网架结构在发电厂主厂房屋面中应用的经验.doc

网架结构在发电厂主厂房屋面中应用的经验 【摘要】 鉴于空间网架屋面结构有很大的优势和特点，发电厂主厂房汽机间屋面和变电站控制楼采用网架结构和轻型屋面越来越多，但在2005年几个电厂出现屋面网架工程垮塌事故，不少工程将网架结构改为普通钢屋架结构。本文讨论了汽机间屋面采用网架结构的优缺点，分析了出现垮塌事故的原因，提出了汽机间屋盖采用网架结构设计时的问题和建议，同时对网架工程实施过程管理方面提出了应该注意的问题。 【关键词】 空间网架 屋面结构 垮塌事故 建议 一、网架结构是适宜于大跨度的空间结构 　　网架结构是空间网格结构中一种形式，绝大部分网架结是采用钢管加球形节点制作而成。网架结构一般分为以下由平面桁架系、四角锥体、三角锥体和六角锥体组成的网架结构四大类。 　　在火力发电厂主厂房汽机房屋面系统通常采用的是正放四锥体网架，组成这种网架的四角锥底边是与边界平行或垂直的，角锥满铺于整个网架平面。网架的上（下）弦节点即是顺（倒）置角锥的顶点，也可看成是倒（顺）置角锥底边的角点，从而使同方向的上、下弦杆的平面投影正好形成两组平行线，互差半个网格间距。形成的上、下弦网格通常都是正方形的，当两个方向的弦杆长度不等时，也可形成矩形网格。 　　网架结构的优点和特点： 　　1、空间工作，传力途径简捷，对大跨度，大柱网屋盖结构比较合适。 　　2、结构重量轻，经济指标好。与同等跨度的平面钢屋架相比，当跨度＜30m时，可节省用钢量5~10%；当跨度＞30m时，可节省10~20%。 　　3、空间刚度大，结构自重小，抗震性能好。 　　4、施工安装简便。网架杆件和节点类型少，尺寸不大。运输、储存、装卸、拼装都比较方便。 　　5、网架的平面布置灵活，屋盖系统平整，有利于吊顶，管道和设备安装。 　　在20世纪中叶，特别是近30年来，空间网架结构在全世界广泛应用于体育馆、飞机库、展览中心等大跨度建筑。国内从1964年建成第一幢平板形网架结构以后，40年来网架结构迅猛发展，网架结构的建设，制造规模均在世界首位 　　鉴于空间网架屋面结构有很大的优势和特点，特别是唐山大地震后，为减轻结构自重，发电厂主厂房汽机房屋面和变电站控制楼采用网架结构和轻型屋面越来越多，90年代初在盘山发电厂和神头第一发电厂二期 (2×500MW) 汽机房屋面采用网架结构获得成功，起到了推动作用。2000年火力发电厂示范设计侧煤仓体系中，汽机房屋面系统经探讨和分析，从多方面提出网架结构的经济性和合理性，在很多发电工程主厂房中采用网架结构。但因2005年4月和7月分别在山西长治发电厂 (2×300MW) 和内蒙古新丰热电厂 (2×300M) 出现屋面网架工程垮塌事故。其后不少工程将网架结构改为普通钢屋架结构。 　　汽机房屋面结构的空间网架，在目前各个主体设计单位一般都外委给钢结构网架公司设计、制作和安装。主体设计单位提出设计技术条件和特殊要求，编写招标书，在招标答疑过程中负责对设计技术的特殊要求进行说明和重审。主体设计院应该负责确认采用的规程规范是否符合合同文本；设计范围、深度及计算原则是否符合合同要求；网架的设计是否满足规范和合同要求。 二、汽机房屋面网架结构体系的技术经济特点 　　2000年示范电厂设计，主厂房结构采用外煤仓方案，汽机头部靠近锅炉，在客观上汽机房为采用空间网架屋面结构提供了更多的优势。西南电力设计院在2000年示范电厂（300MW常规发电机组）工程设计中，采用美国STAAD－III空间结构分析软件对以上几种屋面结构型式作了比较分析。 　　该工程汽机房平面尺寸：24m×48m，纵向柱距：2×11＋10＋3×8＝48m；山墙柱柱距：2×9＋6＝24m。网架结构采用周边柱支承，考虑山墙柱作为网架结构的支承点并传递山墙风荷载；钢屋架、轻钢结构为单向受力，双边柱支承。屋面拟采用轻型双层保温夹芯压型钢板，屋面恒载（不包括承载结构重量，但包括檩条重量）为0.3kN/m2，屋面活载：0.7kN/m2；考虑利用屋盖结构的刚度承担并传递水平荷载。网架杆件一般不超过Ф133×8，网架结构柱顶与框架柱铰接。轻钢结构钢梁高度一般在750mm~900mm之间，钢桁架、轻型门型钢架与框架柱刚接。通过对网架和轻钢屋面结构两种方案的计算分析。 　　空间整体性能计算结构计算表明：当采用网架结构型式时，在横向水平刹车力的作用下，网架结构山墙的内力大于轻钢结构，而变位则小于轻钢结构；在纵向水平刹车力作用下，山墙的变位和柱脚内力均大于轻钢结构，这一计算结构表明，网架结构的空间性能优于轻钢结构。STAAD－III模拟的吊车横向水平刹车力的作用下的结构整体变形图形来看，轻钢结构主要靠刹车力作用平面内的钢架承担，而网架结构左右两跨宽度范围内的柱顶节点仍然有一定的位移，位移曲线对比表明，网架结构主要靠结构的整体协同作用共同承担