全封閉煤場結構選型

王 銳

(山西省煤炭規劃設計院，山西 太原 030045)

1 基本情況

為了電廠安全發電的需要，火力發電廠一般都需要在廠內(外)設置機械化的貯煤場，貯煤場儲煤量的大小隨著機組耗煤量而變化。隨著環保意識和要求的提高，大型現代化儲煤場除了燃煤儲量需要滿足生產要求外，還需解決好其對周圍環境的污染問題，所以需要對其進行全封閉處理。

本文以國內某集團正建設的全封閉煤場為依托，著重介紹了全封閉煤場的初步設計階段的技術方案選型，希望能為后續的類似工程提供借鑒。基本情況介紹如下：該煤場屬于汽車卸煤場，無大型斗輪機設備，對封閉結構凈空要求低，煤場跨度121 m，長222 m，中間不設置支撐結構(如立柱等)，堆煤高度約7 m。

2 全封閉煤場結構選型——封閉煤場技術方案比選

2.1 方案一：雙層網殼結構

若考慮跨中不設支承柱，121 m跨度采用平板網架顯然無法實現，一般采用雙層網殼結構，通過結構起拱，來達到以較小的代價實現大跨度的目的。結構形式可采用三心柱面雙層網殼，跨度121 m，柱距8 m，網殼厚度3.5 m，立面如圖1所示。

2.2 方案二：張弦梁結構

2.2.1張弦梁技術的發展

預應力鋼結構是通過科學合理地引入自平衡的預應力構件，創造出結構力學高效、造型新穎美觀的現代建筑結構體系。張弦梁結構屬于預應力鋼結構的一個分支，張弦梁結構的力學原理是將上弦剛性受壓構件(即鋼桁架、鋼梁等)通過撐桿與下弦拉索組合在一起形成自平衡的受力體系，充分發揮材料的力學性能，創建出結構力學高效、安全、經濟、造型美觀結構體系，如圖2所示。主結構為預應力鋼桁架，桁架之間的橫向檁條采用預應力檁條，屋面采用彩鋼板。目前張弦梁結構體系在國內外已經得到了廣泛的使用，如圖3所示。

單向張弦結構跨度目前技術已經十分成熟，在已建設的工程中，如上海世博會主體館西展廳(建設時間為2008年)跨度為144 m，采用圓鋼管正三角形立體桁架上弦，V字形撐桿，曲線索下弦。

在國內電力行業，由于煤場全封閉在近幾年才開始實施，此結構形式在電力行業還未有建成的先例，但目前國內火電項目已經開始陸續使用該結構形式，如：國投廣西欽州電廠二期擴建工程(2×1 000 MW)封閉煤場(跨度180 m)要求采用預應力鋼結構體系，目前正在進行設計工作。根據目前的大跨度屋蓋技術發展趨勢，未來預應力鋼結構在電力行業的應用將更加廣泛。

2.2.2張弦梁方案

本工程煤場凈跨度121 m，長222 m，柱距21 m。因下方無大型斗輪機設備，凈空要求低，因此預應力鋼索布置不影響下部輸煤設備的運行。桁架上、下弦及腹桿采用直縫焊鋼管及無縫鋼管，鋼材采用Q345B低合金結構鋼，鋼拉索采用鋅—5%鋁—稀土強耐腐蝕合金鍍層高強度鋼絞線，鋼構件設計控制比國家規范更為嚴格，重要鋼構件強度、穩定應力比不大于0.85，其他鋼構件強度、穩定應力比不大于0.95，重要鋼拉索強度應力比不大于0.4，其他鋼拉索強度應力比不大于0.45。屋面圍護結構可采用“檁條+彩鋼板”方案。

主要計算模型如圖4所示。

3 方案比選及推薦意見

從造價上分析采用方案一雙層網殼結構方案造價較低，方案二張弦梁結構方案較高。技術方案的優缺點見表1。

表1 主要技術方案的優缺點

通過技術經濟分析，采用張弦梁結構方案、網殼方案在技術上各有優缺點，但均為技術可行方案。相比而言采用方案一拱形空間網殼結構，更能適應本工程汽車煤場的實際情況，造價也最低，故本工程封閉煤場推薦采用三心柱面雙層網殼結構方案。

4 結語

該工程全封閉煤場施工圖階段采用了初設階段推薦的拱形空間網殼結構。本屋面工程支承跨度121 m，長222 m，投影寬度127.65 m。采用大跨焊接球節點三心圓雙層網殼結構，在長度中部由伸縮縫將整個網殼分為左右兩段網殼，網殼直接支承在2.5 m標高的鋼筋混凝土框架柱和山墻柱頂。下部結構為鋼筋混凝土梁柱結構及柱下樁基礎。