概述
??? 《火力發(fā)電廠土建結構設計技術規(guī)定》DL 5022(以下簡稱《土規(guī)》)剛剛完成了送審稿編制,應廣大設計人員和本刊物的邀請,就修編的主要內容做簡要介紹,由于新標準尚未審定,所涉及內容仍有修改的可能,僅供設計人員參考。
??? 《土規(guī)》修編的依據(jù)為國家建設主管部門頒布和修訂的最新建筑標準,并總結和吸收了行業(yè)多年來的工程經(jīng)驗和科研成果,在廣泛征求意見的基礎上,由國內多家電力設計院合作編制完成。新標準與DL 5022-93相比,標準適用范圍擴大到1000MW級發(fā)電廠土建結構;增加了直接空冷器支架、干灰?guī)?、封閉煤場、脫硫煙氣的煙囪防腐等內容和章節(jié);荷載、動力機器基礎、管道支架、主廠房抗震等章節(jié)均有較大的修改,同時送審稿編制及時引入汶川地震震害資料和國家抗震標準修訂的重要內容。下面就送審稿修編的主要內容做簡要介紹。
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??? 1 發(fā)電廠建(構)筑物的安全等級
??? 新標準對發(fā)電廠建(構)筑物安全等級的規(guī)定作較大修改,規(guī)定:高度200m及以上的煙囪、主廠房懸吊煤斗、汽機房屋蓋等主要承重結構安全等級為一級,其余建(構)筑物均為二級(黑體字為送審稿正文原文,以下同)。煙囪的安全等級提高為一級,考慮到與國標《煙囪設計規(guī)范》GB 50051-2002的一致性。主廠房懸吊煤斗、汽機房屋蓋安全等級的確定吸取了征求意見的建議,較原《土規(guī)》提高了一級。鋼筋混凝土爐架、筒倉的安全等級則調整為二級。
??? 原《土規(guī)》對“鋼筋混凝土煤斗、筒倉、懸吊鍋爐爐架、屋架、托架安全等級定為一級”??紤]到《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009中3.2.2條修訂時,因新增了由永久荷載效應控制的組合,使承受以恒載為主結構的安全度有所提高;取消了混凝土彎曲抗彎強度fcm,統(tǒng)一取用抗壓強度fc,使以受壓為主混凝土結構的安全度有所提高,取消了有關鋼筋混凝土屋架、托架和承受恒載為主的柱安全等級應提高一級的規(guī)定。新標準調整時予以采用。
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??? 2 鋼筋混凝土框架溫度伸縮縫的最大間距
??? 鋼筋混凝土框架結構縱向溫度伸縮縫的最大間距,維持原《土規(guī)》不變:現(xiàn)澆結構不宜超過75m,裝配式結構不宜超過100m 。當機組單元長度超出溫度伸縮縫間距限值較多時,為保證結構的安全及經(jīng)濟性,宜在機組單元中部增設一道伸縮縫。
??? 按照工程實踐經(jīng)驗,75m長度的主廠房縱向結構,當施工中采取必要的措施,或結構設計增加適量的溫度鋼筋,能夠滿足設計標準要求。針對1000MW級主廠房機組單元長度達90-120m,超出75m較多的實際情況,通過對工藝布置的分析認為,在機組單元中部增設一道伸縮縫是最有利的選擇。目前,行業(yè)正在開展溫度應力計算和工程措施的研究工作。本次修編在附錄中提出了溫度作用的計算原則。
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??? 3 地基基礎設計等級
??? 新標準地基基礎設計為甲級的類型,區(qū)分開重要電廠與一般電廠,一般電廠部分適當放寬,詳見下表:
??? 地基基礎設計等級
??? 設計等級?建筑和地基類型?
??? 甲級?規(guī)劃容量為800MW或單機容量300MW及以上電廠的主廠房(包括汽輪發(fā)電機基礎、鍋爐構架基礎)、主(集)控制樓、網(wǎng)絡控制樓、通訊樓、220kV及以上的屋內配電裝置樓、高度大于等于200m的煙囪、直接空冷器支架、跨度大于30m的廠房建筑、場地及地質條件復雜的建筑物、高邊坡。?
