淺析電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)分析

山東電力建設(shè)第三工程有限公司 姜 山

由于我國電力事業(yè)的發(fā)展，電廠的建設(shè)發(fā)展規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，已有電廠也必須要實(shí)行調(diào)整與升級(jí)。而土建工程是電廠升級(jí)及新建的基礎(chǔ)項(xiàng)目，電廠土建工程與其它土建工程存在明顯的區(qū)別，特別是主廠房的施工，一定要確保達(dá)到電廠的基礎(chǔ)需求，其質(zhì)量對(duì)日后的生產(chǎn)環(huán)節(jié)影響巨大，同時(shí)要考慮防患自然災(zāi)害?；谀壳爸袊碾娏Ξa(chǎn)業(yè)正逐步趨向自動(dòng)化與智能化目標(biāo)開展，不僅要整合電廠環(huán)境實(shí)行設(shè)計(jì)，且必須保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性和規(guī)范性，才可設(shè)計(jì)出適合電廠特征與需求的土建工程。

作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展中不可或缺的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，發(fā)電廠的正常、穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)社會(huì)生產(chǎn)、生活產(chǎn)生巨大作用，其土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為電力工程整體建設(shè)的基礎(chǔ)是特別關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。因此電廠工程在實(shí)行建設(shè)施工時(shí)首先做好全方位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是保障發(fā)電工作正常運(yùn)行的主廠房的結(jié)構(gòu)，其中主廠房的土建設(shè)計(jì)中，需掌握先進(jìn)技術(shù)與理論知識(shí)的高度整合，并結(jié)合實(shí)際狀況達(dá)到適用性與合理性，其成果直接關(guān)乎著整體電力工程建設(shè)能夠達(dá)到預(yù)期。土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定要講究科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，以免產(chǎn)生滲漏等構(gòu)造問題，這樣才可保證電廠的常規(guī)運(yùn)作和提升電廠運(yùn)作效率。隨著經(jīng)濟(jì)的日益增長，電力產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，因此需進(jìn)一步關(guān)注電廠建設(shè)。

1 電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)解析

土建工程是電廠建設(shè)工程的重要內(nèi)容其一，為提升土建工程質(zhì)量，一定在要施工建設(shè)進(jìn)行前對(duì)電廠土建結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)實(shí)行整體進(jìn)行，全方位做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，確保其設(shè)計(jì)符合電廠的特征和需求，從電廠土建工程狀況來講，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包含基礎(chǔ)部分設(shè)計(jì)和梁柱、墻體設(shè)計(jì)等，尤其重視建筑的抗拉性和承重性，梁柱等上部構(gòu)造會(huì)對(duì)造成相對(duì)的應(yīng)力，且經(jīng)過相對(duì)的方法把應(yīng)力傳輸?shù)交A(chǔ)部分。要明晰有關(guān)內(nèi)容，不僅是墻體、梁柱還是其他部分的設(shè)計(jì)，都需要落實(shí)設(shè)計(jì)需求，以免產(chǎn)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題?？砂寻l(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作劃分下述三個(gè)階段[1]。

1.1 選型

在設(shè)計(jì)選取土建結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)時(shí)，一定要保證其符合電廠的基本特征與需求。首先一定要通過現(xiàn)場實(shí)地勘察，掌握電廠土建工程周圍的具體環(huán)境狀況，如地質(zhì)環(huán)境、氣候環(huán)境、附近其他建筑物狀況、場地規(guī)模等。在設(shè)計(jì)土建結(jié)構(gòu)時(shí)要把建筑物當(dāng)作主體，對(duì)其進(jìn)行詳盡的結(jié)構(gòu)和層次實(shí)行科學(xué)、規(guī)范的設(shè)計(jì)，尤其關(guān)注土建結(jié)構(gòu)中建筑物的基礎(chǔ)性。在對(duì)電廠土建結(jié)構(gòu)實(shí)行選型時(shí)，要充足思考到電廠的現(xiàn)實(shí)需求來設(shè)計(jì)建筑物的形狀。設(shè)計(jì)流程中應(yīng)當(dāng)先設(shè)計(jì)簡易的模型，明確基本結(jié)構(gòu)狀態(tài)后，再對(duì)具體內(nèi)容實(shí)行設(shè)計(jì)。

再者，基于在電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有許多獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所以在設(shè)計(jì)后期還要對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)實(shí)行詳盡設(shè)計(jì)，根據(jù)土建結(jié)構(gòu)的實(shí)際選型來與設(shè)計(jì)工作人員商議設(shè)計(jì)方案，要對(duì)建筑基礎(chǔ)狀況和結(jié)構(gòu)狀況實(shí)行解析，且全方位思考施工現(xiàn)場的周邊環(huán)境、施工進(jìn)程、建筑高度等有關(guān)要素，然后在此前提下實(shí)行結(jié)構(gòu)選型工作，當(dāng)明確了結(jié)構(gòu)形式后，需要對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求選取適合的施工技術(shù)、受力構(gòu)件、承重系統(tǒng)和施工設(shè)施和材料等。

