熊彬

（成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院有限公司）

HTCC項目水泥熟料生產(chǎn)線工程結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

熊彬

（成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院有限公司）

多哥塔布利博日產(chǎn)5000噸水泥熟料生產(chǎn)線（HTCC項目）結(jié)構(gòu)設(shè)計中，依據(jù)合同規(guī)定，庫設(shè)計采用DIN標準，并通過第三方GRUNER審查。整個結(jié)構(gòu)設(shè)計方案依據(jù)項目所在地的環(huán)境特點、合同中的技術(shù)要求及項目的管理組織等因素，對不同子項目的結(jié)構(gòu)方案進行詳細分析，確定子項結(jié)構(gòu)形式。

涉外項目；水泥生產(chǎn)線；結(jié)構(gòu)設(shè)計；混凝土框架；混凝土筒倉

1 工程介紹

多哥塔布利博日產(chǎn)5000噸水泥熟料生產(chǎn)線項目由德國海德堡水泥集團投資，成都建材院承建，采用總承包模式，為業(yè)主提供工程設(shè)計、設(shè)備供貨、工程建設(shè)以及生產(chǎn)調(diào)試服務(wù)。水泥生產(chǎn)線項目位于多哥濱海區(qū)約托行政區(qū)，首都洛美東北約90公里處［1］。

結(jié)構(gòu)設(shè)計項目的主要子結(jié)構(gòu)包括石灰石破碎、石灰石堆棚、原料配料、黏土烘干、生料磨、均化庫、窯頭、窯尾、窯墩、熟料庫、原煤卸料、熟料散裝、儲存?zhèn)}庫、轉(zhuǎn)運站以及輸送廊道等。

該項目在實施階段發(fā)生過暫停，但設(shè)計并未停止。項目再次開工后，對所有結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了核對。

工程場地的地基承載力一般，除窯尾的基礎(chǔ)設(shè)計采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，窯墩采用筏板基礎(chǔ)，熟料庫采用環(huán)板基礎(chǔ)外，其余子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計均采用獨立基礎(chǔ)。多數(shù)子結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架，框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)中國標準設(shè)計，均采用PKPM完成。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 鋼筋混凝土框架

該生產(chǎn)線項目中，石灰石破碎、原料配料、黏土烘干、窯頭、原煤卸料、熟料散裝及轉(zhuǎn)運站等子結(jié)構(gòu)其上部結(jié)構(gòu)均為混凝土框架。因其作為工業(yè)建筑，其結(jié)構(gòu)設(shè)計較民用框架設(shè)計復(fù)雜。具體表現(xiàn)為：

⑴因生產(chǎn)工藝需要，框架樓面板開洞較多，且尺寸、位置的布置復(fù)雜多變，設(shè)計過程中，諸如剛性樓板等原有的設(shè)計前提假定需要重新考量；必要時，須另外建立模型進行分析；

⑵因生產(chǎn)設(shè)備原因，結(jié)構(gòu)的靜荷載與動荷載取值較大，結(jié)構(gòu)負荷水平高，設(shè)計時，要考慮設(shè)備的工作頻率，避免因設(shè)備運作引起結(jié)構(gòu)共振；此外，部分設(shè)備在結(jié)構(gòu)施工過程中可能已經(jīng)安裝，則這一類設(shè)備給結(jié)構(gòu)造成的荷載變化等的影響也應(yīng)充分考量；

⑶部分結(jié)構(gòu)的樓面層高變化大，錯層樓面、躍層柱等對框架的不良影響普遍存在［2］，可能要另建模型分析。在設(shè)計時即使充分使結(jié)構(gòu)對稱布置，結(jié)構(gòu)也會因上述原因不可避免地產(chǎn)生豎向及平面不規(guī)則，故在設(shè)計過程中，要充分運用概念設(shè)計的理念，減少不規(guī)則性對結(jié)構(gòu)的不利影響；

⑷因設(shè)備安裝原因，結(jié)構(gòu)的精度要求較高。民用建筑中很多不需要進行放樣的施工過程在工業(yè)建筑施工中考慮后期設(shè)備的安裝，需要進行放樣施工。避免因后期設(shè)備安裝，花費大量人力物力進行校正；

⑸結(jié)構(gòu)中預(yù)埋件較多，預(yù)埋件位置、方向等的布置除需考慮后期安裝的設(shè)備位置外，還需要注意不能與結(jié)構(gòu)中錨筋、鋼筋網(wǎng)節(jié)點沖突，否則預(yù)埋件定位不好控制。

此外，依據(jù)各子結(jié)構(gòu)的不同特點，結(jié)構(gòu)的部分設(shè)計也有相應(yīng)調(diào)整。

石灰石破碎結(jié)構(gòu)子項因建筑高度較大，為降低結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約施工費用，其封墻采用彩板，屋面采用輕鋼屋蓋。

轉(zhuǎn)運站結(jié)構(gòu)子項中部分較高的轉(zhuǎn)運樓采用條形基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)。

