近年来随着我国城市化进程的进一步加快，使得生活垃圾焚烧发电厂的数量跟规模也越来越大，传统的建筑施工跟设计模式也就难以满足生活垃圾焚烧发电厂的施工设计需求。针对这一问题，要求相关施工设计人员能够积极应用钢结构设计模式，来保障生活垃圾焚烧发电厂的设计水平，为后续的工程施工奠定良好的基础。本文主要就垃圾焚烧发电厂的钢结构设计以及结构部件设计进行探究，希望能够为相关设计人员提供一些理论上的帮助。
1 项目概述
本次研究以某市生活垃圾焚烧发电厂作为研究对象，该发电厂设置了2条垃圾焚烧线，每条线的日处理能力为300t。在本次研究对象中，主厂房主要是由垃圾转运间、主焚烧车间以及汽轮机间三部分构成。
（1）垃圾转运间主要采用现浇钢筋混凝土框架结构，内部的垃圾坑底板主要为大体积的混凝土，四周跟框排架柱条形基础连接在一起。在垃圾坑底板以及侧壁采用双层钢筋混凝土设计结构，促使其抗渗性能跟抗腐蚀性能得到进一步的提升。垃圾转运间主要采用的是网架结构，在内部设置两台电动起重机。
（2）汽轮机间主要采用的现浇钢筋混凝土的框架结构，在结合了动力基础上来进行汽轮机的设计工作。其中汽轮机间屋需要采用轻型屋面梯形钢屋架，并且要在内部设置2台中级工作制式的起动机。
（3）主焚烧车间主要是空间钢结构，为了满足工艺要求，在跟垃圾转运间接壤的区域不设梁柱，采用开口式的空间结构厂家，屋盖主要采用带有天窗的弧面双层网架。
2钢结构设计工作
钢结构包含有重量轻、强度高、安装方便的特点，也容易实现一些比较复杂的建筑形态，在较大跨度的建筑施工中也得到了较为广泛的应用。在本次研究中的垃圾转运间跟汽轮机间主要采用的是钢筋混凝土结构，但是主焚烧车间依旧采用的是空间结构，这是因为主焚烧车间的空间结构比较复杂，传统的混凝土结构难以满足其施工需求。在采用钢结构进行工程施工时还需要应用专门的设计软件来进行操作，保障钢结构的设计合理性。
2.1 结构模型的构建
3d3s软件作为专门针对钢结构开发的结构分析软件，能够在结合结构实际情况基础上，来进行原型建模工作，该过程中还需要将结构计算模型设计的跟主体结构保持一致。但是针对一些特殊情况还可以实现局部的模拟处理工作。
（1）双肢柱设计。因为本次研究中的厂房比较高，其最大高度需要控制在36.3m。本次研究中主要将立柱作为结构的承重部件，其设计效果也会影响到垃圾焚烧厂的应用效果。如果采用实腹式箱型柱以及共型柱进行钢结构的设计时，虽然结构建模比较简单，但是还存在有一定程度的资源浪费情况。针对这一问题，在钢结构设计过程中可以采用双肢柱的设计模式，这时候还需要将双肢柱的情况输入到计算模型之中，在此基础上做好钢结构的建模工作。此外在实际建模过程中还可以酌情进行一些简化，比如双肢柱的每一個斜撑均可以设置为双T型钢，横撑可以设置为双槽钢，因此还可以采用H型钢以及工子钢的方式来进行模拟建模，保障建模结构的合理性，为后续的钢结构施工奠定良好的基础。
因为双肢柱的平面外截面模量比较小，计算长度比较大，因此还需要在双肢柱的弱轴方向设置连系梁。在结合了双肢柱特点基础上，最总采用双连系梁的设置方式。双梁间在设计过程中因为没有楼板外平面的约束，为了避免连系梁平面外失稳问题的发生，可以在双梁测之间加用两根加劲短梁。
（2）网架结构设计。本次研究中的3个区域均采用网架结构来进行屋盖的设置工作，通过专业设计软件中的网架计算模块，来进行网架的设计工作。在该设计工作中，如果网架要按照实际施工情况在计算模型中输入每一根杠杆，会导致结构计算的工作量大幅度增加，计算结果的准确性也无法得到有效保障。因为网架具备有自身的特殊性，因此在计算过程中要应用专门的网架模块来进行单独计算，在结构的整体计算工作中，可以采用大断面的薄壁方矩管对网架的结构特征进行模拟，在此基础上确保网架结构的设置合理性。
（3）钢桁架的设计。钢桁架也是垃圾焚烧厂车间钢结构设计的重要内容，因为在本次研究中采用的是屋盖网架结构，在具体设计过程中还存在有位移过大的情况，导致了一系列不安全因素的发生。为了增加屋盖网架的应用可靠性，设计人员还可以在两柱的柱顶进行钢桁架的合理设置。钢桁架主要利用刚接的方式来进行钢柱的连接工作，而网架则依旧采用3边支撑设计的方式，还要保障网架下弦跟钢桁架上弦的弹性连接。为了减少钢桁架平面外的计算长度，还可以在钢桁架下弦进行若干T型钢杆件的设置工作，借此来保障钢桁架自身的稳定性和安全性。
（4）施工荷载的设计。在钢结构的设计过程中还需要做好施工荷载的合理设计，设计人员需要在专业的施工设计软件中输入主焚烧车间的钢结构计算模型，还需要将其墙体荷载、管道支撑荷载以及屋面活荷载等参数输入进去，随后由软件自动进行荷载的计算工作，并进行组合工况跟组合系数的合理计算。风荷载作为施工荷载的重要组成部分，在计算过程中还存在有风荷载加载过于复杂的问题，一方面因为厂房高度比较大，在计算过程中需要对高度系数以及风振系数等参数进行合理计算，并要结合具体施工需求来进行高度系数跟风振系数的合理设置，如果进行风荷载的统一设置，还会出现荷载过大的情况。因此在设计过程中需要遵循自上而下分段考虑的模式，在设计过程中可以将整个钢结构设计环节分为4个环节，对不同部位的体型系数进行明确。
2.2 结构部件设计
因为钢柱的布置处于每个轴线的交接部位，还可以结合受力大小将钢柱分为不同的几种截面形式，在本次钢结构设计中所有钢柱均采用双肢柱，在结构部件设计过程中，钢桁架主要起到的良好的辅助作用，并不需要直接承受屋面的荷载，在与其他网架进行连接过程中也需要采用弹性连接的方式。在本次研究中主要用3边支撑的方式来进行网架结构的设计工作，这样就可以对屋盖结构以及轴立柱起到良好的协调效果，并能够让结构的保险系数得到进一步的提升。
因为钢桁架的自重比较大，为了保障钢桁架自身的应用安全性，一方面需要通过弹性连接的方式，实现钢桁架上下弦的弹性连接。另一方面在进行钢桁架跟两面侧柱的连接过程中，可以采用刚性连接的方式来进行。钢桁架的腹杆与钢柱连接部位可以选用H600加强型号，并通过交叉斜撑的方式来进行钢柱的设计。
在完成了工程钢结构的设计工作之后，可以依照施工方案，由钢结构企业跟网架企业结合设计图纸的相关要求，来进行加工图的制作工作。在加工图制作过程中，施工设计人员还要对可能出现的一系列问题进行明确，不断提升钢结构施工设计的合理性，保障结构部件的设计合理性。
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