论文部分内容阅读
【摘 要】本文从工程地质条件及工程等级、炼焦综合楼基础设计、总布置与交通运输、建筑、结构、结土建部分的优化与创新等方向阐述了土建工程的设计优化。
【关键词】土建工程；设计优化
一、工程地质条件及工程等级
1.主要建（构）筑物等级
根据本工程特点，焦化厂分为办公区和生产区两部分，此次优化设计只针对办公区进行优化，办公区建（构）筑物包括炼焦综合楼、联合泵房、汽车库、污水处理装置等。
2.场区工程地质条件
拟选场址区域上地处吕梁山断块隆起区东部，处于山西断隆偏关神池台坪的南部，境内山川、沟壑交错，梁峁起伏，呈现较典型的高原地貌特征。根据初步探查和现场工程地质调查，场区主要地层划分从上到下依次为：第四系坡积和残积粉土、碎石土和第三系上新统的强风化灰黑色玄武岩。按地层岩性及工程地质自上而下叙述如下：
（1）粉土：黄褐色～褐黄色，混有玄武岩碎块，上部含植物根系，稍湿，稍密，无摇震反应，无光泽，干强度和韧性低，地基承载力特征值100～120kPa。该层在场地内分布不均，且较薄，该层厚度一般在0.4m～1.90m。在基础施工中可直接挖除，不作为基础持力层考虑。
（2）碎石土：褐灰色～黄灰色，稍～中密，主要成分为玄武岩碎块，地基承载力特征值180～200kPa。该层碎石粒径大小不均，该层厚度一般在2.50m～5.10m，厚度变化较大，不易作为基础的持力层。
（3）强风化灰黑玄武岩：灰黑色，斑状结构，斑晶主要为橄榄石和斜长石等，气孔状构造，岩芯呈碎块状。为软岩，破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ类。该层厚度一般在2.9m～5.90m。地基承载力特征值250～300kPa。该层层位稳定，强度较高，虽然破碎及气孔发育但岩体整体较好，可作为基础的持力层。岩石抗压强度Rc=39.61Mpa，岩石抗拉强度Rt=1.75Mpa。
二、炼焦综合楼基础设计
1.炼焦综合楼基础
初拟炼焦综合楼基础采用现浇钢筋混凝土筏板基础，基础底部长度47.0m，宽度15.8m，基础埋深-3.50m，采用C30混凝土，基础下设100mm厚的C15素混凝土垫层。地基暂按采用天然地基或换填砂石垫层的处理方法。待进一步探明地质条件后再行确定。
2.汽车库基础
汽车库基础采用砖砌体或钢筋混凝土结构，埋深-1.8m，地上0.3m。
三、总布置与交通运输
1.全厂总体规划
（1）总体构想
全站的总体规划除满足工艺要求外，结合自然条件合理布置，以满足城镇规划、生活、文教、卫生、交通等要求。站区按最终规模，一次征地，分期建成。
（2） 进站道路
进站道路采用公路型混凝土路面，宽4.5米，路肩0.5米，转弯半径12m。站外道路的技术指标按国家四级公路标准执行。
2.总平面布置
依据专业提供的布置，土建专业做了相应的总平面设计：
炼焦综合楼靠近厂区主入口。建筑门厅靠近进厂主道路，便于运行人员进行巡视和管理，其自然形成良好的视觉效果。厂区内设有消防环形道路，厂外道路由厂区东侧连接，进厂大门由南围墙进入。
该总平面布置在功能上布置合理，既监控便于巡视，又便于运行管理。
3.竖向布置
站区自然地形比较复杂，高差较大。结合总平面布置图及厂区土石方量自平衡原理，站内最佳标高设计值为1621.5m。竖向设计采用平坡式布置，场地坡度0.5%左右。场地表层杂土按0.1m清至场外堆放，待其它土方工程完成后，去除植物根系后，用作表层绿化用土。根据厂区范围内的自然地势及总平面布置的形式，站区内雨水排放采用集中排水，即场地雨水经0.5%排水坡度流向道路，在道路上经雨水口排至检查井或雨水井，集中之后接入排水管，再由排水管网排出厂外。炼焦综合楼室内外高差0.45m。城市型混凝土道路路面低于厂区场地0.10m。
4.厂区围墙和沟道布置
围墙采用清水方案（免烧砖），围墙高度2.4m，围墙长度378m，进站大门采用6m宽、2.3m高封闭实体电动平开门（上开1m宽、2.1m高平开小门）。生产区与办公区之间采用2.1m高钢围栅隔开。
