浅析电厂土建结构设计技术分析

熊小渌 中国电建集团江西省电力设计院有限公司

1 前言

电厂土建结构设计是否科学，直接影响着日后电厂的运行生产质量，当前我国电力行业正朝着自动化、智能化方向发展，所以为电厂土建结构设计带来了更高的要求。在进行电厂土建结构设计时，必须要在满足电厂日常运行生产的基础上，符合各项规范要求，设计出与电厂发展战略相契合、满足电厂特点的土建项目。本文将针对电厂土建结构设计相关内容进行详细分析。

2 电厂土建结构设计的重要意义

在电厂土建结构设计当中涵盖了诸多内容，需要结合电厂生产运行的实际需求，对生产需求、通风系统、消防系统、给排水系统、电气系统、设备安装等诸多内容进行考虑，实现土建工程设计与各个专业之间的协调配合，确保电力生产工作顺利实施。此外，电厂土建结构设计环节是工程建设关节的基础保障，设计人员借助专业设计技术规划出土建结构语言，为施工人员提供详尽的施工信息。在开展工程施工时，一般都是严格按照设计图纸的要求开展各项施工内容，完善的电厂土建结构设计图纸，可以为工程建设顺利实施做出基础保障。利用简单明确的结构语言，对墙体、基础、板梁柱等关系进行明确，在计算好抗力体系和承载力的基础上，合理的结合电厂生产需求构建出建筑各项结构设计内容，协调好各类体系，切实为电厂日后安全运行、安全生产、科学改进提供强大基础保障。

3 电厂土建结构设计要点

3.1 选取结构方案

在实施电厂土建结构设计时，第一步便是选取科学合理的结构方案，选取一个较为可行性的结构形式和结构体系，满足电厂日常生产和运行需求。选取结构方案时，尽可能选择简单的结构方案，并且确定受力情况，需要满足工艺设备布置和扩建需求，确保结构单元、机组分布趋势一致。还应该考虑多个层面的因素，对现场地质条件、电厂机械、施工原料供给等诸多情况进行分析。结合电厂电力生产需求情况，明确各个功能性区域布置，明确各个系统之间相互连接情况，选择合理的结构方案，保障各个空间可以高效利用。

3.2 结构数据计算

结构设计计算直接影响着整个电厂土建结构设计效果，牵动着日后施工建设执行。在进行结构设计计算时，必须要确保各个环节的计算精准性，结合电厂土建结构设计模型与电厂现场情况，对各项情况进行优化调整。引入BIM系统，在计算软件的支撑下，对各项数据信息进行搜集、计算。设计人员应该结合软件计算出的结构，协调各个土建结构的协调性与合理性，详细分析电厂各个土建结构是否协调合理。因为电厂生产工艺相对较为特殊，电厂主厂房生产应用时，会造成框排架结构的表面规则性较低，甚至会出现扭曲情况。为此，应该有效控制主厂房不规则问题，结合软件计算数据，对各项数据结果进行验证，适当地开展人为干涉，做好各项结构计算调整。

3.3 制定设计图纸

设计图纸制定可以为后续电厂土建工程建设提供指导策略，所以电厂土建结构设计图纸构建的意义重大，也是整个电厂土建结构设计的结果。在实施设计图纸制定时，设计人员必须到电厂施工场地进行勘察，为设计图纸制定进行数据信息采集。土建结构工程师应该与电力专业工程师进行深入沟通，电力专业工程师应该结合本电厂实际情况，对电力生产流程、生产工艺、生产设备、生产结构等内容进行说明，并给出一套电厂生产运行结构图。协调暖通、电气、供水系统设计师进行协调设计，土建结构设计师结合电厂场地实际情况和电厂生产运行结构与其他系统结构实际情况，明确电厂土建结构内容。结合工艺专业提供的荷载进行计算调整土建工程主梁，对预留孔、预埋件等各个条件进行明确，合理布置次梁。在多方审核之下，测算电厂土建结构设计的合理性，动态化地对设计图纸不科学的环节进行调整，确保设计图纸科学性与精准性。

4 电厂土建结构设计策略

4.1 总体设计

总体设计是对电厂土建结构的总体把控，需要结合电厂生产需求，对电厂土建结构开展总体把控。在实施总体设计的过程中，第一要务便是规定施工范围，在合理的范围内明确电厂主厂房的占地面积、厂房体系、形式大小等，确保厂房符合土建施工设计需求。从客观层次上来看，我国电厂厂房的总体设计体系结构有三类，分别是钢结构、钢管结构、混凝土结构，不同结构各自存在优势，需要结合电厂生产运用的实际需求、电厂建设资金情况科学合理的选择不同类型。钢结构是电厂建设最常见的类型之一，其优势为具备良好的稳定性、经济性、耐火性。在开展总体设计过程中，还需要明确主厂房体系与形式，做好各项结构之间的协调，确保各项结构设计内容能够相互匹配。针对电厂土建结构所运用的施工建材进行明确，结合设计需求明确材料的类型、型号、数量，做好各项设计用量匹配。

