超大型冷却塔结构设计与研究

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误差会变 得不可 忽略 。
“ 烟塔 合 一 ”的冷 却塔 在 通风 简壁 上 预 留大 孔 洞 的应 力分析 问题 等等 。
为 了考 虑 非线 性效 果 ,在 塔变 形 时 引起 的 风 压变化也将成 为不可忽略 的因素 。何况这个风 压 的变化可 以与 变形耦合产生积 累,对 于大塔或 者超大 型冷却塔 ,这种 因素是 不能省略的 。 冷 却 塔 结 构 设 计 中 ,在 遇 到 塔 群 的情 况 下 ,是 否要 考 虑 群塔 的影 响现 行 的 《 火力 发 电 厂 水工 设 计 规 范 》DL T 3 9 2 0 没有 明确 规 / 5 3 .0 6 定 。我 的 意见 还 是应 该 考虑 塔群 的影 响 。英 国 渡 桥 电厂冷 却 塔倒 塌 事 故 的大量 研 究成 果 ,认 为大风通 过塔群 内的塔 与塔之 间时 ,( 包括 厂房) 受 其 影 响 , 风 的 频 谱 有 较 大 的 变 化 这 是 倒 塌 的 主 要 原 因之 一 。我 们在 多个 工程 中委托 有 关大 学 做 的 《 却塔 风 洞 试验 》和 《 却塔塔 群 试 冷 冷 验研 究》 报 告 的结论 意 见 ,也 都 充分 说 明 了这 点 。另 外 ,现在 设 计 高层 建 筑 时 ,碰 到 两楼
l 0 0 双 曲线 自然通 风冷 却塔 属 于超 大 型冷 0 0 m
却塔 。
新 建一 批 核 电厂 , 电厂 内的冷 却 塔 已从过 去 的 大 中 型冷 却 塔 转 为超 大 型 冷 却塔 。我 们在 多个
工程 己设 计 了数 个 淋 水 面积 超 过 1 0 0 超 00 m 的
整 体 优 化 设 计 问题 己提 到 我 们 的 日程 上 来 了 。 《 力 发 电 厂 水 工 设 计 规 范 》 DL T 3 9 火 /5 3 . 2 0 冷 却 塔 结 构 设 计 的 冷 却 塔 高 度 目前 限 制 在 06 15 。 无 可 置 疑 现 行 的 《 力 发 电 厂 水 工 设 计 6m 火
双 曲 线 自然 通 风 冷 却 塔 按 淋 水 面 积 一 般 大
形 分 布 子 午 向 薄 膜 力 T1 比上 下 连 续 分 布 时 小
1 %左 右 , 纬 向 薄 膜 力 T 比 上 下 连 续 分 布 时 小 0 2
1 %左 右 , 因 此 我 们 现 在 设 计 的 冷 却 塔 采 用 的 6
要 的 问题 ,对 于 大塔 和超 大 型塔 就 显得 非常 尖 锐 。例 如 :施 工 初缺 陷 的影 响 、地基 的不 均 匀 沉 降、地 震反 应 的 时程 分析 、风 震 问题 、在 冷
却 塔 施 工 时 抽 掉 几 对 人 字 柱 对 筒 体 的 影 响 以及
统 设计 中采 用 线 性 问题 近似 ,在 塔 小 时相 差 不 会 很 大 ,而 对 于大 塔 或 者超 大 型冷 却塔 ,这种
验 , 小 型 冷 却 塔 一 般 我 们 均 按 照 指 数 变 厚 壳 设
2 %都 包 不 住 。 因此 冷 却 塔 淋 水 面 积 到 达 某 一 大 0
Leabharlann Baidu
计 。 中型 冷 却塔 我 们 均 按照 基 本 等 厚 壳厚 壳 设 计 。对 于 大 型冷 却 塔 和超 大 型 冷 却 塔 我们 则 按
冷 却 塔 通 风 筒 壳 体 母 线 形 状 确 定 之 后 , 关
较 ,小 型 冷 却塔 配 筋 通 风 筒筒 壁 混 凝 土 的含 钢 量 在 10 gm 以下 , 中 型 冷 却 塔 配 筋 通 风 筒 筒 0k/ 壁 的 混 凝 土 含 钢 量 在 1 0 g m 1 0 gm 0 k / ~ 2 k / 之 间 ,大 型 冷 却 塔 配 筋 风 筒 筒 壁 的混 凝 土 含 钢 量 在 10 gm 右 。而 目前超 大型冷 却塔配 筋风筒 筒 5k / 左 壁 的混 凝土 含钢 量在 1 0 gm 10 gm 间 。 6 k/ ~ 7k / 之 小型塔对 地基承 载力要求 不是很 高,一般 天然 地
