王春利 WANG Chun-li；張昱 ZHANG Yu
（青島鴻瑞電力工程諮詢有限公司，青島 266100）
（Qingdao Hongrui Electric Power Engineering Consulting Co.，Ltd.，Qingdao 266100，China）
摘要： 本文對幾種常用的汽機房屋蓋方案進行了對比，提出了合理的屋面+屋架體系組合方案。
Abstract: This thesis proposes the appropriate solution of roof covering plus roof truss by comparing some common solutions of the roof of turbine buildings.
關鍵詞 ： 火力發電廠；汽機房屋蓋；屋面；屋架
Key words: thermal power plant；the roof of turbine buildings；roof covering；roof truss
中圖分類號：TU271.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）34-0069-02
作者簡介：王春利（1962-），男，河北樂亭人，本科，高級工程師，公司總經理，主要從事發電廠技術諮詢、設計等工作，研究方向為電廠技術方案研究策劃。
0 引言
火力發電廠主廠房內布置有汽輪發電機組、重要輔機等電廠核心設備，而汽機房屋蓋體系是主廠房結構系統中的重要組成部分。汽機房屋蓋除本身承受豎向荷載外，還傳遞水平力。
為保證電廠的穩定可靠運行，汽機房屋蓋應作為重要結構進行專項研究，在技術可行、安全可靠的前提下，兼顧經濟、耐久、防火等多種功能。由於屋蓋本身的複雜性，需建築與結構相互配合以達到屋蓋體系的整體優化。另外，由於汽機房跨度較大，屋面形式以及支撐體系的選取對結構性能和造價也有著重要的影響。
本文以浙江省某200MW燃氣蒸汽聯合循環機組為例，論述汽機房屋面形式與屋面支撐體系。該工程為雙燃機房+汽機房+輔機樓形式，汽機房+輔機樓採用框排架結構體系。汽機房排架跨度35m，汽機房軌頂標高19.5m，屋架下弦22.50m。50年基本風壓值為0.35kN/m2，抗震設防烈度為6度，場地類別為II類，框架抗震等級按二級設計。
1 汽機房屋面布置方案選取
1.1 汽機房屋面常用的幾種方案 ①壓型鋼板底模現澆混凝土板屋面：是常見屋面結構形式，具有結構整體性能好、強度高、承載力大、耐久性能優越、自重大等特點。②復合（保溫）壓型鋼板輕型檁條屋面：兩層壓型鋼板、中間加保溫棉的一種構造形式。壓型鋼板採用高效耐腐的鍍鋁鋅鋼板，在相似環境下，同等鋅層厚度的鍍鋁鋅鋼板的壽命是鍍鋅鋼板的4倍。③壓型鋼板底模+輕質陶粒混凝土現澆屋面：同樣具有結構整體性能好、強度高、承載力大、耐久性能優越等特點。同時，屋面建築結構自重較小。④大型預製混凝土板屋面：為大型預製混凝土板，工廠製造，現場吊裝，具有施工周期短、承載力大、整體性稍差等特點。⑤大型預製輕型混凝土板屋面：為大型預製輕型混凝土板，工廠製造，現場吊裝，同樣具有施工周期短、承載力大、整體性稍差等特點。
1.2 汽機房屋面幾種方案性能對比 從抗震設計以及減少屋面結構用鋼量看，屋面板宜採用輕型結構。通過以上對比，汽機房屋面推薦採用自重較輕、整體性強、承載力強、防水性較好的壓型鋼板底模+輕質陶粒混凝土現澆屋面。
2 汽機房屋蓋結構體系選取
2.1 汽機房屋蓋常用的幾種結構體系 汽機房屋蓋結構體系一般由屋架、屋面支撐體系、檁條及屋面板組成。目前火力發電廠汽機房屋蓋結構型式主要有梯形鋼屋架加支撐有檁體系、實腹鋼樑加支撐有檁體系以及鋼管結構空間桁架有檁體系。
2.1.1 梯形鋼屋架加支撐有檁體系：目前國內火力發電廠普遍採用的結構型式。鋼屋架為滿足平面外穩定及傳遞水平荷載的要求，在上、下弦均應設置縱、橫向水平支撐，按要求設置縱向垂直支撐。鋼屋架為平面受力體系，一個薄弱部位的破壞，就會造成整個結構倒塌，整個體系的抗震性能不佳。鋼構件節點多、杆件規格的品種多、施工製作麻煩、焊接工作量大、吊裝時側向剛度弱、有時需設置臨時支撐。
