淺析電廠土建結構設計技術分析

熊小淥 中國電建集團江西省電力設計院有限公司

1 前言

電廠土建結構設計是否科學，直接影響著日后電廠的運行生產質量，當前我國電力行業正朝著自動化、智能化方向發展，所以為電廠土建結構設計帶來了更高的要求。在進行電廠土建結構設計時，必須要在滿足電廠日常運行生產的基礎上，符合各項規范要求，設計出與電廠發展戰略相契合、滿足電廠特點的土建項目。本文將針對電廠土建結構設計相關內容進行詳細分析。

2 電廠土建結構設計的重要意義

在電廠土建結構設計當中涵蓋了諸多內容，需要結合電廠生產運行的實際需求，對生產需求、通風系統、消防系統、給排水系統、電氣系統、設備安裝等諸多內容進行考慮，實現土建工程設計與各個專業之間的協調配合，確保電力生產工作順利實施。此外，電廠土建結構設計環節是工程建設關節的基礎保障，設計人員借助專業設計技術規劃出土建結構語言，為施工人員提供詳盡的施工信息。在開展工程施工時，一般都是嚴格按照設計圖紙的要求開展各項施工內容，完善的電廠土建結構設計圖紙，可以為工程建設順利實施做出基礎保障。利用簡單明確的結構語言，對墻體、基礎、板梁柱等關系進行明確，在計算好抗力體系和承載力的基礎上，合理的結合電廠生產需求構建出建筑各項結構設計內容，協調好各類體系，切實為電廠日后安全運行、安全生產、科學改進提供強大基礎保障。

3 電廠土建結構設計要點

3.1 選取結構方案

在實施電廠土建結構設計時，第一步便是選取科學合理的結構方案，選取一個較為可行性的結構形式和結構體系，滿足電廠日常生產和運行需求。選取結構方案時，盡可能選擇簡單的結構方案，并且確定受力情況，需要滿足工藝設備布置和擴建需求，確保結構單元、機組分布趨勢一致。還應該考慮多個層面的因素，對現場地質條件、電廠機械、施工原料供給等諸多情況進行分析。結合電廠電力生產需求情況，明確各個功能性區域布置，明確各個系統之間相互連接情況，選擇合理的結構方案，保障各個空間可以高效利用。

3.2 結構數據計算

結構設計計算直接影響著整個電廠土建結構設計效果，牽動著日后施工建設執行。在進行結構設計計算時，必須要確保各個環節的計算精準性，結合電廠土建結構設計模型與電廠現場情況，對各項情況進行優化調整。引入BIM系統，在計算軟件的支撐下，對各項數據信息進行搜集、計算。設計人員應該結合軟件計算出的結構，協調各個土建結構的協調性與合理性，詳細分析電廠各個土建結構是否協調合理。因為電廠生產工藝相對較為特殊，電廠主廠房生產應用時，會造成框排架結構的表面規則性較低，甚至會出現扭曲情況。為此，應該有效控制主廠房不規則問題，結合軟件計算數據，對各項數據結果進行驗證，適當地開展人為干涉，做好各項結構計算調整。

3.3 制定設計圖紙

設計圖紙制定可以為后續電廠土建工程建設提供指導策略，所以電廠土建結構設計圖紙構建的意義重大，也是整個電廠土建結構設計的結果。在實施設計圖紙制定時，設計人員必須到電廠施工場地進行勘察，為設計圖紙制定進行數據信息采集。土建結構工程師應該與電力專業工程師進行深入溝通，電力專業工程師應該結合本電廠實際情況，對電力生產流程、生產工藝、生產設備、生產結構等內容進行說明，并給出一套電廠生產運行結構圖。協調暖通、電氣、供水系統設計師進行協調設計，土建結構設計師結合電廠場地實際情況和電廠生產運行結構與其他系統結構實際情況，明確電廠土建結構內容。結合工藝專業提供的荷載進行計算調整土建工程主梁，對預留孔、預埋件等各個條件進行明確，合理布置次梁。在多方審核之下，測算電廠土建結構設計的合理性，動態化地對設計圖紙不科學的環節進行調整，確保設計圖紙科學性與精準性。

4 電廠土建結構設計策略

4.1 總體設計

總體設計是對電廠土建結構的總體把控，需要結合電廠生產需求，對電廠土建結構開展總體把控。在實施總體設計的過程中，第一要務便是規定施工范圍，在合理的范圍內明確電廠主廠房的占地面積、廠房體系、形式大小等，確保廠房符合土建施工設計需求。從客觀層次上來看，我國電廠廠房的總體設計體系結構有三類，分別是鋼結構、鋼管結構、混凝土結構，不同結構各自存在優勢，需要結合電廠生產運用的實際需求、電廠建設資金情況科學合理的選擇不同類型。鋼結構是電廠建設最常見的類型之一，其優勢為具備良好的穩定性、經濟性、耐火性。在開展總體設計過程中，還需要明確主廠房體系與形式，做好各項結構之間的協調，確保各項結構設計內容能夠相互匹配。針對電廠土建結構所運用的施工建材進行明確，結合設計需求明確材料的類型、型號、數量，做好各項設計用量匹配。

