摘要：当前，随着经济的发展，电厂的重要性日益凸显。电厂比较重视土建结构的设计，严格按照电厂运行的实际情况，展开土建结构的设计工作，由此强调土建结构设计的规范性。在做到遵守国家相关设计规范的同时能符合我国电力行业发展的标准，使得发电厂的电力能够及时顺利供应。基于此，文章就电厂土建结构设计进行简要分析，希望可以提供一个借鉴。
关键词：电厂；土建；结构设计
1.电厂土建结构设计概况
电厂的土建结构设计是现代电厂工作中最为关键的问题之一，电厂土建工程作为电厂工程中的重要组成部分，在设计的过程中，是集基础、墙体、梁柱等结构共同组成的，是将承重体系、抗拉体系为一体的综合性设计模式，通过可靠的应力传递将上部荷载以简明的线路传递给基础。
在当今电厂土建结构的设计管理工作中，整个设计工作可以从三个方面进行分析，其第一个方面主要指的是结果选型阶段，这一个阶段在工作中所考虑的问题主要是以建筑物的施工程序、地质情况、建筑场地的要求以及建筑物层数为主导的施工设计，它在设计的过程中主要是针对建筑结构形式以及建筑物基础形式进行控制的。在工程设计的时候，在结构形态选定之后，再根据特殊的结构形态来选择工程的施工工艺、施工方法以及设备，并且不止相关的承重体系与受力体系。
第二个阶段：主要指的是以结构计算为主的设计阶段。在这个阶段设计工作中，主要的设计方式是通过一个卷册以及相关的资料作为管理措施。土建结构中，参数计算是不可忽视的设计部分。参数计算的结果，直接关系到土建施工的质量。电厂土建结构中的参数计算，可以采用建模的方法，聘请专业的设计人员，了解电厂土建结构的现场情况，规划结构模型，利用结构模型，准确的计算现场的数据。结构计算项目上，要注重建模方式，如果建模不准确，就会影响参数计算的准确性。土建结构的模型，必须符合实际的情况，以现场数据为基准，设计人员统计土建结构的荷载、受力等工作量，遵循结构计算的荷载要求，运用参数组合的方式，准确的设计土建结构的参数。
第三阶段：这一阶段主要指的是施工图纸的设计阶段，电厂土建结构设计的目的是，建设相关的土建项目，由此在结构设计中，图纸是最重要的部分。图纸设计中，规范好土建结构的应力、内力等，搭配好土建工程的配件。设计人员到土建工程的现场勘察，全面设计土建施工的图纸，为土建工程提供依据和标准。图纸设计方面，围绕电厂土建结构的实际情况进行，不能有不规范、不合理的情况，图纸设计后，还要对照土建结构的施工现场，评估图纸中的内容，是否符合结构的要求，改进有缺陷的地方，强调图纸设计的有效性。
2.电厂土建结构设计措施
2.1主厂房的总体设计
在设计主厂房时，首先要确定主厂房的结构形式与体系。主厂房设计时常用的结构形式有钢结构、钢筋硅结构、钢一硅组合结构这三种结构。钢结构是一种较为理想的结构体系，钢结构厂房具有结构布置灵活、构件断面小、利于设备及管道布置，结构受力性能好、材质均匀、自重轻，延展性及抗震性能好等特点。其大部分构件可工厂化生产，现场拼装，减少现场制作场地。不需要预埋铁件，易于连接，工期短。钢结构存在的问题是用钢量高，造价高，且需增加防锈、防腐及日常维护工作。防火性能比钢筋硅差，结构布置时往往要布置一些斜撑。这样对工艺的布置有所影响，需要更多的和工艺专业配合。钢筋硅结构又可以分为装配式硅结构和现浇硅结构。现浇硅结构较装配式硅结构的整体性和抗震性能更好。对于新型现浇硅结构，一般倾向于采用预制、现浇组合方案。框架现浇，纵梁及楼面预制；或框架现浇，纵梁预制，楼面现浇。新型的现浇钢筋硅结构的优点是可以简化设计、施工，耗钢量小，造价低，刚度大，整体性好，易于成型，耐腐蚀性能好，耐火、耐久性好；但现浇结构却存在构件断面大，备有较大砂、石料堆场，高空作业多，临时设施多，工种多、耗工多，施工周期长，寒冷地区冬季施工难度增加等缺点。
钢一硅组合结构是一种集合了钢结构和钢筋硅结构两者优点于一体的结构形式，如外包钢结构、型钢硅结构、钢管硅结构、组合梁结构等。该结构形式灵活，利于优化设计方案。可简化施工，减轻自重，缩短工期。