2.1.2 實腹鋼樑加支撐有檁體系：目前國內火力發電廠普遍採用的結構型式。汽機房屋面採用實腹鋼樑時，由於實腹鋼樑平面外穩定性較差，需設置支撐系統來傳遞水平力。結構簡單、傳力明確、拼接方便，加工、焊接工作量小。在同樣的屋內凈空要求下，屋面標高可大大小於屋架及管桁架結構。缺點是在較大荷載作用下屋面結構會產生較大變形。
2.1.3 鋼管結構空間桁架有檁體系：空間桁架的使用，解決了平面桁架在加工製作、安裝起吊過程中平面外剛度差和平面外撓曲等問題，其運輸安裝費用比其它桁架低，維護費用明顯低於桁架。另外由於其頂面的寬度，大大減少了檁條的計算跨度，節省用鋼量、減輕重量。缺點是節點的連接設計施工較複雜，但隨著多維數控切割技術的發展，難點已逐漸被克服。
2.2 汽機房屋蓋結構體系性能及經濟對比 從表2、表3分析可以看出，鋼管結構空間桁架屋架從結構合理性及運輸方面都有一定優勢，雖然加工方面要求較高，但隨著新技術的發展，難點已被克服。另外，在經濟性方面，鋼管結構空間桁架屋架比其它兩者少出40%左右的用鋼量。用鋼量主要減少在兩個方面：由於檁條計算跨度變小，檁條用鋼量減少；主要是垂直支撐，水平支撐設置較少，同樣節省了很多鋼材。鋼管結構空間桁架屋架體系在經濟上更加合理。
3 結論
綜上所述，壓型鋼板底模+輕質陶粒混凝土現澆屋面具有自重較輕、整體性強、承載力強、防水性較好等優勢；鋼管結構空間桁架有檁體系具有結構合理、自重輕、安裝運輸方便、經濟合理等優勢。因此，汽機房屋蓋體系建議採用壓型鋼板底模+輕質陶粒混凝土現澆屋面+鋼管結構空間桁架有檁體系方案。
參考文獻：
[1]夏宏君，張愛中.火力發電廠汽機房屋面網架與鋼屋架體系的綜合比較[J].武漢大學學報（工學版），2004（z1）.
[2]張曉紅.汽機房屋面結構選型分析[J].浙江電力，2008，6.
[3]唐柏鑒，姜朋明.網格屋蓋結構柱頂隔震技術的參數分析[J].四川建築科學研究，2007（05）.
（青島鴻瑞電力工程諮詢有限公司，青島 266100）
（Qingdao Hongrui Electric Power Engineering Consulting Co.，Ltd.，Qingdao 266100，China）
摘要： 本文對幾種常用的汽機房屋蓋方案進行了對比，提出了合理的屋面+屋架體系組合方案。
Abstract: This thesis proposes the appropriate solution of roof covering plus roof truss by comparing some common solutions of the roof of turbine buildings.
關鍵詞 ： 火力發電廠；汽機房屋蓋；屋面；屋架
Key words: thermal power plant；the roof of turbine buildings；roof covering；roof truss
中圖分類號：TU271.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）34-0069-02
作者簡介：王春利（1962-），男，河北樂亭人，本科，高級工程師，公司總經理，主要從事發電廠技術諮詢、設計等工作，研究方向為電廠技術方案研究策劃。
0 引言
火力發電廠主廠房內布置有汽輪發電機組、重要輔機等電廠核心設備，而汽機房屋蓋體系是主廠房結構系統中的重要組成部分。汽機房屋蓋除本身承受豎向荷載外，還傳遞水平力。
為保證電廠的穩定可靠運行，汽機房屋蓋應作為重要結構進行專項研究，在技術可行、安全可靠的前提下，兼顧經濟、耐久、防火等多種功能。由於屋蓋本身的複雜性，需建築與結構相互配合以達到屋蓋體系的整體優化。另外，由於汽機房跨度較大，屋面形式以及支撐體系的選取對結構性能和造價也有著重要的影響。
