摘要：近几年来，钢结构支撑框架体系在建筑行业得到了推广，取得了理想的应用效果，推动了我国建筑行业的进步和发展。本文以广西郊区某火力发电厂为案例，阐述该发电厂主厂房设计方案，在主厂房结构设计中，以钢结构支撑框架作为主结构，具有稳定、安全、经济、易拆装等优点，在使用过程中，必须注意对框架结构体系的维护和保养。
关键词：火力发电厂；主厂房设计；钢结构支撑框架体系
前言
近几年来，随着人们生活水平提高，对生活质量的要求越来越高，对电力资源的需求也越来越大。为了满足人们对电力资源的需求，必须扩大发电厂的规模和数量。在火力发电厂建设中，厂房的设计往往比较复杂，厂房规模大，还要设置相应的重型设备。在设计火力发电厂主厂房结构时，对主厂房结构的强度具有很高的要求，否则会影响厂房的安全使用。钢结构的支撑框架稳定性很强，支撑结构相对比较稳定，基本满足火力发电厂主厂房的使用需求，所以钢结构在火电厂厂房设计中得到推广和普及。在具体设计过程中，必须综合考虑火力发电厂主厂房楼层质量、布置和刚度分布不均匀的特点，将连接点和整体设计等相关细节问题落到实处，实现抗震等级的需求，提升火力发电厂主厂房建设质量，为厂房的安全使用提供保障。
1工程概况
本文以广西郊区某火力发电厂为案例，阐述该发电厂主厂房设计方案，在设计主厂房的结构时，使用钢结构支撑框架体系，取得了良好的应用效果，完全符合火力发电厂主厂房使用的基本需求。该火力发电厂装机容量1000MW，在该火力发电厂主厂房设计中，结构型式采用钢结构支撑框架+部分剪力墙。根据相关的设计规范和标准，端部剪力墙的主厂房和混凝土框排架的主厂房都是遵照7度Ⅱ类场地进行计算，抗震构造措施8度。结构宽度设为58m，结构长度设为122m，由11个开间组成，分成三跨，其中汽轮机房设计宽度是34m，煤仓间的设计宽度为14m，除氧间的设计宽度为10m，结构的总体高度是59.9m。
2钢结构支撑框架结构体系
在火力发电厂主厂房设计中，厂房的结构体系是钢结构支撑框架体系，结构体系的柱网平面布置图如下图1所示，在轴线?和轴线⑩之间以及④轴线和③轴线之间，设置了厂房钢结构的横向支撑，位于在AB跨之间。从①轴线处开始，隔榀布置。在梁、支撑和柱等选材方面，统一选材，选择Q345或者Q235型钢结构构件，在楼板和屋面板的选材方面，都是选择的厚度为140mm的钢筋混凝土板。
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图1厂房柱网布置图
3支撑框架结构体系的介绍
实际上，在很多建筑工程建设中，已经开始使用支撑框架体系，但是使用得比较多的通常都是一般化的中心支撑框架，抗震性能比较差，简称为OCBF。本文提及的火力发电厂中，主厂房设计采取的是特殊化的中心支撑框架，性能更优，又可以简称为SCBF。支撑框架体系的优点比较突出，具有其他材料不可替代的特点，具有特点如下：⑴安装流程比较简便，制作工序简单；⑵屈曲后的能力相对较强；⑶可以产生比较可观的经济效益；⑷和其他材料相比，延性相对较高。
基于概念设计的理念，采取科学的措施和方法，提升支撑框架结构体系的抗震性，具体可以从以下几个方面着手：⑴对构造措施明确规定；⑵为了促使钢结构的刚度处于均匀状态，对结构整体进行合理布置，明确材料的传力方向，保证钢结构支撑框架体系的垂直支撑可以承受足够的外力作用；⑶采取国内外关于抗震设计的新技术，严格控制构件和连接的破坏模式。
4火力发电厂主厂房设计中钢结构支撑框架结构体系的应用
4.1布置结构
一般而言，在钢结构支撑框架结构体系中，需要布置的结构主要有框架柱、垂直支撑、水平支撑和侧向支撑等。
⑴框架柱：其功能是承受轴力，避免钢结构体系的垮塌，综合厂房构造需求和截面的面积大小进行确定。
⑵垂直支撑：其功能时提供完全桁架，在弹性阶段，确保每一个构件可以承受住轴向力。但是，如若遇到大震或中震，连接处的的支撑构件在承受巨大的外力作用后，会出现较大幅度的变形，影响钢结构体系的正常使用。因此，在钢结构框架结构体系所布置的结构中，垂直支撑具有非常重要的作用，其主要构成形式分为人字形撑、单斜撑、V形撑和交叉撑等，与此同时，较好的型式有两层间的V形撑、人字形组合的支撑和拉链式支撑等，其抗震效果都比较好。