根据工艺要求布置电缆、管沟，电缆沟采用钢筋混凝土结构，沟底部坡度为0.5%左右，并通过集水井将水引入窨井，电缆沟沟壁高出地面0.1m，以免场地泥水流入沟内。在满足工艺要求下沟道应减少埋深。不设电缆支沟，采用埋管方式处理。采用预制沟盖板。
5.厂内道路及场地处理
厂内道路的设置本着既考虑方便设备运输、建筑消防，又兼顾运行检修维护方便，提高道路利用率这一原则，根据不同用途特点综合考虑，消防环行道路采用4.0m宽，主变运输道路宽4.5m，依据国家规范设计，道路转弯半径为7m。主变运输道路转弯半径为12m。站内道路采用城市型道路，混凝土路面。
生产区采用碎石地坪，不设专用操作地坪和巡视小道。碎石地坪厚100mm，下铺设3：7灰土垫层150mm厚。
四、建筑
1. 主要建筑物设计原则
建筑造型简洁、大方，建筑立面明快，重点突出。本次设计在满足工艺要求及运行人员生活要求的前提下，各项建筑指标严格控制，房间配置合理。
2.建筑设计
炼焦综合楼采用“一字型”布置，立面简洁大方，主控室布置在二层，另一侧布置宿舍、餐厅等，其余房间为办公室、会议室、仓库等。此建筑方案特点为布置紧凑、合理，房间功能分区明确，建筑总面积为2227.8㎡。按“节约资源、做到环境友好、全寿命周期费用低”的要求，在布置上减少房间分割，减少门厅、公共走廊等，减小建筑物房间外窗尺寸。外墙采用240厚空心砖外贴40厚挤塑聚苯板保温的做法，可节约能耗50%（较1990年平均水平）。并且缩短办公区域与生活区域的距离，既监控便于巡视，又便于运行管理。 3.建筑装修
建筑外装修：主要采用中级涂料，颜色为：主色调-象牙色（Y04），色带-淡蓝色（PB07）。
屋面：Ⅱ级防水，1.5厚氯化聚乙烯防水卷材两道，保温材料为80厚挤塑聚苯板。
炼焦综合楼大门采用不锈钢框玻璃门，其余门窗除有防火防爆要求的以外均采用双层塑钢门窗，主控室采用钢制（防火）门，地面、墙面面层均采用普通环保型材料。
五、结构
1.主要建筑物结构选型
场区地震基本烈度为7度，按照《建筑抗震设计规范》规定，炼焦综合楼按7度采取抗震构造措施。采用框架结构，填充墙采用烧结空心砖；屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。基础采用钢筋混凝土独立基础。
2.辅助建筑物结构选型
150m3蓄水池、集油池为地下钢筋混凝土结构。
其余附属建筑物采用砖混结构，屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。基础采用钢筋混凝土条形基础。
3.防腐
厂内所有设备支架及外露预埋件均采用热镀锌进行防腐处理，对于现场施焊烧坏的锌层，需补喷锌。建筑物预埋件采用刷防腐漆进行防腐处理。
4.地基处理
炼焦综合楼基础可采用天然地基，若地基出现软弱层，则采用换填碎石处理，最终方案待下一阶段详细勘测后确定。
其余建（构）筑物均位于厂区挖方，则可采用天然地基。场地范围内地下水埋藏深度较深，暂不考虑地下水对建筑物的影响及基础混凝土的腐蚀作用。
六、结土建部分的优化与创新
本工程设计中，通过科学论证，为节约资源、做到环境友好、全寿命周期费用低等，我们做了如下工作：
1.简化站内道路设计，不设巡视小道。
2.不设绿化草坪。生产区采用碎石加灰土封闭，不另设操作地坪。
3.围墙采用清水方案（免烧砖）。
4.建筑物在布置上减少房间分割，减少门厅、公共走廊等，减小建筑物房间外窗尺寸。采用240厚外墙外贴40厚挤塑聚苯板保温的做法，可节约能耗50%（较1990年平均水平）。外（内）装修采用环保型材料。
5.总平面布置在满足工艺要求的条件下做到布置合理紧凑，既监控便于巡视，又便于运行管理。
6.竖向布置采用平坡式布置，在满足防洪、防涝的要求下，做到土石方量最小。
