生活垃圾焚燒發電廠鋼結構設計

劉效國

摘? ? 要：生活垃圾焚燒發電廠作為城市基礎設施的重要內容，現階段在生活垃圾焚燒發電廠的施工設計過程中，主要采用的是鋼結構的工程施工方式，也就需要相關施工企業能夠加強對該方面工作的重視力度，按照該生活垃圾焚燒發電廠的實際應用需求來進行鋼結構的合理設計，對于城市基礎功能的滿足也有著重要意義，本文主要就生活垃圾焚燒發電廠的鋼結構設計進行了探究分析。

關鍵詞：生活垃圾焚燒發電廠;空間鋼結構;桁架

1? 項目概述

本次研究以某市生活垃圾焚燒發電廠作為研究對象，該發電廠設置了2條垃圾焚燒線，每條線的日處理能力為300t。在本次研究對象中，主廠房主要是由垃圾轉運間、主焚燒車間以及汽輪機間三部分構成。

（1）垃圾轉運間主要采用現澆鋼筋混凝土框架結構，內部的垃圾坑底板主要為大體積的混凝土，四周跟框排架柱條形基礎連接在一起。在垃圾坑底板以及側壁采用雙層鋼筋混凝土設計結構，促使其抗滲性能跟抗腐蝕性能得到進一步的提升。垃圾轉運間主要采用的是網架結構，在內部設置兩臺電動起重機。

（2）汽輪機間主要采用的現澆鋼筋混凝土的框架結構，在結合了動力基礎上來進行汽輪機的設計工作。其中汽輪機間屋需要采用輕型屋面梯形鋼屋架，并且要在內部設置2臺中級工作制式的起動機。

（3）主焚燒車間主要是空間鋼結構，為了滿足工藝要求，在跟垃圾轉運間接壤的區域不設梁柱，采用開口式的空間結構廠家，屋蓋主要采用帶有天窗的弧面雙層網架。

2鋼結構設計工作

鋼結構包含有重量輕、強度高、安裝方便的特點，也容易實現一些比較復雜的建筑形態，在較大跨度的建筑施工中也得到了較為廣泛的應用。在本次研究中的垃圾轉運間跟汽輪機間主要采用的是鋼筋混凝土結構，但是主焚燒車間依舊采用的是空間結構，這是因為主焚燒車間的空間結構比較復雜，傳統的混凝土結構難以滿足其施工需求。在采用鋼結構進行工程施工時還需要應用專門的設計軟件來進行操作，保障鋼結構的設計合理性。

2.1? 結構模型的構建

3d3s軟件作為專門針對鋼結構開發的結構分析軟件，能夠在結合結構實際情況基礎上，來進行原型建模工作，該過程中還需要將結構計算模型設計的跟主體結構保持一致。但是針對一些特殊情況還可以實現局部的模擬處理工作。

（1）雙肢柱設計。因為本次研究中的廠房比較高，其最大高度需要控制在36.3m。本次研究中主要將立柱作為結構的承重部件，其設計效果也會影響到垃圾焚燒廠的應用效果。如果采用實腹式箱型柱以及共型柱進行鋼結構的設計時，雖然結構建模比較簡單，但是還存在有一定程度的資源浪費情況。針對這一問題，在鋼結構設計過程中可以采用雙肢柱的設計模式，這時候還需要將雙肢柱的情況輸入到計算模型之中，在此基礎上做好鋼結構的建模工作。此外在實際建模過程中還可以酌情進行一些簡化，比如雙肢柱的每一個斜撐均可以設置為雙T型鋼，橫撐可以設置為雙槽鋼，因此還可以采用H型鋼以及工子鋼的方式來進行模擬建模，保障建模結構的合理性，為后續的鋼結構施工奠定良好的基礎。

因為雙肢柱的平面外截面模量比較小，計算長度比較大，因此還需要在雙肢柱的弱軸方向設置連系梁。在結合了雙肢柱特點基礎上，最總采用雙連系梁的設置方式。雙梁間在設計過程中因為沒有樓板外平面的約束，為了避免連系梁平面外失穩問題的發生，可以在雙梁測之間加用兩根加勁短梁。

