导航: >> 安全技术>> 电气安全>>正文

小火电结构技术措施

  
评论: 更新日期:2014年10月11日

    
    12 直接空冷支架结构的防火措施和钢结构防腐
      当空冷支架结构的下方布置有变压器等电器设备时,必须采取可靠的消防措施,结构设计应符合防火要求。变压器外轮廓5m范围内空冷支架柱及柱间支撑的耐火极限不应低于4h。国内投产的大多数空冷支架下方都布置有变压器等电气设施。本条文提出了邻近变压器的柱及柱间支撑的防火措施。发生火灾时,变压器顶部与钢桁架或钢梁的防火间距尚无试验数据,本标准强调必须采取可靠的消防措施防护,注意与消防相关专业加强设计配合。
      主要承重钢结构构件宜采用热浸镀锌、热喷镀锌或冷喷镀锌防腐。空冷钢桁架采用油漆等涂料防腐时,维护难度较大,采用镀锌方案耐久性可达30年以上。当有充分论证,也可选择采用重度防腐型的涂料防腐,耐久年限不得少于15年。
   
    13 管道支架结构
      本次修编参照行业标准《化工、石油化工管架、管墩设计规定》HG/T 20670-2000,结合火力发电厂的特点,补充了纵梁式管架结构,增加了管道荷载计算、有振动的管道支架内容,修定了荷载及荷载取值、容许变形、结构计算长度和容许长细比,以及基础设计等规定。
      有振动的管道支架,其管道的垂直荷载和水平推力的标准值应乘以动力系数,动力系数应由工艺专业提供。当管道支架上敷设的振动管道重量占全部管道重量的30%以上时,管架可定义为有振动的管道支架。有下列情况之一者应定义为振动管道:(1)直径大于或等于200mm的蒸汽管道;(2)往复泵送液体的管道;(3)时停时开,扫线频繁的管道;(4)活塞式压缩机输送气体的管道;(5)生产过程中突然升温增压的管道(如紧急放空管道);(6)使用“快速切断阀”的管道;(7)温度大于200℃的高压管道。
   
    14 建(构)筑物抗震设防标准
      各设防类别建(构)筑物的抗震设防标准,均应符合国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223中3.0.3的要求。规模很小的乙类工业建筑,当采用了抗震性能较好的结构体系时,允许按标准设防类设防。
      标准修编时,取消有关丁类建筑“对于损坏后不影响生产,不造成较大损失,且易于修复的建筑物可不设防”的条文;取消“抗震等级为一级还需要提高一度设防时,抗震等级仍为一级”的规定。修改后抗震设防标准整体有所提高。标准明确,规模很小的乙类工业建筑一般指单层建筑且高度不超过12m的配电室、转运站配电室、屋内配电装置室、网络控制室、继电器室等,当采用了钢筋混凝土结构时,可按本地区设防烈度采取抗震措施。
      集中控制楼、屋内配电装置楼及筒仓仓顶建筑等取消砖混结构选型。
   
