垃圾焚烧发电厂综合主厂房结构形式概述.docx

垃圾焚烧发电厂综合主厂房结构形式概述目前我国垃圾焚烧发电厂已建成百余座，覆盖全国大部分省市，在土地资源日趋紧张的情况下，为减轻垃圾填埋场压力、处理大量城市生活垃圾发挥了具大作用。垃圾焚烧发电厂的主体是综合主厂房，功能是运输存储垃圾、焚烧垃圾、处理焚烧烟气、固化焚烧后的残渣，并将余热用于发电。厂房按工艺流程分为卸料平台、垃圾仓、焚烧间和烟气净化车间，见图1。根据垃圾焚烧厂的规模不同，四个车间的平面尺寸和高度大小不一。其中，卸料平台楼面标高7m或8m屋面采用网架或钢桁架，屋面标高为18m左右。与卸料平台相连为垃圾仓，仓底标高一7.5m至-3m不等，仓顶标高225m左右，仓体的三个边部有按工艺要求设置的楼板，仓体上部设有重级工作制吊车。焚烧间与烟气净化车间内部布置有大型设备，设备高度25m-38m不等，因此为空旷结构，仅有个别位置设置了局部楼板，见图2o目前大部分垃焚厂将四个车间连为一体，整体采用钢筋混凝土结构，屋面采用网架或者钢桁架。这种结构形式的特点是：平面方向，烟气净化车间、焚烧间为空旷结构，结构“偏柔”，而垃圾仓处因有大体量钢筋混凝土墙体（墙体最厚处约500）,卸料平台处有一层大面积钢筋混凝土楼板，结构“偏刚”；竖向，卸料平台以上标高位置因无楼板，结构“由刚变柔”，垃圾仓仓体顶部以上无楼板，结构也“由刚变柔”。其因工艺要求，垃圾仓三个边部楼板经常有大面积洞口，其刚度削弱严重，同时工艺条件的限制各层框架柱净高差异较大。此种模型经分析后，重要的抗震指标普遍异常：1、X方向与Y方向的有效质量参与系数很难达到90%要求，除非振型数量取值很大。2、最大位移与层平均位移的比值>1.5,且最大值甚至超过1.8;3、本层与上一层的楼层承载力比值&1t;0.7;造成以上情况的根本原因是此种结构形式下的综合主厂房结构刚度分配不均。在工艺设备的限定下，平面方向存在着先天的刚度不均（通过结构空间整体振动简图可以看出模态情况），无论是主振型还是局部振型，刚度表现最弱的位置集中在烟气净化车间的空旷结构上，而最大位移与层平均位移的比值出现异常的位置大部分也出现在该处。图3为某厂房X方向主振型下模态图形。竖向，最大位移与层平均位移的比值异常的位置也与垃圾仓和卸料平台上部刚度突变有关，图4为某厂房Y方向主振型下模态图形由上可知，将四个车间连为一体的钢筋混凝土方案在结构刚度上存在先天不足。此外，烟气焚烧间采用钢筋混凝土结构，烟气净化车间柱顶标高在30In左右，焚烧间柱顶标高在45m左右，作为此种高度的单层厂房，国内的相关规范中没有专门论述，缺乏设计原则与具体设计要求。因此，考虑到结构设计的合理性和可靠性，在与工艺讨论的基础上，我们建议将四个车间采用“AA制”设计，卸料平台与垃圾仓采用钢筋混凝土结构，焚烧间与烟气净化车间采用钢结构（格构柱），两个结构设缝分开，避免结构刚度在平面布置上的分布不均，见图5、图6o卸料平台与垃圾仓因与存储垃圾有关而采用钢筋混凝土结构，除竖向刚度有突变（在垃圾仓顶以上部位和卸料平台以上部位），整体刚度分配差异不大，经验算，由刚度突变影响的各项指标均可控可调。焚烧间与烟气净化车间位置采用格构柱组成柱网的钢结构体系，利用格构柱自身刚度大，位置灵活、柱子数量少、便于设计等特点，达到结构设计的可靠性。因此，垃圾焚烧发电厂在结构设计中应特别注重概念设计，避免结构刚度分布不均等对结构不利情况的出现，同时，有关部门应对整个垃圾焚烧发电厂的结构体系进行深入研究和分析，为以后的结构设计提供原则和依据。