主厂房的布置应符合热、电生产工艺流程，做到设备布局紧凑、合理，管线连接短捷、整齐，厂房布置简洁、明快。结构布置时，主厂房框排架应合理设置抗侧力构件，使结构刚度均匀。减小两个主轴方向结构动力特性的差异，并加强汽机房外侧柱列纵向刚度。并应根据结构形式、体型、荷载、工程地质和抗震烈度等条件，设置伸缩缝、沉降缝或抗震缝。主厂房纵向伸缩缝的最大间距，对现浇硅结构，不宜超过75m；对装配式钢筋硅结构，不宜超过100m；对钢结构，不宜超过150m。主厂房温度伸缩缝宜布置在两机组单元之间，宜采用双柱双屋架：伸缩缝处梁板及维护结构宜采用悬挑结构。
2.2主厂房地基基础设计
设计基础首先要了解地质情况，熟悉地质资料。如有不良情况，必须进行地基处理。厂房基础的选型宜采用独立基础，也可依次采用桩基、条形、筏板、箱形基础。主厂房地基设计可根据工程地质条件和主厂房各单元的沉降特点，对相邻结构单元采用不同地基处理形式或不同的桩基持力层。设计等级为甲、乙级的建筑物，均应按地基变形设计。基础平面布置应考虑相邻基础关系，除厂房自身基础相互关系外，尚应考虑与汽机基础、磨煤机基础、平台基础及其它设备基础的平面位置与埋置深度，避免碰撞。一般应尽可能脱开位置，对压在主厂房基础上的设备基础要考虑对主厂房基础影响。基础埋深应考虑适当深度，以保证地基的牢固。并应注意厂房内外侧的电缆沟、通风沟、灰沟、循环水沟、凝结水泵坑、循环水管等的标高，基础梁、墙梁标高应仔细查对并考虑沟道通过的可能性。当条基、箱基长度在一般土上大于40m，特别是基础置于岩石地基上时，应在设计中考虑施工后浇缝，或砼中加膨胀剂。当地下水对砼有侵蚀性时，基础砼应采取防腐蚀措施，以保证建筑物的安全。
2.3主厂房屋面结构的设计
主厂房的屋面结构主要设计内容包括汽机房的屋面结构、屋面梁。汽机房的屋面结构可选用有擦或者无擦的屋盖体系。压型钢板有模体系屋面目前在工程较为常用，此种屋面结构自重轻施工简捷，是一种具有优越性的屋面形式。屋面梁一般选用钢屋架、实腹钢梁或空间网架结构。屋架形式可选用梯形屋架、平行弦屋架或下承式屋架等。当屋盖的跨度在18—30m的范围内时，上述3种屋面梁都可以选用，但应当根据具体的情况选择。当屋盖的跨度大于30m时，只能选择钢屋架或钢网架结构。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钢屋架形式的优点是技术成熟，质量有保证；缺点是抗震性能较差，耗钢量较大，钢析架平面外刚度差，需占用大量堆放材料、预制、拼装场地，施工周期长。实腹钢梁具有美观和设计制作简单的优点，但用钢量相对较大，特别跨度较大时更为突出。空间网架结构具有抗震性能好，耗钢量小，能保证制作质量，占用场地少，建筑造型美观，柱距布置灵活，结构安全度高，施工工期短等优点。在选择时，应根据实际情况选择合适的结构形式进行施工。钢结构表面均应涂刷防火涂料，满足其耐火极限。
计算屋架弦杆、支撑杆件和网架结构时，应考虑厂房柱传递的水平力对屋架（网架）弦杆、支撑杆件产生的附加拉力或压力（对下承式屋架），其值宜由整体结构计算分析确定。
2.4电厂土建结构的抗震设计
2.4.1主厂房的抗震设计。主厂房的设计必须满足整体规划设计要求，充分的考虑扩建条件：其中涉及到平面布置以及竖向布置。主厂房的平面布置应该做到横平竖直、简单规则、受力明确、质量刚度布置均匀对称。如果跨间的质量比较大，那么其不应该不布置在结构单元的边缘。对于质量较大的设备，最好布置在刚度中心的附近地带。例如煤斗一般都布置在框架的正中部位。尽量不要做较长的悬臂结构，但如果做的话其上部不得布置较重的设备。主厂房的竖向布置与施工工艺必须相互协调配合，最好采用低位配置，并注意工艺荷载以及结构自重的降低，有效的控制主厂房的高度以及重心。