原料配料結(jié)構(gòu)子項設(shè)計為方倉，建筑體形較小，荷載較小。

2.2 筒倉

該水泥生產(chǎn)線項目中，均化庫及熟料庫的上部結(jié)構(gòu)均為混凝土筒倉，貯量大、耐久性好，適宜滿足生產(chǎn)工藝要求，采用預(yù)應(yīng)力形式，降低成本。依據(jù)合同規(guī)定，采用DIN標準，通過第三方GRUNER審查，并與GRUNER配合，完善了涉外項目筒倉計算表。

均化庫筒倉直徑22.5m，高度69m，采用后張法預(yù)應(yīng)力施工，預(yù)應(yīng)力扶壁設(shè)計參照以前的工程做了一圈6個，以后工程可進一步優(yōu)化做成一圈4個，庫頂由雙坡鋼屋面改成傘形鋼屋面，用鋼量相差不大。熟料庫筒倉直徑45m，高度26.8m，單位體積混凝土含鋼量149.2 kg/m3，預(yù)應(yīng)力鋼筋用量47.39t，普通鋼筋用量443t，在此庫的基礎(chǔ)設(shè)計中，考慮第三方審查意見，基礎(chǔ)鋼筋遠大于常規(guī)設(shè)計，庫頂采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并通過一定的措施，有效地減少了網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)用量。

在整個筒倉的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)注意判斷其承載特性，依據(jù)深倉與淺倉兩種不同的壓力計算模式，計算并復(fù)核貯料壓力。

2.3 其余結(jié)構(gòu)

該項目子項中，石灰石堆棚結(jié)構(gòu)子項及輸送廊道采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，重量輕，剛度大，空間受力?。簧夏ジ鬈囬g基礎(chǔ)采取獨立基礎(chǔ)，上部鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。立磨廠房18m跨，高度43.2m，有橋式吊車，采用鋼結(jié)構(gòu)，儲存?zhèn)}庫采用鋼結(jié)構(gòu)，建設(shè)速度快，投資省，布置較靈活；窯墩采用門式結(jié)構(gòu)，取消傳統(tǒng)方式設(shè)計中，支架落地，支架高度高，體積較大的方式，將三次風管支架落在窯墩上，且在設(shè)計窯中走道板時，應(yīng)考慮桁架側(cè)安裝的各種小風管的荷載。

結(jié)構(gòu)形式的確定在結(jié)構(gòu)設(shè)計初期就要有所考量，除依據(jù)規(guī)范考慮結(jié)構(gòu)形式特點及適用范圍外，將建筑的使用功能及其生活生產(chǎn)特點納入結(jié)構(gòu)形式的確定也是不可或缺的。

同時，該項目曾在實施階段暫停，因此設(shè)計過程中又存在諸多與項目管理及施工組織等不相協(xié)調(diào)的地方。諸如在擋土墻設(shè)計中，因該項目地基土為壓縮性土，后期擋土墻在土壓力作用下地基變形，擋土墻外傾，致使擋土墻頂部傾斜量達到70mm左右，業(yè)主要求后期進行修補處理。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計時還需納入項目管理及施工組織等要求的考量。

其次，HTCC項目作為涉外項目，又具有其一定的特殊性。

在設(shè)計審查過程中，由業(yè)主工程師定期到院內(nèi)集中開展設(shè)計審查，效率高，速度快。筒倉結(jié)構(gòu)由業(yè)主指定的第三方咨詢公司審查，耗時長，問題較多，效率低下。在審查過程中發(fā)現(xiàn)了諸多需要改進的地方：

⑴計算書準備不充分，一邊審查一邊補充計算書，有的來不及補充，只好簡化處理，或做出讓步，按審查工程師意見修改圖紙；

⑵計算軟件單一，無英文軟件，無國際通用軟件，與業(yè)主工程師交流不便；

⑶合同執(zhí)行不夠嚴謹，窯頭等子項樓面堆料荷載在審查過程中有較大增加等。

總結(jié)HTCC項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，在設(shè)計過程中，詳細充分的地質(zhì)勘察，有利于降低基礎(chǔ)造價。土質(zhì)地基，除了鉆孔外，還應(yīng)開展有代表性的載荷板實驗，便于獲取淺基礎(chǔ)地基承載力；地下結(jié)構(gòu)應(yīng)充分考慮地下水及地質(zhì)情況，注意基礎(chǔ)開挖對降水的要求；同時對于擋土墻的設(shè)計應(yīng)對墻后回填土提出質(zhì)量要求，并充分考慮防水、排水措施；若建筑物處于軟弱地基上，還應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行沉降分析等。

3 結(jié)語

HTCC項目中涉及的結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要充分考量的關(guān)鍵點在很多水泥熟料生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)設(shè)計工程中是普遍存在的，故對于這一類工程項目，HTCC具有一定的參考價值。而水泥生產(chǎn)線工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究中還有很多難點亟待解決，仍需廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計師進一步探討［3］。●

［1］張改萍.成都院承建的海德堡多哥水泥廠項目竣工［J］.新世紀水泥導(dǎo)報，2015（2）:1-1.

［2］王汀.水泥生產(chǎn)線設(shè)計中的有關(guān)結(jié)構(gòu)問題 ［J］.江蘇建材，2006（4）:15-16.

［3］吉同寧.銅陵海螺5000t/d國產(chǎn)化水泥生產(chǎn)線示范工程結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.水泥工程，2003（2）:51-53.