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        火電廠主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

        2016-06-11 02:33:13羅紅青
        科技資訊 2016年10期
        關(guān)鍵詞:施工圖設(shè)計(jì)造價(jià)控制優(yōu)化

        羅紅青

        摘要:在項(xiàng)目完成投資決策后,土建工程控制造價(jià)的關(guān)鍵就是設(shè)計(jì)階段。在施工圖設(shè)計(jì)階段,設(shè)計(jì)過(guò)程十分具體和詳細(xì),因此,如何有效地通過(guò)設(shè)計(jì)的投資控制顯得尤為重要。在滿(mǎn)足工藝布置要求的基礎(chǔ)上,對(duì)火電廠主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析研究,著重針對(duì)設(shè)計(jì)中的具體過(guò)程,制定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)化措施,以達(dá)到節(jié)省工程量、控制工程造價(jià)的目的,保證投資獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

        關(guān)鍵詞:造價(jià)控制 施工圖設(shè)計(jì) 過(guò)程控制系統(tǒng) 優(yōu)化

        中圖分類(lèi)號(hào):TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2016)04(a)-0031-02

        設(shè)計(jì)階段造價(jià)控制充分體現(xiàn)了事前控制的思想。為了避免施工階段不必要的修改,減少設(shè)計(jì)變更造成的工程造價(jià)的增加和工期的延長(zhǎng),在沒(méi)有開(kāi)工之前,把好設(shè)計(jì)關(guān)尤為重要,一旦設(shè)計(jì)階段造價(jià)失控,就必將給施工階段的造價(jià)控制帶來(lái)很大的負(fù)面影響。設(shè)計(jì)階段的造價(jià)控制對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、促進(jìn)施工質(zhì)量以及降低工程成本是大有裨益的。不注重設(shè)計(jì)階段的造價(jià)控制,無(wú)法保證以合理的投資獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

        1.設(shè)計(jì)優(yōu)化目的

        主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足工藝布置要求的基礎(chǔ)上,對(duì)主廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行多方案比較、論證,并充分考慮設(shè)計(jì)、施工、投資等各環(huán)節(jié)的具體情況,以達(dá)到節(jié)省工程量、縮短施工周期、控制工程造價(jià)的目的,力求在同行業(yè)中指標(biāo)最好、成本最低,保證投資方以合理的投資獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

        2.結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

        按《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》(GB500223-2008)、《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50260-2013)和《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》(DL5022-2012)中的有關(guān)規(guī)定,單機(jī)容量為300MW及以上或規(guī)劃容量為800MW及以上的火力發(fā)電廠主廠房確定為重要電力設(shè)施。電廠中的主廠房等主要生產(chǎn)建筑物的抗震設(shè)計(jì)按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)中的乙類(lèi)建筑的要求執(zhí)行,乙類(lèi)建構(gòu)筑物應(yīng)提高一度采取抗震措施。

        3.鋼筋混凝土主廠房的計(jì)算優(yōu)化

        3.1結(jié)構(gòu)形式的選擇

        分析主廠房結(jié)構(gòu)在各工藝布置方案中的受力性能,保證結(jié)構(gòu)在各種不利工況下滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、變形、延性和耗能性能等各項(xiàng)要求的同時(shí),綜合考慮設(shè)計(jì)計(jì)算分析結(jié)果、技術(shù)要求、工程造價(jià)等因素,最終選擇主廠房結(jié)構(gòu)型式的較優(yōu)方案。

        常規(guī)布置的主廠房結(jié)構(gòu)選型可按以下原則確定。

        (1)主廠房采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí),6度及7度Ⅰ-Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地時(shí),宜采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu);7度Ⅲ~Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地時(shí),鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)宜選擇框架一抗震墻或框架一支撐體系,也可采用鋼結(jié)構(gòu)。

        (2)8度Ⅱ~Ⅳ類(lèi)場(chǎng)地時(shí),主廠房宜采用鋼結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)體系宜選擇框架一支撐體系。

        (3)單機(jī)容量1000MW及1000MW以上時(shí),主廠房宜采用鋼結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)論證。

        3.2結(jié)構(gòu)布置的調(diào)整

        廠房結(jié)構(gòu)應(yīng)與工藝專(zhuān)業(yè)統(tǒng)一規(guī)劃,平面和豎向布置應(yīng)控制局部凹凸變化,按需要增設(shè)防震縫,使結(jié)構(gòu)布置規(guī)則、均勻,宜合理布置結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系和結(jié)構(gòu)構(gòu)件,提高結(jié)構(gòu)體系的抗震性能。

