陳修華，康晶雪

(中國葛洲壩集團(tuán)第五工程有限公司，湖北 宜昌 443002)

0 引 言

近年來，西藏地區(qū)已經(jīng)成為水電開發(fā)的重要新興市場，各大發(fā)電公司相繼進(jìn)入，在未來，西藏地區(qū)將成為水電施工企業(yè)競爭最激烈之地。砂石加工及混凝土拌和系統(tǒng)作為水電站建設(shè)的關(guān)鍵性輔助企業(yè)，因其專業(yè)性、投資可控性和良好的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，必然成為各大企業(yè)爭奪重點(diǎn)。研究砂石拌合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)形式，優(yōu)化設(shè)計(jì)，可有效降低砂石拌合系統(tǒng)建安成本，從而提高企業(yè)競爭力。

大型砂石拌合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)物有各類設(shè)備基礎(chǔ)、調(diào)節(jié)料倉、儲料倉、地弄廊道等，常見的結(jié)構(gòu)形式有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)兩種。西藏地理位置特殊，市場環(huán)境與內(nèi)地地區(qū)有很大不同，不考慮此點(diǎn)，在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，就容易出現(xiàn)問題，給企業(yè)造成損失。

1 結(jié)構(gòu)形式選擇需考慮的因素

砂石拌和系統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)形式選擇需要考慮使用功能、結(jié)構(gòu)受力合理性與可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性等多種因素。

1.1 使用功能

結(jié)構(gòu)物的功能要求是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的首要因素。任何結(jié)構(gòu)都具有對客觀空間環(huán)境的要求，根據(jù)這些要求可大體確定結(jié)構(gòu)物的尺度、規(guī)模與相互關(guān)系。在結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)使所選擇的結(jié)構(gòu)形式剖面與建筑物使用空間相適應(yīng)，盡可能降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的高度，才能提高空間的使用效率、節(jié)省維護(hù)結(jié)構(gòu)的初始投資費(fèi)用、節(jié)省維護(hù)費(fèi)用[1]。其次結(jié)構(gòu)體系的選擇，應(yīng)考慮后續(xù)封閉或美化工作，盡量保障其施工方便性。

1.2 結(jié)構(gòu)受力合理性與可實(shí)施性

結(jié)構(gòu)受力合理性包括結(jié)構(gòu)能有效抗風(fēng)、可靠抗震、傳力途徑明確、應(yīng)力分布合理、破壞機(jī)制合理等等[2]。它受環(huán)境條件，諸如基本風(fēng)壓、設(shè)防烈度等影響，而基本風(fēng)壓、設(shè)防烈度又因場地條件不同而不同，傳力途徑、應(yīng)力分布、抗震等還受使用功能影響。例如：震動(dòng)運(yùn)行設(shè)備和靜止運(yùn)行設(shè)備基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其抗震要求明顯不同。

良好的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)具有良好的可施工實(shí)施性，西藏地區(qū)大部分地區(qū)不具備大型施工設(shè)備通行條件，結(jié)構(gòu)物施工以現(xiàn)場施工為主，結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)時(shí)需結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際考慮。同時(shí)現(xiàn)場施工場地也會限制結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)形式選擇。

1.3 經(jīng)濟(jì)性

衡量結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)性的手段是進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析。所謂綜合經(jīng)濟(jì)分析就是要全面考察影響經(jīng)濟(jì)效益的各要素，從整體的和長遠(yuǎn)的角度，系統(tǒng)地考慮結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)性：①不但要考慮某個(gè)結(jié)構(gòu)方案付諸實(shí)施時(shí)的一次投資費(fèi)用，還要考慮其全壽命期費(fèi)用；②除了以貨幣指標(biāo)核算結(jié)構(gòu)的建造成本外，還要從節(jié)省材料消耗和節(jié)約勞動(dòng)力等各項(xiàng)指標(biāo)來衡量，此外，從可持續(xù)發(fā)展的角度來考慮，還要特別考慮資源的節(jié)約[3]；③工程的總工期有限，某些結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)致施工周期變長，使得總工期滯后，可能面臨投資方索賠，而同時(shí)生產(chǎn)性建筑若能早日投產(chǎn)，可以提前產(chǎn)生價(jià)值，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。因此在結(jié)構(gòu)方案比較時(shí)還應(yīng)綜合考慮一次性開發(fā)初始投資和建設(shè)速度之間的關(guān)系。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概述

果多水電站位于西藏自治區(qū)昌都縣，海拔3400m，極端最高氣溫33.4℃，極端最低氣溫-20.7℃，多年平均氣溫2.9℃。該區(qū)域晝夜溫差較大。年日照時(shí)數(shù)為2289h，多年平均降水量499.5mm，多年平均蒸發(fā)量1637mm(E-601)。該水電站工程等別為三等工程，工程規(guī)模為中型。

果多電站砂石加工系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)物有：受料坑、中細(xì)碎調(diào)節(jié)料倉、主篩分樓、檢查篩分樓、立軸調(diào)節(jié)料倉、棒磨調(diào)節(jié)料倉、石粉調(diào)節(jié)料倉等?；炷辽a(chǎn)系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)物有：受料坑、骨料罐、膠凝材料罐等。