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??? 地基基礎設計分類與電廠的重要性相關聯(lián),主要采納了征求意見的建議。新標準在發(fā)電廠甲級設計等級中增加了直接空冷器支架、場地及地質條件復雜的建筑物、高邊坡;對原規(guī)定“跨度大于30m的干煤棚及其他廠房建筑”明確為“跨度大于30m的廠房建筑”。
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??? 4 動力機器基礎下地基土的承載力驗算
??? 動力機器基礎下地基土的承載力驗算時,地基承載力的動力折減系數(shù)αf的取值:對框架式基礎,當?shù)鼗鶠槊軐嵉闹写稚?、碎石土、基巖或端承樁時可采用1.0,其余取0.8。大塊式基礎應取0.8,新標準對地基承載力的動力折減系數(shù)αf的調整,吸取了征求意見的建議,主要針對框架式汽輪發(fā)電機基礎的設計??紤]到框架式基礎底板的振動影響較小,地基承載力的動力折減系數(shù)αf,可針對不同的地質條件和地基處理方案區(qū)別對待。當框架式基礎位于低壓縮性土,如密實的中粗砂、碎石土、基巖或端承樁時,可忽略振動對地基的影響,即αf取1.0;當框架式基礎地基為中高壓縮性土,如中密或稍密的粉細砂、粘土或摩擦樁時,應慎重對待振動可能引起的附加變形導致基礎的不均勻沉降,這種情況下αf仍應取0.8。對大塊式基礎維持原標準αf取0.8不變。
??? 新標準同時規(guī)定:鋼球磨煤機的大塊式和墻式基礎可不作動力計算。但計算基礎底面凈壓力時,除基礎自重、回填土重、設備自重及基礎上其他荷載外,還應考慮作用在磨煤機每端軸承中心線處的定向水平當量荷載Px。
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??? 5 汽輪機組基礎底板的厚度
??? 汽輪機組基礎的平板式底板的厚度或井式、梁板式的梁高應根據(jù)地基土的性質而定,在滿足基礎柱崁固的前提下,可取基礎相鄰柱之間凈距的1/3.5~1/5。
??? 隨著機組容量的增大,基礎縱向長度相應增大,原《土規(guī)》的底板厚度限值1/15不盡合理;《動力機器基礎設計規(guī)范》GB 50040底板厚度限值為1/15~1/20。本次修編修改為相鄰柱之間凈距的1/3.5~1/5。
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??? 6 汽輪發(fā)電機基礎底板和柱的最小配筋率
??? 汽輪發(fā)電機基礎底板板頂和板底的鋼筋最小配筋率不宜小于0.1%~0.15%。汽輪發(fā)電機基礎柱配筋應按計算確定,柱全部縱向鋼筋的最小配筋率不宜小于0.5%,直徑不宜小于25mm。
??? 本次修編新增了汽輪發(fā)電機基礎底板、柱的構造配筋規(guī)定。由于汽輪發(fā)電機基礎結構的特殊性,如簡單照搬鋼筋混凝土框架房屋框架結構、筏板基礎的配筋構造是不合適的?;A底板的最小配筋率為0.1%和柱的最小配筋率0.5%,參考了美國《大型汽輪發(fā)電機基座設計導則》的取值。基礎底板的最小配筋率定為0.1%~0.15%的范圍值,設計人員可根據(jù)底板的厚度選擇取上限或下限。
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??? 7 高、變轉速設備基礎的振動控制標準
??? 原規(guī)范中機器轉速只限于3000r/min。新標準補充了工作轉速大于3000r/min的高、變轉速設備基礎的振動控制標準。對于工作轉速大于3000r/min的汽動給水泵、電動給水泵等高轉速、變轉速設備基礎頂面擾力作用點(或控制點)的最大振動速度應小于5.0mm/s。補充了轉速大于3000r/min的機器的擾力計算公式,以及多個不同頻率的擾力作用時,對驗算點所產(chǎn)生的振動速度的計算公式。