        對(duì)工藝布置中可能出現(xiàn)的對(duì)抗震不利的因素,如短柱、錯(cuò)層、薄弱層、異型節(jié)點(diǎn)等,進(jìn)行分析、計(jì)算和論證。通過(guò)優(yōu)化層高、梁柱斷面等手段,盡可能避免或減少產(chǎn)生短柱、錯(cuò)層提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。對(duì)不可避免的短柱,通過(guò)采用合理的構(gòu)造措施來(lái)提高其延性和抗剪能力。

        通過(guò)合理的工藝布置方案來(lái)避免異型框架節(jié)點(diǎn),做到結(jié)構(gòu)豎向布置連續(xù),力求各層間剛度的差異較小,以防形成薄弱層。

        通過(guò)結(jié)構(gòu)支撐布置及構(gòu)件截面的調(diào)整,使兩個(gè)主軸方向動(dòng)力特性盡可能相近,剛度中心與質(zhì)量中心盡可能接近,減小結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的程度和幅度,使整個(gè)結(jié)構(gòu)體系更利于抗震。

        3.3計(jì)算軟件的輸入條件控制

        目前在主廠房結(jié)構(gòu)計(jì)算中通常采用的是國(guó)家建筑科學(xué)研究院研究開(kāi)發(fā)的PKPM設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些特殊情況下,如有必要,可以采用多種軟件進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)計(jì)算和地震分析,相互驗(yàn)算復(fù)核。

        3.3.1控制荷載輸入

        和工藝專(zhuān)業(yè)配合,了解各種荷載工況的適用條件,細(xì)化荷載取值。

        工藝專(zhuān)業(yè)提供了全部設(shè)備荷載后,正常運(yùn)行工況下,樓面活荷載可分別取4.0 kN/m2(設(shè)備管道密集區(qū)域)和2 kN/m2(空閑場(chǎng)地),組合系數(shù)取0.7。

        3.3.2優(yōu)化荷載組合

        地震工況下,樓面活荷載取正常運(yùn)行工況下的活荷載,優(yōu)化參震質(zhì)量。

        計(jì)算主廠房框排架結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)組合時(shí),不考慮施工安裝時(shí)大件設(shè)備的運(yùn)輸、起吊等臨時(shí)荷載,這類(lèi)荷載一般采取臨時(shí)加固措施解決,必要時(shí)可對(duì)個(gè)別構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算,其安全等級(jí)可降低一級(jí)采用。

        主廠房?jī)?nèi)設(shè)備和管道非正常運(yùn)行工況時(shí)的活荷載,不參與框排架整體分析時(shí)的荷載效應(yīng)組合,但在結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接設(shè)計(jì)時(shí),此類(lèi)活荷載應(yīng)參與荷載效應(yīng)組合,且結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級(jí)不應(yīng)降低。

        3.4高強(qiáng)材料的使用

        配合高強(qiáng)鋼筋與高強(qiáng)混凝土的使用,如采用高強(qiáng)度混凝土(C50)、高強(qiáng)度鋼筋(HRB400),可以減小梁柱截面尺寸,減少混凝土用量,從而減輕結(jié)構(gòu)自重,增大有效利用空間,減少基礎(chǔ)工程量,方便工藝專(zhuān)業(yè)布置。

        隨著生產(chǎn)工藝的進(jìn)步,高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)混凝土的使用成為可能,目前國(guó)家新《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》將列出的最高混凝土強(qiáng)度等級(jí)已經(jīng)提高到至C80,鋼筋級(jí)別中列出了HRB400級(jí)鋼筋,使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有更為廣闊的使用空間。首先,材料性能優(yōu)越,可以解決較為復(fù)雜特殊的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。而且,采用高強(qiáng)混凝土和高強(qiáng)鋼筋,可以減少混凝土及鋼材用量,可以減小梁柱截面,增加使用空間,可以節(jié)約能源,減少資源消耗,社會(huì)效益明顯。第三,可以緩解混凝土軸壓比超限問(wèn)題,改善異型節(jié)點(diǎn)的受力狀況。第四,高強(qiáng)混凝土的密實(shí)度要優(yōu)于低強(qiáng)度等級(jí)混凝土,耐久性更好,減小混凝土的碳化,對(duì)阻礙鋼筋的銹蝕有良好的作用。

