江西某电厂汽机房屋盖选型探讨

[摘要]通过对钢屋架、钢网架、双坡实腹钢梁三种汽机房屋面结构型式的多方面分析与比较，阐明了各种方案的优缺点，推荐适合的汽机房屋面结构方案。

[关键词]电厂 汽机房屋架

[中图分类号] TU34 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-2-269-2

1概述

1.1项目概况

电厂坐落于江西省中北部地区，装机规模2X600MW。根据工艺专业的推荐方案，本工程汽轮发电机采用纵向顺列布置，汽机房跨度为30.6m，柱距为10 m（局部9m），伸缩缝插入距为1.5m，汽机房纵向总长度为169.5m。汽机房采用现浇钢筋混凝土框排架、现浇钢梁---混凝土组合楼板结构。

1.2汽机房屋盖形式

汽机房屋盖体系可以分为屋面板和屋盖结构两部分。

近年来屋面板常见的有：复合压型钢板保温轻型屋面板；压型钢板底模现浇混凝土屋面板；大型预制混凝土板；GRC板；NALC板等。前两种采用均比较普遍；后三种都属于预制装配式，存在建筑防水困难、预制构件质量不易控制、施工质量难以保证等很多问题。所以预制装配式均不选用。

根据本工程特点，汽机房屋面板采用以下二种进行比较：（1）复合压型钢板保温轻型屋面板；（2）压型钢板底模现浇轻骨料混凝土屋面板。

汽机房屋盖结构，从结构型式上讲属于空间结构。空间结构的计算分析，对工程设计经验有较高的要求。结构型式的选定、结构布置的合理性是首要问题。目前的技术手段已经可以运用计算机快速准确地进行空间结构的静、动力分析计算及正常使用极限状态的计算。

本工程汽机房跨度为30.6m，属于中等跨度结构。汽机房屋盖结构的结构型式采用以下三种进行比较：（1）实腹屋面钢梁；（2）钢桁架屋架；（3）钢网架结构。

2屋面建筑材料优选

2.1复合压型钢板保温轻型檩条屋面

压型钢板屋面板是目前世界通行的轻型屋面材料，复合压型钢板可以达到屋面板结构强度与建筑保温、防水的统一，是一种先进的屋面板形式。以某中外合资公司的产品为例，不褪色的保质期达20年，而不发生锈蚀的保质期超过50年，完全可以满足发电工程设计寿命要求，所以该产品在发电厂建筑中有广泛的应用。

2.1.1复合压型钢板轻型檩条屋面板性能特点

复合压型钢板轻型檩条屋面是二层压型钢板，中间保温棉，固定于檩条上的一种构造形式。高强度轻型檩条系统替换传统的笨重槽钢，不仅安装方便，同时减轻了荷载，缩短了工期，可以降低梁、柱以及地基费用。

2.1.2技经指标

根据参考工程和询价，材料单位造价约250元/（不含檩条单价）

2.2压型钢板底模现浇轻骨料混凝土板加卷材防水屋面

2.2.1压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面性能特点

压型钢板底模现浇混凝土板加卷材防水屋面是常见屋面结构形式，具有结构整体性能好、强度高承载力大、耐久性能优越、自重大等特点。

2.2.2技经指标

根据工程预算定额，且为直接费，材料价格如下单位：元/

2.3屋面建筑方案性能特点及造价比选

通过对（1）现场复合压型钢板轻型檩条屋面；（2）压型钢板底模现浇轻骨料混凝土板加卷材防水屋面，二种方案的屋面防水性能、屋面耐久性能、强度承载力、屋面建筑结构做法自重、单位造价、百分比造价六个方面优化比选结果如下：

通过上表可以看出压型钢板底模现浇轻骨料混凝土板加卷材防水屋面与复合压型钢板轻型檩条屋面相比，虽然其造价相对较高，但是具有防水性能优越、耐久性能卓越、不需要长期维护、检修方便等优势。 另外本工程所处区域季节性雨水较多，根据国内工程运行经验，不宜采用复合压型钢板轻型檩条屋面，故推荐采用B方案，即压型钢板底模现浇轻骨料混凝土板加卷材防水屋面。