致可 分为 : 小 于 1 0 m 曲 线 自 然 通 风 冷 却 塔 属 于 00 双 小 型 冷 却 塔 。 1 0 m ~ 5 0 m 于 中 型 冷 却 00 00 属 塔 。 5 0 m 1 0 0 属 于 大 型 冷 却 塔 。 大 于 0 0 ~ 0 0 m
风压 沿塔 高均按 阶梯 形分 布来计 算 。 随 着 我 国 国 民 经 济 的 飞 速 发 展 , 发 电厂 单 机 装 机 容 量 的增 大 , “ 二 五 ” 期 间 在 内 陆 要 十
大 型 冷 却 塔 。 其 中 徐 州 彭 城 三 期 工 程 淋 水 面 积
3 冷却 塔结构 设 计
冷 却 塔 的通 风 筒 是 一种 典 型 的 薄壳 结 构 。
它 的 厚度 最 薄 处 与其 直 径 之 比,如 果 将 冷 却塔
10 0 冷却塔 已投产使 用 。在徐 州 发 电有 限公 2 0 m2 司2 1 0 MW机 组( 大 压 小 × 00 上 工程 中 ,我 院设 计 的 目前 我 们 国家 最 大 的 “ 塔 合 一 ”淋 水 面 烟 积 1 0 0 自然 通风 排烟 冷 却塔也 于2 1 年 1 月 2 0 m 00 2 1 日实现 结构 封顶 。现 在我 们 正在着 手做 湖南 桃 花江 核 电厂 双 曲线 自然 通 风 冷却 塔 淋 水面 积 达 到 10 0 ,塔高2 0 8 0 m 0 m。 由 于 发 电厂 单 机 装 机 容 量 的 增 大 ,核 电 厂 用水量 的增加 。冷却塔 也愈宜 向高大方 向发展 。 由此产 生 的问题 是 :冷 却塔是 否越 高大越划 得来 般来 说冷却塔越 高大 ,成本也就越 高 。我 自己 设计 以及 参与 设计和校核 的冷却塔 , 曾经做 过 比
花 形布 置 ,在8 风 中 倒掉 了3 ,造 成 了一起 级 座
严 重 的倒 塌 事 故 。事 故 后 ,关 于风 载 作 用 下冷
却塔 的空 气 动 力和 结 构 强度 问题 , 曾经 引起 过
世 界上 的普 遍注 意 。英 国渡桥 电厂 冷 却 塔倒 塌 事 故 ,现 在 看 来其 原 因是 多方 面 的 ,主 要 有 :
[】董胜宪.吴泾 电厂八期工程9 0 m 2 0 0 冷却塔结构设计 探讨 [ .电力建设 ,19 ,() J ] 9 9 8. [ 3 ]董胜宪.大型冷却塔结构设计技术【 1 A .上海市水利学 会第十一届学术年会论文集(0 1 20 ) 】 02 2 0- 02[ .20 . C 【] DLT 392 0 , 火力 发 电厂 水 工设 计 规 范【】 4 /5 3 —0 6 s.
照 分段等 厚壳 设计 。
小之 后 , 自然会产 生建一个 大塔不如 建两个 小塔 合 算的 问题 ,这就 要做总体 的技术经 济 比较 。 由 于我 们 的冷 却塔结构 设计优化 还存在 着一定 的缺 陷,因此 ,进 一步从 省成本 、安全 、热效率 、结 构 力 学 、水 力 学 、流 体 力 学 等 各 个 方 面 ,冷 却 塔
基 也 能 满 足 。 中 型塔 和 大 型塔 以及 超 大 型 塔 就 需 要 地 基 处 理 。而 冷 却 塔 地 基 处 理 的 费 用 ,过 去 一
般 占冷 却 塔 总 造 价 的 1% ~ 1 % , 而 现 在 有 的 0 5
于壳 壁 厚 度 ,一 般 为 指 数变 厚 壳 、 基 本等 厚 壳 和 分 段 等 厚 壳 , 综 合 我 院 以往 设 计 的 冷 却 塔 经
参考文献 :
[] 武 际 可 .大 型 冷 却 塔 结 构 分 析 的 回顾 与 展 望 [ . 1 J 力 】
学 与 实践 , 19 , 1f) 9 6 86 .
