水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的探析

■呂素軍■新疆凱盛建材設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830046

水泥廠施工生產(chǎn)線是由一系列水泥生產(chǎn)設(shè)備組成的，涉及到破碎、輸送、磨、配料、存庫和包裝等工序，所以水泥廠廠房結(jié)構(gòu)必須具有較高抗震能力。當(dāng)前，我國水泥廠主要結(jié)構(gòu)形式為單層廠房，包括地抗、砌體、框架、筒倉等［1］。筆者根據(jù)多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，首先講述了水泥廠廠房結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，然后結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段、結(jié)構(gòu)計(jì)算階段和施工圖設(shè)計(jì)階段講述了水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，最后以前瞻性眼光講述了水泥廠發(fā)展趨勢，具有一定的實(shí)際借鑒意義和參考價(jià)值。

1 水泥廠建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

水泥廠建筑車間要受到施工工藝和環(huán)境因素的制約，在外觀上給人以呆板、簡陋、粗糙的感覺，而且生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、粉塵和噪音與城市的環(huán)境保護(hù)理念格格不入。所以將水泥廠獨(dú)立建筑物結(jié)合成一體，形成系統(tǒng)有效的水泥生產(chǎn)體系變得十分重要。水泥廠建筑結(jié)構(gòu)除了受到大自然作用力之外，還要承受水泥生產(chǎn)中物料、設(shè)備產(chǎn)生的各種作用力，所以水泥廠建筑具有以下特點(diǎn):重量重、震動大、溫度高。其中重量重主要是指原料儲備“重”，原料庫、均化庫和水泥庫的物料都在幾千噸以上，再加上設(shè)備本身的重量，水泥廠“更重了”。震動大主要指破碎機(jī)、磨機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的震動頻率也高。水泥廠在進(jìn)行煅燒工藝的時(shí)候，高溫會產(chǎn)生巨大的熱輻射。綜合上述，水泥廠建筑結(jié)構(gòu)要以粗壯為基礎(chǔ)，能夠承受巨大的負(fù)載，抵抗強(qiáng)烈的震動，具有隔音效果，同時(shí)要能夠經(jīng)受高熱輻射。

2 水泥廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要根據(jù)建筑所在地抗震等級進(jìn)行設(shè)計(jì)，派遣專業(yè)勘測人員到工程現(xiàn)場進(jìn)行地質(zhì)勘查，根據(jù)建筑類別、高度、層數(shù)來制定建筑結(jié)構(gòu)，其中主要設(shè)計(jì)的是單層廠房、砌體、框架、剛結(jié)構(gòu)、地抗結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)確定之后要根據(jù)其特點(diǎn)來布置結(jié)構(gòu)承重體系和受力構(gòu)件。水泥廠基礎(chǔ)處理采用換土碾壓夯實(shí)、深挖軟土毛石回砌、地下小型溶洞灌水泥漿等方法處理地基，控制地基振幅，保證基礎(chǔ)自身的剛度和強(qiáng)度。通常情況下，水泥廠地基板深度1.5m就能夠滿足設(shè)計(jì)要求，但是為了提高水泥廠結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，適當(dāng)增加地基板深度(2.5－3m)［2］。

2.2 水泥廠結(jié)構(gòu)計(jì)算階段

水泥廠結(jié)構(gòu)計(jì)算要進(jìn)行以下計(jì)算:荷載計(jì)算、構(gòu)件試算、內(nèi)力計(jì)算和構(gòu)件計(jì)算。其中荷載計(jì)算包括外部荷載和內(nèi)部荷載，外部荷載主要是增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)對自然外力的抵抗能力，比如風(fēng)荷載、雪荷載和施工荷載等等，內(nèi)部荷載主要是增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)本身抗壓能力，比如結(jié)構(gòu)自重荷載、使用荷載。通常情況下，外部荷載和內(nèi)部荷載作為組合荷載進(jìn)行計(jì)算。構(gòu)件試算和內(nèi)力計(jì)算要根據(jù)國家計(jì)算手冊初步計(jì)算出構(gòu)件截面，然后根據(jù)構(gòu)件截面和荷載值確定彎矩、剪力、扭矩和軸心壓力等參數(shù)。構(gòu)件計(jì)算要根據(jù)構(gòu)件試算和內(nèi)力計(jì)算的結(jié)果，確定水泥廠結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸壓比、裂縫和撓度等參數(shù)，

