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摘要：电厂建构筑物结构图纸深度要求及计算项目，为满足特殊使用要求所做的结构处理，“四新”的应用及绿色设计，先进的设计方法和手段，广泛调研及总结经验，创新优化。
关键词：火电发电厂；结构分析与设计；设计方法及优化
前言
发电厂的设计应全面贯彻安全、适用、经济、美观的方针。结构必须在承载力、稳定、变形和耐久性等方面满足生产使用的要求，同时要考虑施工条件。对于混凝土结构应验算结构的抗裂度和裂缝宽度，有动力荷载时，应作动力验算。必要时宜采用三维空间分析方法，保障结构设计的合理性、科学性，有利于提高电厂的经济、社会效益。
1电厂土建结构的设计分析
1.1选型
土建结构体系的设计选择，首先要符合电厂的基本需求，应根据生产流程、使用要求、周围环境、建筑材料和建筑技术等因素，并结合工艺设计做好建筑物的平面布置、空间组合、围护结构的选择。其次对建筑物的结构层次展开有序的设计，确定建筑平面布置、垂直及水平交通的组织，功能分区，地下的结构选型，地基处理方案及基础结构型式（若采用桩基时，桩的类型、桩端持力层及进入持力层的深度）、上部结构选型，构架结构的选型及布置方案，强调结构设计的基础性。后期通过结构的选型设计，做好从习惯纵向思维（从结构的方案、体系、布置、计算、构造到施工图）转变为兼注于横向思维（规划、建筑、结构、设备、施工的结合），并在结构的选型中，贯穿考虑受力体系、承重体系的合理性。
1.2计算
结构计算是结构设计的基础，计算结果是结构设计的依据，必须认真对待。设计中选择合适的计算假定、计算简图、计算方法及计算程序，是得到正确计算结果的关键。结构设计中，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。设计中必须保证输入信息和数据正确无误，对计算结果进行详细分析，保证安全。同时要注重建模方式，如果建模不准确，就会影响计算的准确性。
1.3图纸
图纸是结构设计最好的体现。结构图纸--含结构设计总说明（自然条件、安全等级、使用荷载、抗震烈度和其他特殊要求）和结构设计主要内容的说明（结构选型、地基处理、基础型式、材料选用、构造处理等）。由此可见，结构图设计直接涵盖了计算过程中结构的应力、内力等受力分析的内容，其深度则需按照长期安全使用的要求、建筑设计的需要、技术经济的可能，巧妙地做到以下几点：?确定主体结构的体系（和相应的楼盖、屋盖、承重结构和基础结构系统）?选择主要的结构材料?考虑关键部位的构造措施。围绕电厂结构设计的特殊性，图纸设计后，还要对照施工现场，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电厂土建结构设计的具体方法
2.1总体设计
配合工艺解决建筑物内部交通、防火、防爆泄压、防水、防腐蚀、防噪音、防尘、防小动物、抗震、隔振、保温、隔热、日照、采光、自然通风和生活设施等问题。择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系，加强构造措施。在抗震设计中，应保证结构的整体抗震性能，使整个结构且具有必要的承载能力、刚度和延性。
2.2基础设计
进行基础设计时，要先明确地质条件，了解现场的不良地质，将之进行有效处理后才能够施工。只有这样，才能够确保地质达到标准强度，换句话说就是具有足够的承载力。必要时应对地基变形和稳定性作验算。主厂房基础的选型，取决于地基承载力及地基压缩性，压缩较小时宜采用独立基础，满足变形条件时，可依次采用筏板、箱型基础。通过实地考察，充分了解主厂房基础沉降的相关特征及其相邻的结构区域，然后再具有针对性地进行设计。当主厂房基础连接着其他区域地基时，更要重视安全设计。
