专利名称：具有高抗震性的大型火电厂钢结构组合体系的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑物钢结构体系，特别涉及一种具有高抗震性的大型火电厂钢结构组合体系。
背景技术：
电力是国民经济的重点基础产业，在火力发电厂中采用大容量机组(600MW以上)，不仅技术指标先进，而且环保优势和节能降耗效果明显，符合战略大局，具有广阔的发展和应用前景。主厂房是火电厂的核心部分，一般采用包含汽机房、除氧间和煤仓间的三列式结构。在火电厂主厂房结构设计中，由于生产工艺的要求，常常出现部分为多层、部分为单层 的大空间体系，该结构体系与一般民用建筑中的框架结构不同，由于设备种类繁多，运行参数复杂，导致其整体结构布置复杂，空间整体性能较差，荷载传递路线不明确，从而导致其抗震性能较差。过去中、小型机组主厂房常采用钢筋混凝土结构体系，而随着国家电力行业的发展，单机容量不断增大，结构高度、跨度、荷重也随之加大，结构动力特性更为复杂，结构承受的地震作用也更大，此时，传统的钢筋混凝土结构在高烈度区大容量机组主厂房中已不适合，结构出现部分底层柱的轴压比偏大，地震作用下结构层间位移、顶点位移偏大等问题，因此在8度设防及以上高烈度地区，钢筋混凝土结构形式已经不能满足大容量机组主厂房的要求。为了推进火电厂结构体系创新，改善主厂房结构的抗震性能，亟待开发出一种新型结构体系，适用于高烈度区的大容量机组主厂房。钢结构布局灵活，机械化和工业化程度高，抗震性能好，是环保型的可持续发展产品。因此，大型火电主厂房采用钢结构组合体系，可以克服钢筋混凝土结构的缺点，满足高烈度地区大容量机组主厂房刚度及承载力要求。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种具有高抗震性的大型火电厂钢结构组合体系，由两个框架结构和一个钢骨架组成，体系中存在错层结构，抗震性能良好。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为一种具有高抗震性的大型火电厂钢结构组合体系，包括依次相接的第一框架结构I、第二框架结构2以及钢骨架3，所述钢骨架3是由若干杆件组成、相互之间形成刚接或铰接的结构。第一框架结构I高于第二框架结构2，第二框架结构2高于钢骨架3。第一框架结构I和第二框架结构2均为多层钢框架结构。所述第一框架结构I的框架中设置有若干钢斜支撑4。所述第一框架结构I的框架中设置有一个由上下钢梁和中间短斜支撑组成的桁架5。所述第一框架结构I与第二框架结构2采用刚接方式连接，共用箱形柱13，第一框架结构I上有箱形梁14，第二框架结构2上有工字梁15，箱形柱13 —侧外接箱形梁14，相对一侧外接工字梁15，箱形梁14的上翼缘和工字梁15的上翼缘在同一水平面上，箱形梁14的下翼缘低于工字梁15的下翼缘，从而形成第一十字形不规则节点6。所述钢骨架3的右边柱11与上端钢梁10的一端铰接，左边柱12与上端钢梁10的另一端铰接，所述第二框架结构2与钢骨架3交接于右边柱11，所述钢骨架3中设置有第一单跨两层钢框架8和第二单跨两层钢框架9。所述第二框架结构2上有小工字梁17，所述第一单跨两层钢框架8上有大工字梁16，所述钢骨架3的右边柱11为工字柱，右边柱11的右侧接小工字梁17，左侧接大工字梁16，所述小工字梁17的上翼缘和大工字梁16的上翼缘在同一水平面上，小工字梁17的下翼缘低于大工字梁16的下翼缘，形成第二十字形不规则节点7。
与现有技术相比，本发明的有益效果是I)施工方便，钢构件可以在加工厂中提前加工完成，运输到现场后，直接吊装到指定位置进行连接，施工速度快；2)满足工艺要求，节约钢材，在不规则节点两侧采用不同截面高度的钢梁，既可保证在荷载较大一侧承载力满足要求，又可以避免在荷载较小一侧钢材的浪费；3)刚度大，承载力高，抗震性能好，试验研究表明，该钢结构组合体系的延性和耗能能力与钢框架结构相似，抗震性能完全优于钢筋混凝土结构，使钢结构主厂房体系能够在高烈度区火电厂大容量主厂房中得以推广应用。
附图为本发明钢结构组合体系示意图的主视图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。如附图所示，为一种具有高抗震性的大型火电厂钢结构组合体系的主视图。钢结构组合体系包括在水平方向上依次相接的第一框架结构I、第二框架结构2以及钢骨架3，所述钢骨架3是由若干杆件组成、相互之间形成刚接或铰接的结构。其中第一框架结构I和第二框架结构2均为多层钢框架结构，第一框架结构I高于第二框架结构2，第二框架结构2高于钢骨架3，从而形成一种错层结构。第一框架结构I的框架中设置有若干钢斜支撑4和由上下钢梁和中间短斜支撑组成的桁架5。第一框架结构I与第二框架结构2采用刚接方式连接，共用箱形柱13，第一框架结构I上有箱形梁14，第二框架结构2上有工字梁15，箱形柱13 —侧外接箱形梁14，相对一侧外接工字梁15，箱形梁14的上翼缘和工字梁15的上翼缘在同一水平面上，箱形梁14的下翼缘低于工字梁15的下翼缘，从而形成第一十字形不规则节点6。