    15 主厂房抗震结构选型
      新标准吸收了多方的意见,增加了主厂房结构选型的规定:发电厂主厂房宜优先选用抗震性能较好的钢结构。常规布置的主厂房结构选型可按以下原则确定:(1)主厂房采用钢筋混凝土结构时,7度Ⅱ类场地及7度以下宜采用钢筋混凝土框架结构;7度Ⅲ类场地及以上宜采用钢筋混凝土框架--抗震墙结构,也可采用钢结构。(2)8度Ⅱ类场地及8度以上时,主厂房宜采用钢框架--支撑结构。(3)单机容量1000MW及以上时,主厂房宜采用钢框架--支撑结构,当采用钢筋混凝土结构时应进行专门论证。
      钢结构具有结构延性好、抗震性能优和材料可再生利用的优势,主厂房应鼓励选择钢结构,也与国际惯例相协调。上述条文制定主要依据《火力发电厂主厂房结构抗震设计技术》项目研究成果和震害调查资料。标准中的“常规布置的主厂房”指前煤仓布置的钢筋混凝土双框架结构,目前大型机组的抗震试验研究和震害调查研究仅限于双框架结构,其它形式的结构尚缺乏研究。以单机容量为600MW发电厂钢筋混凝土主厂房双框架结构为原型的研究和汶川地震江油电厂的震害调查显示,双框架结构能够设防烈度7度、Ⅱ类场地条件的设防要求。
      工程实践和计算分析研究证明,7度Ⅲ类场地及以上时,主厂房钢筋混凝土框架结构需要增设抗侧力构件(如抗震墙)。由于受工艺布置的限制,导致抗震墙布置一般难以满足抗震性能要求,结构空间计算遇到了超限的技术难题,结构选型是宜进行专门研究。
      1000MW级主厂房结构的总高度、层高以及设备荷载增大,结构单元长度达100~120m,结构温度作用尚在研究中,考虑到结构本身的特点,选择钢结构是必要的。鉴于主厂房6度区采用钢筋混凝土结构,有在建工程但无投运经验,因此标准提出进行专门论证后确定。
   
    16 主厂房框架-抗震墙的布置与抗震等级
      新标准明确了:主厂房框架-抗震墙结构的抗震墙设置应满足《建筑抗震设计规范》GB50011中6.1.3和6.1.5条的规定。主厂房框排架结构应合理设置抗侧力构件,使结构刚度均匀,减小两个主轴方向结构动力特性的差异。主厂房抗震墙宜采用双向、均匀布置,纵向抗震墙不宜设置在厂房的一端。
      主厂房框架--抗震墙结构的抗震墙设置不能满足标准要求时,主厂房框架的抗震等级只能按框架结构确定。需要说明的是:主厂房框架设防烈度9度、高度超过25m时,标准提出应进行专门论证,此处设防烈度是按照国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223中3.0.3的强制性规定调整后的烈度。当重要电厂8度区的主厂房选择采用钢结构,才能满足国家标准的要求。
      抗震研究表明,单方向、一端设置抗震墙的结构,结构刚度横向偏小造成两方向差异较大,结构前几阶振型多以扭转为主振型和扭转侧移较大,表明结构不规则严重,应采取增加结构的横向刚度,调整纵向刚度,如双向设置抗震墙(抗震翼墙),纵向抗震墙或支撑设置在厂房中部或对称布置等。汕头海门发电厂单机容量1000MW煤仓间(侧煤仓),8度地震区采用了双向、分散布置的框架--抗震墙结构,改善了结构的抗震性能。
   
    17 主厂房框架结构的抗震布置
      新标准吸收了多方的意见,增加了主厂房框架平面布置的规定:地震区主厂房框架布置,应控制平面局部凹凸变化,不宜采用集中控制楼插入框架的平面布置;不应采用局部单排架布置。主厂房不宜采用错层结构。尽可能避免采用错层导致的短柱结构。地震区不应采用钢筋混凝土超短柱结构。新标准强调重视概念设计,工艺布置应考虑结构布置的基本要求,减少平面的缩进和楼板不连续布置,楼层标高对齐避免错层,支承煤斗的楼层应设置现浇钢筋混凝土楼板,增强楼层的整体刚度等,不应采用严重不规则结构。引用了《主厂房钢筋混凝土超短柱抗震性能研究》科研项目成果:地震区不宜采用错层导致的钢筋混凝土短柱结构。剪跨比小于1.5的钢筋混凝土超短柱,不应在抗震设计中采用。
      主厂房结构与锅炉钢架宜采用各自独立的结构体系。主厂房与锅炉本体间的炉前平台结构,当6、7度区运转层以上采用轻型结构时,允许采用滑动或滚动支座连接,支座构造应满足防震缝宽度的要求。8度时应分开独立布置。《火力发电厂主厂房结构抗震设计技术》科研项目的“钢结构抗震设计技术研究”指出,主厂房钢结构与锅炉刚架相互连接,其地震反应的相互影响作用规律目前尚未掌握,而锅炉和主厂房结构大多相互独立、各自设计。只有完整建立主厂房和锅炉炉架的协同工作模型,才能真实地反应出联合结构的动力特性;考虑与锅炉制造厂的合作和可操作性问题,采用近似模拟锅炉炉架的动力特性的方法,目前还存在技术困难,需要进一步研究。
   