本文以浙江省某200MW燃氣蒸汽聯合循環機組為例，論述汽機房屋面形式與屋面支撐體系。該工程為雙燃機房+汽機房+輔機樓形式，汽機房+輔機樓採用框排架結構體系。汽機房排架跨度35m，汽機房軌頂標高19.5m，屋架下弦22.50m。50年基本風壓值為0.35kN/m2，抗震設防烈度為6度，場地類別為II類，框架抗震等級按二級設計。
1 汽機房屋面布置方案選取
1.1 汽機房屋面常用的幾種方案 ①壓型鋼板底模現澆混凝土板屋面：是常見屋面結構形式，具有結構整體性能好、強度高、承載力大、耐久性能優越、自重大等特點。②復合（保溫）壓型鋼板輕型檁條屋面：兩層壓型鋼板、中間加保溫棉的一種構造形式。壓型鋼板採用高效耐腐的鍍鋁鋅鋼板，在相似環境下，同等鋅層厚度的鍍鋁鋅鋼板的壽命是鍍鋅鋼板的4倍。③壓型鋼板底模+輕質陶粒混凝土現澆屋面：同樣具有結構整體性能好、強度高、承載力大、耐久性能優越等特點。同時，屋面建築結構自重較小。④大型預製混凝土板屋面：為大型預製混凝土板，工廠製造，現場吊裝，具有施工周期短、承載力大、整體性稍差等特點。⑤大型預製輕型混凝土板屋面：為大型預製輕型混凝土板，工廠製造，現場吊裝，同樣具有施工周期短、承載力大、整體性稍差等特點。
1.2 汽機房屋面幾種方案性能對比 從抗震設計以及減少屋面結構用鋼量看，屋面板宜採用輕型結構。通過以上對比，汽機房屋面推薦採用自重較輕、整體性強、承載力強、防水性較好的壓型鋼板底模+輕質陶粒混凝土現澆屋面。
2 汽機房屋蓋結構體系選取
2.1 汽機房屋蓋常用的幾種結構體系 汽機房屋蓋結構體系一般由屋架、屋面支撐體系、檁條及屋面板組成。目前火力發電廠汽機房屋蓋結構型式主要有梯形鋼屋架加支撐有檁體系、實腹鋼樑加支撐有檁體系以及鋼管結構空間桁架有檁體系。
2.1.1 梯形鋼屋架加支撐有檁體系：目前國內火力發電廠普遍採用的結構型式。鋼屋架為滿足平面外穩定及傳遞水平荷載的要求，在上、下弦均應設置縱、橫向水平支撐，按要求設置縱向垂直支撐。鋼屋架為平面受力體系，一個薄弱部位的破壞，就會造成整個結構倒塌，整個體系的抗震性能不佳。鋼構件節點多、杆件規格的品種多、施工製作麻煩、焊接工作量大、吊裝時側向剛度弱、有時需設置臨時支撐。
2.1.2 實腹鋼樑加支撐有檁體系：目前國內火力發電廠普遍採用的結構型式。汽機房屋面採用實腹鋼樑時，由於實腹鋼樑平面外穩定性較差，需設置支撐系統來傳遞水平力。結構簡單、傳力明確、拼接方便，加工、焊接工作量小。在同樣的屋內凈空要求下，屋面標高可大大小於屋架及管桁架結構。缺點是在較大荷載作用下屋面結構會產生較大變形。
2.1.3 鋼管結構空間桁架有檁體系：空間桁架的使用，解決了平面桁架在加工製作、安裝起吊過程中平面外剛度差和平面外撓曲等問題，其運輸安裝費用比其它桁架低，維護費用明顯低於桁架。另外由於其頂面的寬度，大大減少了檁條的計算跨度，節省用鋼量、減輕重量。缺點是節點的連接設計施工較複雜，但隨著多維數控切割技術的發展，難點已逐漸被克服。
2.2 汽機房屋蓋結構體系性能及經濟對比 從表2、表3分析可以看出，鋼管結構空間桁架屋架從結構合理性及運輸方面都有一定優勢，雖然加工方面要求較高，但隨著新技術的發展，難點已被克服。另外，在經濟性方面，鋼管結構空間桁架屋架比其它兩者少出40%左右的用鋼量。用鋼量主要減少在兩個方面：由於檁條計算跨度變小，檁條用鋼量減少；主要是垂直支撐，水平支撐設置較少，同樣節省了很多鋼材。鋼管結構空間桁架屋架體系在經濟上更加合理。
3 結論
綜上所述，壓型鋼板底模+輕質陶粒混凝土現澆屋面具有自重較輕、整體性強、承載力強、防水性較好等優勢；鋼管結構空間桁架有檁體系具有結構合理、自重輕、安裝運輸方便、經濟合理等優勢。因此，汽機房屋蓋體系建議採用壓型鋼板底模+輕質陶粒混凝土現澆屋面+鋼管結構空間桁架有檁體系方案。
參考文獻：
[1]夏宏君，張愛中.火力發電廠汽機房屋面網架與鋼屋架體系的綜合比較[J].武漢大學學報（工學版），2004（z1）.
[2]張曉紅.汽機房屋面結構選型分析[J].浙江電力，2008，6.
[3]唐柏鑒，姜朋明.網格屋蓋結構柱頂隔震技術的參數分析[J].四川建築科學研究，2007（05）.