简析水利水电中水电站设计方法

简析水利水电中水电站设计方法

董雪 张晓丽

山东龙跃兴设计集团有限公司 山东 济南 250014

摘要：现如今我国经济不断的提升，人们在生产生活中对用电量的需求越来越大，为了满足人们用电量需求，对水资源开发要求及质量也随之增高，进而就给水电建设带来了新的挑战。本文就水利水电中电站设计情况方法进行了分析，希望可以完善设计工作中的不足，切实地提高水电站设计工作的整体质量，为人们提供用电上的便利。

关键词：水利水电；水电站；电站设计

引言：我国经济快速发展中离不开大量能源的消耗，但是有限的能源已经不能满足当前我国经济的进一步发展，并且这种情况变得愈演愈烈，也给社会经济带来了不小的冲击。因此，为了实现经济与能源可持续性同步发展，相关部门一定要积极开发水资源利用新道路，迎接挑战的同时抓住新机遇，使水电站设计质量得到有效性的提升，促进水电站稳定而长久的发展，以推动我国经济的进一步发展。

1、水电站厂房设计原则

在进行水电站厂房设计时，也要充分考虑到所建场地自然环境条件以及地域性条件，切不可盲目设计、建设，否则就会在一定程度上使水电厂房不符合当地使用情况，并给日后其使用带来诸多的不便。因此，水电站厂房设计过程中要遵循几点原则，使水资源可以得到充分的利用。首先，设计人员在进行具体水电站厂房设计前，应对其建设中所需要用到的施工技术有一定的了解，进而再结合建筑功能具体要求，选用合适的施工技术，使建筑施工质量可以得到保障；其次，在选用建筑材料时，设计人员应有建筑材料绿色环保和循环使用的意识，在最大范围内使用可再生的地方性建筑材料，避免使用对生态环境有污染和损害的建筑材料，同时在保证建筑质量的前提下，可以尝试使用一些旧的建筑材料及构建，这样不仅可以节约建筑材料采购成本，而且还可以达到节约资源的目的，推动我国环保事业的进一步发展。

水电站厂房一般都建于山谷、峡谷等地方，与大坝结构连接在一起，通常采用混凝土结构，或发电机以上采用钢筋混凝土柱加网架等结构，而建筑外部设计通常是根据建筑结构轮廓来确定，因此在设计造型方面有着一定的局限性。由于设计有着一定的局限性，因此设计人员就需要在其外观设计中多将色彩设计考虑在内。色彩选择方面尽量与周围环境可以相融，其色彩装饰材料也要选择环保性较高并具有当地特色文化的装饰材料，避免盲目采用超现代感的材料，比如说大面积玻璃幕等，这样不仅会与厂房周围环境极为不搭，而且还会达不到绿色环保的要求。目前很多厂房建筑已经开始注重建筑外保温这一节能方面，建筑外墙饰面材料以涂料为主，也可做石材或外墙饰面砖，还有一种外墙保温材料是节能符合装饰板有金属等面层，不用单独做饰面层，但是其造价方面相对较高，会增加厂房装饰成本，因此这种装饰材料很少被使用。水电站厂房外窗多采用单框双玻璃中空塑钢窗进行保温，且密封效果相对理想。还有一种外窗就是断热桥铝合金型材料，造型相对美观，但是其造价较高，因此没有得到广泛性的利用。对于水电站厂房安装间进厂大门面积相对较大且开启次数较少，进而在进行保温材料选择时要选择保温性和密封性较好的材质，而其他主、副厂房面积较小且开启次数较多，进而适宜采用以轻巧为主的保温性和密封性良好的材质。这样既能够方便开启，又能够达到理想的保温效果。

