淺析電廠土建結構設計技術分析

山東電力建設第三工程有限公司 姜 山

由于我國電力事業的發展，電廠的建設發展規模持續擴張，已有電廠也必須要實行調整與升級。而土建工程是電廠升級及新建的基礎項目，電廠土建工程與其它土建工程存在明顯的區別，特別是主廠房的施工，一定要確保達到電廠的基礎需求，其質量對日后的生產環節影響巨大，同時要考慮防患自然災害。基于目前中國的電力產業正逐步趨向自動化與智能化目標開展，不僅要整合電廠環境實行設計，且必須保證設計的科學性和規范性，才可設計出適合電廠特征與需求的土建工程。

作為社會經濟正常發展中不可或缺的重要基礎產業，發電廠的正常、穩定運行對社會生產、生活產生巨大作用，其土建工程結構設計作為電力工程整體建設的基礎是特別關鍵的環節。因此電廠工程在實行建設施工時首先做好全方位的結構設計，尤其是保障發電工作正常運行的主廠房的結構，其中主廠房的土建設計中，需掌握先進技術與理論知識的高度整合，并結合實際狀況達到適用性與合理性，其成果直接關乎著整體電力工程建設能夠達到預期。土建工程結構設計一定要講究科學性和嚴謹性，以免產生滲漏等構造問題，這樣才可保證電廠的常規運作和提升電廠運作效率。隨著經濟的日益增長，電力產業快速發展，因此需進一步關注電廠建設。

1 電廠土建結構設計的重點解析

土建工程是電廠建設工程的重要內容其一，為提升土建工程質量，一定在要施工建設進行前對電廠土建結構的系統實行整體進行，全方位做好結構設計工作，確保其設計符合電廠的特征和需求，從電廠土建工程狀況來講，其結構設計的內容包含基礎部分設計和梁柱、墻體設計等，尤其重視建筑的抗拉性和承重性，梁柱等上部構造會對造成相對的應力，且經過相對的方法把應力傳輸到基礎部分。要明晰有關內容，不僅是墻體、梁柱還是其他部分的設計，都需要落實設計需求，以免產生結構設計問題。可把發電廠土建結構設計工作劃分下述三個階段[1]。

1.1 選型

在設計選取土建結構的系統時，一定要保證其符合電廠的基本特征與需求。首先一定要通過現場實地勘察，掌握電廠土建工程周圍的具體環境狀況，如地質環境、氣候環境、附近其他建筑物狀況、場地規模等。在設計土建結構時要把建筑物當作主體，對其進行詳盡的結構和層次實行科學、規范的設計，尤其關注土建結構中建筑物的基礎性。在對電廠土建結構實行選型時，要充足思考到電廠的現實需求來設計建筑物的形狀。設計流程中應當先設計簡易的模型，明確基本結構狀態后，再對具體內容實行設計。

再者，基于在電廠土建結構設計中具有許多獨特結構設計，所以在設計后期還要對結構系統實行詳盡設計，根據土建結構的實際選型來與設計工作人員商議設計方案，要對建筑基礎狀況和結構狀況實行解析，且全方位思考施工現場的周邊環境、施工進程、建筑高度等有關要素，然后在此前提下實行結構選型工作，當明確了結構形式后，需要對結構設計的要求選取適合的施工技術、受力構件、承重系統和施工設施和材料等。

1.2 計算

參數統計是電廠土建結構設計中一項不可忽略的內容，其直接關乎著土建工程的施工質量。在詳盡的參數統計中可采用建設模型方法，配置專業設計工作人員，在勘察與了解電廠土建工程場地現實狀況的基礎上，科學籌劃其土建結構模型，經過這個模型來計算場地有關數據。建模方法在這一流程中非常重要，若建模數據不夠精準則日后的數據計算也不能確保正確性。

所以在實行建模時要充足整合現實情況和場地數據，對電廠土建結構的承重、壓力等實行詳盡解析勘測。應把有關投資和數據當作建模和計算的基礎，但不應盲目參照部分數據進行建模工作，應進行必要的交流和溝通，對電廠的土木工程情況進行全面分析，做好計算，統計孔、預埋件和承重。在綜合各種數據和相關意見的前提下，根據承重合理計算并設計相應的數學模型。

