建筑与结构
13.1.1 垃圾焚烧厂区建筑的造型应简洁、新颖,并与周围环境相协调。厂房的平面布置和空间布局应满足工艺设备布置要求,同时应考虑今后生产发展和技术改造的可能性。
生活垃圾焚烧厂是以焚烧及发电厂房为主体建筑,同时配置有综合办公楼、油库、循环水泵房及冷却塔(或风冷式冷凝器)等建构筑物。厂房平面布置不但要满足工艺设备布置的要求,还应考虑到焚烧和烟气净化处理技术的不断发展和完善,因而在厂房设计时须留有以后进行技术改造的可能性。国外早期的生活垃圾焚烧厂是不受欢迎的建筑,不注意建筑造型。但建筑物体量大,视觉影响大,往往会成为一个地区的标志性建筑,所以近年来,各国都十分注重建筑造型应与周围环境协调统一的问题。
13.1.2 厂房平面设计,应组织好人流和物流线路,避免交叉;操作人员巡视检查路线应避免重复。
由于生活垃圾的车流量较大和垃圾车道经常要冲洗,所以为了保障人员进出的安全和道路的畅通,要求组织好人流和物流。巡视检查路线以垃圾焚烧厂房内的中央控制室为起点,遍及每一层面。要尽量避免来回重复路线。此外,为发挥垃圾焚烧厂的影响,还需规划参观路线。参观场所包括:中央控制室、卸料平台、垃圾池、垃圾抓斗起重机控制室、焚烧间、烟气净化间、残渣处理间、汽轮发电机间及化验分析室等。
13.1.3 厂房的围护结构应满足基本热工性能和使用的要求。
13.1.4 垃圾焚烧厂房楼(地)面的设计,除满足工艺的使用要求外,应符合现行国家标准《建筑地面设计规范》GB 50037的有关规定。对腐蚀介质侵蚀的部位,应根据现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046,采取相应的防腐蚀措施。
13.1.5 垃圾焚烧厂房宜采用包括屋顶采光和侧面采光在内的混合采光,其他建筑物宜利用侧窗天然采光。厂房采光设计应符合现行国家标准《工业企业采光设计标准》GB 50033的有关规定。
13.1.6 垃圾焚烧厂房宜采用自然通风,窗户设置应避免排风短路,并有利于组织自然风。
13.1.7 严寒地区的建筑结构应采取防冻措施。
13.1.8 大面积屋盖系统宜采用钢结构,并应符合现行国家标准《屋面工程技术规范》GB 50207的有关规定。屋顶承重结构的结构层及保温(隔热)层,应采用非燃烧体材料;设保温层的屋面,应有防止结露与水汽渗透的措施;并应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GBJ 16的有关规定。
13.1.9 中央控制室和其他必须的控制室应设吊顶。
13.1.10 垃圾池内壁的饰面材料应满足耐腐蚀、耐冲击负荷、防渗水等要求,外壁宜作防水处理。
表4-39 列出了对焚烧厂房主要部位的功能要求,供参考。
表4-39 焚烧厂房内主要部位功能要求

厂房围护结构的基本热工性能,应根据工艺生产的特征在不同的地区和不同的部位,选择适合的围护结构形式和材料,并应合理地组织开窗面积,满足生产和工作环境的需要。楼(地)面的设计应根据生产特征和使用功能以及符合现行国家标准《建筑地面设计规范》(GB 50037)的要求。根据工艺需要在地坪上适当部位设置排水坡度、地漏,以及开设各类地沟,所以要求分门别类接入不同的下水道以便于收集和处理。由于焚烧厂房大多采用组合厂房,厂房面积和跨度大,单侧面采光不能满足天然采光要求,所以除采用侧面采光外,还需要增加屋顶采光,才能满足采光要求。主厂房焚烧部分是热车间,设计时要组织好自然通风,可利用穿堂风将室内的余热带走,改善车间生产环境。严寒地区建筑结构需要采取防冻措施。
