全封闭煤场结构选型

王 锐

(山西省煤炭规划设计院，山西 太原 030045)

1 基本情况

为了电厂安全发电的需要，火力发电厂一般都需要在厂内(外)设置机械化的贮煤场，贮煤场储煤量的大小随着机组耗煤量而变化。随着环保意识和要求的提高，大型现代化储煤场除了燃煤储量需要满足生产要求外，还需解决好其对周围环境的污染问题，所以需要对其进行全封闭处理。

本文以国内某集团正建设的全封闭煤场为依托，着重介绍了全封闭煤场的初步设计阶段的技术方案选型，希望能为后续的类似工程提供借鉴。基本情况介绍如下：该煤场属于汽车卸煤场，无大型斗轮机设备，对封闭结构净空要求低，煤场跨度121 m，长222 m，中间不设置支撑结构(如立柱等)，堆煤高度约7 m。

2 全封闭煤场结构选型——封闭煤场技术方案比选

2.1 方案一：双层网壳结构

若考虑跨中不设支承柱，121 m跨度采用平板网架显然无法实现，一般采用双层网壳结构，通过结构起拱，来达到以较小的代价实现大跨度的目的。结构形式可采用三心柱面双层网壳，跨度121 m，柱距8 m，网壳厚度3.5 m，立面如图1所示。

2.2 方案二：张弦梁结构

2.2.1张弦梁技术的发展

预应力钢结构是通过科学合理地引入自平衡的预应力构件，创造出结构力学高效、造型新颖美观的现代建筑结构体系。张弦梁结构属于预应力钢结构的一个分支，张弦梁结构的力学原理是将上弦刚性受压构件(即钢桁架、钢梁等)通过撑杆与下弦拉索组合在一起形成自平衡的受力体系，充分发挥材料的力学性能，创建出结构力学高效、安全、经济、造型美观结构体系，如图2所示。主结构为预应力钢桁架，桁架之间的横向檩条采用预应力檩条，屋面采用彩钢板。目前张弦梁结构体系在国内外已经得到了广泛的使用，如图3所示。

单向张弦结构跨度目前技术已经十分成熟，在已建设的工程中，如上海世博会主体馆西展厅(建设时间为2008年)跨度为144 m，采用圆钢管正三角形立体桁架上弦，V字形撑杆，曲线索下弦。

在国内电力行业，由于煤场全封闭在近几年才开始实施，此结构形式在电力行业还未有建成的先例，但目前国内火电项目已经开始陆续使用该结构形式，如：国投广西钦州电厂二期扩建工程(2×1 000 MW)封闭煤场(跨度180 m)要求采用预应力钢结构体系，目前正在进行设计工作。根据目前的大跨度屋盖技术发展趋势，未来预应力钢结构在电力行业的应用将更加广泛。

2.2.2张弦梁方案

本工程煤场净跨度121 m，长222 m，柱距21 m。因下方无大型斗轮机设备，净空要求低，因此预应力钢索布置不影响下部输煤设备的运行。桁架上、下弦及腹杆采用直缝焊钢管及无缝钢管，钢材采用Q345B低合金结构钢，钢拉索采用锌—5%铝—稀土强耐腐蚀合金镀层高强度钢绞线，钢构件设计控制比国家规范更为严格，重要钢构件强度、稳定应力比不大于0.85，其他钢构件强度、稳定应力比不大于0.95，重要钢拉索强度应力比不大于0.4，其他钢拉索强度应力比不大于0.45。屋面围护结构可采用“檩条+彩钢板”方案。

主要计算模型如图4所示。

3 方案比选及推荐意见

从造价上分析采用方案一双层网壳结构方案造价较低，方案二张弦梁结构方案较高。技术方案的优缺点见表1。

表1 主要技术方案的优缺点

通过技术经济分析，采用张弦梁结构方案、网壳方案在技术上各有优缺点，但均为技术可行方案。相比而言采用方案一拱形空间网壳结构，更能适应本工程汽车煤场的实际情况，造价也最低，故本工程封闭煤场推荐采用三心柱面双层网壳结构方案。

4 结语

该工程全封闭煤场施工图阶段采用了初设阶段推荐的拱形空间网壳结构。本屋面工程支承跨度121 m，长222 m，投影宽度127.65 m。采用大跨焊接球节点三心圆双层网壳结构，在长度中部由伸缩缝将整个网壳分为左右两段网壳，网壳直接支承在2.5 m标高的钢筋混凝土框架柱和山墙柱顶。下部结构为钢筋混凝土梁柱结构及柱下桩基础。