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装配式结构在循环水场项目中的应用 2023年第3期 宁波化工 -29-29-【工程设计工程设计】装配式结构在循环水场项目中的应用 胡贤斌 镇海石化工程股份有限公司 浙江 宁波 315042【摘【摘 要】要】近几年随着建筑工程技术进步、政策支持，装配式结构在建筑工程上的应用推广很快，装配式结构施工模式在民建筑中的普及发展已渐成趋势。本文试讲装配式结构在工业建筑里的应用：循环水场是大型工业项目的重要配套部分，其主体结构冷却塔，因其构造特点，适合采用预制次梁的装配式结构进行施工。结合镇海炼化乙烯第二循环水场改造项目的冷却塔设计实例，对其采用装配式结构的设计方案、实施过程、构造要求进行详细介绍。【关键词】【关键词】装配式结构；预制梁；循环水场；冷却塔 中图分类号：中图分类号：TB21 文献标识码：文献标识码：A 1 引言引言 尽管装配式结构在民建中的应用已较为多见，但在石油化工行业项目中实际应用案例较少。本人在设计过程中发现，循环水场的冷却塔因其结构特点，适合采用预制次梁装配式结构，可大幅缩短施工工期。本项目（镇海炼化乙烯第二循环水场改造）所采用的装配式结构方案是镇海炼化范围内首次试点采用的“新工艺”。具体实施前，经与业主及施工单位开会讨论，制定了合理可行的预制节点工艺和施工方案，又协调厂家配合改进了冷却塔次梁的布置，为本次装配式结构的实施奠定了基础。为确保此项“新工艺”在设计上的合理可靠，对于本项目所采用的装配式结构，设计院内进行了一次评审，经院内领导和专家的研究讨论，对此设计方案进行了完善。2 项目介绍项目介绍 新建冷却塔一层次梁布置见下图：宁波化工 Ningbo Chemical Industry 2023年第3期 -30-30-宁波化工 镇海炼化的 1#乙烯装置原料轻质化适应性改造（炼油富乙烯气回收）乙烯装置配套改造部分项目，主要内容为现有第二循环水场新建两座4000 m3/h 冷却塔及其配套设施。新建冷却塔采用钢筋砼框架结构，一层次梁布置见上页图。框架轴线尺寸 17.40m17.40m,共两间联合布置，框架共四层，总高度 20.20m。其中 13层为设备及堆料布置层，其次梁均为单方向布置，且无楼板，宜采用次梁预制、主框架梁现浇的部分装配结构形式。3 主次梁预制节点选择主次梁预制节点选择 参考装配式混凝土结构连接节点构造图集，总结归纳后，本项目主次梁预制连接主要有以下两种节点做法可供选择：主次梁连接节点 1 如下图：此节点做法为：预制次梁，并在次梁上预留主筋和钢板栓钉，主框架浇筑时将预制次梁安装就位（次梁主筋伸入主梁内），主梁与次梁预留段整体浇筑。此节点的优点是：主次梁可整体浇筑，外观效果与现浇结构一致。此节点的缺点是：1）预制次梁安装就位校准的要求较高，预制次梁吊装就位后，次梁在主体框架达到承载要求前，需采取临时固定措施。2）主次梁节点施工缝为薄弱部位,特别是在冷却塔这种湿度很大的环境中。可采取提高混凝土强度等级、增加钢筋钢材腐蚀余量、混凝土掺外加剂及表面防腐涂料加厚等措施加强。主次梁连接节点 2 如下图：此节点做法为：预制次梁，梁端部设角钢埋件。浇筑主框架梁柱，在主梁下部（次梁布置位置）设置挑耳，挑耳上设预埋钢板。在主框架梁柱达到一定强度后安装预制次梁。次梁就位校准后通过埋件焊接固定，外露铁件环氧砂浆包裹。此节点的优点是：可先浇筑主体框架后安装次梁，次梁直接搁置在主梁支耳上，不需要采取临时固定措施，次梁安装就位难度较小。此节点的缺点是：1）需要在主梁上设置挑耳，当主次梁高差较小时会削弱次梁端部净高。挑耳宽度也会占用一部分塔体通风净空间。2）次梁采用搁置在主梁上后固定的方式,主、次梁装配式结构在循环水场项目中的应用 2023年第3期 宁波化工 -31-31-非整体浇筑，此节点次梁需按简支梁计算，适用于上部荷载较小的结构。4 次梁预制节点设计次梁预制节点设计 经本项目装配式方案专题会议研究讨论，为了加快工期同时便于施工和安装，最终施工单位建议按主次梁连接节点 2 的方式进行施工。