1.3 圖紙

作為土建工程的主要內容之一，電廠土建工程結構設計主要以建設一系列土木工程項目為目標。因此在電廠土建工程結構設計中最關鍵的部分在于設計圖紙。準確無誤的設計圖是電廠土建工程結構設計項目中最重要的內容之一，包括應力、內力和土木工程結構的一系列相關參數，然后是工程的各個部分，都必須在設計圖上清楚地標明。設計圖紙其中的全部內容都一定要合理，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，且當設計完成圖紙以后還需對其內容實行科學評判，實時修正不合理的部位。為確保建筑的承載能力能夠達到現實需要，需依據計算出有關規定和結構內力狀況選取符合的材料、零件和設施，之后在此前提下描繪出對應的施工圖，一般出圖會選取運用平面出圖法，這樣能夠降低圖紙數目，更便于日常工程建設需要[2]。

2 電廠土建結構設計的具體方法

2.1 總體設計

基于滿足當前的規范以及使用要求，首先要做好廠房總體設計，設計符合要求的廠房主體結構，因為它是電廠建設工作中最重要的基礎工作。在總體設計方案中，首要重點是科學設計的系統，在標準建設規模內的主要廠房的模式和一般狀態，使其滿足發電廠土木工程的相關規范。且當主廠房的總體設計完成之后，才可著手開展其他系列項目的詳盡設計。中國的電廠主廠房結構系統較為常見主要包括三項：鋼構造、鋼管構造和鋼筋混凝土構造。這幾種構造各有其特征與優點，需整合現實狀況科學選取。

其中鋼構造應用是在設計過程中最符合主廠房用到的結構形式，現實應用中最為廣泛，其重要優勢在于具備優良的穩定性、經濟性和耐火性。其構造斷面小、易于放置且組裝便捷，在考慮到受力與材質層面等要素時也是不錯的選擇。然而它也有自身的部分缺陷,如較難維護、工程成本相對高與損耗的鋼材量大等。因此要在設計中把各項目的建設工程的經濟性具體考慮以滿足規范施工的目標。在實際選擇建筑材料時，設計人員應考慮電廠的實際需要，確保廠房設計適合發電過程的技術要求，并確保平衡有效的工作剛度，框排架應是設備的必要的抗側力附件。整體工作應設計有沉降縫、伸縮縫和抗震縫。

需要注意，如是鋼筋混凝土結構，縱向伸縮接頭應小于100米；如果是現澆混凝土結構，縱向伸縮接頭應小于75米；如果是鋼結構，縱向伸縮接頭應小于150米。在總體設計中，必須有效地協調廠房的系統、模式和其他內容，以便所有內容能夠相互匹配。此外，其他項目之間的關系應該得到很好的控制。還有建筑材料，包括材料等級、比例、詳細用量等，應科學設計，除銹、防腐工作也要按照規范執行[3]。

2.2 基礎設計

在進行地基基礎設計之前，設計工作人員應當全方位勘察現場的地質環境，對地質信息實行深度的解析，假若存有不益于施工工程的狀況出現，那么需實時給予必要修正。在設計工作中投計工作人員首要要明確施工流程中相關地質的信息是否達到實際施工狀況，如若不適宜一定實行修正工作。在基礎結構設計中，設計工作人員能夠依據需要采用獨立基礎，獨立基礎是在基礎選型其中偏多的運用到的類型，針對主廠房來講，其鄰近單元在選取地基解決的方式也能夠整體應用到樁基、筏板、條形和箱形等基礎。相鄰的兩個構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狀況與有關的沉降特征。

假如建筑的設計級別為乙級或者甲級，則應依據地基變形進行設計。建筑物的設計級別如果達到甲級與乙級的主廠房，都應該依照地基變形這種設計形式進行設計工作。為了以防碰撞事故的產生。在設置基礎平面的一同，不僅要思考主廠房本身的基礎構造狀況，也要思考其與其他設施的基礎構造在水平面與豎直面的設置狀況彼此關系、平臺基礎、磨煤機基礎性等問題，解決好鄰近關系。

