水電站廠房設(shè)計之我見

1、<p>　　水電站廠房設(shè)計之我見</p><p>　　[摘 要]水電站的主要建筑之一就是水電站廠房，它能夠?qū)⑺苻D(zhuǎn)化為電能，其工作設(shè)備由水輪機、發(fā)電機和各種輔助設(shè)備組成。本文主要就水電廠房的設(shè)計原則及具體設(shè)計進行了分析。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]水電站廠房；設(shè)計原則；廠房設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：TV731.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編

2、號：1009-914X（2015）17-0258-01 </p><p>　　水電站廠房屬于工業(yè)廠房，也存在建筑功用上的共同性，但是具有較高的生產(chǎn)工藝設(shè)計要求，且存在的技術(shù)要求也較高。這與民用建筑就有很大差別。該設(shè)計的不同會在很大程度上影響建筑平面的空間布局、建筑的相關(guān)構(gòu)造、建筑結(jié)構(gòu)及施工等。 </p><p>　　一、水電站廠房的結(jié)構(gòu)組成及作用 </p><p>

3、<b>　　1.1 上部結(jié)構(gòu) </b></p><p>　?。?）屋頂。①屋面板：隔熱、遮陽、避風(fēng)雨；預(yù)制鋼筋混凝土大型屋面板+隔熱層+防水層+保護層。②屋架或屋面大梁。 </p><p>　?。?）排架柱（構(gòu)架）。承受屋架或屋面大梁、吊車梁、外墻傳來的荷載和排架柱自重，并將它們傳給廠房下部結(jié)構(gòu)的大體積混凝土。 </p><p>　?。?）吊車

4、梁。承受吊車荷載（包括起吊部件在廠房內(nèi)部運行時的移動集中垂直荷載），以及吊車在起重部件時，啟動或制動時產(chǎn)生的縱、橫向水平荷載，并將它們傳給排架柱。 </p><p>　?。?）發(fā)電機層和安裝間樓板。發(fā)電機層樓板承受著自重、機電設(shè)備靜荷載和人的活荷載，傳給梁并部分傳到廠房下部結(jié)構(gòu)的發(fā)電機機座和水輪機層的排架柱。安裝間樓板承受自重、檢修或安裝時機組荷載和活荷載，傳到基礎(chǔ)。 </p><p>　

5、?。?）圍護結(jié)構(gòu)。①外墻。承受風(fēng)荷載，并將它傳給排架柱或壁柱。②抗風(fēng)柱。承受廠房兩端山墻傳來的風(fēng)荷載，并將它傳給屋架或屋面大梁和基礎(chǔ)或廠房下部結(jié)構(gòu)的大體積混凝土塊體。③圈梁和連系梁。承受梁上磚墻傳下的荷載和自重，并傳給排架柱或壁柱。 </p><p><b>　　1.2 下部結(jié)構(gòu) </b></p><p>　?。?）發(fā)電機機墩。承受從發(fā)電機層樓板傳來的荷載和水輪發(fā)電機

6、組等設(shè)備重量、水輪機軸向水壓力和機墩自重，并將它們傳給座環(huán)和蝸殼外圍混凝土。 </p><p>　　（2）蝸殼和水輪機座環(huán)（固定導(dǎo)葉）。將機墩傳下來的荷載通過座環(huán)傳到尾水管上，另外水輪機層的設(shè)備重量和活荷載通過蝸殼頂板也傳到尾水管。 </p><p>　　（3）尾水管。承受水輪機座環(huán)和蝸殼頂板傳來的荷載，經(jīng)尾水管框架（尾水管頂板、閘墩、邊墩和底板構(gòu)成的）結(jié)構(gòu)再傳到基礎(chǔ)上。 </p&g

7、t;<p>　　1.3 水電站廠房的作用 </p><p>　　水電站廠房是將水能轉(zhuǎn)為電能的綜合工程設(shè)施，包括廠房建筑、水輪機、發(fā)電機、變壓器、開關(guān)站等，也是運行人員進行生產(chǎn)和活動的場所。水電站廠房的主要任務(wù)： </p><p>　　（1）將水電站的主要機電設(shè)備集中布置在一起，使其具有良好的運行、管理、安裝、檢修等條件。 </p><p>　?。?）布

8、置各種輔助設(shè)備，保證機組安全經(jīng)濟運行，保證發(fā)電 </p><p><b>　　質(zhì)量。 </b></p><p>　?。?）布置必要的值班場所，為運行人員提供良好的工作環(huán) </p><p><b>　　境。 </b></p><p>　　二、水電站廠房設(shè)計原則 </p><p>

9、;　?。?）運用技術(shù)的公眾意識，結(jié)合建筑功能要求，采用簡單合適的技術(shù)。 </p><p>　?。?）樹立建筑材料蘊含能量和循環(huán)使用的意識，在最大范圍內(nèi)使用可再生的地方性建筑材料，避免使用高溫能量、破壞環(huán)境、產(chǎn)生廢物以及帶有放射性的建筑材料，征求重新利用舊的建筑材料和構(gòu)件。 </p><p>　?。?）針對當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，采用別動式能源策略，盡量應(yīng)用可再生能源。 </p>&l

10、t;p>　　（4）完善建筑空間使用的靈活性，以便減少建筑體量。將建設(shè)所需的資源降至最少。減少建筑過程中對環(huán)境的損害，避免環(huán)境的破壞、資源的浪費以及建材的浪費。水電站廠房一般位于山谷、峽谷中，與大壩結(jié)構(gòu)連在一起，通常采用混凝土結(jié)構(gòu)，或發(fā)電機層以上采用鋼筋混凝土柱加網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)，建筑的外觀設(shè)計往往是依據(jù)結(jié)構(gòu)的輪廓給結(jié)構(gòu)穿一層外衣，所以在造型這一立體構(gòu)成方面往往受結(jié)構(gòu)限制，是一種建筑設(shè)計中比較忌諱的火柴盒狀，從經(jīng)濟方面考慮，很少再投入跟多