之 间的净距 小于 楼 宽的2 时 ,都 要考虑群 楼 效 倍
应 ,风 压值 经 风洞 试 验测 定 后 ,两 楼之 间 的风 速 将 增 大 13 15 ,连 体 建筑 也 应 考 虑 。在 .~ .倍 《 筋混 凝 土 高层 建 筑结 构 设计 与 施工 规程 》 钢
J .1 GJ39 ,第2 .条写 明 “ .2 2 高层 建筑 的平面 宜选 用风 压 较小 的形 状 ,并 应考 虑邻 近 高层 建筑 对
其风压 分布的影 响” 。
另 外 冷 却 塔 也 愈 宜 向 高 大 方 向发 展 , 而
随 之 带 来 新 的 问 题 也 就 越 复 杂 。 小 塔 认 为 不 重
众所 周 知 ,风 荷 载 是 双 曲线 自然通 风 冷 却 塔 的主 要荷 载 之 一 , 关于 风 压 沿 塔 高 的分 布 , 我 们 过 去 在 设 计 小 塔 时 , 大 都 是 以 塔 顶 最 大 风
压 作 为 全 塔 的 设 计 风 压 , 而 实 际 上 , 风 压 沿 塔

成 比例 地 缩 小 到鸡 蛋直 径 大 小 ,则 它 比鸡 蛋 壳 还 要薄 。在 风荷 载 作 用 下 冷 却塔 顶 部 的位移 可 以达 到几 十厘米 ,超 过厚度 的数 倍 。 1 6 年 1月 1 95 1 日,英 国渡 桥 电厂 ( 机 容量 装
2 0 W ) 配 8 高 为 1 4n 冷 却 塔 , 为 双 排 梅 0M , 座 1r的
高 是变 化 的 ,也 可 以按 照 上 下 阶梯 形 分 布 或 上 下 连续 变 化 来 计算 , 国外 按 阶梯 形 分 布 用得 较
2l年 4 2 .45 o1 0月第 期
规 范 》DLT 3 92 0 风压 分布系 数也是 根据单 / 5 3 .0 6 塔 来 制 订 的 。而我 们 现在 做 的超 大 型冷 却塔 结 构 设 计 早 已突 破 了 当 前 规 范 的 高度 限 制 。 冷 却 塔 结 构 的 非 线 性 问 题 。 冷 却 塔 的 厚 度 很 小 ,无 论 从静 力还 是 从 动力 分 析 的角度 来 看 ,非线 性 问题 是 迫切 的 。在 风 荷 载作 用 下冷 却 塔 顶部 的 位移 可 以达 到 几十 厘 米 ,超 过厚 度 的数 倍 。这在 数 量 上 早 己超 出 了线性 理 论 的适 用 范 围 。线 性 问题 要 求 位移 比厚度 小 很 多 ,传
为 现 浇 钢 筋 混 凝 土 结 构 。 水 池 底 板 采 用 分 离 式
多 , 我 们 对 上 述 三 种 情 况 , 在 洛 河 电厂 一 期 工 程 7 0 m 却 塔 设 计 中 , 曾经 作 过 比较 , 阶 梯 00 冷
现浇 钢筋 混凝土 结构 。

2 冷 却 塔 大 小 分 类

4 结语
随 着 电子计 算机 技术 的高速发 展 ,我 国 电 力建 设 事业 己取得 了 日新 月异地 变 化 。冷却 塔
C AD软 件 的研制 与开 发也 取得 了长 足 的进步 。 自我 院设 计 的平圩 电厂后 ,我 们 国家 从 比利 时 哈 蒙 公司 引进 了冷 却塔 设 计计 算 程序 ,并 用其 计 算程 序 也设 计 了一 些双 曲线 型 自然通 风 冷却 塔 。 由于计 算机 环 境 的不 断改 变 ,有 的冷 却塔 C AD软件 虽然 也有 配筋 计算 与绘 图功 能 ,但 功 能不 够 完善 ,使 用 不便 。因此 ,在 这方 面 ,我 们还有很 多工作 需要去做 。
① 冷 却 塔 平 面布 置 不 合 理 ;② 塔 型 不 是 连续 的 双 曲线 ;③ 冷 却塔 结 构 设 计按 照 无 矩 理 论且 单 层配 筋 ;④ 冷 却塔 塔 壁 较 薄塔 顶 未 设 刚 性环 。
但 大 量 研 究 成果 表 明, 认 为大 风 通 过 塔群 内 的 塔与塔 之 间时 ,f 包括 厂房 ) 其影 响 ,风 的频谱 受 有较大 的变 化这 是倒塌 的主 要原 因之 一 。
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