3 柱基础、梁施工

3.3.1 钢筋制作

钢筋进场需有出厂质量证明和试验报告单, 同时核查生产许可证、产品质量证明书、产品标识牌、表面标志及标识内容的一致性。进场后按规定作钢筋原材复验, 钢筋加工过程中, 如发现脆断, 焊接性能不良等不合格现象, 应立即退场;钢筋规格要按其设计要求采用, 当需要代换时, 应征得设计单位的同意, 并应符合设计或规范之规定;钢筋全部在钢筋加工场内集中加工制作, 然后运到施工点就位绑扎;钢筋的堆放:钢筋需架空堆放, 下垫100×100mm木方。雨天需加盖毡布防雨;加工好的钢筋进行储存时需设置标志、说明:钢筋种类、使用部位。成型钢筋要编号, 按使用部位分类摆放, 坚决杜绝错用和未经许可代用现象;钢筋制作前表面应洁净, 粘着的油污、泥土、浮锈使用前须清理干净;钢筋以机械加工为主, φ8以上用机械, φ8 (含φ8) 以下手工操作, φ8、φ6.5钢筋伸直采用钢筋调直机, φ18以下采用钢筋绑扎或搭接焊, φ18钢筋以上采用闪光对焊连接方式。钢筋对焊接头和焊接制品的机械性能必须符合钢筋焊接及验收的专门规定;梁的箍筋必须成封闭型, 开口处设置135度弯头, 弯钩长度不小于10d (d为箍筋直径) 。

3.3.2 钢筋绑扎

钢筋网靠近外围两行钢筋的相交点全部扎牢。必须保证受力钢筋不产生位置偏移;双向受力的钢筋, 必须全部扎牢;钢筋绑扎应按图纸要求施工, 所有规格、尺寸、数量、间距必须核对准确。钢筋的接头形式按图纸的要求施工, 并按规范规定进行一定数量的抽验复试。钢筋的搭接长度, 保护层厚度等均需按设计图纸要求的规定执行;在钢筋绑扎过程中发现钢筋与其它设施相碰时应会同有关技术人员研究解决, 不得擅自弯、割、拆、移;为满足设计图纸对保护层的要求 (设计图纸对钢筋保护层的要求:承台及有桩基础梁底部钢筋100mm, 顶部及侧面40mm;无桩基础及基础梁40mm) 应按设计要求的厚度制作不同厚度垫块, 并分类堆放专人管理, 确保不同保护层厚度使用不同规格的垫块;待垫层达到上人强度后, 在其表面弹出支模及绑扎钢筋网片边线。钢筋绑扎、预埋钢筋、预埋铁件等经质检部门隐蔽验收符合要求后方可进行下一道工序。

3.3.3 模板施工

由于一个基础采用两次浇筑成型的方法, 同一个基础模板支设工作也分为两次完成。待底板的砼到达上人的强度后, 再支设上部模板 (如有连梁, 连梁砼与基础下部砼同时浇注) 。

本工程采用木模板, 内楞 (水平方向) 采用50×100mm的木方间距250mm, 外楞 (竖直方向) 采用φ48×3.5mm钢管, Φ12@450双向对拉螺栓控制截面尺寸, 胶合板模板在支设前, 按图纸设计的尺寸进行配模设计, 并将模板进行编号, 按设计的模板尺寸进行加工制作, 然后按配板图进行支设, 模板在支设前应在表面涂刷隔离剂。对拉螺栓两端用小木块封堵, 防止漏浆, 拆模后将木块凿除, 用防水砂浆封堵;柱基础大脚模板施工前在垫层上弹好模板外边线, 按照立侧模的方法照线施工;间距1.50m设钢管斜支撑, 确保模板系统牢固、几何尺寸符合设计要求。如有连梁, 模板支设时要按照设计及规范要求起拱;模板使用前要涂刷脱模剂, 严禁在模板表面涂刷废机油;模板工程验收重点为控制高度、垂直度、平整度, 对于包含预埋管件、预留孔等的基础应将其作为验收的重点;杯口模板的控制是此次施工控制的重点, 要采取防止杯口上浮及偏移的措施;模板的拆除:非承重模板 (墙、梁侧模) 拆除时, 结构混凝土强度不宜低于1.2MPa;拆模顺序为后支先拆, 先支后拆, 先拆非承重模板, 后拆承重模板。杯口模板在砼终凝后立即拆除。拆模时不要用力过猛, 拆下来的材料要及时运走。拆模板时要逐块传递下来, 不得抛掷, 拆下来后即清理干净, 板面涂刷隔离剂, 按规格分类堆放整齐。

3.3.4 混凝土浇筑

本工程全部采用商品混凝土, 混凝土配合比需严格按照设计要求的强度, 严格控制混凝土外加剂的使用, 确保混凝土的质量。原材料质量严格按照国家现行有关标准控制, 混凝土供应商应确保供应于本工程产品的质量, 并提供相应的证明材料;混凝土浇灌前应对钢筋、模板、预埋件进行全面检查验收, 并且做好隐蔽工程验收记录;混凝土浇筑前应对模板湿润, 柱模板的清扫口应在清除杂物及积水后再封闭;混凝土自出料口下落的自由倾落高度不得超过2m, 如超过2m时必须采用串筒或其它防止混凝土离析的措施;混凝土要分层浇筑, 每层浇筑厚度不大于500mm;浇筑上部特别是杯口以上砼时应对称、均匀浇筑防止杯口模板上浮或偏移;砼的浇捣主要采用插入式振动器, 注意振捣的布点, 要求振捣时做到“快插慢拔”, 插振间距不大于500mm, 呈梅花状布置, 插入深度为进入下层混凝土5cm, 振动时间以不冒气泡为止。在振捣砼时, 禁止紧靠模板振动, 且应尽量避免碰撞钢筋、预埋件等。同时振捣必须由专人负责;组织专门人员看模, 发现问题及时处理。振捣时派固定人员负责, 严禁漏振、少振和振及钢筋、预埋件, 为防止涨模和钢筋位移, 每台班均安排专人看模, 以确保其质量。当发现有变形和移位时, 应立即停止浇筑, 并应在已浇筑混凝土初凝前修整完好;砼泵车站在基坑边不小于3.5m, 输送管泵送过程中管道发生阻塞时应及时清除并用水冲洗干净, 泵送间歇时间超过45分钟或者出现离析现象时, 应立即冲洗管内残留的混凝土;砼浇捣过程中, 应严格按规定分批做坍落度试验, 如有不满足规定要求时, 及时调整配合比。必须按规范要求留置混凝土试块。

3.3.5 混凝土养护

混凝土在浇筑后12h内进行覆盖, 初凝后立即用麻袋或草袋养护, 且每隔3~4小时浇水一次, 浇水次数应能保持砼处于湿润状态;对于用硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥拌制的混凝土, 浇水养护日期不得少于7昼夜[3]。

4 总结

根据某主厂房柱基础的工程特点, 对工程施工进行了全面部署, 并针对性地从测量定位、土方施工、钢筋工程、模板工程、混凝土工程等方面研究了该工程的施工方法, 保证了工程质量和安全施工。

参考文献

[1]GB50026-2007, 工程测量规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2007.

[2]GB50202-2002, 建筑地基基础施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.