2、水利水电中水电站设计方法分析

2.1主厂房的结构布设

2.1.1主厂房的结构设计

主厂房结构分为两个部分，分别是上部结构和下部结构，具体分析来看：

（1）上部结构

第一是屋顶，屋顶中包括屋面板，其作用是可以起到隔热、避风遮雨等目的，预制钢筋混凝土大型屋面板、隔热层、防水层以及保护层；第二是排架柱，它可以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，并将他们传至给厂房下部结构的大体积混凝土；第三是吊车梁，承受吊车荷载，包括起吊部件在厂房内部运动时的移动集中垂直荷载，以及吊车在起重部件时，启动或制动时的纵、横向水平荷载，并将它们传给排架柱；第四是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，传给梁并部分传发发电机机座和水轮机层的排架柱。安装间楼板承受自重、维修或安装时机组荷载和活荷载，传至基础；第五是围护结构，包括外墙，承受风荷载，并将它传给排架柱或壁柱。抗风柱，承受厂房两端山墙传来的风荷载，并将它传给屋面大梁和基础或厂房下部大体混凝土块体。圈梁和连接梁，承受梁上砖墙传下的荷载和自重，并传给排架柱或壁柱。

（2）下部结构

第一是发电机机墩，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，并将他们传给座环和蜗壳外围混凝土；第二是蜗壳和水轮机座环，将机墩传下来的荷载通过座环传到水尾水管上，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；第三，水尾管，承受水轮机座环和蜗壳顶板传来的荷载，经尾水管框架结构再传到基础上。

2.1.2厂房混凝土浇筑的分期和分层分块

混凝土浇筑分期目的是由于机组到货一般均迟于土建的施工期，为了适应水轮发电机组的安装要求，厂房中的混凝土需要分期浇筑，并称为一期和二期混凝土。一期混凝土指的是底板、尾水管、尾水闸墩、尾水平台、混凝土蜗牛壳外的混凝土、上下游边墙、厂房构架、吊车梁等，在施工时要先期浇筑，以便利用吊车进行机组安装。二期混凝土是为了机组安装和埋件需要而预留的，要等到机组和有关设备到货后、尾水管圆锥钢板内衬和金属蜗壳安装完毕后，再进行浇筑。水电站厂房下水部分的混凝土属于大体积块体混凝土。其特点是现场浇筑量大，对各方面的要求也较高，局限性也较大，进而在进行每期混凝土作业时要分层分块浇筑，以此来保证施工整体质量不会出现偏差。

2.1.3厂房结构的分缝与止水

分缝主要是为了防止厂房地基出现沉陷，起到减小下部结构受基础约束产生的温度和干缩应力，沿厂房长度方向设置的伸缩缝和沉降缝。还有施工缝，它是根据施工条件设置的混凝土浇筑缝，也被称之为临时缝，一般在安装间与主机房之间等地方。止水主要就是以防施工中或运行中被泥土或杂物填死和风雨对厂房内部的侵袭，止水设置作业也要根据具体厂房建设场地来定，且不可盲目进行。

2.2厂房稳定性和地基应力设计

在进行设计时要对沿地基面的抗滑稳定、抗浮稳定、厂基面垂直正应力进行计算，而且如果河床时厂房本身是挡水建筑物，厂房地基内部存在软弱层面时，还应进行深层抗滑稳定计算。计算要求是厂房在运行、施工和检修期间、在抗滑抗倾与抗浮方面必须有足够的安全系数，以保证厂房整体的稳定性。并且厂房地基应力必须满足承载能力所需，避免出现有害的不均匀沉陷。计算中要注意对各方面的分析，不能取单宽进行计算。而且厂房中有大量的二期混凝土，进而在安装时会可能出现分期安装的一些问题，因而在机组安装前后荷载变化较大时，确定荷载与荷载组合也有其特点。

结语

综上所述，水利水电中水电站设计一般工期较长，会受到一些因素的制约，因此，设计人员在进行具体的水电站设计工作时，一定要将影响因素考虑全面，这样才能够证水电站在水利发电方面发挥出自身最大的作用，推动我国经济的进一步发展。

参考文献：

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[2]郭恒.水电站厂房轮扣式脚手架施工方法研究[J].城市建筑,2020,17(18):105-106.