2.4.2主厂房楼梯。主厂房的楼梯的位置选择也很重要，尽量不要将其选择在结构的端部，最好采用直板式楼梯。楼梯的端部尽量设置梯梁，如果梯段的转折处恰好处于楼层中间的时候，应该在下面的楼层设置支撑结构对梯梁进行支撑。注意没特殊情况下不要采用折板楼梯结构形式。折板楼梯容易发生折断，在地震作用下一旦发生损坏，维护人员的逃生路线会被阻断。
2.4.3主厂房附属设备基础。主厂房地面以及各个楼层需要安置各种各样的设备，其中会出现一些自重大、重心高的设备，根据重力荷载代表值对竖向地震力进行计算，然互合理的设计地脚螺栓、焊缝等。确保其在地震作用下的安全可靠性。
2.4.4主厂房结构构件选型。主厂房结构构件包括：屋盖体系、屋架、天窗架以及围护结构。无檩屋盖体系对于主厂房机汽机房来说是最好的选择，汽机房与结构的整体刚度如果不协调的话会产生较大的位移或者扭转，这对抗震来说都是极为不利的因素。无檩屋盖体系有效的提高了抗扭强度，保证协调变形，确保框架与排架协调工作。
3.电厂土建结构的优化设计
3.1优化材料
在电厂土建结构的优化设计方面，材料的优化占的比重不小。在混凝土的使用上，基础垫层只需要用达到C10等级的混凝土，不需要使用C15强度的混凝土，这只会是浪费资源，浪费资金的投入。此外对有关规定的理解不到位是没有使用正确等级材料的原因之一，在规范4.1.2中，不是对基础垫层进行的标准设定，而是要求钢筋混凝土需要有对应的强度标准值。此外，当轴心受压截面直径在0.3m以内的时候，混凝土强度设计的值在标准上应该乘上0.8的系数，设计师可能因为其规定的不是很明显而忽略这条，造成选择材料上的失误，其原理是因为当截面面积减小的同时，混凝土的强度会受到破坏，从而造成更多难以挽回的损失。因此在选择材料上需要科学合理。
3.2砌体结构设计优化
在砌体结构设计的优化上面，地下防尘一防潮设计是需要重点考虑的。在湿度比较高的环境中，需要M7.5以上的砂浆，这样才能够保证结构能够尽可能的延长使用寿命，此外要使用MU15的砖来堆砌。这也是在国家相关的设计规范中提到的，如果不遵守这一规定，使用其他标准的砂浆以及砖体，则砌体很难得到很好的使用。
3.3结构构造优化
为了防止墙体出现较多的裂缝从而结构中设置了伸缩缝，因为混凝土的体积不是固定的，在使用之后会发生改变，如果外界的温度升高则会产生体积膨胀反之缩小，墙体的裂缝由此产生。在土建结构设计中，伸缩缝的最大间距已经被设定好，这是设计师的职责。应该需要根据电厂的建筑特征以及周围的建筑环境进行科学的分析，得出合理的伸缩缝间距。将墙体产生裂缝的可能性降到最低，由此裂缝对土建结构的影响减到最小。
3.4保护层的厚度优化
在土建结构设计中，保护层的设计是十分重要的，保护层的厚度关系到建筑中的混凝土是否能够使用长久。如果在设计过程中的土建结构部分会与水接触，则这部分涉及到的混凝土需要更高强度的混凝土，确保不会因为接触到水造成结构的破坏。此外，基础的保护层需要在原有的设计基础上加厚，如此一来的优化设计能够全方面的提高混凝土的使用性能。
综上所述，土建结构的设计，主要是维护电厂的完整性，为电厂运营提供基础依据，强化电厂土建结构的设计过程，优化土建工程在电厂中的运行和使用，支持电厂事业的发展。针对电厂土建结构设计，对主厂房的设计是核心，其中应该再加以相应的设计优化，设计要根据实际的工程情况以及有关规定进行，这样才能够在最大程度上帮助电力的更好运行，我国电力行业发展的光明前景也由此展开。
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论文作者:周朋朋
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/10
标签：结构论文; 土建论文; 电厂论文; 厂房论文; 屋架论文; 基础论文; 结构设计论文; 《基层建设》2017年第36期论文;