解讀大型水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策

謝承剛

摘 要：我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展有效的推動(dòng)了水泥工業(yè)。水泥在生產(chǎn)過(guò)程中其廠房會(huì)受到非常大的震動(dòng)力和沖擊力，因此對(duì)廠房建筑的要求非常高。該文從大型水泥廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，簡(jiǎn)述了大型水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并針對(duì)水泥廠設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：大型水泥廠 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 常見(jiàn)問(wèn)題 處理方法

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，經(jīng)濟(jì)建設(shè)的速度明顯加快。作為工程建設(shè)基礎(chǔ)材料的水泥，其消費(fèi)量也日漸增加。為達(dá)到建設(shè)目標(biāo)并保證水泥產(chǎn)品的質(zhì)量，相關(guān)從業(yè)人員在不斷改進(jìn)水泥生產(chǎn)工藝的同時(shí)，對(duì)水泥廠相關(guān)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了相應(yīng)要求。該文從水泥廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，對(duì)大型水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析并提出相應(yīng)的解決方案，以供同行討論。

一、大型水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

水泥產(chǎn)品的生產(chǎn)從生產(chǎn)工藝上來(lái)說(shuō)，其工藝流程相對(duì)復(fù)雜，可簡(jiǎn)單概述為：礦石開(kāi)采及加工（破碎或粉磨）、鍛燒，熟料的加工、粉磨，成品散裝、包裝等幾個(gè)方而。水泥廠建筑從建筑結(jié)構(gòu)上分析主要包括堆場(chǎng)，配料庫(kù)，存儲(chǔ)庫(kù)，包裝廠房等，其廠房形式多種多樣，主要為單層、多層廠房，砌體結(jié)構(gòu)，筒倉(cāng)，析架等。上述生產(chǎn)廠房除滿足相應(yīng)的使用功能外，還要求能承受一定的荷載，抵御一定的腐蝕性。水泥廠的車(chē)間由于受使用功能的限制，常給人以簡(jiǎn)陋和呆板的印象，其生產(chǎn)過(guò)程所排放的大量粉塵更是嚴(yán)重影響了相關(guān)區(qū)域的環(huán)境及當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量。為此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除注重相應(yīng)的使用功能外也應(yīng)特別注意建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用效果。大型水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程大致可以分為3個(gè)階段：建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段，建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算階段和建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)階段。

二、大型水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1吊掛構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

吊掛構(gòu)件包括：吊掛漏斗、吊掛平臺(tái)、吊掛支架、吊掛設(shè)備軌道等。針對(duì)吊掛構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必注意以下兩點(diǎn)：

1）針對(duì)不同部位的連接節(jié)點(diǎn)，首先必須嚴(yán)格計(jì)算確保連接節(jié)點(diǎn)的安全性，即需考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件在實(shí)際施工過(guò)程中所受的溫度荷載、振動(dòng)荷載等其他不利荷載。對(duì)構(gòu)件與埋件的連接節(jié)點(diǎn)處更應(yīng)高度重視其連接的可靠性，確保連接節(jié)點(diǎn)的力學(xué)特性。

2）針對(duì)預(yù)埋受拉構(gòu)件也要進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，在錨固措施滿足構(gòu)造要求的前提下確保連接安全可靠。在條件允許的情況下還應(yīng)對(duì)錨筋、錨板進(jìn)行核算。

2.2懸臂構(gòu)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

懸臂構(gòu)件包括：懸臂梁、板、柱等。針對(duì)懸臂構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必注意以下幾點(diǎn)：

1）確保構(gòu)件的穩(wěn)定性?？紤]到懸臂構(gòu)件受到振動(dòng)等不利荷載的影響，在保證建筑構(gòu)件安全性的基礎(chǔ)上，務(wù)必采用有效措施保證懸臂構(gòu)件的側(cè)向穩(wěn)定性。

2）鋼筋混凝土懸臂梁下部鋼筋宜采用受拉錨固，在一定條件下可適當(dāng)加強(qiáng)，以抵御實(shí)際施工和使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的下部受拉荷載。

3）懸臂構(gòu)件上不宜放置任何形式的振動(dòng)設(shè)備，對(duì)長(zhǎng)懸臂構(gòu)件在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮8度以上的地震影響。

2.3輸送頭尾輪處建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算階段，應(yīng)注意輸送機(jī)頭尾輪處受力埋件及其受力設(shè)備基礎(chǔ)的受力狀態(tài)，其應(yīng)包括：頭尾輪處受力埋件、受力設(shè)備基礎(chǔ)、受力支墩、拉鏈機(jī)基礎(chǔ)、膠帶翻轉(zhuǎn)裝置的拉力支墩等。在對(duì)此類(lèi)構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必注意以下幾點(diǎn)：

1）對(duì)受力預(yù)埋構(gòu)件務(wù)必合理計(jì)算其受力狀態(tài)，保證構(gòu)件本身的安全性，并在一定程度上保證構(gòu)件連接處的可靠性（必要條件下可對(duì)其進(jìn)行核算）。

2）對(duì)于樓板上受力設(shè)備的基礎(chǔ)或者其支墩結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按其受力狀態(tài)進(jìn)行抗彎抗壓計(jì)算，并在圖紙中清晰的表述其配筋量，并要求其與樓板一起整體澆筑以期更好的參與樓板受力。

3）對(duì)于樓板上受力設(shè)備的基礎(chǔ)或者其支墩結(jié)構(gòu)除應(yīng)進(jìn)行上述2）中的計(jì)算外，還應(yīng)特別注意對(duì)其進(jìn)行抗傾覆和抗滑驗(yàn)算。

