[分享]汽机房屋盖采用网架结构的问题和建议

    网架结构虽然有很多优点，但主厂房汽机房屋盖工程中采用反映出一些问题，在工程建设和使用过程中都出现过工程事故，江油电厂Ⅲ期3号机屋盖在汶川大地震中又全面垮塌，更引起人们的注意。现提出几个问题和建议，供大家参考和讨论。
1、设计中应该重视的问题
   1）汽机房屋盖网架结构在平面上，长宽比一般为3:1，而且网架的支承只有A和B列，其它两边是开口的，不能实现四边支承，对于网架结构受力已经没有太多的经济性和合理性。通常的正放四角锥网架结构长宽比在1.5:1.0以内比较合适。
   2）在汽机房屋面采用网架结构方案，设计单位一般外委给钢结构网架公司作结构设计和施工安装。网架公司设计人员对网架结构与主厂房框排架结构的支座连接和变形协调技术条件不能全面理解。
  ① 整体网架结构仅支承在A、B两列柱的纵向结构上，但A列和B列柱参予网架支座计算的刚度不明确，一般总体设计院只能提供一个粗略的估算值，但支承结构的钢度对网架结构杆件内力却是比较敏感的，网架结构支座间距一般3.0米左右，可以有不少支座是放在纵向连梁上，支座刚度就更难设定。
  ② 网架结构在固定端，扩建端或设备检修跨的轴线上不能设支承点，这个轴线上的支座节点在主厂房框排架结构整体出现受扭作用时，受到的荷载作用会大幅增加，所以在四川江油发电厂屋盖网架结构垮塌首先由这里破坏而开始。
  ③ 网架设计规程中建议跨度小于24m时，可以不作温度差异作用计算，但发电厂主厂房施工周期较长，厂房一般都要跨年度才能封闭，温度作用按地区不同，有的季节温差可能达50℃以上，网架支座的螺栓何时拧紧固定，对网架结构的温度附加应力影响很大，但在钢结构网架公司一般都忽略了这方面的验算。同时660MW以上机组汽机房屋面网架结构单元在纵向长度可达90米以上，结构的差异温度作用有多大？在网架结构设计中也往往被轻视。
  ④ 目前网架公司设计和施工的网架结构，支座的数学计算模型与实际结构出入比较大，实际受力是铰接，半铰还是固接不清晰，造成支座连接的受力很复杂。目前已建工程中支座设计形式比较单一，端部、角部和中间支座构造基本一样，在控制荷载工况下，有的支座会提前破坏。
   3）目前钢结构网架公司提交的结构分析结果显示，很多杆件的应力比超过1.0，使结构的安全度明显不足。
  ① 网架公司在钢管采购中，对管壁厚度负公差不注意，为了减少结构用钢量，甚至专门定购负公差钢管。所以在大同二电厂汽机房屋盖网架结构使用一年后就有几根压杆屈曲。
  ② 汽机房屋面的荷载工况变化幅度比较大，特别是屋面上设有通风风机时，动力荷载和设备检修荷载在设计中考虑比较粗糙或取值较小，所以杆件应力比取1.0虽然满足满应力设计原则，但结构极限承载能力上却大打折扣，隐藏了结构安全的隐患。
   4）主厂房汽机房网架结构由于与框架结构设备安装交插施工，几个施工单位间抢工期，抢场地，抢天车是必然的，所以网架公司绝大数采用高空散装方式施工。散装施工进行过程中节点垂直方向积累变形无法消除，每一台发电机组的结构单元长度90m左右，安装一半时，网架下弦标高距设计标高一般都会出现4~5cm的差异，但是由于汽机和辅助设备安装进度也很紧，一般网架公司得不到这个条件，很多杆件与球节点的螺栓孔对不好，有的螺栓扣没有拧到位就用电焊连接，焊缝往往不够，也就造成了先天的隐患。
   5）网架结构是超静定空间结构，但是在高烈度地震作用下，杆件的内力出现变号，拉杆变成压杆，肯定出现结构整体失稳，以及垮塌。在建成的网架工程中，一旦压杆出现屈曲，我们在现场还可以对杆件外包钢管来补强。但是，若发现拉杆截面应力超标时，就不好加固处理了，更换一个拉杆要关联到周围很多球节点。
  6）总体设计院在外委给网架工程公司全面实施时，应该落实土建设计（整体分析）与网架设计（局部分析）的衔接协调；对荷载应考虑安装和检修工况，并应留有一定的富裕量，杆件的应力比应该控制在0.85以内。杆件不应按满应力设计；支座节点应单独设计计算，不能采用中间节点的通用设计。