综上，土建部分的设计符合 “资源节约、环境友好、全寿命周期费用最低”的要求。
【关键词】土建工程；设计优化
一、工程地质条件及工程等级
1.主要建（构）筑物等级
根据本工程特点，焦化厂分为办公区和生产区两部分，此次优化设计只针对办公区进行优化，办公区建（构）筑物包括炼焦综合楼、联合泵房、汽车库、污水处理装置等。
2.场区工程地质条件
拟选场址区域上地处吕梁山断块隆起区东部，处于山西断隆偏关神池台坪的南部，境内山川、沟壑交错，梁峁起伏，呈现较典型的高原地貌特征。根据初步探查和现场工程地质调查，场区主要地层划分从上到下依次为：第四系坡积和残积粉土、碎石土和第三系上新统的强风化灰黑色玄武岩。按地层岩性及工程地质自上而下叙述如下：
（1）粉土：黄褐色～褐黄色，混有玄武岩碎块，上部含植物根系，稍湿，稍密，无摇震反应，无光泽，干强度和韧性低，地基承载力特征值100～120kPa。该层在场地内分布不均，且较薄，该层厚度一般在0.4m～1.90m。在基础施工中可直接挖除，不作为基础持力层考虑。
（2）碎石土：褐灰色～黄灰色，稍～中密，主要成分为玄武岩碎块，地基承载力特征值180～200kPa。该层碎石粒径大小不均，该层厚度一般在2.50m～5.10m，厚度变化较大，不易作为基础的持力层。
（3）强风化灰黑玄武岩：灰黑色，斑状结构，斑晶主要为橄榄石和斜长石等，气孔状构造，岩芯呈碎块状。为软岩，破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ类。该层厚度一般在2.9m～5.90m。地基承载力特征值250～300kPa。该层层位稳定，强度较高，虽然破碎及气孔发育但岩体整体较好，可作为基础的持力层。岩石抗压强度Rc=39.61Mpa，岩石抗拉强度Rt=1.75Mpa。
二、炼焦综合楼基础设计
1.炼焦综合楼基础
初拟炼焦综合楼基础采用现浇钢筋混凝土筏板基础，基础底部长度47.0m，宽度15.8m，基础埋深-3.50m，采用C30混凝土，基础下设100mm厚的C15素混凝土垫层。地基暂按采用天然地基或换填砂石垫层的处理方法。待进一步探明地质条件后再行确定。
2.汽车库基础
汽车库基础采用砖砌体或钢筋混凝土结构，埋深-1.8m，地上0.3m。
三、总布置与交通运输
1.全厂总体规划
（1）总体构想
全站的总体规划除满足工艺要求外，结合自然条件合理布置，以满足城镇规划、生活、文教、卫生、交通等要求。站区按最终规模，一次征地，分期建成。
（2） 进站道路
进站道路采用公路型混凝土路面，宽4.5米，路肩0.5米，转弯半径12m。站外道路的技术指标按国家四级公路标准执行。
2.总平面布置
依据专业提供的布置，土建专业做了相应的总平面设计：
炼焦综合楼靠近厂区主入口。建筑门厅靠近进厂主道路，便于运行人员进行巡视和管理，其自然形成良好的视觉效果。厂区内设有消防环形道路，厂外道路由厂区东侧连接，进厂大门由南围墙进入。
该总平面布置在功能上布置合理，既监控便于巡视，又便于运行管理。
3.竖向布置
站区自然地形比较复杂，高差较大。结合总平面布置图及厂区土石方量自平衡原理，站内最佳标高设计值为1621.5m。竖向设计采用平坡式布置，场地坡度0.5%左右。场地表层杂土按0.1m清至场外堆放，待其它土方工程完成后，去除植物根系后，用作表层绿化用土。根据厂区范围内的自然地势及总平面布置的形式，站区内雨水排放采用集中排水，即场地雨水经0.5%排水坡度流向道路，在道路上经雨水口排至检查井或雨水井，集中之后接入排水管，再由排水管网排出厂外。炼焦综合楼室内外高差0.45m。城市型混凝土道路路面低于厂区场地0.10m。
4.厂区围墙和沟道布置
围墙采用清水方案（免烧砖），围墙高度2.4m，围墙长度378m，进站大门采用6m宽、2.3m高封闭实体电动平开门（上开1m宽、2.1m高平开小门）。生产区与办公区之间采用2.1m高钢围栅隔开。