2.2 結(jié)構(gòu)形式選擇

在結(jié)構(gòu)形式選擇前，從前述結(jié)構(gòu)形式選擇需考慮的因素方面進(jìn)行分析比較：

1)砂石拌合系統(tǒng)中主要結(jié)構(gòu)物按其使用功能主要分：調(diào)節(jié)緩存、受料給料、儲存、設(shè)備框架等，在結(jié)構(gòu)形式選擇時(shí)，受料給料結(jié)構(gòu)物其受料物不同其抗沖擊的需求不同，調(diào)節(jié)緩存結(jié)構(gòu)物調(diào)節(jié)物料不同其抗磨需求不同，設(shè)備框架結(jié)構(gòu)物其安裝設(shè)備不同其抗震性能需求也不同。具體到結(jié)構(gòu)形式上，混凝土結(jié)構(gòu)在抗沖擊能力、抗磨能力上優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)，而鋼結(jié)構(gòu)在抗震性需求上優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)(這主要是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)后期加固方便)。結(jié)構(gòu)物若有后續(xù)封閉、美化等工程時(shí)，在此方面鋼結(jié)構(gòu)方式優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)方式。

2)水電站砂石拌和系統(tǒng)通常為臨時(shí)設(shè)施，建筑物使用壽命不超過10a，混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)在使用壽命考慮上不具有明顯差別。

3)在西藏地區(qū)砂石拌和系統(tǒng)建安時(shí)，其施工原材料選擇以地方原材料為主?；炷凉こ趟璧纳笆?、膠凝材料等均在地方采購，其質(zhì)量大多較差(當(dāng)?shù)匾源址派a(chǎn)為主)；而鋼結(jié)構(gòu)所需材料則可由內(nèi)地運(yùn)至，在質(zhì)量上有保障?；诮ㄖ牧腺|(zhì)量方面考慮，鋼結(jié)構(gòu)安全性優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)安全性。

4)混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)在可實(shí)施性上有顯著區(qū)別。西藏地區(qū)雨季時(shí)間較長，低溫季節(jié)時(shí)間較長，在雨季和低溫季節(jié)鋼結(jié)構(gòu)施工有很大優(yōu)勢。而同時(shí)由于混凝土工程工序較多，各工種人員需求大，施工協(xié)調(diào)要求高，在此方面也弱于鋼結(jié)構(gòu)工程。

5)經(jīng)濟(jì)性方面考慮：

a)一次投資費(fèi)用。

西藏地區(qū)地材價(jià)格很高(砂石料價(jià)格約120元/m3，水泥約900元/t)，價(jià)格波動(dòng)幅度很大，同時(shí)人工費(fèi)約為250元/工日，機(jī)械臺班費(fèi)也高，而人機(jī)功效又較低，導(dǎo)致混凝土施工單價(jià)較內(nèi)地高出很多，約為1500元/m3(主要是施工難度大的板框結(jié)構(gòu))，鋼筋制安費(fèi)用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出內(nèi)地價(jià)格。鋼結(jié)構(gòu)原材料價(jià)格近年來國內(nèi)相對穩(wěn)定，在西藏地區(qū)僅運(yùn)輸費(fèi)用增大，鋼結(jié)構(gòu)工程的人工需求量較小，人工費(fèi)的增加對鋼結(jié)構(gòu)整體單價(jià)影響不大，目前鋼結(jié)構(gòu)制安單價(jià)約為10500元/t。

對比相同建筑物混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)一次性投資費(fèi)用見下表1。

表1 砂石拌合系統(tǒng)相同結(jié)構(gòu)物不同結(jié)構(gòu)形式一次性投資費(fèi)用表

砂石拌和系統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)物需求使用壽命短，不考慮后期維護(hù)費(fèi)用。

通過上述對比可見，在西藏地區(qū)水電站砂石拌和系統(tǒng)工程中鋼結(jié)構(gòu)的一次性投資費(fèi)用比混凝土結(jié)構(gòu)約低5%-40%。這在工程成本節(jié)約上是相當(dāng)客觀的。

b)節(jié)約能效與可回收利用。

西藏地區(qū)自然環(huán)境脆弱，工業(yè)基礎(chǔ)較差，物資材料匱乏，節(jié)約能效和可回收利用有著很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。鋼結(jié)構(gòu)在物資耗材，人力節(jié)省，可回收利用方面具有明顯優(yōu)勢。

c)建設(shè)工期。

以上述表1中兩個(gè)工程部位建設(shè)工期為例：采用混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，檢查篩分樓需分3倉澆筑，單倉所需時(shí)間約為7天，建設(shè)工期約為21天，膠凝材料罐支架需分4倉澆筑，建設(shè)工期約為30天(安裝預(yù)埋件需3天)；采用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，檢查篩分樓建設(shè)工期約為12天，膠凝材料罐支架建設(shè)工期約為19天。

由此可見，鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)所需建設(shè)工期約少1/3。

綜合以上經(jīng)濟(jì)性因素比較，砂石拌和系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)形式宜優(yōu)先考慮鋼結(jié)構(gòu)。

3 結(jié) 論

1)進(jìn)行結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)選擇時(shí)，需要綜合考慮其使用功能、安全與可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性等各方面因素，其中使用功能是首要因素。

2)西藏地區(qū)大型砂石拌和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)形式選擇時(shí)，在滿足其使用功能的前提下，宜優(yōu)先考慮鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)方式，其在經(jīng)濟(jì)性、可實(shí)施性、安全性、后期加固處理等多方面具有明顯優(yōu)勢。

[1]方立新,薛玉蘭,虞剛.綠色建筑結(jié)構(gòu)選型的應(yīng)答策略分析[J].中外建筑，2009(08)：214-217.

[2]陳子強(qiáng).建筑結(jié)構(gòu)選型的思路及其抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2010(04)：39-41.

[3]許歆.建筑結(jié)構(gòu)選型的經(jīng)濟(jì)性考慮[J].河南建材,2010(02)：100-101.