1.2 計(jì)算

參數(shù)統(tǒng)計(jì)是電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一項(xiàng)不可忽略的內(nèi)容，其直接關(guān)乎著土建工程的施工質(zhì)量。在詳盡的參數(shù)統(tǒng)計(jì)中可采用建設(shè)模型方法，配置專業(yè)設(shè)計(jì)工作人員，在勘察與了解電廠土建工程場地現(xiàn)實(shí)狀況的基礎(chǔ)上，科學(xué)籌劃其土建結(jié)構(gòu)模型，經(jīng)過這個(gè)模型來計(jì)算場地有關(guān)數(shù)據(jù)。建模方法在這一流程中非常重要，若建模數(shù)據(jù)不夠精準(zhǔn)則日后的數(shù)據(jù)計(jì)算也不能確保正確性。

所以在實(shí)行建模時(shí)要充足整合現(xiàn)實(shí)情況和場地?cái)?shù)據(jù)，對(duì)電廠土建結(jié)構(gòu)的承重、壓力等實(shí)行詳盡解析勘測。應(yīng)把有關(guān)投資和數(shù)據(jù)當(dāng)作建模和計(jì)算的基礎(chǔ)，但不應(yīng)盲目參照部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行建模工作，應(yīng)進(jìn)行必要的交流和溝通，對(duì)電廠的土木工程情況進(jìn)行全面分析，做好計(jì)算，統(tǒng)計(jì)孔、預(yù)埋件和承重。在綜合各種數(shù)據(jù)和相關(guān)意見的前提下，根據(jù)承重合理計(jì)算并設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

1.3 圖紙

作為土建工程的主要內(nèi)容之一，電廠土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要以建設(shè)一系列土木工程項(xiàng)目為目標(biāo)。因此在電廠土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的部分在于設(shè)計(jì)圖紙。準(zhǔn)確無誤的設(shè)計(jì)圖是電廠土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中最重要的內(nèi)容之一，包括應(yīng)力、內(nèi)力和土木工程結(jié)構(gòu)的一系列相關(guān)參數(shù)，然后是工程的各個(gè)部分，都必須在設(shè)計(jì)圖上清楚地標(biāo)明。設(shè)計(jì)圖紙其中的全部內(nèi)容都一定要合理，不能有任何不符合的部分，不然將不能保證工程施工的合格性，且當(dāng)設(shè)計(jì)完成圖紙以后還需對(duì)其內(nèi)容實(shí)行科學(xué)評(píng)判，實(shí)時(shí)修正不合理的部位。為確保建筑的承載能力能夠達(dá)到現(xiàn)實(shí)需要，需依據(jù)計(jì)算出有關(guān)規(guī)定和結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況選取符合的材料、零件和設(shè)施，之后在此前提下描繪出對(duì)應(yīng)的施工圖，一般出圖會(huì)選取運(yùn)用平面出圖法，這樣能夠降低圖紙數(shù)目，更便于日常工程建設(shè)需要[2]。

2 電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體方法

2.1 總體設(shè)計(jì)

基于滿足當(dāng)前的規(guī)范以及使用要求，首先要做好廠房總體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)符合要求的廠房主體結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗请姀S建設(shè)工作中最重要的基礎(chǔ)工作。在總體設(shè)計(jì)方案中，首要重點(diǎn)是科學(xué)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，在標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)規(guī)模內(nèi)的主要廠房的模式和一般狀態(tài)，使其滿足發(fā)電廠土木工程的相關(guān)規(guī)范。且當(dāng)主廠房的總體設(shè)計(jì)完成之后，才可著手開展其他系列項(xiàng)目的詳盡設(shè)計(jì)。中國的電廠主廠房結(jié)構(gòu)系統(tǒng)較為常見主要包括三項(xiàng)：鋼構(gòu)造、鋼管構(gòu)造和鋼筋混凝土構(gòu)造。這幾種構(gòu)造各有其特征與優(yōu)點(diǎn)，需整合現(xiàn)實(shí)狀況科學(xué)選取。