节点设计及配筋计算（以第一层的计算为例）：荷载信息：本层恒荷载为 5.0KN/m2，活荷载为 0.0KN/m2，次梁间距为 16.5m，次梁跨度为8.7m。故每根次梁上总荷载标准值为 72KN。加上次梁自重后，次梁每端作用在主梁支耳上的剪力设计值为 1.3(72/2+15)=66.3KN。支耳设计：设计支耳高度为 350mm，宽度为 400mm，混凝土强度等级为 C40。支耳受力钢筋计算：第一层主次梁连接节点及支耳配筋详见下图：5 实际应用效果实际应用效果 本项目在实际施工中采用了上述装配式方案，施工单位根据此方案制定了合理的施工方案流程。实际施工过程中，装配式结构在很大程度上简化了施工流程，明显加快了工期进度。根据施工单位反映，采用此装配式方案后，工程进度比非装配式至少提前 30 个工日。按此方案施工，冷却塔主体框架支模施工时，可提前在其他场地预制所需次梁，两项工作可同时进行，效率提升明显。主体结构在施工过程中只需在框架梁柱处搭设脚手架和模版，省去了次梁支模的时间，也不需要搭设满堂的脚手架，很大程度上减少了混凝土结构搭架支模的工程量和人工费用，使得施工过程变得更加简单高效。目前此项目循环水场冷却塔主体结构已顺利施工完毕，进入设备安装调试阶段，近期即将投入使用。（下转第28页）宁波化工 Ningbo Chemical Industry 2023年第3期 -28-28-宁波化工 2.0MPa 供氢压力下，2000SLP 的氢气。供氢端的布置通常为：学校实验室基本单个钢瓶直接供气；分析化验室常规操作为多钢瓶汇总后管道通至室验台；氢能电池实验室根据试验台的数量采用多组钢瓶汇总或者储氢罐直接供氢气。从实际用量和布置上来看，氢能实验室氢气用量与学校实验室和分析化验室的氢气用量相比，明显要大。但本质上来讲均为实验性质，氢气供应端均非达到生产规模性用量的情况，所以底层逻辑还是分析:氢气量是否达到单位容积的最大允许量。氢能实验室氢气供应端作为大量压缩氢气存在的场所，为最大危险性，利用在开敞的环境，充分自然通风，使其量无法达到火灾爆炸的下限，布置应为在室外且通风良好区域，采取开敞式布置。氢能实验室电池测试区，布置于室外通风良好的环境，其危险性是最小的。常规因为生产工艺需要、人员工作舒适性、商业机密等一系列原因布置在室内封闭环境中，此种情况应按照“氢气量是否达到单位容积的最大允许量”的原则进行详细分析，具体还需结合考虑整个实验室的体积、实验测试装置数量、实验测试装置运行需氢量、接口管道氢气流量计压力，实验室排风次数，及单个工位通风排气次数等影响。5 总结总结 氢能实验室建筑设计危险分析应在考虑通风环境后，以“氢气量是否达到单位容积的最大允许量”为原则进行建筑危险性定性归类。参考文献参考文献 1 建筑设计防火规范S.GB 50016-2014(2018 年版).北京：中国计划出版社,2018-05 （上接第31页）装配式结构在循环水场项目中的应用 胡贤斌 镇海石化工程股份有限公司 浙江 宁波 315042 6 结束语结束语 结构设计并不是一成不变的，是不断积累经验和学习知识的过程。随着建筑行业工程技术的不断进步和石化行业的快速发展，以及业主对项目进度和质量的更高要求，设计上也需与时俱进，敢于创新和变化。装配式建筑以其节省资源、缩短工期、节能环保、质量可控等优点，已成为不可逆的行业趋势。今后在石油化工行业的设计中，此项工艺也必将更多地得到使用和推广。参考文献参考文献 1装配式混凝土结构连接节点构造(2015 合订本)K.G310-12.北京：中国计划出版社,2015-04.第 1 版 2装配式混凝土结构连接节点构造(框架)K.20G310-3.北京：中国计划出版社,2021-04.第 1 版 3混凝土结构设计规范（2015 年版）S.GB 50010-2010.北京：中国建筑工业出版社,2016-07 4石油化工逆流式机械通风冷却塔结构设计规范S.SH/T 3031-2013.北京：中国石化出版社,2014-05.第 1 版