4.2 混凝土梁設計

混凝土梁設計是電廠土建結構設計的關鍵，直接影響著整個電廠土建結構穩定性（如圖1所示）。因為梁配筋率較高，并且施工難度也相對較高，所以在進行設計的過程中存在諸多困難。為了有效控制梁截面，可以將縱筋配置接近極限配筋率，適當的增加梁截面積，有效控制配筋率。將配筋率把控在1.5%，確保后續梁的順利成型，滿足其抗震性特點。結合現行的規程要求，明確抗震設計框架梁端面混凝土受壓高度和有效高度之間的比值，計算出縱筋最大配筋率。當縱筋最大配筋率超過1.6%時，便可以使用封閉箍筋模式，采用普通箍筋，杜絕出現彎鉤占位問題，避免擠壓上方鋼筋位置情況出現。嚴格結合我國電廠土建結構設計標準，明確梁端面、底面、縱向配筋量之間的比值。

圖1 混凝土梁結構

4.3 基礎設計

電廠土建結構基礎設計工作開展時，應該結合工程地質勘查數據資料，結合整個電廠建筑物的功能需求，對電廠土建結構形式、材料、經濟、安全等諸多因素進行詳細分析。針對電廠房柱基礎形式以及地基承載力、單樁承載力之間的關系進行科學合理劃分。若市場現場的地質條件優越，并且單樁的承載力相對較強，需要在滿足形變條件的基礎上，保障電廠土建結構的平衡，結合實際工作經驗選擇適當的結構。針對筏板配筋，不僅需要滿足計算的要求之外，還應該確保縱橫兩個方向支座位置上鋼筋連通的要求，筏板厚度需要結合抗剪切要求進行確定。針對箱形基礎，可以結合局部彎曲程度進行計算，計算過程中必須考慮實際施工過程當中結構尚未成型之下產生的整體彎曲度作用。

4.4 主廠房設計

主廠房是電廠生產作業的主要區域，在進行主廠房設計時，應該從主廠房地基、屋面結構兩個層次上開展設計。針對主廠房地基設計時，設計人員必須要親自到現場進行實地勘測，明確地基是否需要調整。在對電廠主廠房地基基礎選擇時，樁基、獨立條形樁基都可以應用，對相鄰結構單元處理時，應該與主廠房的地基設計進行契合，明確各個單元的沉降情況、地質條件，結合地基實際變化狀況對建筑物進行設計。對基礎平面開展科學合理不知，地基埋置深度進行明確，確保主廠房的土建穩定性。

4.5 屋面設計

電廠廠房屋面結構設計，直接影響著電廠廠房應用質量，必須科學合理地進行設計。做好屋面材料選擇，結合屋面承重情況，選擇自重相對較輕的材料，充分將屋面的優勢展現出來，注重屋面、屋梁之間的關系。一般情況下，電廠廠房屋面設計主要有兩種形式，分別是有檁、無檁，相比之下，有檁結構更加具備安全性，在電廠廠房中應用較為頻繁。主廠房的屋面結構設計也是保障電廠高效運行的關鍵，無論是無檁屋蓋還是有檁屋蓋，必須要結合電廠主廠房的實際需求進行設計。當前我國電廠主廠房當中應用最多的類型便是有檁屋蓋，在有檁屋蓋當中應用最多的便是壓型鋼板，其質量輕、建設便捷。結合電廠實際生產需求來選擇主廠房空間構建，一般針對主廠房跨度在18m~30m的廠房，可以選擇下承式屋架、梯形屋架；主廠房鋼架和鋼網架模式主要使用在30m以上的廠房，可以結合主廠房的大小，對電廠主廠房內部空間鋼架結構模式進行選擇。鋼屋架在實際開展應用過程中具備一定優勢，且具備強大抗震性。此外，還應該對主廠房的抗震性進行合理設計，結合施工現場的地震加速度數據信息，對應時程曲線，計算出截面抗震承載力。明確電廠實際的抗震結構參數，實現高質量主廠房設計。

5 結束語

總而言之，電廠土建是電廠拓展、電廠建設的關鍵，土建工程更是電廠的基礎工程。電廠土建結構設計是一項復雜的工作，應該考慮電廠的生產需求、機械設備、給排水、結構、暖通、熱控、水化等諸多專業領域的需求，在土建工程結構框架之下，為電廠各個環節系統運行打下良好空間基礎保障。尤其是針對電廠主廠房建設，必須要滿足合理性、規范性需求，切實保障電廠順利生產運行。