钢骨架3的右边柱11与上端钢梁10的一端铰接，左边柱12与上端钢梁10的另一端铰接，所述第二框架结构2与钢骨架3交接于右边柱11。所述钢骨架3中设置有第一单跨两层钢框架8和第二单跨两层钢框架9，第一单跨两层钢框架8和第二单跨两层钢框架9内部的梁柱间都采用刚接方式；第二框架结构2上有小工字梁17，所述第一单跨两层钢框架8上有大工字梁16，所述钢骨架3的右边柱11为工字柱，右边柱11的右侧接小工字梁17，左侧接大工字梁16，所述小工字梁17的上翼缘和大工字梁16的上翼缘在同一水平面上，小工字梁17的下翼缘低于大工字梁16的下翼缘，形成第二十字形不规则节点7。本发明的工作原理是钢结构组合体系由第一框架结构I、第二框架结构2和钢骨架3组成，第一钢框架I的底层层高较大，顶部设置由上下钢梁和中间短斜支撑组成的桁架5，提高其刚度。第一钢框架I加入若干钢斜支撑4，既可以减少用钢量，也能确保刚度和承载力，符合抗轴力构件比抗弯构件传力效率高的基本原理。钢骨架3可以保证结构具有较大的操作空间，满足生产工艺要求，下部设置两个单跨两层的钢框架，既可提高结构整体的刚度，又可作为生产中的操作平台。第二钢框架2承受的荷载小于第一钢框架I以及钢骨架3中设置的钢框架，因此钢框架I和钢骨架3中钢框架的钢梁的截面比钢框架2中高得多，从而使钢梁与钢柱连接形成十字形不规则节点，提高了节点核心区的抗剪能力，节约钢材。钢梁与钢柱采用栓焊混合连接或全焊连接的刚性连接，在节点核心区的梁翼缘对应高度处设置加劲肋，保证传力明确。该钢结构组合体系既能够满足大容量机组主厂房的工艺要求，又具有良好的承载能力和抗震性能。
权利要求
1.一种具有高抗震性的大型火电厂钢结构组合体系，其特征在于，包括依次相接的第一框架结构(I)、第二框架结构(2)以及钢骨架(3)，所述钢骨架(3)是由若干杆件组成、相互之间形成刚接或铰接的结构。
2.根据权利要求I所述的钢结构组合体系，其特征在于，第一框架结构(I)高于第二框架结构(2)，第二框架结构(2)高于钢骨架(3)。
3.根据权利要求I所述的钢结构组合体系，其特征在于，第一框架结构(I)和第二框架结构(2)均为多层钢框架结构。
4.根据权利要求I所述的钢结构组合体系，其特征在于，所述第一框架结构(I)的框架中设置有若干钢斜支撑(4)。
5.根据权利要求I所述的钢结构组合体系，其特征在于，所述第一框架结构(I)的框架中设置有一个由上下钢梁和中间短斜支撑组成的桁架(5 )。
6.根据权利要求I所述的钢结构组合体系，其特征在于，所述第一框架结构(I)与第二框架结构(2)采用刚接方式连接，共用箱形柱(13)，第一框架结构(I)上有箱形梁(14)，第二框架结构(2)上有工字梁(15)，箱形柱(13) —侧外接箱形梁(14)，相对一侧外接工字梁(15)，箱形梁(14)的上翼缘和工字梁(15)的上翼缘在同一水平面上，箱形梁(14)的下翼缘低于工字梁(15)的下翼缘，从而形成第一十字形不规则节点(6)。
7.根据权利要求I所述的钢结构组合体系，其特征在于，所述钢骨架(3)的右边柱(11)与上端钢梁(10)的一端铰接，左边柱(12)与上端钢梁(10)的另一端铰接，所述第二框架结构(2)与钢骨架(3)交接于右边柱(11)，所述钢骨架(3)中设置有第一单跨两层钢框架(8)和第二单跨两层钢框架(9)。
8.根据权利要求7所述的钢结构组合体系，其特征在于，所述第二框架结构(2)上有小工字梁(17)，所述第一单跨两层钢框架(8)上有大工字梁(16)，所述钢骨架(3)的右边柱(11)为工字柱，右边柱(11)的右侧接小工字梁(17)，左侧接大工字梁(16)，所述小工字梁(17)的上翼缘和大工字梁(16)的上翼缘在同一水平面上，小工字梁(17)的下翼缘低于大工字梁(16)的下翼缘，形成第二十字形不规则节点(7)。
全文摘要
一种具有高抗震性的大型火电厂钢结构组合体系，包括依次相接的第一框架结构、第二框架结构以及钢骨架，所述钢骨架是由若干杆件组成、相互之间形成刚接或铰接的结构，第一框架结构和第二框架结构均为多层钢框架结构，并且第一框架结构高于第二框架结构，第二框架结构高于钢骨架，本发明施工方便，钢构件可以在加工厂中提前加工完成，到现场直接吊装到指定位置进行连接，施工速度快，在不规则节点两侧采用不同截面高度的钢梁，既可保证在荷载较大一侧承载力满足要求，又可以避免在荷载较小一侧钢材的浪费，该钢结构组合体系的延性和耗能能力与钢框架结构相似，抗震性能完全优于钢筋混凝土结构，能够在高烈度区火电厂大容量主厂房中推广应用。
文档编号E04B1/98GK102704718SQ201210171029
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者刘祖强, 彭修宁, 梁炯丰, 薛建阳 申请人:西安建筑科技大学