4.2 混凝土梁设计

混凝土梁设计是电厂土建结构设计的关键，直接影响着整个电厂土建结构稳定性（如图1所示）。因为梁配筋率较高，并且施工难度也相对较高，所以在进行设计的过程中存在诸多困难。为了有效控制梁截面，可以将纵筋配置接近极限配筋率，适当的增加梁截面积，有效控制配筋率。将配筋率把控在1.5%，确保后续梁的顺利成型，满足其抗震性特点。结合现行的规程要求，明确抗震设计框架梁端面混凝土受压高度和有效高度之间的比值，计算出纵筋最大配筋率。当纵筋最大配筋率超过1.6%时，便可以使用封闭箍筋模式，采用普通箍筋，杜绝出现弯钩占位问题，避免挤压上方钢筋位置情况出现。严格结合我国电厂土建结构设计标准，明确梁端面、底面、纵向配筋量之间的比值。

图1 混凝土梁结构

4.3 基础设计

电厂土建结构基础设计工作开展时，应该结合工程地质勘查数据资料，结合整个电厂建筑物的功能需求，对电厂土建结构形式、材料、经济、安全等诸多因素进行详细分析。针对电厂房柱基础形式以及地基承载力、单桩承载力之间的关系进行科学合理划分。若市场现场的地质条件优越，并且单桩的承载力相对较强，需要在满足形变条件的基础上，保障电厂土建结构的平衡，结合实际工作经验选择适当的结构。针对筏板配筋，不仅需要满足计算的要求之外，还应该确保纵横两个方向支座位置上钢筋连通的要求，筏板厚度需要结合抗剪切要求进行确定。针对箱形基础，可以结合局部弯曲程度进行计算，计算过程中必须考虑实际施工过程当中结构尚未成型之下产生的整体弯曲度作用。

4.4 主厂房设计

主厂房是电厂生产作业的主要区域，在进行主厂房设计时，应该从主厂房地基、屋面结构两个层次上开展设计。针对主厂房地基设计时，设计人员必须要亲自到现场进行实地勘测，明确地基是否需要调整。在对电厂主厂房地基基础选择时，桩基、独立条形桩基都可以应用，对相邻结构单元处理时，应该与主厂房的地基设计进行契合，明确各个单元的沉降情况、地质条件，结合地基实际变化状况对建筑物进行设计。对基础平面开展科学合理不知，地基埋置深度进行明确，确保主厂房的土建稳定性。

4.5 屋面设计

电厂厂房屋面结构设计，直接影响着电厂厂房应用质量，必须科学合理地进行设计。做好屋面材料选择，结合屋面承重情况，选择自重相对较轻的材料，充分将屋面的优势展现出来，注重屋面、屋梁之间的关系。一般情况下，电厂厂房屋面设计主要有两种形式，分别是有檩、无檩，相比之下，有檩结构更加具备安全性，在电厂厂房中应用较为频繁。主厂房的屋面结构设计也是保障电厂高效运行的关键，无论是无檩屋盖还是有檩屋盖，必须要结合电厂主厂房的实际需求进行设计。当前我国电厂主厂房当中应用最多的类型便是有檩屋盖，在有檩屋盖当中应用最多的便是压型钢板，其质量轻、建设便捷。结合电厂实际生产需求来选择主厂房空间构建，一般针对主厂房跨度在18m~30m的厂房，可以选择下承式屋架、梯形屋架；主厂房钢架和钢网架模式主要使用在30m以上的厂房，可以结合主厂房的大小，对电厂主厂房内部空间钢架结构模式进行选择。钢屋架在实际开展应用过程中具备一定优势，且具备强大抗震性。此外，还应该对主厂房的抗震性进行合理设计，结合施工现场的地震加速度数据信息，对应时程曲线，计算出截面抗震承载力。明确电厂实际的抗震结构参数，实现高质量主厂房设计。

5 结束语

总而言之，电厂土建是电厂拓展、电厂建设的关键，土建工程更是电厂的基础工程。电厂土建结构设计是一项复杂的工作，应该考虑电厂的生产需求、机械设备、给排水、结构、暖通、热控、水化等诸多专业领域的需求，在土建工程结构框架之下，为电厂各个环节系统运行打下良好空间基础保障。尤其是针对电厂主厂房建设，必须要满足合理性、规范性需求，切实保障电厂顺利生产运行。