其中鋼構(gòu)造應(yīng)用是在設(shè)計(jì)過程中最符合主廠房用到的結(jié)構(gòu)形式，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中最為廣泛，其重要優(yōu)勢在于具備優(yōu)良的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和耐火性。其構(gòu)造斷面小、易于放置且組裝便捷，在考慮到受力與材質(zhì)層面等要素時(shí)也是不錯(cuò)的選擇。然而它也有自身的部分缺陷,如較難維護(hù)、工程成本相對(duì)高與損耗的鋼材量大等。因此要在設(shè)計(jì)中把各項(xiàng)目的建設(shè)工程的經(jīng)濟(jì)性具體考慮以滿足規(guī)范施工的目標(biāo)。在實(shí)際選擇建筑材料時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮電廠的實(shí)際需要，確保廠房設(shè)計(jì)適合發(fā)電過程的技術(shù)要求，并確保平衡有效的工作剛度，框排架應(yīng)是設(shè)備的必要的抗側(cè)力附件。整體工作應(yīng)設(shè)計(jì)有沉降縫、伸縮縫和抗震縫。

需要注意，如是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，縱向伸縮接頭應(yīng)小于100米；如果是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，縱向伸縮接頭應(yīng)小于75米；如果是鋼結(jié)構(gòu)，縱向伸縮接頭應(yīng)小于150米。在總體設(shè)計(jì)中，必須有效地協(xié)調(diào)廠房的系統(tǒng)、模式和其他內(nèi)容，以便所有內(nèi)容能夠相互匹配。此外，其他項(xiàng)目之間的關(guān)系應(yīng)該得到很好的控制。還有建筑材料，包括材料等級(jí)、比例、詳細(xì)用量等，應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)，除銹、防腐工作也要按照規(guī)范執(zhí)行[3]。

2.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)工作人員應(yīng)當(dāng)全方位勘察現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境，對(duì)地質(zhì)信息實(shí)行深度的解析，假若存有不益于施工工程的狀況出現(xiàn)，那么需實(shí)時(shí)給予必要修正。在設(shè)計(jì)工作中投計(jì)工作人員首要要明確施工流程中相關(guān)地質(zhì)的信息是否達(dá)到實(shí)際施工狀況，如若不適宜一定實(shí)行修正工作。在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)工作人員能夠依據(jù)需要采用獨(dú)立基礎(chǔ)，獨(dú)立基礎(chǔ)是在基礎(chǔ)選型其中偏多的運(yùn)用到的類型，針對(duì)主廠房來講，其鄰近單元在選取地基解決的方式也能夠整體應(yīng)用到樁基、筏板、條形和箱形等基礎(chǔ)。相鄰的兩個(gè)構(gòu)造單元也能夠把具備不同性的樁基持力層或者地基處理方式給予處理。而且樁基的持力層的采取方面須思考場地的地質(zhì)狀況與有關(guān)的沉降特征。

假如建筑的設(shè)計(jì)級(jí)別為乙級(jí)或者甲級(jí)，則應(yīng)依據(jù)地基變形進(jìn)行設(shè)計(jì)。建筑物的設(shè)計(jì)級(jí)別如果達(dá)到甲級(jí)與乙級(jí)的主廠房，都應(yīng)該依照地基變形這種設(shè)計(jì)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。為了以防碰撞事故的產(chǎn)生。在設(shè)置基礎(chǔ)平面的一同，不僅要思考主廠房本身的基礎(chǔ)構(gòu)造狀況，也要思考其與其他設(shè)施的基礎(chǔ)構(gòu)造在水平面與豎直面的設(shè)置狀況彼此關(guān)系、平臺(tái)基礎(chǔ)、磨煤機(jī)基礎(chǔ)性等問題，解決好鄰近關(guān)系。

設(shè)計(jì)工作人員要充足思考到全部能作用到主廠房基礎(chǔ)的要素，并且保證基礎(chǔ)埋深的深度來固定地基。還需要明確相關(guān)廠房的部分?jǐn)?shù)據(jù),如其內(nèi)外側(cè)的水管、電纜溝、灰溝與幾種梁的標(biāo)高，確保溝道可通過。部分基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尤其是條形基礎(chǔ)與箱基安放在巖石地基之上時(shí)，其長度均在土上長于40米時(shí)，需要在建筑施工以后實(shí)行澆縫的工作。另外，在鹼中放入膨脹劑的施工方法，考慮到地下水富含的礦物質(zhì)對(duì)其的侵蝕狀況，因此要提前做好對(duì)于地基的防腐蝕，進(jìn)而保證廠房的可靠性。

2.3 屋面設(shè)計(jì)

