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攻坚克难勇担重任,凝心聚力再攀高峰——结构室老虎坑三期项目组阶段性总结

发布日期:2017-08-20 点击次数:22 字体显示:【大】  【中】  【小】 

深圳市宝安区老虎坑垃圾焚烧发电厂三期工程位于深圳市宝安区老虎坑环境园内,占地面积约120766m2,建筑面积为150350m2。垃圾处理规模确定为3800t/d;配套5×850 t/d机械炉排型高温焚烧炉,3×45MW凝汽式汽轮机+3×50MW发电机组,五套烟气净化处理系统。全年365天连续运行,年处理生活垃圾138.7万吨。焚烧线等主要设备年运行333天,8000小时,总发电量约5.808×108kW·h/a

已经完工的老虎坑二期项目,在国内的垃圾焚烧行业已经树立了标杆;老虎坑三期项目,在立项之初就提出了要全方位的超越自我,做到国际领先。本项目的建筑方案为国际招标,最终确定由AECOM公司进行建筑方案设计。方案强调了去工业化,实现建筑与自然的有机融合,更多地融入了公用建筑的设计理念。 

一、方案阶段

在面对这种多方联合设计,体量巨大,专业较多的项目,结构专业必须较早地参与到方案设计中。很多其他专业的需求,在融汇到结构专业时,是存在矛盾的,从专业自身的需求,结构专业也需要对最终的方案可行性把关。合理的方案必须具有前瞻性和大局意识,以促进专业间的协同,避免设计通病。因此项目在启动初期就组织骨干力量就主厂房结构形式与分区、混合地基、各子结构相互关系、综合楼超限等问题召开多次科室内部评审会及外部视频会议,解决了一系列设计难题: 

1、本项目主厂房建筑方案复杂,平面尺寸267m×179m(总平面布置图达16A1),屋脊高77m,为大型的钢-混凝土混合结构的单体建筑,主厂房柱网在布置上存在以下制约因素:

工艺设备布置紧密而繁杂,由于垃圾处理工艺要求的特殊性,其垃圾坑必须连续,其后的进料、焚烧设备、烟气处理系统均对结构面有整体要求,加上嵌入主厂房内的汽机间区域,导致偌大的厂房又显得如此紧凑。

地下是星罗棋布的地下室、综合管廊、电缆隧道;地上厂房中部纵向设置了“一线天”的屋顶中庭花园以及屋面的光伏发电系统,周边连接2座上料斜桥和1个参观连廊,122m烟囱紧接其后。

结构上大柱网、大跨度,也不适宜太过零碎的结构分区分缝,多方问题交织在一起,给结构设计带来了巨大的挑战。最终经多次评审,确立了采用八大结构分区配合后浇带、加强带的方案。合理的结构分区,在初步设计审查时,也得到了评审专家的认可和好评。

2、综合楼建筑方案新颖别致,也带来了一系列结构难点,主要有:

筑形体长宽比大,扭转不规则;

多功能厅跨度大,中间不能加柱,竖向构件不连续;

部分楼层楼板开洞面积大,错层、局部不连续,造成平面刚度急剧变化。

前期该单体被定义为超限高层,通过与方案公司及超限审查专家多次沟通,方案上调整布置,设计上通过对竖向抗侧力构件进行合理优化,使结果满足各项规范指标要求,规避了超限审查。 

二、设计阶段

1、本项目主厂房及烟囱存在高度较高,造型复杂的特点,且本地区设计风压较大(0.75kN/m2),风荷载成为设计的主要控制参数。特别是结构造型复杂,规范无相应的体型系数取值,为更为安全经济合理地开展设计,结构专业专门提请业主委托同济大学土木工程防灾国家重点实验室结构风效应研究室,对主厂房、烟囱、以及综合楼风荷载进行了刚性模型测压风洞试验及风致动力响应研究。风洞试验的结果促进了结构设计的优化工作,特别是主厂房钢结构部分,经初步核算,节省钢材约1000吨。

2、为满足工艺及建筑造型需要,优化主厂房烟气区域钢结构柱网布置,该区域钢结构屋面存在跨度大(最大跨约70m)、高度高(最高处约77m)、出屋面的造型复杂(造型的最大高差约9m)及覆盖面积广(约175m×179m)等特点,在设计时参考机场及高铁站等公共建筑的做法,采用钢格构柱+伞形网架的结构形式,造型美观、制作安装方便,同时满足结构安全性、适用性的要求。

3、主厂房渣坑顶及汽机间顶为余热锅炉设备层,面临的问题有:

荷载大:最大荷载约500吨;

工艺对净高的要求;

施工因素:大跨度的钢筋混凝土梁施工难度大且质量难以保证;

设计时因地制宜,渣坑顶平台梁采用连续跨型钢混凝土梁,汽机间顶平台梁采用钢箱梁以满足各方需求。

4、烟囱为高耸结构,结构外立面复杂,对风荷载敏感;结构底部有出入车辆的大开洞,中间层有烟囱入口大开洞,对结构的竖向刚度影响很大;建筑方案确定的基底投影面积较小,在风荷载下产生的拔力较大,基础面临抗拔,抗不均匀沉降、抗倾覆等诸多问题。在设计时通过对结构剪力墙的布置进行多次迭代优化调整,很好地满足了各项指标要求。

三、实施阶段

自结构室老虎坑三期项目组成立以来,在单位领导的重视下、科室领导的指导关怀下,全体成员辛勤劳动、顽强拼搏、通力协作、密切配合,克服了设计任务繁重、时间紧迫的重重阻力,六个月以来,大家为了共同的目标,燃烧激情,夜以继日、聚精会神地奋战在设计一线,或调模型、或查资料、或绘蓝图……,200多个日日夜夜,紧张与匆忙为伴,艰难与困苦相随,机遇与挑战并存,困难与希望同在,全体成员在本职岗位上恪尽职守、攻坚克难,克服了一个又一个难题,取得了阶段性的成果。当前项目现场桩基施工已基本完成,主厂房、综合楼、烟囱等单体正处于施工图审查阶段。