    18 主厂房空间网架屋面结构
      汽机房屋盖结构选型中增加了空间网架结构。汽机房空间网架结构在国内发生过垮塌事故,专题调查研究表明,主要存在以下问题:网架结构计算模型与实际出入较大,未考虑与厂房结构变形协调,造成网架支承结构杆件内力偏差;网架结构计算缺少温度附加应力影响的考虑;杆件截面满应力设计没有留出必要的余度;材料采购与安装环节管理疏漏;未考虑在地震作用下,杆件拉杆内力变号的影响,造成结构整体失稳。
      通常的正放四角锥网架结构长宽比在1.5:1.0以内比较合适。汽机房屋盖平面长宽比一般为3:1,两端开口不能实现四边支承,结构受力经济性和合理性有局限性,以满足建筑美观需要为主。
   
    19 主厂房结构分析
      新标准对主厂房结构分析提出了空间分析的要求:主厂房结构宜采用空间体系进行结构整体分析。整体结构宜连同主厂房外侧柱、汽机房平台(非独立布置时)、除氧煤仓间框架等结构进行联解。钢筋混凝土主厂房结构采用三维空间分析法时,宜选择荷载较大的代表性框架进行平面分析验证。
      针对主厂房结构体系和荷载分布的复杂性,采用空间杆系模型进行结构内力分析,能够更准确反映结构实际的受力和变形特征。钢结构主厂房结构空间分析应用相对成熟,传统的钢筋混凝土主厂房结构,在空间分析应用中暴露出的一些技术难题需要进一步研究,如结构体系及布置需要优化、软件及其成果的正确分析应用等,特别是地震作用和变形的分析。因此,尽管对“平面分析验证”的提法有争议,送审稿仍暂时保留该规定。
   
    20 地震作用计算和变形验算
      新标准对多遇地震下的补充计算要求做了放宽调整:8度Ⅱ-Ⅳ类场地和9度时,单机容量为600MW及以上的主厂房,除按本条二款计算水平地震作用外,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。考虑到主厂房结构不规则性,高烈度区的大容量机组进行多遇地震下的补充计算是必要的………。
      新标准明确了多遇地震下的弹性变形和罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算的要求。主厂房符合下列情况之一,应进行罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算:
      (1)7-9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土结构;(2)9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构;(3)采用消能减震设计的结构。
   
    21 主要抗震措施
      新标准关于主厂房钢结构柱长细比、梁和柱的板件宽厚比、中心支撑杆件的长细比和板件宽厚比等限值,根据国内外发电厂主厂房结构工程设计经验,采用《建筑抗震设计规范》GB 50011中钢结构“不超过12层”的规定标准。
      新标准有关主厂房钢筋混凝土框架的抗震措施计算,提高到了与《建筑抗震设计规范》第六章第二节一致的要求,取消了原《土规》“框架的抗震等级可按未调整的抗震等级采用”的规定。对于8、9度时,还增加了异型节点核芯区抗震验算及构造措施规定。关于钢筋混凝土框架的构造措施的修编如下:
      (1)主厂房框架采用高强混凝土时,轴压比一级不应超过0.7,二级不应超过0.8。高强混凝土研究成果表明,对于高强混凝土柱在高轴压比下,构件滞回曲线的骨架曲线下降段坡度较陡,构件延性差,在同样配筋率下,需要改善配箍特征值。高强混凝土框架柱在0.7~0.8的设计轴压比时,可以基本满足有限延性 (μΔ≤3) 的要求,框架柱截面不宜减小,避免“强梁弱柱”问题加重。混凝土强度等级C60以下时,主厂房框架柱轴压比的限值仍沿用了原《土规》的规定。
      (2)主厂房梁端钢筋加密区加长,考虑到大断面梁以受剪控制为柱,加密区长度改为按抗震规范确定;箍筋最小直径仍保留高于抗震规范的规定。主厂房梁柱箍筋肢距不变,仍保留较抗震规范有所放宽。
      (3)对于剪跨比小于1.5的钢筋混凝土超短柱,应采用型钢混凝土柱或钢套管约束钢筋混凝土柱的加强措施。本次修编引用了东北电力设计院完成的《主厂房钢筋混凝土超短柱抗震性能研究》科研项目的研究成果。
   