为适应焚烧工艺设备的布置要求,主体厂房为大跨度结构,相应对大面积的屋盖系统宜采用钢结构。屋面设计需要符合现行国家标准《屋面工程技术规范》(GB 50207)中的有关规定。屋顶承重结构的结构层及保温(隔热)层,按照现行国家标准《建筑设计防火规范》中的有关规定,应采用非燃烧体材料。对保温(隔热)屋面,应经过热工计算确定其材料厚度,并应有防止水汽渗透和结露的措施。由于环境影响,易造成腐蚀的,且维修较为困难的屋面,可考虑采用不锈钢材料。中央控制室和其他控制室应设吊顶,便于管线的敷设和创造完整、舒适的操作环境。垃圾池内壁因垃圾中含有大量水分,及其他腐蚀性介质,因而会腐蚀池壁,并且垃圾抓斗在运行过程中可能会撞击池壁,所以在垃圾池设计时,内壁应考虑耐腐蚀、耐冲击、防渗水的问题。
13.2.1 垃圾焚烧厂的结构构件,应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,按使用工况分别进行承载能力及稳定、疲劳、变形、抗裂及裂缝宽度计算和验算;处于地震区的结构,尚应进行结构构件抗震的承载力计算。
一般而言,焚烧厂房可分为5个区。其中,采用钢筋混凝土结构的区有:垃圾卸料平台区、垃圾储存区、汽轮发电及其他辅助设施区;采用钢结构的区有:垃圾焚烧区和烟气净化区。厂房结构必须要满足13.2.1条规定,结构构件必须要满足承载力、变形、耐久性等要求。对稳定、抗震、裂缝宽度有要求的结构,应进行以上内容的复核验算。
13.2.2 垃圾焚烧厂房框排架柱的允许变形值,应符合下列规定:
1.吊车梁顶面标高处,由一台最大吊车水平荷载标准值产生的计算横向变形值,不应大于Ht/1250。
2 无吊车厂房柱顶高度大于或等于30m时,风荷载作用下柱顶位移不宜大于H/550,地震作用下柱顶位移不宜大于H/500;柱顶高度小于30m时,风荷载作用下柱顶位移不宜大于H/500,地震作用下柱顶位移不宜大于H/450。
13.2.3 垃圾焚烧厂房和垃圾热能利用厂房的钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构构件的裂缝控制等级,应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10表3.3.4中有关露天或室内高湿度环境条件的规定。
13.2.4 柱顶高度大于30m时,有重级工作制起重机的厂房结构抗震等级宜按相应框架结构的抗震等级规定提高一级。
焚烧和垃圾热能利用厂房都有垃圾的气相或液相介质腐蚀,其工作条件类似于露天或室内高湿度环境。据此,第13.2.3条对钢筋混凝土结构构件裂缝控制等级作出规定。《建筑抗震设计规范》只对高层框架结构的抗震等级作了规定,对层高特殊的工业建筑则酌情调整。垃圾焚烧厂房等一般都采用排架或框排架结构,当设有重级工作制起重机时,柱顶高度超过30m的特别高大的主厂房结构,第13.2.4条特规定宜按类似高度的框架结构的抗震等级提高一级进行设计。
13.2.5 地基基础的设计,应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ 7中的有关规定进行地基承载力和变形计算,必要时尚应进行稳定性计算。
对不良地基、荷载差异大、建筑结构体形复杂、工艺要求高等情况,除进行地基承载力和变形计算外,一般尚需要进行稳定性计算。
13.2.6 垃圾焚烧厂设置多座钢烟囱时,可将钢烟囱组合设计成构架结构,或采用封闭式钢筋混凝土外筒,钢烟囱组合成内筒,由钢筋混凝土外筒承受水平荷载。
