对水电站厂房建筑设计的探讨.doc

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1、对水电站厂房建筑设计的探讨【摘要】本文主要介绍水电站厂房的结构组成部分及其相关作用，提出设计水电站厂房所遵循的设计原则，并介绍起具体的设计流程。【关键词】水电站；厂房建筑；设计分析一、前言水电站的主要建筑之一就是水电站厂房，它能够将水能转化为电能，其工作设备由水轮机、发电机和各种辅助设备组成。水电站厂房属于工业厂房，也存在建筑功用上的共同性，但是具有较高的生产工艺设计要求，且存在的技术要求也较高。这与民用建筑就有很大差别。该设计的不同会在很大程度上影响建筑平面的空间布局、建筑的相关构造、建筑结构及施工等。与其他工业建筑设计一样，可持续发展的设计道路也是水电站厂房设计的目标。二、水电站厂房的结构

2、组成及作用(一)、上部结构1、屋顶(1)屋面板：隔热、遮阳、避风雨；预制钢筋混凝土大型屋面板+隔热层+防水层+保护层 (2)屋架或屋面大梁2、排架柱(构架)承受屋架或屋面大梁、吊车梁、外墙传来的荷载和排架柱自重，并将它们传给厂房下部结构的大体积混凝土。3、吊车梁承受吊车荷载（包括起吊部件在厂房内部运行时的移动集中垂直荷载），以及吊车在起重部件时，启动或制动时产生的纵、横向水平荷载，并将它们传给排架柱。4、发电机层和安装间楼板发电机层楼板承受着自重、机电设备静荷载和人的活荷载，传给梁并部分传到厂房下部结构的发电机机座和水轮机层的排架柱。安装间楼板承受自重、检修或安装时机组荷载和活荷载，传到基础。

3、5、围护结构(1)外墙。承受风荷载，并将它传给排架柱或壁柱。(2)抗风柱。承受厂房两端山墙传来的风荷载，并将它传给屋架或屋面大梁和基础或厂房下部结构的大体积混凝土块体。(3)圈梁和连系梁。承受梁上砖墙传下的荷载和自重，并传给排架柱或壁柱。(二)、下部结构1、发电机机墩 承受从发电机层楼板传来的荷载和水轮发电机组等设备重量、水轮机轴向水压力和机墩自重，并将它们传给座环和蜗壳外围混凝土。 2、蜗壳和水轮机座环（固定导叶）将机墩传下来的荷载通过座环传到尾水管上，另外水轮机层的设备重量和活荷载通过蜗壳顶板也传到尾水管。3、尾水管 承受水轮机座环和蜗壳顶板传来的荷载，经尾水管框架（尾水管顶板、闸墩、边墩

4、和底板构成的）结构再传到基础上。（三）、水电站厂房的作用水电站厂房是将水能转为电能的综合工程设施，包括厂房建筑、水轮机、发电机、变压器、开关站等，也是运行人员进行生产和活动的场所。 水电站厂房的主要任务:(1) 将水电站的主要机电设备集中布置在一起，使其具有良好的运行、管理、安装、检修等条件。 (2) 布置各种辅助设备，保证机组安全经济运行，保证发电质量。 (3) 布置必要的值班场所，为运行人员提供良好的工作环境。三、水电站厂房设计原则同其他工业建筑设计一样，水电站厂房的设计也应该走可持续发展的建筑设计道路，2l世纪是信息时代，更应该是生态文明时代。人类运用高新科技，探索生存生产和生活环境的可

5、持续发展的模式，按照国际社会所承认的原则进行设计。扎对涉及的地方性、地域性理解，重视地方场所的文化脉络。1、运用技术的公众意识，结合建筑功能要求，采用简单合适的技术。2、树立建筑材料蕴含能量和循环使用的意识，在最大范围内使用可再生的地方性建筑材料，避免使用高温能量、破坏环境、产生废物以及带有放射性的建筑材料，征求重新利用旧的建筑材料和构件。3、针对当地的气候条件，采用别动式能源策略，尽量应用可再生能源。4、完善建筑空间使用的灵活性，以便减少建筑体量。将建设所需的资源降至最少。减少建筑过程中对环境的损害，避免环境的破坏、资源的浪费以及建材的浪费。水电站厂房一般位于山谷、峡谷中，与大坝结构连在一起

6、，通常采用混凝土结构，或发电机层以上采用钢筋混凝土柱加网架等结构，建筑的外观设计往往是依据结构的轮廓给结构穿一层外衣，所以在造型这一立体构成方面往往受结构限制，是一种建筑设计中比较忌讳的火柴盒状，从经济方面考虑，很少再投入跟多的资金去做复杂的造型设计，这就要求建筑设计师在立面的门窗洞口布置这一平面构成和色彩变化这一色彩构成上去下功夫去做厂房的外观设计。从厂房的外装饰材料来讲，宜采用节能环保的、较自然朴质的、具当地特色的、具有时代特征的装饰材料，以与周围的山川、河谷及文化保持个统一的格调。避免盲目追求超现代化而使用追求通透感的、大面积的玻璃幕等与环境不协调又不节能环保的建筑材料，当前许多厂房的建