根据工艺要求布置电缆、管沟，电缆沟采用钢筋混凝土结构，沟底部坡度为0.5%左右，并通过集水井将水引入窨井，电缆沟沟壁高出地面0.1m，以免场地泥水流入沟内。在满足工艺要求下沟道应减少埋深。不设电缆支沟，采用埋管方式处理。采用预制沟盖板。
5.厂内道路及场地处理
厂内道路的设置本着既考虑方便设备运输、建筑消防，又兼顾运行检修维护方便，提高道路利用率这一原则，根据不同用途特点综合考虑，消防环行道路采用4.0m宽，主变运输道路宽4.5m，依据国家规范设计，道路转弯半径为7m。主变运输道路转弯半径为12m。站内道路采用城市型道路，混凝土路面。
生产区采用碎石地坪，不设专用操作地坪和巡视小道。碎石地坪厚100mm，下铺设3：7灰土垫层150mm厚。
四、建筑
1. 主要建筑物设计原则
建筑造型简洁、大方，建筑立面明快，重点突出。本次设计在满足工艺要求及运行人员生活要求的前提下，各项建筑指标严格控制，房间配置合理。
2.建筑设计
炼焦综合楼采用“一字型”布置，立面简洁大方，主控室布置在二层，另一侧布置宿舍、餐厅等，其余房间为办公室、会议室、仓库等。此建筑方案特点为布置紧凑、合理，房间功能分区明确，建筑总面积为2227.8㎡。按“节约资源、做到环境友好、全寿命周期费用低”的要求，在布置上减少房间分割，减少门厅、公共走廊等，减小建筑物房间外窗尺寸。外墙采用240厚空心砖外贴40厚挤塑聚苯板保温的做法，可节约能耗50%（较1990年平均水平）。并且缩短办公区域与生活区域的距离，既监控便于巡视，又便于运行管理。 3.建筑装修
建筑外装修：主要采用中级涂料，颜色为：主色调-象牙色（Y04），色带-淡蓝色（PB07）。
屋面：Ⅱ级防水，1.5厚氯化聚乙烯防水卷材两道，保温材料为80厚挤塑聚苯板。
炼焦综合楼大门采用不锈钢框玻璃门，其余门窗除有防火防爆要求的以外均采用双层塑钢门窗，主控室采用钢制（防火）门，地面、墙面面层均采用普通环保型材料。
五、结构
1.主要建筑物结构选型
场区地震基本烈度为7度，按照《建筑抗震设计规范》规定，炼焦综合楼按7度采取抗震构造措施。采用框架结构，填充墙采用烧结空心砖；屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。基础采用钢筋混凝土独立基础。
2.辅助建筑物结构选型
150m3蓄水池、集油池为地下钢筋混凝土结构。
其余附属建筑物采用砖混结构，屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构。基础采用钢筋混凝土条形基础。
3.防腐
厂内所有设备支架及外露预埋件均采用热镀锌进行防腐处理，对于现场施焊烧坏的锌层，需补喷锌。建筑物预埋件采用刷防腐漆进行防腐处理。
4.地基处理
炼焦综合楼基础可采用天然地基，若地基出现软弱层，则采用换填碎石处理，最终方案待下一阶段详细勘测后确定。
其余建（构）筑物均位于厂区挖方，则可采用天然地基。场地范围内地下水埋藏深度较深，暂不考虑地下水对建筑物的影响及基础混凝土的腐蚀作用。
六、结土建部分的优化与创新
本工程设计中，通过科学论证，为节约资源、做到环境友好、全寿命周期费用低等，我们做了如下工作：
1.简化站内道路设计，不设巡视小道。
2.不设绿化草坪。生产区采用碎石加灰土封闭，不另设操作地坪。
3.围墙采用清水方案（免烧砖）。
4.建筑物在布置上减少房间分割，减少门厅、公共走廊等，减小建筑物房间外窗尺寸。采用240厚外墙外贴40厚挤塑聚苯板保温的做法，可节约能耗50%（较1990年平均水平）。外（内）装修采用环保型材料。
5.总平面布置在满足工艺要求的条件下做到布置合理紧凑，既监控便于巡视，又便于运行管理。
6.竖向布置采用平坡式布置，在满足防洪、防涝的要求下，做到土石方量最小。
综上，土建部分的设计符合 “资源节约、环境友好、全寿命周期费用最低”的要求。