湖州垃圾焚烧发电工程结构设计

[摘要]阐述了湖州垃圾焚烧发电工程主厂房的结构方案选择、计算软件应用、垃圾储存池设计、混凝土结构超长无缝施工技术、地基基础设计等问题，论述了垃圾焚烧发电厂主厂房结构的特点及设计要点。
[关键词]垃圾焚烧发电厂；垃圾储存池；超长无缝施工技术；SATWE
1工程概况
湖州垃圾焚烧发电工程垃圾日处理能力800t。以1，2，3号厂房(主厂房、汽机厂房及主控厂房)为讨论的重点，以下简称主厂房。主厂房总建筑面积为15350m2，占地面积为8584m2，平面尺寸为107m×87m，主要屋盖下弦标高为32.476～45.561m。主厂房采用钢筋混凝土框排架结构，排架部分为单层厂房，局部有1～2层夹层，屋盖采用钢网架，屋面板采用复合板。厂房内设有一处垃圾储存池，为钢筋混凝土水池类结构，与主体相连，池底标高-5m，池顶最高点标高19.95m。主厂房结构平、剖面见图1，2。抗震设防烈度为6度(0.05g)，设计地震分组为第一组[2]，场地土属坚硬场地土，建筑场地类别属Ⅰ类场地，基本风压0.45kN/m2，基本雪压0.45kN/m2。
2主体结构设计
2.1结构选型
垃圾焚烧发电厂主厂房结构形式通常有钢结构与钢筋混凝土结构两种方案。从施工周期、造价、结构刚度、防腐蚀能力、建筑物密闭性等多方面考虑，并经综合论证和方案比较，最终选定钢筋混凝土框排架结构。
2.2主厂房结构特点
主厂房主体结构有以下特点：1)厂房体型复杂，应建筑效果的要求，屋盖设计成波浪形；2)厂房体量较大，平面尺寸为107m×87m，最高点43.56m；3)结构刚度小，第1周期为1.182s(ETABS计算结果)；4)工艺布置要求使楼层错层多；5)楼板开洞面积大，开洞率均大于50%；6)厂房内设有钢筋混凝土垃圾储存池，并与主体结构相连，导致主体结构刚度在平面和立面都不均匀；7)荷载工况多，除恒载、活载、风载及地震荷载外，还有吊车荷载、汽车荷载以及垃圾储存池内侧压力，导致荷载组合多，在进行荷载组合时应根据结构受力特点做尽可能的简化。

图1平台结构平面布置图(标高为7.000m)

图2结构剖面图
2.3主厂房主体结构计算
鉴于主厂房主体结构的以上特点，整体计算采用了ETABSV9程序，并使用SATWE复核。同时在采用ETABS进行主体计算和设计时采取了以下措施：主厂房网架最大跨度36m，且为曲线形，主体与网架相互影响较大，故在模型建立时如实输入网架所有杆件，使模型能真实地反映网架的刚度；主厂房体型复杂，在风荷载输入时采用空面模拟外墙，并通过空面传递风荷载；主厂房结构沿四周均布置连续框架，以保证主体结构的整体刚度；主厂房错层较多，根据各层楼板面积及荷载的多少，合理划分楼层，其余均按参考面输入；主厂房楼板开洞较大，所有楼板简化为膜单元；合理地调整梁柱刚度，使结构刚度布置尽可能均匀；由于主体与垃圾储存池相连，垃圾储存池的刚度对主体结构影响很大，计算需计入垃圾池的刚度。故在计算时将垃圾储存池侧壁按墙单元输入，按框架2剪力墙结构进行计算；垃圾侧压力为荷载较大的侧向水平力，对结构影响较大，故按方向单独设置成两个工况，并验算垃圾侧压力工况下的位移；将ETABS与SATWE的计算结果作比较，分析产生差异的原因，纠正空间有限元程序计算时可能产生输入错误、程序计算范围的限制、程序计算参数的取值等因素产生的偏差，并合理地对计算结果取值。
程序采用30个振型进行计算分析，前6个主要振型计算结果见表1。为合理检验结构刚度，层间位移角采用柱上下节点的相对位移角来控制位移，主要位移计算结果见表2。