7、筑也开始做建筑的外保温这一相对节能措施，外墙饰面材料一般以外墙涂料为主，也可做石材或外墙饰面砖，另一种外墙外保温材料是节能复合装饰板有金属等面层，不用单独做饰面层，但相对造价较高，不经济；外窗较多采用单框双玻璃中空塑钢窗保温，密封效果较理想。还有一种断热桥铝合金型材窗，造型美观，但造价也相对较高；安装间进厂大门面积相对较大且不常开启，应采用保温且密封性较好的材质，其他主、副厂房相对面积较小且相对开启较频繁的门，宜采用轻巧保温且密封性较好的材质。四、 厂房设计根据厂房在水电站枢纽中的位置及其结构特征，水电站厂房可分为以下三种基本类型： 一是，坝后式厂房。厂房位于拦河坝下游坝趾处，厂房与坝直接相连

8、，发电用水直接穿过坝体引人厂房。二是，河床式厂房。厂房位于河床中，本身也起挡水作用。若厂房机组段内还布置有泄水道，则成为泄水式厂房（或称混合式厂房）。三是，引水式厂房，如四川九龙县出龙沟水电站工程。厂房与坝不直接相接，发电用水由引水建筑物引人厂房。当厂房设在河岸处时称为引水式地面厂房。在厂房设计中，其设计的具体过程如下。1、方案确定在水电站厂房的方案确定过程中，应对厂址的地质、地形、水文条件以及施工单位具体要求等方面做实地考察与研究，并确定最佳的建设方案。例如在考察过程中，可确定河床式或者引水式以及长尾水渠式等形式。以确保使其发挥最大的效果1。2、布置特点在厂房的布置方面，对于地形特点的依赖性

9、更大。包括各个建筑的排布形式、溢洪坝位置、厂房布置位置等方面。以某水电站建设为例，在建设过程中，发现河床较宽，因此可采用“一”字形排布；同时与闸坝结构合为一体，便于利用水力条件。在这一过程中，还需要保证施工的安全可靠。3、参数标准在厂房本身的设计过程中，需要充分考虑水源的蓄水深度、总水含量、装机容量等方面，同时也需要考虑附近农田的面积。以确保水电站在发电的过程中，也具有灌溉、泄洪及蓄水等综合作用。一般来讲，根据当地近100年来的气候特点，对水电站厂房的抗风、抗震能力需要论证。并给与相应的极限范围。4、布置设计（1）主、副厂房对于水电站厂房分类过程中主厂房主要是用于安装水轮发电机组等设施。其中，

10、对于中小型水电站。可选用ZZ560aLH一250并SF2500364250水轮发电机组容量设置为2500kW。主厂房的总长可设置为50米、宽13米左右。对于副厂房来说。主要有上游和下游两个部分，其中下游部分主要负责配置开关柜、配电屏、变、励磁变、压机室及供水泵等设施。上游部分则包括中控室、仪表室、电器修理室、通风机室、电缆室及各类办公室等。(2)主变压器与开关站主变压器可安置两台紧邻安装场，同时可利用钢轨道进行推进。对于开关站来说，为保证其安全可靠，采取户内式结构。同样紧邻安装场，距离约15米。实际执行过程中，有两回进线、四回出线的形式进行，提高了效率。(3)交通安排厂房内部的交通较为便利，上

11、下层之间有楼梯连接，各个工作室或者设施之间有通道连接。在室外也有各类通道相连，便于人行和机动车辆行驶。(4)排水系统对于厂房的排水系统。主要由深水泵及集水井完成。并在厂房机组上游布置排水廊道。在实际应用过程中，与集水井相通。同时保证厂区海拔高于最高洪水水位。(5)尾水渠设计一般来说，尾水渠出口断面较大，并与下游河床相接。其中，右岸厂闸导墙利用了部分冲沙作用；左岸导墙则设置重力式的土墙。(6)进水口在进水口设置两道闸门分别为上游的检修闸门和下游的事故闸门。其中事故闸门后还需设置中墩，以减少进水口的结构跨度。而在进水口前方，也同样设置倒沙坎，以保证流到连通的顺畅。(7)稳定性测试在对水电站厂房进行

12、稳定性测试过程中主要对厂房各部分进行应力计算，并对结果进行分析，包括许用应力、实际应力等方面。其中，以抗浮稳定性为主要参数。五、结语在水电站厂房设计的过程中，设计者要根据相关的工艺要求进行建筑材料的合理选择，充分考虑材料的耐火性能以及其他功能，要满足科学的设计要求。在未来的工业生产中，生产工艺、工人的专业技能、企业管理能力等都有更高的要求。在室内设计上，对恒温、恒湿、照明、防火、保安等工作也要加强其工作力度，采取更为先进的技术手段。只有充分保证水电站厂房设计的先进性、科学性，才能保证水电站厂房逐步实现智能化管理，并具有更高的市场竞争力，保证我国的水电站建筑成为工业设计中多样化、个性化、高科技的建筑代表和类型。参考文献1刘依松庙子头水电站厂房设计及特点J三峡大学学报(自然科学版)2002122翁义孟我国地下水电站厂房设计中的几个问题J水利水 技术197993陆宗磐中国水电站厂房设计和展望 2000(04)4李必如;张北祥水电站厂房设计规范SD335-89几个主要问题的说明 1990(08)10