（2）網架結構設計。本次研究中的3個區域均采用網架結構來進行屋蓋的設置工作，通過專業設計軟件中的網架計算模塊，來進行網架的設計工作。在該設計工作中，如果網架要按照實際施工情況在計算模型中輸入每一根杠桿，會導致結構計算的工作量大幅度增加，計算結果的準確性也無法得到有效保障。因為網架具備有自身的特殊性，因此在計算過程中要應用專門的網架模塊來進行單獨計算，在結構的整體計算工作中，可以采用大斷面的薄壁方矩管對網架的結構特征進行模擬，在此基礎上確保網架結構的設置合理性。

（3）鋼桁架的設計。鋼桁架也是垃圾焚燒廠車間鋼結構設計的重要內容，因為在本次研究中采用的是屋蓋網架結構，在具體設計過程中還存在有位移過大的情況，導致了一系列不安全因素的發生。為了增加屋蓋網架的應用可靠性，設計人員還可以在兩柱的柱頂進行鋼桁架的合理設置。鋼桁架主要利用剛接的方式來進行鋼柱的連接工作，而網架則依舊采用3邊支撐設計的方式，還要保障網架下弦跟鋼桁架上弦的彈性連接。為了減少鋼桁架平面外的計算長度，還可以在鋼桁架下弦進行若干T型鋼桿件的設置工作，借此來保障鋼桁架自身的穩定性和安全性。

（4）施工荷載的設計。在鋼結構的設計過程中還需要做好施工荷載的合理設計，設計人員需要在專業的施工設計軟件中輸入主焚燒車間的鋼結構計算模型，還需要將其墻體荷載、管道支撐荷載以及屋面活荷載等參數輸入進去，隨后由軟件自動進行荷載的計算工作，并進行組合工況跟組合系數的合理計算。風荷載作為施工荷載的重要組成部分，在計算過程中還存在有風荷載加載過于復雜的問題，一方面因為廠房高度比較大，在計算過程中需要對高度系數以及風振系數等參數進行合理計算，并要結合具體施工需求來進行高度系數跟風振系數的合理設置，如果進行風荷載的統一設置，還會出現荷載過大的情況。因此在設計過程中需要遵循自上而下分段考慮的模式，在設計過程中可以將整個鋼結構設計環節分為4個環節，對不同部位的體型系數進行明確。

2.2? 結構部件設計

因為鋼柱的布置處于每個軸線的交接部位，還可以結合受力大小將鋼柱分為不同的幾種截面形式，在本次鋼結構設計中所有鋼柱均采用雙肢柱，在結構部件設計過程中，鋼桁架主要起到的良好的輔助作用，并不需要直接承受屋面的荷載，在與其他網架進行連接過程中也需要采用彈性連接的方式。在本次研究中主要用3邊支撐的方式來進行網架結構的設計工作，這樣就可以對屋蓋結構以及軸立柱起到良好的協調效果，并能夠讓結構的保險系數得到進一步的提升。

因為鋼桁架的自重比較大，為了保障鋼桁架自身的應用安全性，一方面需要通過彈性連接的方式，實現鋼桁架上下弦的彈性連接。另一方面在進行鋼桁架跟兩面側柱的連接過程中，可以采用剛性連接的方式來進行。鋼桁架的腹桿與鋼柱連接部位可以選用H600加強型號，并通過交叉斜撐的方式來進行鋼柱的設計。

在完成了工程鋼結構的設計工作之后，可以依照施工方案，由鋼結構企業跟網架企業結合設計圖紙的相關要求，來進行加工圖的制作工作。在加工圖制作過程中，施工設計人員還要對可能出現的一系列問題進行明確，不斷提升鋼結構施工設計的合理性，保障結構部件的設計合理性。

3? 結束語

近年來隨著我國城市化進程的進一步加快，使得生活垃圾焚燒發電廠的數量跟規模也越來越大，傳統的建筑施工跟設計模式也就難以滿足生活垃圾焚燒發電廠的施工設計需求。針對這一問題，要求相關施工設計人員能夠積極應用鋼結構設計模式，來保障生活垃圾焚燒發電廠的設計水平，為后續的工程施工奠定良好的基礎。本文主要就垃圾焚燒發電廠的鋼結構模型設計以及結構部件設計進行探究，希望能夠為相關設計人員提供一些理論上的幫助。

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