汽機(jī)房屋蓋采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的問題和建議

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但主廠房汽機(jī)房屋蓋工程中采用反映出一些問題，在工程建設(shè)和使用過程中都出現(xiàn)過工程事故，江油電廠Ⅲ期3號(hào)機(jī)屋蓋在汶川大地震中又全面垮塌，更引起人們的注意?，F(xiàn)提出幾個(gè)問題和建議，供大家參考和討論。
1、設(shè)計(jì)中應(yīng)該重視的問題
1）汽機(jī)房屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在平面上，長(zhǎng)寬比一般為3:1，而且網(wǎng)架的支承只有A和B列，其它兩邊是開口的，不能實(shí)現(xiàn)四邊支承，對(duì)于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)受力已經(jīng)沒有太多的經(jīng)濟(jì)性和合理性。通常的正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)長(zhǎng)寬比在1.5:1.0以內(nèi)比較合適。
2）在汽機(jī)房屋面采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)單位一般外委給鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架公司作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工安裝。網(wǎng)架公司設(shè)計(jì)人員對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與主廠房框排架結(jié)構(gòu)的支座連接和變形協(xié)調(diào)技術(shù)條件不能全面理解。
①整體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)僅支承在A、B兩列柱的縱向結(jié)構(gòu)上，但A列和B列柱參予網(wǎng)架支座計(jì)算的剛度不明確，一般總體設(shè)計(jì)院只能提供一個(gè)粗略的估算值，但支承結(jié)構(gòu)的鋼度對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力卻是比較敏感的，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支座間距一般3.0米左右，可以有不少支座是放在縱向連梁上，支座剛度就更難設(shè)定。
②網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在固定端，擴(kuò)建端或設(shè)備檢修跨的軸線上不能設(shè)支承點(diǎn)，這個(gè)軸線上的支座節(jié)點(diǎn)在主廠房框排架結(jié)構(gòu)整體出現(xiàn)受扭作用時(shí)，受到的荷載作用會(huì)大幅增加，所以在四川江油發(fā)電廠屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)垮塌首先由這里破壞而開始。
③網(wǎng)架設(shè)計(jì)規(guī)程中建議跨度小于24m時(shí)，可以不作溫度差異作用計(jì)算，但發(fā)電廠主廠房施工周期較長(zhǎng)，廠房一般都要跨年度才能封閉，溫度作用按地區(qū)不同，有的季節(jié)溫差可能達(dá)50℃以上，網(wǎng)架支座的螺栓何時(shí)擰緊固定，對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的溫度附加應(yīng)力影響很大，但在鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架公司一般都忽略了這方面的驗(yàn)算。同時(shí)660MW以上機(jī)組汽機(jī)房屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)單元在縱向長(zhǎng)度可達(dá)90米以上，結(jié)構(gòu)的差異溫度作用有多大？在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也往往被輕視。
④目前網(wǎng)架公司設(shè)計(jì)和施工的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，支座的數(shù)學(xué)計(jì)算模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)出入比較大，實(shí)際受力是鉸接，半鉸還是固接不清晰，造成支座連接的受力很復(fù)雜。目前已建工程中支座設(shè)計(jì)形式比較單一，端部、角部和中間支座構(gòu)造基本一樣，在控制荷載工況下，有的支座會(huì)提前破壞。
3）目前鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架公司提交的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示，很多桿件的應(yīng)力比超過1.0，使結(jié)構(gòu)的安全度明顯不足。
①網(wǎng)架公司在鋼管采購中，對(duì)管壁厚度負(fù)公差不注意，為了減少結(jié)構(gòu)用鋼量，甚至專門定購負(fù)公差鋼管。所以在大同二電廠汽機(jī)房屋蓋網(wǎng)架結(jié)構(gòu)使用一年后就有幾根壓桿屈曲。
②汽機(jī)房屋面的荷載工況變化幅度比較大，特別是屋面上設(shè)有通風(fēng)風(fēng)機(jī)時(shí)，動(dòng)力荷載和設(shè)備檢修荷載在設(shè)計(jì)中考慮比較粗糙或取值較小，所以桿件應(yīng)力比取1.0雖然滿足滿應(yīng)力設(shè)計(jì)原則，但結(jié)構(gòu)極限承載能力上卻大打折扣，隱藏了結(jié)構(gòu)安全的隱患。
4）主廠房汽機(jī)房網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由于與框架結(jié)構(gòu)設(shè)備安裝交插施工，幾個(gè)施工單位間搶工期，搶場(chǎng)地，搶天車是必然的，所以網(wǎng)架公司絕大數(shù)采用高空散裝方式施工。散裝施工進(jìn)行過程中節(jié)點(diǎn)垂直方向積累變形無法消除，每一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度90m左右，安裝一半時(shí)，網(wǎng)架下弦標(biāo)高距設(shè)計(jì)標(biāo)高一般都會(huì)出現(xiàn)4~5cm的差異，但是由于汽機(jī)和輔助設(shè)備安裝進(jìn)度也很緊，一般網(wǎng)架公司得不到這個(gè)條件，很多桿件與球節(jié)點(diǎn)的螺栓孔對(duì)不好，有的螺栓扣沒有擰到位就用電焊連接，焊縫往往不夠，也就造成了先天的隱患。
5）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是超靜定空間結(jié)構(gòu)，但是在高烈度地震作用下，桿件的內(nèi)力出現(xiàn)變號(hào)，拉桿變成壓桿，肯定出現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)，以及垮塌。在建成的網(wǎng)架工程中，一旦壓桿出現(xiàn)屈曲，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)還可以對(duì)桿件外包鋼管來補(bǔ)強(qiáng)。但是，若發(fā)現(xiàn)拉桿截面應(yīng)力超標(biāo)時(shí)，就不好加固處理了，更換一個(gè)拉桿要關(guān)聯(lián)到周圍很多球節(jié)點(diǎn)。
6）總體設(shè)計(jì)院在外委給網(wǎng)架工程公司全面實(shí)施時(shí)，應(yīng)該落實(shí)土建設(shè)計(jì)（整體分析）與網(wǎng)架設(shè)計(jì)（局部分析）的銜接協(xié)調(diào)；對(duì)荷載應(yīng)考慮安裝和檢修工況，并應(yīng)留有一定的富裕量，桿件的應(yīng)力比應(yīng)該控制在0.85以內(nèi)。桿件不應(yīng)按滿應(yīng)力設(shè)計(jì)；支座節(jié)點(diǎn)應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)計(jì)算，不能采用中間節(jié)點(diǎn)的通用設(shè)計(jì)。