ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО РФ ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра строительных конструкций энергетики

Расчет конструкций машинного зала электростанции

(Часть 1)

Методические указания

к выполнению курсового и дипломного проектов

по металлическим конструкциям для студентов

факультета ТЭС,

обучающихся по специальности 290300

«Промышленное и гражданское строительство»

Москва 2008

Составители:

Доцент, канд. техн. наук В.С. Парлашкевич,

ассистент Булатов О.Е.

Рецензент

Доцент, канд. техн. наук В.А.Белов

Предисловие

Данные методические указания разработаны в помощь студентам факультета ТЭС при выполнении курсового проекта.

В курсовом проекте по дисциплине «Металлические конструкции» студенты проектируют металлические конструкции машинного зала главного корпуса атомной или тепловой электростанции. Проект выполняют в соответствии с заданием на проектирование. В задании на проектирование указано место строительства электростанции, размеры машинного зала в плане, грузоподъемность и высота расположения кранов. На основании здания студентам надлежит произвести продольную и поперечную компоновку машзала, разработать схемы связей, выполнить расчет рамы, подобрать сечения элементов колонны, стропильной фермы и подкрановой балки, а также запроектировать основные узлы сопряжения этих конструкций. В состав курсового проекта входят расчетно-пояснительная записка объемом 60÷100 страниц и чертеж на одном листе формата А1.

В первой части методических указаний подробно рассмотрены и проиллюстрированы на отдельных примерах расчета вопросы компоновки каркаса, его пространственной жесткости, а также основные вопросы проектирования колонн машинного зала электростанции.

В приложениях к методическим указаниям представлены основные нормативные и справочные данные, необходимые для работы над проектом.

При выполнении расчетов студенты должны руководствоваться указаниями СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»[1] и СП 53-102-2004 «Общие правила проектирования стальных конструкций»[2], а также соответствующими главами учебников по металлическим конструкциям [4,5,6].

Определение постоянных и временных нагрузок, а также коэффициентов надежности по нагрузке следует выполнять в соответствии с указаниями СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия [3].

Методические указания могут использоваться студентами при работе над дипломными проектами по аналогичным темам.

1. Общая характеристика конструкций главных корпусов электростанций

Главные корпуса электростанций – это многопролетные здания с различными по высоте и ширине пролетами (рис. 1.1). В поперечном направлении каркас главных корпусов электростанций образует многопролетную разновысотную раму. В продольном направлении поперечные рамы объединены продольными элементами – подкрановыми балками и распорками, а также системой связей.

Главные корпуса электростанций обычно имеют большую длину, часто превышающую предельную длину температурного отсека, указанную в СНиП [1]. В этом случае, во избежание дополнительных усилий от изменения температуры, каркас главного корпуса делят на температурные отсеки. Деление на отсеки производят температурными швами, выполненными в виде спаренных поперечных рам, отстоящих по обе стороны от оси на 500 мм. Швы должны располагаться на границах энергоблоков и не проходить через помещения щитов управления.

Несущей основой главного корпуса является каркас. Поперечный разрез одной из конструктивных схем каркаса главного корпуса показан на рис. I.1. В первом пролете в осях А–Б расположено проектируемое в данном курсовом проекте машинное отделение (машинный зал). Несущие конструкции машинного отделения соответствуют конструкциям одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами и образуют Г–образную раму. В середине пролета располагается турбогенератор с площадками обслуживания, не связанные с несущими конструкциями машинного зала.

В осях Б–В расположено деаэраторное отделение главного корпуса электростанции, несущие конструкции которого образуют многоярусную этажерку (многоярусную раму). В большинстве случаев прикрепление ригелей к колоннам выполняют жестким.

Количество ярусов этажерки обычно составляет от 4 до 8. Этажерка деаэраторного отделения является основным элементом, обеспечивающим поперечную жесткость всего главного корпуса электростанции.

Рис. 1.1. Поперечный разрез главного корпуса электростанции.

Третьей составляющей частью поперечника электростанции является помещение котельного или реакторного отделения, которое на рис. 1.1 показано в осях В - Г. В состав главного корпуса электростанции могут входить также и другие помещения, располагающиеся в хвостовых пролетах Г - Д; Д - Е и т.д.

Более подробно вопросы инженерного оборудования и проектирования главных корпусов рассмотрены в работах [7,8,9].

Шаг колонн и стропильных ферм главных корпусов электростанций, как правило, – 12 м, однако возможно применение шага – 6 м. Шаг колонн обычно соответствует длине используемых стеновых панелей (6 или 12 м) и устанавливается на основании сравнения вариантов.

В главных корпусах электростанций применяют стропильные фермы различного очертания, схемы решеток, поперечных сечений элементов. В соответствии с унификацией размеров, высота фермы в месте опирания ее на колонну в зависимости от пролета и конструктивного решения и принимается равной 2,25 м при пролетах до 24 м и 3,15 м при пролетах от 24 до 36 м. При больших пролетах более 36 м эту высоту увеличивают. Обычно с учетом требований транспортировки высоту ферм принимают равной 1/12 пролета, но не более 3,85 м.

Главный корпус электростанции оборудован мостовыми кранами, различной грузоподъемности. Крановое оборудование в значительной мере влияет на конструктивное решение здания в целом. Крановое оборудование предназначено для обслуживания техпроцессов, а также для монтажа и ремонта оборудования. Особенностью кранового оборудования машзала является большая грузоподъемность кранов (80÷125 т) при легком режиме работы (1К–3К).

Подкрановые балки в помещениях главных корпусов, как правило, выполняют разрезными сварными пролетом 6 или 12 м.