2.3 工程施工圖設(shè)計(jì)階段

工程施工圖設(shè)計(jì)要考慮地基反力的彈性分布，施工圖設(shè)計(jì)包括基礎(chǔ)平面圖，各層平面圖，梁板柱配筋等詳圖。吊掛構(gòu)件要嚴(yán)格計(jì)算安全度，鋼板和鋼筋連接按焊接方式連接起來，注意選用基礎(chǔ)埋件核查適應(yīng)性。鋼筋緩凝土懸臂梁下部配筋要適當(dāng)增加強(qiáng)度，抵抗下部拉力。長懸臂構(gòu)件要能夠承受8度以上的地震作用力。受力預(yù)埋的設(shè)計(jì)要根據(jù)受力特點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，在施工圖中明確標(biāo)明樓板建筑工藝。施工相鄰車間的地基關(guān)系要在地坑和生料庫基礎(chǔ)預(yù)留必要的縫隙，相鄰車間上部構(gòu)件要避免和窯頭梁碰撞。輸送天橋和車間之間應(yīng)該綁架牛腿筋，并且核對標(biāo)高位置。工程施工圖要標(biāo)注施工廠房位置，盡量靠近礦山，重視能源節(jié)約，利用工業(yè)廢料進(jìn)行能源循環(huán)利用。

3 水泥廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)趨勢

水泥廠經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一整套系統(tǒng)化、體系化的施工工藝，特別是在大力應(yīng)用新興技術(shù)和施工工藝的當(dāng)前，水泥廠結(jié)構(gòu)具有廣泛的應(yīng)用前景。水泥廠建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢:(1)高度更高、跨度更大;(2)鋼結(jié)構(gòu)增多;(3)結(jié)構(gòu)外露。傳統(tǒng)水泥廠建筑高度最高的是立窯房(35m左右)，而新興的干法窯外分解工藝的廠房高度在90m左右［3］。隨著水泥廠規(guī)模的不斷增加，廠房跨度也在不斷增加，主要廠房跨度能夠達(dá)到24m，原料堆放場地的規(guī)模也要不斷提高。傳統(tǒng)鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)存在諸多不足，鋼結(jié)構(gòu)自身重量輕、抗震性能好、安裝方便、資金投入少、效率更高，所以鋼結(jié)構(gòu)替代鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)勢在必行，此外鋼結(jié)構(gòu)作為“可持續(xù)發(fā)展”的再利用資源，必將成為水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要選擇。結(jié)構(gòu)外露是水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的另一個(gè)發(fā)展方向，設(shè)備結(jié)構(gòu)外露要在完成本身功能基礎(chǔ)上，肩負(fù)起體現(xiàn)體現(xiàn)建筑美感的責(zé)任，將建筑功能和建筑美感有機(jī)地結(jié)合更顯建筑的自然美。

4 結(jié)語

綜上所述，水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)化、綜合化的工程，設(shè)計(jì)過程中要注意設(shè)計(jì)階段、計(jì)算階段、施工階段的各個(gè)細(xì)節(jié)，在提高建筑強(qiáng)度的同時(shí)，全面提高水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率。筆者堅(jiān)信隨著新工藝和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必將越來越高效，水泥工業(yè)必將為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供足夠的助力。

［1］吳昊，燕科，熊彬，黃洋，劉云，蔣德亮，杰勝利.從駐廠服務(wù)角度淺談水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.四川建材.2013(05):11－12.

［2］褚海霞.水泥廠鋼筋混凝土圓形筒倉支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2009(09):11－12.

［3］林玉鶯.談水泥廠生產(chǎn)車間土建設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)的配合［J］.福建建材.2013(01):37 －41.