4）在對(duì)熟料庫(kù)拉鏈機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，考慮到其所受拉力較大，設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必保證加大框架高度，以期在一定程度上控制其側(cè)向位移。

2.4控制相鄰車(chē)間的位置關(guān)系

1）相鄰車(chē)間基礎(chǔ)間的位置關(guān)系。窯尾提升機(jī)地坑不要與生料庫(kù)基礎(chǔ)相碰。窯頭冷卻機(jī)地坑不要與窯墩基礎(chǔ)相碰。廢氣處理各部分之間基礎(chǔ)不要相碰等。

2）相鄰車(chē)間上部構(gòu)件的位置關(guān)系。窯中走道平臺(tái)不要與窯頭梁相碰等。

三、大型水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題及解決辦法

從水泥生產(chǎn)的工藝流程可以看出水泥的生產(chǎn)過(guò)程具有下述特點(diǎn)：生產(chǎn)過(guò)程中的振動(dòng)沖擊較大，建筑所受荷載較大，生產(chǎn)過(guò)程中的溫度較高并具有相當(dāng)程度的腐蝕性。水泥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的上述特點(diǎn)決定了水泥廠建筑結(jié)構(gòu)必須能夠承受較大的振動(dòng)與沖擊作用，能承受較大的荷載，能夠承受生產(chǎn)過(guò)程中巨大的熱量輻射，同時(shí)在一定程度上抵御生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)品的腐蝕性。根據(jù)水泥生產(chǎn)過(guò)程中的上述特點(diǎn)，該文對(duì)水泥廠建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題做了簡(jiǎn)單的初步討論。

通過(guò)對(duì)己建成的水泥廠房的調(diào)查，并結(jié)合相關(guān)研究資料，發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大水泥廠在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方而存在普遍的問(wèn)題，具體表現(xiàn)如下：

1）因溫度荷載作用，靠近高溫設(shè)備的混凝土構(gòu)件（梁、板、柱）極易發(fā)生破壞。

2）動(dòng)力設(shè)備附近因其振動(dòng)較嚴(yán)重，設(shè)備基礎(chǔ)構(gòu)件損壞嚴(yán)重，樓而設(shè)施也有一定程度的損壞。

3）在堆場(chǎng)、堆棚、成品庫(kù)等廠房?jī)?nèi)因堆積物荷載較大造成地而沉降不均勻。

4）石專(zhuān)筒倉(cāng)開(kāi)裂，鋼筒倉(cāng)整體傾斜。

5）成懸臂狀態(tài)的混凝土雨棚被壓壞。

上述問(wèn)題在一定程度上普遍存在，究其成因，絕大部分為在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有充分考慮建筑物構(gòu)件的實(shí)際受力狀態(tài)。因?qū)ㄖ飿?gòu)件的荷載不明確而未對(duì)雨棚、鋼筒倉(cāng)、磚筒倉(cāng)等做相應(yīng)的防范措施，這必將影響水泥生產(chǎn)過(guò)程。在一定條件下，甚至?xí)?duì)水泥生產(chǎn)企業(yè)造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題的分析，結(jié)合相應(yīng)的施工設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，該文得出以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，以期避免水泥廠生產(chǎn)過(guò)程中的構(gòu)件病害：

1）在腐蝕性較高的廠房?jī)?nèi)，建筑構(gòu)件不宜使用厚度小于6 cm的薄壁構(gòu)件，混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度也應(yīng)低于30 mm。由于廠房?jī)?nèi)生產(chǎn)工藝的腐蝕性環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性提出了較高的要求，因此要十分注意控制建筑構(gòu)件的裂縫寬度。

2）在特殊情況下可將建筑結(jié)構(gòu)上部的懸挑鋼平臺(tái)作為操作平臺(tái)，其能有效的減小建筑結(jié)構(gòu)的跨度。同時(shí)，將建筑結(jié)構(gòu)上部的懸挑鋼平臺(tái)作為操作平臺(tái)也可減少建筑結(jié)構(gòu)的層數(shù)。

3）在適當(dāng)情況下，可將建筑結(jié)構(gòu)上部的懸挑平臺(tái)作為提升機(jī)和其他建筑生產(chǎn)設(shè)備的檢修平臺(tái)。其不僅可以在不增加結(jié)構(gòu)跨度的前提下保證生產(chǎn)設(shè)備的可操控性，從建筑結(jié)構(gòu)受力角度分析還能有效減少框架結(jié)構(gòu)中主梁的跨中彎矩值，進(jìn)而可減小梁的截而高度，保證在不增加建筑層數(shù)的前提下獲得足夠的操作空間。

四、結(jié)語(yǔ)

該文從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，簡(jiǎn)要闡述了大型水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并在相關(guān)調(diào)研基礎(chǔ)上總結(jié)了水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題及相應(yīng)的解決方法，以保證水泥廠的正常使用及水泥生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，廣大施工設(shè)計(jì)人員應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)相應(yīng)規(guī)范和施工技術(shù)，提高自身專(zhuān)業(yè)能力，認(rèn)真負(fù)責(zé)的完成屋而工程的建設(shè)工作，以期更好地為我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]郭云.水泥廠鋼結(jié)構(gòu)廠房維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選材與施工[J].水泥技術(shù).2010（01）.

[2]馬一龍.水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常遇問(wèn)題的處理辦法[J].云南建材.1994（01）.

[3]貝晗.淺談重慶涪陵污水處理廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].城市道橋與防洪.2013（08）.