钢网架结构设计方案专题说明.docx
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钢网架结构设计方案专题说明
钢网架结构设计方案专题说明
一、设计要求
建筑设计满足防火、防爆和抗震要求;
建筑构造设计满足安全合理的要求;
煤场封闭平面布置和结构选型满足相关规范、规程要求,满足消防、环保要求的同时做到结构合理、安全可靠、经济优化;
输煤控制室改造应充分考虑现有建(构)筑物的影响,满足环保要求的同时充分考虑消防、通风条件,确保封闭后结构安全、外形美观。
土建基础(包含拆除原有挡煤墙及新建挡煤墙)设计;
结构设计新建网架采用采用原有干煤棚形式,封闭完成后要求与现有封闭煤棚对接良好,无任何视觉上的差异。
煤场封闭跨度为101米,封闭长度为245米(含已建成50米封闭煤棚)
二、项目地理、地质条件及气象资料
1.1地理条件
淮北市位于安徽省北部,地处苏、豫、皖三省交界处,北接萧县,南临蒙城,东与宿县毗邻,西连涡阳和河南永城市。
东经116°24′~117°,北纬33°16′~34°10′,东西宽60公里,南北长108公里,总面积2270平方公里。
淮北市下辖三区一县,分别为相山区,杜集区、烈山区、濉溪县。
淮北国安电厂位于安徽省淮北市烈山区宋疃镇,居淮北冲击平原以北,周围大部分是由基岩组成的剥蚀残山和山丘。
厂区南侧为丰山,西侧为一山、二山和三山,北侧为四山和打鼓山,东面与平原相接,距电厂1公里内有相对集中的居民区。
淮北市中心距电厂约20公里。
1.2工程地质条件
地形地貌
输煤场地位于淮北冲洪积平原北部,其西侧为一山、二山、三山,北侧为四山和打鼓山,南侧为丰山,总体地势向东倾斜,并逐步过渡为平原。
地面标高34~48米,一山东侧一带地面坡度5-12°,其余地段2~5°。
厂区工程地质
场地内除一山东侧一带基岩出露外,其余地段岩石呈二元结构:
上部为第四纪黏土层,下部基岩为燕山期侵入岩——闪长玢岩和奥陶灰岩根据其力学特性和岩性分层叙述如下:
①层粘土:
黄褐——褐——红褐色,局部为粉质粘土,以硬塑为主,部分为可塑,稍湿,含铁锰质结核及钙质结核。
标准贯入试验击数N63.5=7~11,静力触探比贯入阻力Ps1.0~3.5MPa,中等偏低压缩性,主要分布在6#转运站以北地带,最大厚度5.10m。
②层粘土:
褐——红褐色,局部为粉质粘土,大部分为硬塑,局部为坚硬,含铁锰质结核及钙质结核。
N63.5=12~23,Ps=3.5~6.5MPa,主要分布在6#转运站以北地带,层厚伴随基岩起伏而变化,最大厚度12.5m。
属中等压缩性图,但渐近低压缩性。
③层闪长玢岩:
黄绿——灰绿色为主,以石英、长石及暗色矿物为主要成分,斑状结构,块状构造,上部强风化呈土状及砂状,强风化层厚度3~5米。
静力触探比贯阻力Ps=7~11.5MPa。
分布在5#转运站以北地带。
④层灰岩:
灰——深灰色,隐晶质结构,厚层状构造,上部为中等风化——微风化,主要分布在5#转运站以南地带。
局部夹灰白色泥质白云岩,强风化呈土状。
地震烈度划分
按《中国地震剧烈度区划图(1990)》规定,本地区抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,地震动反应谱周期为0.45s,建筑场地类别为Ⅱ类。
1.3气象资料
淮北市地处北温带,属北方型大陆性气候与湿润性气候之间的季风气候,具有光照充足、季风显著、夏季高温多雨、冬季寒冷干燥等特征,全年平均无霜期为202天。
濉溪县气象站位于厂址西北面约10km的城郊,厂址与气象站间无高山阻隔,同属平原气候区,故选择濉溪县气象站作为电厂气象条件的代表站进行统计,得到厂址处气象条件如下:
多年平均气压:
1013.0hpa
多年最高气压:
1044.7hpa
多年最低气压:
988.2hpa
多年平均气温:
14.5℃
多年最高气温:
41.4℃
多年最低气温:
-21.3℃
多年年平均年降水量:
847.2mm
多年一日最大降水量:
249.7mm
多年年最大年蒸发量:
1748.7mm
多年平均相对湿度:
70%
多年平均水汽压:
13.8hpa
多年平均风速:
2.8m/s
多年最大风速:
19.0m/s
多年年平均日照时数:
2779.4h
多年最大积雪深度:
20cm
多年最大冻土深度:
26cm
多年地面最高温度:
69.0℃
基本风压:
0.3kN/m2。
三、主要设计标准、规范依据
国家和行业管理部门有关的法规和标准、规范和规定、最新版本
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《钢结构设计规范》GB50017-2017
《建筑抗震设计规范》GB50011-2016
《网壳结构技术规程》JGJ61-2003
《空间网格结构技术规程》JGJ7-2010;
《钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》GB/T16939-2016;
《钢网架螺栓球节点》JG/T10-2009;
四、钢网架设计方案
4.1设计方案概述
本次改造拟新建煤棚位于安徽省淮北市烈山区淮北国安电力有限公司厂区内。
建成后扩建干煤棚总长约为245米(含原干煤棚),煤场净宽约为101米(下弦支撑,外轮廓约为106米)、高度约为43米,具体布置见下图(与原建干煤棚网架外形保持一致)。
总平面图
煤场网架剖面图
此外,符合相关技术规范、标准要求,充分考虑了干煤棚建成后煤场宽度减小,堆煤高度、宽度对新建干煤棚结构的影响,并采取有效措施。
网架平面布置图
网架山墙布置图
4.2结构设计参数
本工程抗震设计基本参数如下:
拟建场地类别为Ⅱ类,抗震设防烈度为6度,地震动峰值加速度为0.05g;场地土特征周期0.45s
本工程设计可靠度参数如下:
封闭煤棚安全等级:
二级
封闭煤棚抗震设防类别:
标准设防类
封闭煤棚结构重要性系数:
1.0
封闭煤棚结构设计使用年限:
50年
本工程基本荷载取值:
恒荷载:
0.25kN/㎡,马道恒荷载1.0kN/m
活荷载:
0.5kN/㎡,马道活荷载2.0kN/㎡
风荷载:
0.30kN/㎡(50年一遇),地面粗糙度B类
雪荷载:
0.40kN/㎡(50年一遇)
温度荷载:
±30℃,建议合拢温度10±5℃
其中:
风荷载取值因未有风洞实验数据支持,故采用规范标准,后期设计过程中通过风洞实验或者参考类似工程风洞实验数据进行设计。
风荷载体型系数(按规范取值)
不均匀雪荷载分布系数取值
考虑两种不均匀积雪分布情况,如下图:
屋盖钢结构性能化设计目标
重要杆件应力比
≤0.80
一般杆件应力比
≤0.85
重要杆件压杆长细比
≤150
重要杆件拉杆长细比
≤200
一般杆件压杆长细比
≤180
一般杆件拉杆长细比
≤200
结构阻尼比
0.02
杆件最小直径
76mm
分析软件及数值模拟验证:
使用分析对比软件:
MST2020.3D3S2020
(1)结构计算模型
网架3D计算模型
(2)结构振型
网架振型模态一
网架振型模态二
C3#网架振型模态三
网架振型模态四
(3)结构变形
网架结构变形图
荷载标准组合下屋盖结构的最大竖向位移为-186mm,满足规范l/250要求。
(4)应力比分布图
计算模型中各杆件设计强度、整体稳定应力比如图所示。
由图可知,所有构件的应力比均小于0.85,构件是安全的。
网架结构应力比图
(5)典型节点构造
后续主要设计工程:
3主要建筑材料
钢结构:
Q355Bfy=345N/mm2;Q235Bfy=235N/mm2;
钢结构杆件根据不同部位可选用轧制无缝钢管或高频钢管。
彩钢板:
彩色涂层钢板板材厚度≥0.65mm(含镀铝锌镀层,不含油漆涂层),其中
基板0.6mm,双面镀铝锌镀层厚约0.1mm,油漆涂层厚度不包含在内,板型采用招
标方现有干煤棚所选用压型钢板。
彩色涂层钢板、连接节点及附件的使用寿命应保证在正常大气环境下15-20年免维护。
檩条:
檩条采用高强镀锌檩条,最小屈服强度不小于345Mpa的冷轧高强连续热浸镀锌钢板,镀锌含量不小于350g/m²材料,现场采用镀锌螺栓连接,不允许焊接。
檩条的挠度(水平和垂直方向)不大于相关国家规范规定,檩距必须满足荷载规范要求,特别是边缘区的取值应严格按有关规范取值计算。
檩条在风荷载及静荷载作用下挠度值应小于1/150。
主次檩条连接及其与网架结构连接方式采用螺栓连接。
围护屋面板采用螺钉固定方式(螺钉须配垫片)。
面采光带采用单层优质二级阻燃FRP平板采光板(2mm厚),板型与压型钢板屋面板型一致,采光板的断面应与压型钢板配套。
4钢结构防腐、防火要求
主体钢结构、马道、钢梯、屋面主次檩条及相关结构附件的防腐,安装前采取防腐处理。
钢结构表面的除锈方法及除锈等级按现行国家标准《涂装前和除锈等级》GB/T8923的规定,除锈方法采用喷砂(或喷丸)除锈,除锈等级Sa2.5。
除锈处理后钢结构基材表面粗糙度按GB/T13288.2规定评级,表面粗糙度应达到60μm~100μm。
钢结构基材表面可溶性氯化物残留量应≤7μg/c㎡。
钢结构基材表面灰尘清洁度按GB/T18570.3(压敏粘带法)评级,清洁度应不大于3级。
钢构件采用油漆涂料进行防腐处理:
钢防腐涂料,底漆采用环氧富锌底漆两道,厚度60um,中间漆采用环氧云铁中间漆一道,厚度80um,面漆采用聚氨脂面漆两度, 厚度60um,涂层总厚度200um。
钢结构防火采用薄涂型防火涂料,符合《火力发电厂与变电站防火设计规范GB50229-2006的煤棚防火等级要求,表面距离钢结构构件小于或等于3m范围内的钢结构承重构件应采取防火保护措施,且耐火极限不应小于2.5h。
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