11、的資金去做復(fù)雜的造型設(shè)計，這就要求建筑設(shè)計師在立面的門窗洞口布置這一平面構(gòu)成和色彩變化這一色彩構(gòu)成上去下功夫去做廠房的外觀設(shè)計。從廠房的外裝飾材料來講，宜采用節(jié)能環(huán)保的、較自然樸質(zhì)的、具當(dāng)?shù)靥厣摹⒕哂袝r代特征的裝飾材料，以與周圍的山川、河谷及文化保持-個統(tǒng)一的格調(diào)。避免盲目追求超現(xiàn)代化而使用追求通透感的、大面積的玻璃幕等與環(huán)境不協(xié)調(diào)又不節(jié)能環(huán)保的建筑材料，當(dāng)前許多廠房的建筑也開始做建筑的外保溫這一相對節(jié)能措施，外墻飾面材料一般以外墻涂

12、料為主，也可做石材或外墻飾面磚，另一種外墻外保溫材料是節(jié)能復(fù)合裝飾板有金屬等面層，不用單獨做飾面層，但相對造價較高，不經(jīng)濟；外窗較多采用單</p><p>　　三、水電站廠房設(shè)計分析 </p><p><b>　　3.1 方案確定 </b></p><p>　　在水電站廠房的方案確定過程中，應(yīng)對廠址的地質(zhì)、地形、水文條件以及施工單位具體要求等方

13、面做實地考察與研究，并確定最佳的建設(shè)方案。例如在考察過程中，可確定河床式或者引水式以及長尾水渠式等形式。以確保使其發(fā)揮最大的效果。 </p><p><b>　　3.2 布置特點 </b></p><p>　　在廠房的布置方面，對于地形特點的依賴性更大。包括各個建筑的排布形式、溢洪壩位置、廠房布置位置等方面。以某水電站建設(shè)為例，在建設(shè)過程中，發(fā)現(xiàn)河床較寬，因此可采用“

14、一”字形排布；同時與閘壩結(jié)構(gòu)合為一體，便于利用水力條件。在這一過程中，還需要保證施工的安全可靠。 </p><p><b>　　3.3 參數(shù)標(biāo)準(zhǔn) </b></p><p>　　在廠房本身的設(shè)計過程中，需要充分考慮水源的蓄水深度、總水含量、裝機容量等方面，同時也需要考慮附近農(nóng)田的面積。以確保水電站在發(fā)電的過程中，也具有灌溉、泄洪及蓄水等綜合作用。一般來講，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?0

15、0年來的氣候特點，對水電站廠房的抗風(fēng)、抗震能力需要論證，并給與相應(yīng)的極限范圍。 </p><p><b>　　3.4 布置設(shè)計 </b></p><p>　?。?）主、副廠房。對于水電站廠房分類過程中，主廠房主要是用于安裝水輪發(fā)電機組等設(shè)施。其中，對于中小型水電站，可選用ZZ560a-LH-250并SF2500-36/4250水輪發(fā)電機組，容量設(shè)置為2500kW。主廠

16、房的總長可設(shè)置為50米、寬13米左右。對于副廠房來說，主要有上游和下游兩個部分，其中下游部分主要負(fù)責(zé)配置開關(guān)柜、配電屏、變、勵磁變、壓機室及供水泵等設(shè)施。上游部分則包括中控室、儀表室、電器修理室、通風(fēng)機室、電纜室及各類辦公室等。 </p><p>　?。?）主變壓器與開關(guān)站。主變壓器可安置兩臺，緊鄰安裝場，同時可利用鋼軌道進行推進。對于開關(guān)站來說，為保證其安全可靠，采取戶內(nèi)式結(jié)構(gòu)。同樣緊鄰安裝場，距離約15米。實

17、際執(zhí)行過程中，有兩回進線、四回出線的形式進行，提高了效率。 </p><p>　?。?）交通安排。廠房內(nèi)部的交通較為便利，上下層之間有樓梯連接，各個工作室或者設(shè)施之間有通道連接。在室外也有各類通道相連，便于人行和機動車輛行駛。 </p><p>　　（4）排水系統(tǒng)。對于廠房的排水系統(tǒng)，主要由深水泵及集水井完成。并在廠房機組上游布置排水廊道。在實際應(yīng)用過程中，與集水井相通。同時保證廠區(qū)海拔高

18、于最高洪水水位。 </p><p>　?。?）尾水渠設(shè)計。一般來說，尾水渠出口斷面較大，并與下游河床相接。其中，右岸廠閘導(dǎo)墻利用了部分沖沙作用；左岸導(dǎo)墻則設(shè)置重力式的土墻。 </p><p>　?。?）進水口。在進水口設(shè)置兩道閘門，分別為上游的檢修閘門和下游的事故閘門。其中事故閘門后還需設(shè)置中墩，以減少進水口的結(jié)構(gòu)跨度。而在進水口前方，也同樣設(shè)置倒沙坎，以保證流到連通的順暢。 </p

19、><p>　?。?）穩(wěn)定性測試。在對水電站廠房進行穩(wěn)定性測試過程中，主要對廠房各部分進行應(yīng)力計算，并對結(jié)果進行分析，包括許用應(yīng)力、實際應(yīng)力等方面。其中，以抗浮穩(wěn)定性為主要參數(shù)。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　在水電站廠房設(shè)計的過程中，設(shè)計者要根據(jù)相關(guān)的工藝要求進行建筑材料的合理選擇，充分保證水電站廠房設(shè)計的先進性