结构设计师在设计火力发电厂主厂房时，必须遵照相关的设计标准，垂直支撑必须达到相应的工艺布置要求，将垂直支撑设置成上单斜撑。在纵向方向上的布置上，基于模型弹性与弹塑性的分析结果可知，分别在C列、A列和B列设置三道支撑，横向平动的振型是结构第二振型，纵向扭动和平动的耦合阵型是结构第一振型，第一、二阶段的自振周期比较类似，在两个主轴方向中，结构动力特点非常接近，一旦发生地震等地质灾害时，可以有效的控制扭转效应，维持厂房结构的稳定。对弹塑性进行分析，虽然B列、C列都设置了三道支撑，然而其柱底还是存在较大的拉力作用。为了有效的改善这种情况，在B列和C列底部两层位置分别增加支撑，取得了良好的应用效果。
在横向方向上的布置，在汽机房内，汽机基座占据了中间的轴，其它柱间一律要安装多道单斜撑，与此同时，⑩轴和①轴要多设置支撑，也就是说这两道轴设置的支撑不能少于两道，才能符合相关技术要求。在煤仓间底层的垂直支撑，受检修通道、磨煤机过轨吊运行的限制，只能在半跨内设置支撑，各个轴线都被同一倾斜方向单斜杠所支撑。除此之外，基于抗震规范中相关技术标准，如若中心支撑仅用受拉单斜杠的体系，必须同时设置倾向方向不同的两组斜杆。
⑶一般而言，参照抗震规范与相关技术标准，并综合考虑火力发电厂的实际情况，一般在汽机房的运转层、煤仓面屋面、给煤机楼面和汽机房屋面使用水平支撑，确保建筑的安全使用。
⑷基于抗震规定中的技术标准，和V形或人字形支撑处于相交状态的梁，必须在梁两个翼缘位置设置对应的侧向支撑，至少要设置一道侧向支撑，计算出最大的间距。对于空楼层而言，必须综合考虑实际状况，制定相关的构造策略。
4.2选择构件和构造要求
在选择构件时，主要使用的构件有柱构件、支撑构件、柱脚构件和梁构件等。一般而言，柱构件要选择性能更好的Q345型号的钢材，支撑构件往往都选择H型钢，平面外侧属于弱轴。在计量支撑材质的弹性时，通常采取Q235就可以实现强度的需求。柱脚大都采取铰接，利用全熔透T形对接焊缝来连接柱和柱脚地底板。相交于V形支撑或人字形支撑的梁，在设计梁的弹塑性时，必须达到以下标准：在去掉支撑的条件下，计量梁的相关参数，将简支梁当成计算简图，梁的荷载包含楼面恒载、活载、大震时的不平衡力。使用梁的材质可以是Q235，也可以是Q345，质量等级为B级。采取焊接的方法，连接节点板和梁，确保梁翼缘的厚度不小于40mm。
5火力发电厂主厂房钢结构支撑框架结构体系使用的维护
一般而言，钢结构材料需要进行定期维修和保养，预防钢结构建筑材料发生腐蚀现象。在钢结构的使用过程中，钢结构会和空气中的水分和气体发生化学反应、物理反应或电化学反应，出现腐蚀现象，钢结构材料的性质发生变化，性能降低，影响钢结构材料的质量，甚至造成安全事故。金属材料裸露在外界空气，极易发生物理反应或化学反应，产生金属类的化合物。因此，在维护和保养钢结构支撑框架体系时，必须检测钢结构的表面组成，查看其是否发生腐蚀现象，一旦发现钢结构出现腐蚀和生锈，必须立即上报，采取针对性的维修措施。一般而言，按照如下进程去维护和保养：火力发电厂主厂房钢结构体系施工完成之后，15年后必须进行第一次设备维护，此后每隔5年进行一次设备维护。
6结语
总而言之，钢结构支撑框架体系具有稳定、安全、经济、拆装方便等优点，完全符合火力发电厂主厂房的设计需求。设计师在设计主厂房结构时，要综合考虑多方面的因素，既要考虑厂房的美观性，还要考虑实用价值，提升厂房的整体抗震功能，确保厂房的安全使用。利用科学、合理的支撑方法，确保主厂房结构的稳定性。通过计算节点的受力状况，采用科学、合理的连接方法，有效的提升节点连接的质量。除此之外，基于计算机软件的功能，对主厂房钢结构设计进行优化，做好厂房的抗震性设计，在最大程度上满足火力发电厂主厂房的负荷需求，确保建筑的安全使用，保障工作人员的生命财产安全。
参考文献
[1]梁炯丰.大型火电厂钢结构主厂房框排架结构抗震性能及设计方法研究[D].西安建筑科技大学,2013.
[2]郎发海.火力发电厂钢结构主厂房结构设计方案的分析[J].山西建筑,2017,43(27):47-48.