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近年來，油田站場建設正在大力推進“標準化設計、工廠化預制、模塊化施工、機械化作業(yè)、信息化管理”[1]，標準化設計初見成效[2]。

建筑結構型式的選擇直接影響生產建設投資和建設進度，是實現標準化設計、工廠化預制的重要環(huán)節(jié)。

油田廠房多為單層，主要結構型式為砌體結構、鋼筋混凝土排架結構和門式剛架結構三大類。油田地面工程建設中，砌體結構從初期就開始廣泛應用，鋼筋混凝土排架結構從上世紀80 年代開始了大量應用，門式剛架結構從2000 年后開始應用，近幾年開始擴大應用。

1 油田工業(yè)廠房主要結構型式

1.1 砌體結構

砌體結構是由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑主要受力構件的結構[3]。

油田工業(yè)廠房的砌體結構上部主要采用磚砌體承重，墻體材料目前主要采用混凝土多孔磚、混凝土空心砌塊、硅酸鹽實心磚、加氣混凝土砌塊等。利用圈梁和構造柱提高抗震性能，基礎采用毛石砌筑或混凝土澆筑，屋面采用鋼屋架、檁條、支撐等構件。砌體結構示意圖見圖1。

圖1 砌體結構廠房結構示意圖Fig.1 Structure diagram of workshop in masonry structure

1.2 鋼筋混凝土排架結構

排架結構是由屋架、柱和基礎構成橫向平面排架，再通過屋面板、吊車梁、支撐等縱向構件將平面排架聯(lián)結起來構成的整體空間結構。圍護墻體采用混凝土空心砌塊或加氣混凝土砌塊砌筑；屋面采用鋼屋架、檁條、支撐等構件；基礎采用鋼筋混凝土預制杯口基礎。排架結構主要用于單層工業(yè)廠房，是目前油田大型工業(yè)廠房最常見的結構型式。排架結構示意圖見圖2。

圖2 排架結構廠房結構示意圖Fig.2 Structure diagram of workshop in concrete bent structure

1.3 門式剛架輕型鋼結構

門式剛架輕型鋼結構廠房是承重結構采用變截面或等截面實腹剛架，圍護系統(tǒng)采用輕型鋼屋面和輕型外墻的單層房屋[4]。門式剛架輕型鋼結構承重體系包括剛架斜梁、剛架柱、支撐、檁條、系桿、山墻骨架等，如圖3所示。

當無吊車時，門式剛架輕型鋼結構一般采用變截面梁柱、基礎鉸接結構方案，當設有吊車時，一般采用等截面柱變截面梁、基礎剛接結構方案；屋面檁條及墻面墻梁構件采用C型薄壁卷邊槽鋼，根據不同跨度，截面高度一般采用140～180 mm，檁條、墻梁的間距一般不超過1.5 m；圍護結構采用彩色壓型復合板（內夾巖棉保溫材料），基礎采用鋼筋混凝土預制基礎。

圖3 門式剛架輕型鋼結構廠房結構示意圖Fig.3 Structure diagram of workshop in light steel structure with portal frames

2 主要特性對比分析

結構的主要特性包括適用范圍、自重、抗震性能、沉降適應性、環(huán)保性、耐火性能和耐腐蝕性能等方面，對比結果見表1。

油田生產廠房以單層為主，吊車噸位一般不超過20 t，高度一般不超過12 m，單跨跨度一般不超過36 m。從表1中可以看出，門式剛架輕型鋼結構和排架結構適用范圍較廣，可以覆蓋油田地面工程中單層廠房的高度、跨度和吊車噸位，而砌體結構適用范圍有限。門式剛架輕型鋼結構在抗震性能、沉降適應性、施工周期和環(huán)保方面有明顯優(yōu)勢，其耐火性能和耐腐蝕性能可以通過涂刷防火涂料、防腐蝕涂料得到保證。

表1 三種結構型式主要特性對比Tab.1 Comparison of main characteristics for three structural types

3 預制化程度對比分析

砌體結構施工時人工砌筑基礎及墻體，以現場作業(yè)為主，預制化程度低，廠房各部件施工形式見表2。

表2 砌體結構廠房施工形式Tab.2 Construction type for workshop in masonry structure

排架結構排架柱與杯口基礎在工廠預制，運輸到現場進行組裝，其他部分主要依靠現場作業(yè)，預制化程度較低，廠房各部件施工形式見表3。

表3 排架結構廠房施工形式Tab.3 Construction type for workshop in concrete bent structure

門式剛架輕型結構廠房各部分均可進行工廠預制，預制化程度高，廠房各部件施工形式見表4。

從表2～表4 可以看出，門式剛架輕型結構除了臺階、散水等輔助室外工程和中大型設備基礎需要現場制作，其他部件均可工廠預制、現場組裝，其預制化程度明顯優(yōu)于砌體結構和混凝土排架結構。

表4 門式剛架輕型結構廠房施工形式Tab.4 Construction type for workshop in light steel structure with portal frames

4 技術經濟性對比分析

以北方某大型油田“典型中型站場設計標準化”中建筑面積為955 m2的主廠房為例，對門式剛架輕型鋼結構、砌體結構、鋼筋混凝土排架結構的工程造價進行了對比分析，工程費概算對比見表5。從表5 可以看出，三種結構型式中，門式剛架輕型鋼結構工程費用最低，混凝土排架結構工程費用最高，門式剛架輕型鋼結構在經濟上具有優(yōu)勢。

孫立新[7]也對高原油氣田的磚混結構和輕型鋼結構進行了對比，磚混結構造價為3 200元/m2，輕型鋼結構造價為2 200元/m2，輕型鋼結構比磚混結構造價低30%。

門式剛架輕型鋼結構廠房在經濟性上還有其他優(yōu)勢：

（1）隨著《工業(yè)建筑節(jié)能設計統(tǒng)一標準》[8]的實施，在寒冷地區(qū)，砌體結構、排架結構因圍護砌體通常不能滿足節(jié)能要求，需新增保溫層，而保溫層與砌體的連接問題一直都是難題，破損、脫落現象嚴重，維護費用高；門式剛架輕型鋼結構保溫材料有壓型鋼板的保護，耐久性好。

（2）輕型鋼結構在壽命周期內可進行異地遷建，鋼材可以回收二次利用等。

5 結束語

油田地面工程建設中應用最為廣泛的砌體結構和鋼筋混凝土排架結構預制化程度低，施工周期長，施工環(huán)境差，建筑材料重復利用程度低，已無法滿足項目投產緊迫性要求、建設節(jié)奏和安全環(huán)保等要求。

表5 工程費概算對比Tab.5 Comparison of engineering budgetary estimate 元

門式剛架輕型鋼結構廠房在國內技術成熟，具有適用范圍廣、預制化程度高、施工周期短、抗震性能好、沉降適應性好、環(huán)保、工程造價相對較低等特點，相對于砌體結構和鋼筋混凝土排架結構，更適用于油田建設“五化”的要求，更符合油田的建設實際需要。