水泥厂结构设计要点的探析

2014-08-15吕素军新疆凯盛建材设计研究院新疆乌鲁木齐830046

江西建材 2014年16期

■吕素军■新疆凯盛建材设计研究院，新疆乌鲁木齐 830046

水泥厂施工生产线是由一系列水泥生产设备组成的，涉及到破碎、输送、磨、配料、存库和包装等工序，所以水泥厂厂房结构必须具有较高抗震能力。当前，我国水泥厂主要结构形式为单层厂房，包括地抗、砌体、框架、筒仓等［1］。笔者根据多年实际工作经验，首先讲述了水泥厂厂房结构特点，然后结构方案设计阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段讲述了水泥厂结构设计的要点，最后以前瞻性眼光讲述了水泥厂发展趋势，具有一定的实际借鉴意义和参考价值。

1 水泥厂建筑结构特点

水泥厂建筑车间要受到施工工艺和环境因素的制约，在外观上给人以呆板、简陋、粗糙的感觉，而且生产过程中产生的废气、粉尘和噪音与城市的环境保护理念格格不入。所以将水泥厂独立建筑物结合成一体，形成系统有效的水泥生产体系变得十分重要。水泥厂建筑结构除了受到大自然作用力之外，还要承受水泥生产中物料、设备产生的各种作用力，所以水泥厂建筑具有以下特点:重量重、震动大、温度高。其中重量重主要是指原料储备“重”，原料库、均化库和水泥库的物料都在几千吨以上，再加上设备本身的重量，水泥厂“更重了”。震动大主要指破碎机、磨机、风机等设备在转动过程中产生的震动频率也高。水泥厂在进行煅烧工艺的时候，高温会产生巨大的热辐射。综合上述，水泥厂建筑结构要以粗壮为基础，能够承受巨大的负载，抵抗强烈的震动，具有隔音效果，同时要能够经受高热辐射。

2 水泥厂建筑结构设计要点

2.1 水泥厂结构设计阶段

水泥厂结构设计要根据建筑所在地抗震等级进行设计，派遣专业勘测人员到工程现场进行地质勘查，根据建筑类别、高度、层数来制定建筑结构，其中主要设计的是单层厂房、砌体、框架、刚结构、地抗结构。建筑结构确定之后要根据其特点来布置结构承重体系和受力构件。水泥厂基础处理采用换土碾压夯实、深挖软土毛石回砌、地下小型溶洞灌水泥浆等方法处理地基，控制地基振幅，保证基础自身的刚度和强度。通常情况下，水泥厂地基板深度1.5m就能够满足设计要求，但是为了提高水泥厂结构强度，适当增加地基板深度(2.5－3m)［2］。

2.2 水泥厂结构计算阶段

水泥厂结构计算要进行以下计算:荷载计算、构件试算、内力计算和构件计算。其中荷载计算包括外部荷载和内部荷载，外部荷载主要是增强建筑结构对自然外力的抵抗能力，比如风荷载、雪荷载和施工荷载等等，内部荷载主要是增强建筑结构本身抗压能力，比如结构自重荷载、使用荷载。通常情况下，外部荷载和内部荷载作为组合荷载进行计算。构件试算和内力计算要根据国家计算手册初步计算出构件截面，然后根据构件截面和荷载值确定弯矩、剪力、扭矩和轴心压力等参数。构件计算要根据构件试算和内力计算的结果，确定水泥厂结构构件的轴压比、裂缝和挠度等参数，

2.3 工程施工图设计阶段

工程施工图设计要考虑地基反力的弹性分布，施工图设计包括基础平面图，各层平面图，梁板柱配筋等详图。吊挂构件要严格计算安全度，钢板和钢筋连接按焊接方式连接起来，注意选用基础埋件核查适应性。钢筋缓凝土悬臂梁下部配筋要适当增加强度，抵抗下部拉力。长悬臂构件要能够承受8度以上的地震作用力。受力预埋的设计要根据受力特点进行计算，在施工图中明确标明楼板建筑工艺。施工相邻车间的地基关系要在地坑和生料库基础预留必要的缝隙，相邻车间上部构件要避免和窑头梁碰撞。输送天桥和车间之间应该绑架牛腿筋，并且核对标高位置。工程施工图要标注施工厂房位置，尽量靠近矿山，重视能源节约，利用工业废料进行能源循环利用。

3 水泥厂建筑结构设计趋势

水泥厂经过多年的发展，已经形成了一整套系统化、体系化的施工工艺，特别是在大力应用新兴技术和施工工艺的当前，水泥厂结构具有广泛的应用前景。水泥厂建筑结构发展趋势:(1)高度更高、跨度更大;(2)钢结构增多;(3)结构外露。传统水泥厂建筑高度最高的是立窑房(35m左右)，而新兴的干法窑外分解工艺的厂房高度在90m左右［3］。随着水泥厂规模的不断增加，厂房跨度也在不断增加，主要厂房跨度能够达到24m，原料堆放场地的规模也要不断提高。传统钢筋砼框架结构存在诸多不足，钢结构自身重量轻、抗震性能好、安装方便、资金投入少、效率更高，所以钢结构替代钢筋砼框架结构势在必行，此外钢结构作为“可持续发展”的再利用资源，必将成为水泥厂结构设计的首要选择。结构外露是水泥厂结构设计的另一个发展方向，设备结构外露要在完成本身功能基础上，肩负起体现体现建筑美感的责任，将建筑功能和建筑美感有机地结合更显建筑的自然美。