廠房建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是發(fā)電廠設(shè)計(jì)的主體，需要具體考慮廠房主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要素、安全、可靠性及用材，針對(duì)電廠主廠房的屋面構(gòu)造，一定要實(shí)行規(guī)范科學(xué)設(shè)計(jì)。需要思量到屋面的構(gòu)造,其中主要體現(xiàn)兩種，首先考慮到重量的要素和在發(fā)電站運(yùn)作其中的安全與可靠性等問題。在材料選取方面，應(yīng)當(dāng)要選取自重輕的材料，進(jìn)而充足把屋面結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)施展出來。并且在設(shè)計(jì)中還要準(zhǔn)確選取屋面梁有關(guān)的配置事項(xiàng)，要滿足經(jīng)濟(jì)性、便捷性與可靠性。在設(shè)計(jì)主廠房的屋面的時(shí)候，還要著重屋面和屋面梁中間的關(guān)系[4]。

2.4 抗震設(shè)計(jì)

在土建工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中要著重關(guān)注發(fā)電廠抗震要求，針對(duì)主廠房設(shè)計(jì)工作主要運(yùn)用時(shí)程解析方法。采用時(shí)程解析方法計(jì)算抗震性能時(shí)，首先計(jì)算X 方向地震波輸入，建筑結(jié)構(gòu)各樓層平面中樓層角點(diǎn)和邊緣中點(diǎn)X 方向的峰值加速度，根據(jù)這些角點(diǎn)的平面X 和邊緣、Y 坐標(biāo)的中點(diǎn)，采用二次多項(xiàng)式模型建立各樓層平面X 方向加速度峰值的響應(yīng)面模型，根據(jù)X 方向峰值加速度的響應(yīng)面模型，確定每個(gè)樓層平面上X 方向上峰值加速度最大點(diǎn)的平面坐標(biāo)；然后計(jì)算Y 方向上的地震波輸入，建筑結(jié)構(gòu)各樓層平面中樓層拐角點(diǎn)和邊緣中點(diǎn)的Y 方向峰值加速度，根據(jù)這些角點(diǎn)和邊緣中點(diǎn)的平面坐標(biāo)，采用二次多項(xiàng)式模型建立各樓層平面Y 方向加速度峰值的響應(yīng)面模型，根據(jù)Y 方向加速度峰值的響應(yīng)面模型，確定各樓層平面中具有最大Y 方向加速度峰值點(diǎn)。

運(yùn)用時(shí)程解析方法中曲線圖求得平均值，再整合日常計(jì)算中時(shí)常采取的反應(yīng)譜法進(jìn)而獲得出偏大值,依據(jù)模擬計(jì)算所得出的結(jié)果，能夠滿足嚴(yán)苛需求抗震性的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),這種仿真模擬計(jì)算在工程建設(shè)過程中時(shí)常會(huì)應(yīng)用到。而且廠房主體存有復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，如鋼構(gòu)造或鋼筋混凝土構(gòu)造廠房中錯(cuò)層結(jié)構(gòu)與相關(guān)層高問題，存在普遍的不可預(yù)防性，所以我們可依據(jù)我國部分時(shí)常產(chǎn)生大型地震的區(qū)域的電廠，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)行解析針對(duì)主廠房薄弱層的有關(guān)驗(yàn)算。相關(guān)專家經(jīng)過解析發(fā)覺，其中在地震中鋼筋混凝土構(gòu)造廠房震害主要發(fā)生在節(jié)點(diǎn)區(qū)域，節(jié)點(diǎn)區(qū)域包含節(jié)點(diǎn)核心區(qū)、周圍的支撐梁及柱端等。

3 結(jié)語

總而言之，在電廠土建結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)中，其重點(diǎn)在于選型、計(jì)算和圖紙，而在實(shí)際設(shè)計(jì)中，首先要做好總體設(shè)計(jì)，之后再做好基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與屋面設(shè)計(jì)。在計(jì)劃好上述這些內(nèi)容的前提下，更加具體化其中的細(xì)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

本文主要闡述了在電廠建設(shè)過程中主廠房的土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要價(jià)值，我們必須要遵循相關(guān)需求規(guī)定，同時(shí)還需要確保安全性與經(jīng)濟(jì)性，另外在抗震層面也要做好有關(guān)計(jì)算，保證電廠在運(yùn)作中免受突發(fā)災(zāi)害的破壞。中國電力工程建設(shè)產(chǎn)業(yè)有著日新月異的發(fā)展，近幾年來已然在全國各個(gè)地方積極建設(shè)多個(gè)發(fā)電站,并且目前全部在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)運(yùn)作之中。基建工程的設(shè)計(jì)、施工及智能化技術(shù)不斷升級(jí),這為今后的土建設(shè)計(jì)工作提供有利的技術(shù)支撐與保障。

[1]周澤.電廠工程施工質(zhì)量控制研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2019,14.

[32]陳年正.土建工程質(zhì)量控制措施分析[J].現(xiàn)代物業(yè)（上旬刊），2019,15.

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