目前,生活垃圾焚烧厂通常布置有几条焚烧线,烟气净化单元相应需要设置多座钢烟囱。其可根据建筑造型要求选择下列构架方式:利用钢筒自立,由三筒组合或四筒组合成高耸构架结构,分层设置组合钢架平台,形成劲性钢架和便于检修;设置钢筋混凝土封闭式外筒,筒内可用分层钢架平台或钢筋混凝土平台,并与钢筒间留有缝隙,以便钢筒受热自由伸缩,地震时产生的水平荷载,将由钢筋混凝土外筒承受;如要求外筒体开多排孔,可采用壁式框架钢筋混凝土筒体,可考虑钢筒承受水平荷载,同时在构造上应考虑钢筒安装时需要设置的受力点,再复核、验算其施工荷载,确保筒体强度和稳定性。
13.2.7 垃圾抓斗起重机轨道与飞灰抓斗起重机轨道应按重级工作制设计。
由于垃圾抓斗起重机和炉渣抓斗起重机的环境条件比较差,且开停次数频繁,所以13.2.7条规定按重级工作制设计。因此第13.2.2条,对焚烧厂房内的抓斗起重机其排架柱在吊车轨顶标高处的横向变形作出限制。对无起重机的厂房,当柱顶高于30m时,已经相当于高层建筑物,此时柱顶位移值宜参照高层建筑的要求进行控制。
13.2.8 垃圾池应采用钢筋混凝土结构,宜与垃圾焚烧厂房主体结构分开,应进行强度计算和抗裂度或裂缝宽度验算,在地下水位较高的地区应进行抗浮验算。
13.2.9 垃圾焚烧厂厂房应根据建筑物、构筑物的体型、长度、重量及地基的情况设置变形缝,变形缝的设置部位应避开垃圾池、渣池和垃圾焚烧炉体。垃圾池不宜设置变形缝,当平面长度大于相应规范的允许值时,应设置后浇带或采取其他有效措施以消除混凝土收缩变形的影响。
由于垃圾池容积大、重量重,要求防渗、防裂,所以宜与焚烧厂房主体结构分开。为了防止垃圾池内的垃圾渗沥液污染环境,应对垃圾池有较高的防渗要求,而变形缝的处理要做到这一点困难比较大,所以不宜设置变形缝,但如果有经实践证明确实可靠的处理方法,也可以设置变形缝。
13.2.10 垃圾焚烧厂房、烟囱、汽轮发电机组基座和垃圾焚烧锅炉基座,应设沉降观测点。
焚烧厂房、烟囱、汽轮机基座与垃圾焚烧锅炉基座等建筑物或构筑物形体大,且荷载大,所以该建筑物或构筑物,应设沉降观测点,以便校验设计荷载与实际荷载之间的差异对地基沉降的影响,以及根据沉降变形的速率,控制和调整工艺设备、管道及起重机轨顶标高的偏差值在允许范围以内,从而保证设备运行和土建结构使用的安全和可靠。
13.2.11 卸料平台的室外运输坡道的主梁设计,应符合国家现行标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ 023的有关规定。
卸料平台的室外运输栈桥跨度一般较小,用途单一,不完全等同于公共交通桥梁。因此,在结构选型时可采用与建筑物类似的形式,有条件时也可采用与普通桥梁类似的形式。但无论采用何种结构形式,主梁设计均应符合国家现行标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023)中的有关要求。
13.2.12 楼地面均布活荷载取值应根据设备、安装、检修、使用的要求确定,同时应满足现行国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ 9的有关规定。垃圾焚烧厂的一般性生产区域的活荷载也可按表13.2.12确定。
表13.2.12 一般性生产区域的均布活荷载标准值

注:①表中未列的其他活荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GBJ 9的规定选用。
②表中不包括设备的集中荷载。
③当设备荷载按静荷载计算时,以安装和检修荷载为主的平台活荷载,对主梁、柱和基础可取折减系数0.70~0.85,但折减后的活荷载标准值不应小于4kN/m2,地基沉降计算时,该活荷载的准永久值系数可取0。
由于焚烧工艺路线和处理技术的不同,对活荷载的要求也不一样,因而应根据工艺、设备供货商所提供的活荷载值进行设计。如供货商无明确规定时,对一般性生产区域的活荷载可按照本规定选用。