略论电厂建筑结构设计

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摘要：随着社会经济的突飞猛进呢，电厂建设数量也不断增加，为了保证电厂能够安全稳定的运行，在电厂建筑结构设计中，一定要结合实际和行业标准进行设计。本文对电厂建筑结构设计进行研究分析，以供参考。

关键词：电厂；建筑结构；设计方法；优化措施

一、电厂建筑结构设计步骤

首先，结构选型阶段，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图设计，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。其次，以结构计算为主的设计阶段，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。最后，施工图纸的设计阶段，它是在工程项目中根据已经设置好的结构内力、应力情况来确定工程结构配件的选择，并且绘制出合理、科学的工程施工图，从而保证工程施工的顺利开展和进行。

二、电厂建筑结构设计方法

1、平面设计法

世界公认的建筑设计图集是平面图示设计法的研发基础，设计图集对建筑的梁柱结构、剪力墙结构等系统的平面图形表示方法进行了规定，同时还规范了这些结构系统所涉及的一系列建筑结构细节图。平面设计法进行厂房设计时，主要是将构成建筑内外结构的相关构建以及配筋的数量、长度直径等信息表达出来，并根据制图规则通过排列构件及配筋把建筑物的整体形态反映到平面图中，同时再和规范的厂房结构细节图进行对照就形成了系统的厂房建设图纸。

2、原位图示设计法

原位图示设计方式主要建立在传统平面图示设计模式的基础上，因此这种设计方法是对平面图示设计技术的改良与延展，同时在开发这种设计技术时，还融入了具体项目工程的相关要求。对于原位设计法而言，其核心核是建筑整体结构的设计纲要以及建筑主体结构，包括柱体、房梁、墙系、地下系统以及内部楼梯等结构。原位设计方式进行设计只需制作基本结构的六张图纸，因此原位设计法不但具有严谨的逻辑和条例，同时还具有简易、直观的特点。

三、电厂建筑结构设计要点

1、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。

2、锅炉结构设计

锅炉结构宜采用独立式的钢结构体系，与主厂房之间应设防震缝。锅炉刚架与主厂房属不同类型的结构，若将他们联系在一起，将形成体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构。因此，设置防震缝能避免锅炉钢结构和贴建厂房的地震作用下的相互影响和破坏。

3、建筑抗震设计

这种方法是根据通过时程曲线图中计算求得平均值，再结合常规计算中普遍采用的反应谱法从而得出较大值，这样计算得出的结果可以符合严格要求安全性的主厂房的设计要求，这种补充计算在电厂的建设工程当中经常会用到。但是主厂房普遍存在结构的复杂性，比如钢结构或者钢筋砼结构厂房中会有错层和有关层高的相关问题，这些都是不可避免的，因此我们可以根据一些经常发生大型地震的地区的各项分析数据进行主厂房薄弱层的相关验算。

4、主厂房结构设计

首先，主厂房的平面布置，力求简单、规则、平直、整齐合理、受力明确、质量和刚度均匀对称。质量大的跨间不宜布置在结构单元的边缘，质量大的设备宜设置在距刚度中心较近的部位。其次，主厂房坚向布置应与工艺密切配合，设备尽可能采用低位布置，并减轻工艺荷载和结构自重，降低主厂房高度和重心。汽机间屋架下弦标高除满足工艺要求外，还应尽量与除氧煤仓间相应楼层设置于同一标高处。如果汽机间和除氧煤仓间的联结点设在层间，则会形成短柱，应采取相应的抗震构造措施。

5、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檩或者无檩的屋盖体系。压型钢板有_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。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，钢桁架平面外刚度差，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。

四、电厂建筑结构设计优化措施

1、优化结构荷载

结构设计最重要的是荷载，合理的荷载及优化简化对结构设计尤为重要，有些荷载可以抵消，有些荷载可以优化合并。结构设计中荷载优化主要考虑以下两个方面：

（1）向工艺专业了解检修荷载与正常运行阶段荷载，与工艺专业密切配合，准确、合理地确定荷载值。

（2）在设计过程中要考虑施工单位的施工方案，充分考虑施工方案对结构计算荷载带来的变化，分析其对设计的影响。

2、优化计算方法

钢筋混凝土方案结构设计，采用建研院开发的PKPM系列软件（包括空间分析软件SATWE、TAT）和MIDAS/GEN等结构分析与设计软件进行对比计算。合理分析结构配筋及内力，进行优化。钢结构计算可以采用引进的美国STAAD PRO和国内相应开发的配套程序SSDD，同时使用MIDAS/GEN结构分析与设计软件进行校核计算。汽机基座采用ANSYS及国内比较通用的MFAP软件进行计算，满足结构设计要求。

3、结构构造优化措施

结构设计中，应满足结构的构造要求，同时需要在规范的基础上对构造做出合理的优化。主厂房一般跨度较大，伸缩缝设置显得尤为重要。在土建设计中，已经规定了伸缩缝的最大间距，设计师们应根据建筑所处位置以及周围环境合理设定伸缩缝宽度。降低墙体裂缝的可能性，减少裂缝对建筑整体结构的影响。

4、砌体结构优化措施

对结构进行优化设计需要综合考虑地下防尘与防潮设计，对砌体进行要求目的在于保障结构能够持久使用。例如在潮湿的环境中，砂浆要求在M7.5以上，堆砌所用的砖要求在MU15。这项要求已经在规定中明确指出，但部分设计人员仍将标准设定为M5的砂浆与MU10的砖体，这种做法不利于砌体的长久使用。

结束语

在多种工业用途的厂房建筑中，电厂属于厂房结构最具代表性、内部构成最为复杂的一种现代建筑物。利用钢筋以及高强度的混凝土修建成的现代电厂无论在结构或规划上都必须与生产技术要求相符，因此，此类建筑在设计方面也要具有特色。

参考文献

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