3屋盖结构选型

3.1钢屋架（桁架）结构

钢屋架结构型式可根据建筑要求设计成单坡或双坡形式。该结构为静定结构，受力明确，平面内刚度大，结构可靠。在竖向荷载作用下不产生水平推力。钢屋架（桁架）为满足平面外稳定及传递水平荷载的要求，在上、下弦均应设置纵、横向水平支撑，还需按要求设置纵向垂直支撑。该结构型式技术成熟，在国内工业建筑，尤其是火电厂主厂房屋架中有着广泛的应用。

3.2网架结构

钢网架结构是一种具有良好受力性能的空间结构体系，其优点是空间刚度好，用材经济，工厂加工，现场安装，施工方便。平面网架的结构型式在汽机房屋盖结构中技术上是可行的。但网架经济性一般要达到一定跨度以上，才能得到较好发挥。

3.3钢实腹屋面梁结构

对于钢实腹屋面梁结构，为满足承载力及正常使用的要求，一般截面比较高，自重大，经济性能较差。根据梁截面弯距包络图的形状大小，可以设计成变截面的形式，以大量节省钢材。它具有以下优点：结构简单、传力明确、拼接方便，加工量小。在屋脊处的拼接，常用高强螺栓加焊缝的混合连接，节点安全可靠。为满足刚度要求可适当起拱。目前，该结构型式也有应用于火电厂主厂房屋面。

3.4汽机房屋盖结构选型比较分析

从用钢量指标来看：由于钢屋架―支撑结构及双坡实腹钢梁―支撑结构均是平面受力体系，而空间网架结构为空间受力体系，材料强度能够得到充分发挥。所以从用钢量指标来看，网架结构最优，钢屋架次之，实腹钢梁较差。

3.5施工的难易程度和对施工机具的要求

从施工的难易程度来分析，钢屋架-支撑结构和实腹钢梁-支撑结构较为类似，结构部分可以一次吊装就位（每榀桁架、门型刚架约重6～8t），支撑体系则必须高空安装，相对网架结构安装的难度要小些。

网架结构的安装，目前一般有以下几种方法：（1）整体吊装，实施的可能性取决于工程施工单位实际吊装能力，一次整体吊装就位。（2）小单元高空拼装，目前较受施工单位欢迎，但由于施工时的初始应力和初始变形，要从严控制，以保证网架结构的安装质量。（3）高空散装，需要利用汽机房行车或另外制作施工用的平台。

根据以上分析，如具有足够的起吊能力，网架在地面拼装完毕，整体起吊安装就位，不存在任何高空作业，施工最方便快捷；但汽机房屋面网架，由于面积大，工作面有限，一般采用小单元高空拼装，网架结构的安装受行车到货就位时间的制约或需另外制作安装平台，施工就不如钢屋架及实腹钢梁方便。

3.6汽机房屋盖结构综合分析

综上所述，结构受力性能、施工难易、安装速度和造价是确定屋盖结构选型的主要因素，这四个因素对各方案的影响见下表3-3：

汽机房屋面结构的选型，应结合工程的具体特点和实际情况，并考虑施工单位的技术力量等因素，才能合理地确定汽机房的屋面结构型式。

钢屋架结构方案与其他二种结构形式比较，虽然经济指标（如每平方米用钢量、单位面积造价）高于空间网架结构方案，但是总造价适中，施工难度相对较小，施工技术成熟，工程应用经验丰富，并能很好的保证工程进度。

4结论

综上所述，综合考虑结构整体稳定性，安全性，耐久性，适用性，经济性以及施工和进度等因素，本工程推荐钢屋架上铺压型钢板底模现浇轻骨料混凝土屋面板的方案。