2.3屋面设计
对于电厂主厂房的屋面结构应选用有檩、无檩或板梁合一的屋盖体系，对于有檩体系，宜采用压型钢板做底模的现浇砼屋面板，屋面结构其选择必须具有合理性。主厂房屋架跨度为18m及以下，宜采用钢筋砼屋架，大于18m时，宜采用钢屋架。主厂房结构单元之间应根据荷载、工程地质和抗震设防烈度设置伸缩缝与抗震缝，要注意如果是现浇砼结构，纵向伸缩缝则应当小于75米。在实际施工选择时，设计人员应当考虑到电厂的实际需求，保证主厂房设计符合电力生产的工艺流程，保证结构刚度的均匀有效，设置必要的抗侧力构件。
2.4抗震设计
发电厂的抗震设计应贯彻预防为主的方针，使建筑物经抗震设防后，能减轻建筑损坏，减少经济损失。在设计过程中，设计人可以利用反应谱以及时程分析法等展开计算，同时还要利用弹塑性变形验算等方式找到钢结构以及钢筋砼结构的薄弱层，如梁柱等位置，做好相应设计工作。
3电厂土建结构的设计优化
3.1概念设计优化
结构概念设计，是从总体角度来考虑怎样满足各个需要和可能的阶段，这时，就要求结构工程师既要掌握结构分析的方法，又要预先估计和分析结构的薄弱部位、破坏形态，调整承载力以加强或削弱某些部位，通过设置构造措施、弹塑性计算校核来满足使用的需要；并充分利用结构材料的性能，在确保安全性不降低的前提下避免盲目的浪费。
3.2构造优化
结构构造是结构设计的保证，构造设计必须从概念设计入手，加强连接，保证结构有良好的整体性、足够的强度和适当的刚度。对有抗震设防的结构，尚应保證结构的弹塑性和延性，对结构的关键部位和薄弱部位，以及施工操作有一定困难的部位或将来使用上可能有变化的部位，应优化构造措施，并在设计中适当留有余地，以策安全。构造优化时，尽量多分析电厂土建所在的环境，辅助降低土建结构发生病害的风险，提高土建结构设计、施工和使用的水平。
3.3结构成本优化（钢筋、砼材料用量优化）
合理的结构设计应是在满足规范要求和足够安全的前提下，最大限度地节约材料和造价来真正实现建筑的绿色环保。
?柱：通过砼强度等级的合理确定来控制其截面尺寸和轴压比，增多柱段构造配筋而非内力控制配筋；柱箍筋的体积配筋率采用高强度钢筋；更可节省用钢量。抽掉中柱的结构顶层边柱，往往是大偏心受压，通常采用改变柱竖向形状的方法（如加腋），如改变后仍难以承受其所承担的弯矩，有时干脆可将梁柱顶节点设计成简支。
?梁：混凝土强度等级不宜过高，可降低梁的最小配筋（箍）率，采用高强度钢筋，有利受弯构件梁的抗裂性能。当不影响使用或建筑观感时，梁宽宜略为放大，尽量布置成单排主筋。跨度较大的悬臂梁，其弯矩内力都是急剧下降的，因此当面筋较多时，除角筋需伸至梁端外，其余尤其是二排钢筋均可在跨中切断。结构楼层梁，每一处集中荷都不太大，通常情况下，仅在梁侧配置加密箍筋已经足够，但设计中盲目加大吊筋直径，既没必要又会造成钢材的浪费。
?楼板：宜将板跨增大至使其配筋为内力控制而非构造配筋，采用高强钢筋能达到节省用钢量的目的。对于大跨度双向板，为了节省用钢量，一般应分板带配筋；当板面需要采用贯通面筋时，贯通筋的配筋通常不需也不宜超过规定的最小配筋率，支座不足时再配以短筋，这样既符合规范规定又可节省用钢量。
3.4优化理念
优化设计不仅从本身概念出发提出了全新的经济设计理念，在解决了一大批结构设计中的难点热点问题的同时填补了大量应用需求的空白。其优化设计结果在明显降低人材机费用的同时更注重考虑了施工的方便，这样综合效益更加显著。
4.结语
综上所述，在电厂结构的设计中，应具有以下特点：在安全上，要符合承载和耐久的需要；在技术上，要体现科技和工程的绿色发展；在建造上，要合理用材与施工实际相结合，以达到最佳最优的结构设计。
参考文献
[1]宋俊国.电厂土建结构设计的分析与探讨[J].中国住宅设施，2016，（06）：74-76.