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??? 8 圓形封閉煤場的結構
??? 圓形煤場的側壁可采用扶壁柱加擋煤墻結構,屋頂網(wǎng)架支承于壁柱。側壁也可采用連續(xù)豎拱組成的筒殼結構?;炷翐趺簤鶕?jù)煤質的不同采取相應的保護措施,以減少因煤的自燃對混凝土擋煤墻結構的影響。圓形封閉煤場設計應考慮堆煤荷載對基礎及上部結構的不利影響。
??? 為防范自燃損壞,可在堆煤高度范圍內設置防火內襯;另外在擋煤墻設置測溫設施實施監(jiān)控也是有效的措施。圓形結構的下部筒壁,受環(huán)境影響的溫度應力較高,需在施工階段采取一些措施。
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??? 9 脫硫煙氣防腐標準
??? 新標準作出明確規(guī)定,石灰石-石膏濕法脫硫處理后的煙氣應按強腐蝕性等級考慮;半干法、干法(水介質)脫硫處理后的煙氣應按中等腐蝕性等級考慮;循環(huán)硫化床鍋爐 (CFB) 或其它干法脫硫處理后的煙氣應按弱腐蝕性等級考慮。
??? 新標準吸收了國外的研究成果和國際設計標準,以及國內大型的技術交流會的經(jīng)驗,明確石灰石-石膏濕法脫硫處理后的煙氣為強腐蝕性等級。在對陸續(xù)投運機組的煙囪下集水坑、煙道冷凝液排液管及其與工藝主煙道連接處的冷凝液搜集和腐蝕情況調查證明,煙道冷凝液PH可達3以下,驗證了強酸腐蝕性的結論。一般安全等級越高或同一安全等級機組容量越大,防腐標準也應相應提高;有正壓煙氣運行工況的應加強防腐措施和防脫落措施;結露腐蝕嚴重(如不設置GGH),防腐應采用較高的標準;需要采取更嚴格的防腐隔離措施。
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??? 10 脫硫煙氣排煙筒的選型
??? 當排放強腐蝕性煙氣時,一般應采用套筒式或多管式煙囪。即把承重的鋼筋混凝土外筒壁與排煙內筒分開,避免承擔安全作用的鋼筋混凝土外筒壁結構與排煙內筒可能滲漏的強腐蝕性煙氣直接接觸。鋼筋混凝土外筒壁與排煙內筒間留設的間隙應考慮人員巡查和維護檢修的條件。
??? 對于排放強腐蝕性煙氣的煙囪,強調留有巡查和維護檢修的條件,套筒式或多管式煙囪可以提供方便的檢修維護條件,單筒式煙囪檢修維護條件較差。排煙筒需增強其密閉性,以防止鋼筋混凝土外筒壁結構腐蝕,應盡量規(guī)避可能出現(xiàn)嚴重腐蝕危害和大工作量的檢修。
??? 本次修訂考慮到與《煙囪設計規(guī)范》GB 50051的銜接,對于排放中等腐蝕性煙氣,也把套筒式煙囪作為首選。
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??? 11 直接空冷器支架結構
??? 通過國內已建的幾十個直接空冷器支架結構的調查搜資和整理對比研究,以及對工程設計經(jīng)驗數(shù)據(jù)的總結,對應用較多和比較成熟的鋼桁架-支柱結構、鋼框架-支撐結構和鋼筋混凝土框架結構等三種形式列入了新標準的技術規(guī)定。
??? 鋼桁架矢高可按柱距的1/3~1/5。焊接鋼梁的矢高按1/7~1/9。鋼筋混凝土管柱的直徑宜按實際柱高度的1/10~1/12取用,管柱壁厚按外徑的1/12~1/8。
??? 在空冷平臺整體結構分析計算時,平臺(即步道、風機橋步道)活荷載標準值檢修及安裝時可取3.5kN/m2,正常運行時可取2.0 kN/m2。設備和管道荷載取值由工藝提供。擋風墻迎風側風荷載體型系數(shù)不小于1.4。
??? 對鋼桁架-鋼筋混凝土管柱結構規(guī)定:基礎沉降差容許值為L/1000;支柱柱頂?shù)娜菰S側移值為H/500和鋼桁架的容許撓度為L/500;管柱計算長度一般宜取 (1.75-1.5) H。標準還在制定了相應的構造措施。