設計工作人員要充足思考到全部能作用到主廠房基礎的要素，并且保證基礎埋深的深度來固定地基。還需要明確相關廠房的部分數據,如其內外側的水管、電纜溝、灰溝與幾種梁的標高，確保溝道可通過。部分基礎結構尤其是條形基礎與箱基安放在巖石地基之上時，其長度均在土上長于40米時，需要在建筑施工以后實行澆縫的工作。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對其的侵蝕狀況，因此要提前做好對于地基的防腐蝕，進而保證廠房的可靠性。

2.3 屋面設計

廠房建筑結構設計是發電廠設計的主體，需要具體考慮廠房主體結構的設計要素、安全、可靠性及用材，針對電廠主廠房的屋面構造，一定要實行規范科學設計。需要思量到屋面的構造,其中主要體現兩種，首先考慮到重量的要素和在發電站運作其中的安全與可靠性等問題。在材料選取方面，應當要選取自重輕的材料，進而充足把屋面結構的優點施展出來。并且在設計中還要準確選取屋面梁有關的配置事項，要滿足經濟性、便捷性與可靠性。在設計主廠房的屋面的時候，還要著重屋面和屋面梁中間的關系[4]。

2.4 抗震設計

在土建工程結構設計過程中要著重關注發電廠抗震要求，針對主廠房設計工作主要運用時程解析方法。采用時程解析方法計算抗震性能時，首先計算X 方向地震波輸入，建筑結構各樓層平面中樓層角點和邊緣中點X 方向的峰值加速度，根據這些角點的平面X 和邊緣、Y 坐標的中點，采用二次多項式模型建立各樓層平面X 方向加速度峰值的響應面模型，根據X 方向峰值加速度的響應面模型，確定每個樓層平面上X 方向上峰值加速度最大點的平面坐標；然后計算Y 方向上的地震波輸入，建筑結構各樓層平面中樓層拐角點和邊緣中點的Y 方向峰值加速度，根據這些角點和邊緣中點的平面坐標，采用二次多項式模型建立各樓層平面Y 方向加速度峰值的響應面模型，根據Y 方向加速度峰值的響應面模型，確定各樓層平面中具有最大Y 方向加速度峰值點。

運用時程解析方法中曲線圖求得平均值，再整合日常計算中時常采取的反應譜法進而獲得出偏大值,依據模擬計算所得出的結果，能夠滿足嚴苛需求抗震性的建筑結構設計標準,這種仿真模擬計算在工程建設過程中時常會應用到。而且廠房主體存有復雜的建筑結構，如鋼構造或鋼筋混凝土構造廠房中錯層結構與相關層高問題，存在普遍的不可預防性，所以我們可依據我國部分時常產生大型地震的區域的電廠，對各項數據實行解析針對主廠房薄弱層的有關驗算。相關專家經過解析發覺，其中在地震中鋼筋混凝土構造廠房震害主要發生在節點區域，節點區域包含節點核心區、周圍的支撐梁及柱端等。

3 結語

總而言之，在電廠土建結構工程的設計中，其重點在于選型、計算和圖紙，而在實際設計中，首先要做好總體設計，之后再做好基礎設計與屋面設計。在計劃好上述這些內容的前提下，更加具體化其中的細節，進而實現最優化的設計。

本文主要闡述了在電廠建設過程中主廠房的土建結構設計的重要價值，我們必須要遵循相關需求規定，同時還需要確保安全性與經濟性，另外在抗震層面也要做好有關計算，保證電廠在運作中免受突發災害的破壞。中國電力工程建設產業有著日新月異的發展，近幾年來已然在全國各個地方積極建設多個發電站,并且目前全部在經濟發達地區運作之中。基建工程的設計、施工及智能化技術不斷升級,這為今后的土建設計工作提供有利的技術支撐與保障。

[1]周澤.電廠工程施工質量控制研究[J].工程建設與設計,2019,14.

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

[3]王輝.電廠結構設計的分析與探討[J].科技創業家,2013,17.

[4]賈軍剛,任忠運.直接空冷土建結構設計技術探討[J].電力建設,2005,5.