（作者单位：中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司）
关键词：火电发电厂；结构分析与设计；设计方法及优化
前言
发电厂的设计应全面贯彻安全、适用、经济、美观的方针。结构必须在承载力、稳定、变形和耐久性等方面满足生产使用的要求，同时要考虑施工条件。对于混凝土结构应验算结构的抗裂度和裂缝宽度，有动力荷载时，应作动力验算。必要时宜采用三维空间分析方法，保障结构设计的合理性、科学性，有利于提高电厂的经济、社会效益。
1电厂土建结构的设计分析
1.1选型
土建结构体系的设计选择，首先要符合电厂的基本需求，应根据生产流程、使用要求、周围环境、建筑材料和建筑技术等因素，并结合工艺设计做好建筑物的平面布置、空间组合、围护结构的选择。其次对建筑物的结构层次展开有序的设计，确定建筑平面布置、垂直及水平交通的组织，功能分区，地下的结构选型，地基处理方案及基础结构型式（若采用桩基时，桩的类型、桩端持力层及进入持力层的深度）、上部结构选型，构架结构的选型及布置方案，强调结构设计的基础性。后期通过结构的选型设计，做好从习惯纵向思维（从结构的方案、体系、布置、计算、构造到施工图）转变为兼注于横向思维（规划、建筑、结构、设备、施工的结合），并在结构的选型中，贯穿考虑受力体系、承重体系的合理性。
1.2计算
结构计算是结构设计的基础，计算结果是结构设计的依据，必须认真对待。设计中选择合适的计算假定、计算简图、计算方法及计算程序，是得到正确计算结果的关键。结构设计中，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。设计中必须保证输入信息和数据正确无误，对计算结果进行详细分析，保证安全。同时要注重建模方式，如果建模不准确，就会影响计算的准确性。
1.3图纸
图纸是结构设计最好的体现。结构图纸--含结构设计总说明（自然条件、安全等级、使用荷载、抗震烈度和其他特殊要求）和结构设计主要内容的说明（结构选型、地基处理、基础型式、材料选用、构造处理等）。由此可见，结构图设计直接涵盖了计算过程中结构的应力、内力等受力分析的内容，其深度则需按照长期安全使用的要求、建筑设计的需要、技术经济的可能，巧妙地做到以下几点：?确定主体结构的体系（和相应的楼盖、屋盖、承重结构和基础结构系统）?选择主要的结构材料?考虑关键部位的构造措施。围绕电厂结构设计的特殊性，图纸设计后，还要对照施工现场，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电厂土建结构设计的具体方法
2.1总体设计
配合工艺解决建筑物内部交通、防火、防爆泄压、防水、防腐蚀、防噪音、防尘、防小动物、抗震、隔振、保温、隔热、日照、采光、自然通风和生活设施等问题。择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系，加强构造措施。在抗震设计中，应保证结构的整体抗震性能，使整个结构且具有必要的承载能力、刚度和延性。
2.2基础设计
进行基础设计时，要先明确地质条件，了解现场的不良地质，将之进行有效处理后才能够施工。只有这样，才能够确保地质达到标准强度，换句话说就是具有足够的承载力。必要时应对地基变形和稳定性作验算。主厂房基础的选型，取决于地基承载力及地基压缩性，压缩较小时宜采用独立基础，满足变形条件时，可依次采用筏板、箱型基础。通过实地考察，充分了解主厂房基础沉降的相关特征及其相邻的结构区域，然后再具有针对性地进行设计。当主厂房基础连接着其他区域地基时，更要重视安全设计。
2.3屋面设计
