電廠脫硫改造工程中某廠房改造結構設計

王冰飛 盧 巍

(1.中核集團中國核電工程有限公司河北分公司 河北 石家莊 050011；2.北方勘察設計研究院有限公司 河北 石家莊 050011)

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電廠脫硫改造工程中某廠房改造結構設計

王冰飛1盧 巍2

(1.中核集團中國核電工程有限公司河北分公司 河北 石家莊 050011；2.北方勘察設計研究院有限公司 河北 石家莊 050011)

結合電廠脫硫改造工程實例，詳述某廠房改造項目的結構設計方案，針對改造后該廠房本體的結構安全性做出分析，最終在不影響下層廠房使用及建筑空間的情況下完成上層結構的改造，為日后廠房改造項目提供參考。

廠房改造；結構設計

引言

近些年，隨著我國工業現在化的推進，環保問題已成為各行各業亟待解決的難題。在煤電行業，傳統的脫硫、脫硝工藝也在日益改進以適應新的環保要求，這將涉及到大量的工業廠房改造工程。而一個好的改造設計方案會適當降低改造成本，提高資源利用率，優化對周圍建、構筑物產生的影響，從而提高經濟效益。

一、工程概況

本工程為某電廠脫硫改造工程中某廠房的結構改造實例，該廠房始建于2006年，總高26.600m，共4層，構件無明顯損耗可進行改造。廠房第一層為石膏庫，層高8.700m，第二層為設備間，層高6.800m，第三層為真空皮帶過濾機間，層高6.700m，頂層也為設備間，高4.600m。該工程需在第二層設備間加設圓盤脫水機、汽水分離器及真空泵各一臺，在頂層設備間裝置石膏旋流器兩臺。圓盤脫水機(如圖1所示)，通過四個支墩加設在第二層樓面上，每個支墩承受設備荷載25 kN，并在右側設立卸料口；真空泵設備基礎(如圖2所示)，高出第二層設備間樓面500mm，四角預留螺栓孔，每孔荷載5kN；氣水分離器基礎為圓形托盤狀基礎，直徑600mm左右，通過四個支墩置于樓面，設備總重600kg；石膏旋流器亦為圓形基礎，直徑1100mm左右，通過四支墩置于樓面，總重1.2t考慮0.4t的水平荷載。

圖1 圓盤脫水機設備支墩

圖2 真空泵基礎

二、結構設計方案

頂層設備間，因其空間較為富裕，新增設備支墩均可落至梁上，因此該層改造處理起來相對較易，只需在梁上植筋做設備支墩再進行結構整體驗算即可。

第二層設備間，因其內部設備繁多，且新增設備占地面積及荷載均偏大，部分設備無法直接布置在原有結構梁上，須在原有結構上增設新梁。又因該廠房一樓為石膏庫，堆積有大量的石膏，且時常還會有相關生產作業，經多次商討后，仍無法實現在石膏庫內進行上層結構的二次施工。

多方面考慮后，提出在二層樓面上做反梁來承擔設備荷載的改造方案，這樣一來可在二樓樓面直接施工不影響下層作業，二來反梁以簡支連續梁的形式加至原有梁上傳力體系清晰且力學性能良好。該方案也得到業主與領導一致的認可，也被選用為最終的二樓設備間的結構改造方案。

三、結構整體分析

用PKPM V3.1軟件對結構整體進行建模分析，結構荷載在原有基礎上考慮新加設備荷載，結構模型如圖3所示。

圖3 結構三維模型

圖4 主梁支座處加固方案

計算結果：全樓最大角位移為1/711，發生在廠房二層設備間，滿足規范規定的鋼筋混凝土結構彈性層間位移角限值1/550[1]。

通過PKPM軟件分析計算結果，輸出結構的前三個固有陣型：第一陣型：結構沿X向平動，周期(s)：1.493，頻率(Hz)：0.670；第二陣型：結構沿Y向平動，周期(s)：1.351，頻率(Hz)：0.740；第三陣型：結構空間扭轉，周期(s)：1.109，頻率(Hz)：0.902。

廠房結構的柱子于各層的軸壓比均在合理范圍呢，非改造層梁計算結果基本不受改造影響，改造層所涉及到的各梁受力均有不同程度增大，第二層設備間一主梁支座處負彎矩過大以至于原有配筋不能滿足安全要求，其余受力構件改造后均在安全范圍內。

關于主梁的加固方案，如圖4所示本文采用在該梁支座處下方加一斜撐的方法來分擔梁端彎矩。并經PKPM模型計算論證，該加固方案既可滿足主梁的安全系數，又不至于對柱子產生安全性影響。

四、施工要點

如圖5所示，新增混凝土構件新舊混凝土結合處，原混凝土面應做鑿毛處理。去除表面的碳化銹裂層、風化酥松層及嚴重的油污滲透層等，直到完全露出堅實的混凝土基層為止，并在此基礎上對原構件表面進行鑿毛處理，使表面凹凸差不小于6mm，其后用壓力水沖洗干凈。澆筑前在原有砼構件接觸面涂刷結合劑一道，隨涂隨澆。

植筋時，應先用鋼筋探測儀查出鋼筋位置后，再確定植筋位置。然后按設計要求的孔深、孔徑進行鉆孔。用刷子與吹風機清理孔道，使孔內無浮動灰塵、碎屑，且應保持干燥[2]。待植入鋼筋必須順直，植筋前須對原鋼筋進行除銹，除銹長度應大于植入長度。注膠時應采用粘膠灌注器，將處理好的鋼筋旋轉緩速插入孔道內，使植筋膠均勻附著在鋼筋表面及螺紋縫隙中。

圖5 加設反梁及相應設備支墩施工圖

五、結論

改造工程中，新增荷載應盡量加至原有結構梁上，若因空間限制無法加至梁上，應衡量荷載大小考慮是否為此添置新梁。在施工過程中，需對混凝土原有構件外表面進行鑿毛、去除老化層、清洗等措施來保證新舊混凝土更好的嚙合，應對待植鋼筋外表面進行除銹、順直、涂植筋膠等措施以保證植入鋼筋與舊混凝土的嚙合。通過該工業廠房改造項目，使我認識到改造工程更為考驗一個設計人員的業務能力。一個優秀的改造設計方案不僅可以提高工程質量，減少資源投入，還可降低改造工程對周圍建構柱物的影響。

[1]JGJ 3-2010 高層建筑混凝土結構技術規程[S].

[2]JGJ 145-2013混凝土結構后錨固技術規程[S].