    22 直接空冷支架结构抗震
      新标准规定:8度区不宜采用风机、冷凝器悬挑布置的结构形式。8度及以上跨度大于21m、9度区跨度大于18m的钢桁架(或钢梁),以及布置风机、冷凝器和排气管道的悬挑结构应计算竖向地震作用。
      空冷支架结构有多种结构形式,由于设备质量主要集中在平台上部,在水平地震作用下,结构变形主要表现为整体平动与扭转,考虑到结构的抗震性,空冷支架尽量避免出现单侧悬挑或转角悬挑空冷凝器的布置形式,防止地震作用下对支架结构产生不利的扭转和变形。工程设计数据显示,布置风机、冷凝器和排气管道的悬挑结构,垂直计算变形较大,考虑到冷凝器和排气管道设备的重要性,标准对竖向地震作用计算提出了较高的要求。
   
    23 防爆压力取值
      主厂房煤粉仓上设置防爆门时,防爆压力取不小于40kN/m2。当储存褐煤或易自燃的高挥发分煤种时,……煤筒仓应采取有效泄爆措施,仓内泄爆压力应由工艺专业提供。
      为减轻发电厂因粉煤斗煤粉爆炸的事故损坏,原《土规》根据专家会议的建议,粉煤仓要能承受10kN/m2的爆炸压力。《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》DL/T 5203-2005和《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB 50229-2006修订时,参考国外标准,在粉煤斗上设置防爆门的条件下,将爆炸压力提高到40kN/m2。爆炸压力的提高增加了结构设计的难度。
      贮煤筒仓仓体结构承受的泄爆压力不应小于泄爆门动作压力,动作压力应由工艺专业提供。《火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》DL/T5023有相关规定,但考虑结构本身的特点,一般不宜大于10kN/m2,据了解一些工程中泄爆门动作压力控制在4kN/m2以下,也是可行的。
   
    24 大型干煤棚风荷载体型系数
      在附录中,标准提供了6种网壳干煤棚的风载体型系数取值,分别取自中南电力设计院提供的湖南益阳电厂、江西丰城电厂、汉川电厂、嘉兴电厂、鸭河口电厂和黄石西塞山电厂等工程研究成果,可供设计参考。
   
    结束语
      上述内容远不能涵盖新标准修编的全部内容,笔者系根据个人的理解,试图将目前共同关心和经常探讨的内容摘录于此。标准的制定往往立足于成熟的技术和经验,广大设计人员对新标准的出台寄予了更高的希望,这次标准修编过程中也遗留一些需要进一步研究的项目,如1000MW级主厂房楼屋面活荷载取值、框架式汽轮发电机基础的抗震措施、超长主厂房钢筋混凝土的温度作用和工程措施、1000MW级直接空冷支架结构设计、高大建(构)筑物风振参数计算、主厂房弹塑性时程分析、动力机器基础设计标准研究等,《土规》将随着研究的进展不断修编。
   
网友评论 more
创想安科网站简介会员服务广告服务业务合作提交需求会员中心在线投稿版权声明友情链接联系我们
Baidu
map