对于电厂主厂房的屋面结构应选用有檩、无檩或板梁合一的屋盖体系，对于有檩体系，宜采用压型钢板做底模的现浇砼屋面板，屋面结构其选择必须具有合理性。主厂房屋架跨度为18m及以下，宜采用钢筋砼屋架，大于18m时，宜采用钢屋架。主厂房结构单元之间应根据荷载、工程地质和抗震设防烈度设置伸缩缝与抗震缝，要注意如果是现浇砼结构，纵向伸缩缝则应当小于75米。在实际施工选择时，设计人员应当考虑到电厂的实际需求，保证主厂房设计符合电力生产的工艺流程，保证结构刚度的均匀有效，设置必要的抗侧力构件。
2.4抗震设计
发电厂的抗震设计应贯彻预防为主的方针，使建筑物经抗震设防后，能减轻建筑损坏，减少经济损失。在设计过程中，设计人可以利用反应谱以及时程分析法等展开计算，同时还要利用弹塑性变形验算等方式找到钢结构以及钢筋砼结构的薄弱层，如梁柱等位置，做好相应设计工作。
3电厂土建结构的设计优化
3.1概念设计优化
结构概念设计，是从总体角度来考虑怎样满足各个需要和可能的阶段，这时，就要求结构工程师既要掌握结构分析的方法，又要预先估计和分析结构的薄弱部位、破坏形态，调整承载力以加强或削弱某些部位，通过设置构造措施、弹塑性计算校核来满足使用的需要；并充分利用结构材料的性能，在确保安全性不降低的前提下避免盲目的浪费。
3.2构造优化
结构构造是结构设计的保证，构造设计必须从概念设计入手，加强连接，保证结构有良好的整体性、足够的强度和适当的刚度。对有抗震设防的结构，尚应保證结构的弹塑性和延性，对结构的关键部位和薄弱部位，以及施工操作有一定困难的部位或将来使用上可能有变化的部位，应优化构造措施，并在设计中适当留有余地，以策安全。构造优化时，尽量多分析电厂土建所在的环境，辅助降低土建结构发生病害的风险，提高土建结构设计、施工和使用的水平。
3.3结构成本优化（钢筋、砼材料用量优化）
合理的结构设计应是在满足规范要求和足够安全的前提下，最大限度地节约材料和造价来真正实现建筑的绿色环保。
?柱：通过砼强度等级的合理确定来控制其截面尺寸和轴压比，增多柱段构造配筋而非内力控制配筋；柱箍筋的体积配筋率采用高强度钢筋；更可节省用钢量。抽掉中柱的结构顶层边柱，往往是大偏心受压，通常采用改变柱竖向形状的方法（如加腋），如改变后仍难以承受其所承担的弯矩，有时干脆可将梁柱顶节点设计成简支。
?梁：混凝土强度等级不宜过高，可降低梁的最小配筋（箍）率，采用高强度钢筋，有利受弯构件梁的抗裂性能。当不影响使用或建筑观感时，梁宽宜略为放大，尽量布置成单排主筋。跨度较大的悬臂梁，其弯矩内力都是急剧下降的，因此当面筋较多时，除角筋需伸至梁端外，其余尤其是二排钢筋均可在跨中切断。结构楼层梁，每一处集中荷都不太大，通常情况下，仅在梁侧配置加密箍筋已经足够，但设计中盲目加大吊筋直径，既没必要又会造成钢材的浪费。
?楼板：宜将板跨增大至使其配筋为内力控制而非构造配筋，采用高强钢筋能达到节省用钢量的目的。对于大跨度双向板，为了节省用钢量，一般应分板带配筋；当板面需要采用贯通面筋时，贯通筋的配筋通常不需也不宜超过规定的最小配筋率，支座不足时再配以短筋，这样既符合规范规定又可节省用钢量。
3.4优化理念
优化设计不仅从本身概念出发提出了全新的经济设计理念，在解决了一大批结构设计中的难点热点问题的同时填补了大量应用需求的空白。其优化设计结果在明显降低人材机费用的同时更注重考虑了施工的方便，这样综合效益更加显著。
4.结语
综上所述，在电厂结构的设计中，应具有以下特点：在安全上，要符合承载和耐久的需要；在技术上，要体现科技和工程的绿色发展；在建造上，要合理用材与施工实际相结合，以达到最佳最优的结构设计。
参考文献
[1]宋俊国.电厂土建结构设计的分析与探讨[J].中国住宅设施，2016，（06）：74-76.
（作者单位：中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司）