        4.主廠房的樓板設(shè)計(jì)優(yōu)化

        該工程詳細(xì)分析了主廠房各部分工藝專(zhuān)業(yè)布置的具體情況,最大程度地考慮工程的施工便利性和經(jīng)濟(jì)性,提出了以下優(yōu)化措施。

        (1)主要樓板均采用鋼梁現(xiàn)澆鋼筋混凝土板組合結(jié)構(gòu),混凝土板下方的鋼梁可以方便工藝專(zhuān)業(yè)管道的支吊,減少預(yù)埋鐵件的工程量,便于現(xiàn)場(chǎng)土建專(zhuān)業(yè)施工和工藝專(zhuān)業(yè)安裝。

        (2)鋼梁現(xiàn)澆鋼筋混凝土板組合結(jié)構(gòu)通常在樓板下設(shè)置壓型鋼板底模,可以有效地方便施工,加快施工進(jìn)度。如果施工條件允許,該層壓型鋼板底模也可以省略不設(shè)。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn),不設(shè)底模不但可以節(jié)約壓型鋼板的造價(jià),而且可以減少樓板總厚度,有效地減少樓板自重,同時(shí)也可以使主廠房框架梁柱尺寸更小,配筋更經(jīng)濟(jì)。所以,在施工條件和施工工期允許的條件下,推薦不設(shè)壓型鋼板底模的方案,從減少工程造價(jià)方面效果還是很明顯的。

        (3)樓板下的鋼梁按照鋼梁鋼筋混凝土板組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計(jì)算,該方法把鋼梁和混凝土板作為一個(gè)整體進(jìn)行計(jì)算,考慮混凝土板和鋼梁的共同作用,充分利用了混凝土受壓性能和鋼梁的受壓性能,與梁板單獨(dú)計(jì)算相比,可以明顯減少板底鋼梁的高度,主廠房的鋼材用量可以減少15%左右。

        5.汽機(jī)房屋面結(jié)構(gòu)優(yōu)化

        (1)屋面板選型優(yōu)化。

        屋面板通常選用的有:?jiǎn)螌訅盒弯摪遄龅啄5默F(xiàn)澆輕質(zhì)混凝土屋面板加保溫防水(較重)、雙層壓型鋼板自防水帶保溫屋面板、單層壓型鋼板做底模的硬泡聚氨脂保溫防水一體化屋面板。

        屋面板在造價(jià)允許的情況下,建議盡量選擇自重較輕的屋面形式,屋面荷載減輕后可以有效的減少屋面承重結(jié)構(gòu)的用鋼量,其綜合造價(jià)的經(jīng)濟(jì)性較好,并具有外形美觀等優(yōu)點(diǎn)。

        (2)屋面承重結(jié)構(gòu)選型優(yōu)化。

        汽機(jī)房屋面承重結(jié)構(gòu)通常有鋼屋架、實(shí)腹鋼梁、網(wǎng)架等傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式,目前也有工程采用管桁架的結(jié)構(gòu),各方案從技術(shù)上說(shuō)各有利弊。各方案的特點(diǎn)見(jiàn)表2。

        網(wǎng)架和管桁架適用于荷載較小的輕型屋面,對(duì)于鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面就不適用。鋼屋架和實(shí)腹鋼梁應(yīng)用廣泛,對(duì)制作加工和現(xiàn)場(chǎng)施工無(wú)特殊要求,抗變形等能力較強(qiáng),適應(yīng)性較好,具有施工簡(jiǎn)便,可靠度高的特點(diǎn),經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。

        通過(guò)對(duì)汽機(jī)房屋面承重結(jié)構(gòu)的比較可知,汽機(jī)房屋面承重結(jié)構(gòu)的選用應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際需要,選用性?xún)r(jià)比最優(yōu)的方案。

        6.結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,該工程主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足工藝布置要求的基礎(chǔ)上,為做到指標(biāo)先進(jìn)、成本最低、經(jīng)濟(jì)適用的原則,可以從結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置、計(jì)算輸入控制等方案著手,同時(shí)對(duì)樓板設(shè)計(jì)和汽機(jī)房屋面進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化,可以有效的節(jié)約工程量,達(dá)到節(jié)省投資、縮短施工周期、控制工程造價(jià)的目的,保證業(yè)主以合理的投資獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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