廣東省英德市水利水電勘測設計室 513000
摘要：長期以來，隨著工業生產和人民生活用電量的逐步攀公升，不僅對水資源的開發的要求提高了，對質量的要求也越來越高，這就為水電建設提出的新的難題。本文從水電站的設計情況基本情況入手，分析正確的設計方法，對設計工作進行不斷的完善，以提高水電站設計工作的質量，為水電站整體工作效率提供基礎。
關鍵詞：水電站；主廠房
1 引言
隨著我國社會經濟的發展，對能源的需求量越來越大，然而有限的能源無法滿足越來越大的能源需求，近年來，這一矛盾更加激化。國家需要為水資源的利用與開發探索新的道路，實現經濟發展和能源節約的同時實現。就我國現狀而言，能源結構方面主要是以火電為主，但是火力發電本身存在很多的缺陷，如汙染較大，能耗較大等。
隨著煤炭**的不斷**，火電的執行成本也不斷提高，相比之下水利發電的優勢就更加明顯。因此，關於水利行業）水電站設計方面的研究就顯得格外重要。因此，在現階段水電站設計工作上，我們必須抓住機遇，克服困難，使設計質量得到提高，促進水電站整體水平的發展，以滿足國內能源的需求，為建立資源節約型，環境友好型社會貢獻自己的力量。
2、水電站廠房設計原則
同其他工業建築設計一樣，水電站廠房的設計也應該走可持續發展的建築設計道路，2l世紀是資訊時代，更應該是生態文明時代。人類運用高新科技，探索生存生產和生活環境的可持續發展的模式，按照國際社會所承認的原則進行設計。扎對涉及的地方性、地域性理解，重視地方場所的文化脈絡。
（1）運用技術的公眾意識，結合建築功能要求，採用簡單合適的技術。
（2）樹立建築材料蘊含能量和迴圈使用的意識，在最大範圍內使用可再生的地方性建築材料，避免使用高溫能量、破壞環境、產生廢物以及帶有放射性的建築材料，徵求重新利用舊的建築材料和構件。
（3）針對當地的氣候條件，採用別動式能源策略，盡量應用可再生能源。
（4）完善建築空間使用的靈活性，以便減少建築體量。將建設所需的資源降至最少。減少建築過程中對環境的損害，避免環境的破壞、資源的浪費以及建材的浪費。
水電站廠房一般位於山谷、峽谷中，與大壩結構連在一起，通常採用混凝土結構，或發電機層以上採用鋼筋混凝土柱加網架等結構，建築的外觀設計往往是依據結構的輪廓給結構穿一層外衣，所以在造型這一立體構成方面往往受結構限制，是一種建築設計中比較忌諱的火柴盒狀，從經濟方面考慮，很少再投入跟多的資金去做複雜的造型設計，。從廠房的外裝飾材料來講，宜採用節能環保的、較自然樸質的、具當地特色的、具有時代特徵的裝飾材料，以與周圍的山川、河谷及文化保持―個統一的格調。避免盲目追求超現代化而使用追求通透感的、大面積的玻璃幕等與環境不協調又不節能環保的建築材料，當前許多廠房的建築也開始做建築的外保溫這一相對節能措施，外牆飾面材料一般以外牆塗料為主，也可做石材或外牆飾面磚，另一種外牆外保溫材料是節能復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，不經濟；外窗較多採用單框雙玻璃中空塑鋼窗保溫，密封效果較理想。
還有一種斷熱橋鋁合金型材窗，造型美觀，但造價也相對較高；安裝間進廠大門面積相對較大且不常開啟，應採用保溫且密封性較好的材質，其他主、副廠房相對面積較小且相對開啟較頻繁的門，宜採用輕巧保溫且密封性較好的材質。
3、水電站設計方法分析
3.1主廠房的結構布置設計
3.1.1主廠房的結構設計
（1）屋頂，屋頂包括屋面板：隔熱、遮陽、避風雨等。以及預製鋼筋混凝土大型屋面板、隔熱層、防水層以及保護層等基礎部分。
（2）排架柱，承受屋架或屋面大樑、吊車梁、外牆傳來的荷載和排架柱自重，並將它們傳給廠房下部結構的大體積混凝土。
（3）發電機層和安裝間樓板，發電機層樓板承受著自重、機電裝置靜荷載和人的活荷載，傳給梁並部分傳發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。
（4）圍護結構，包括外牆，用以承受風荷載，並將它傳給排架柱或壁柱。抗風柱，用以承受廠房兩端山牆傳來的風荷載，並將它傳給屋面大樑和基礎或廠房下部大體積混凝土塊體。圈樑和連繫梁，用以承受梁上磚牆傳下的荷載和自重，並傳給排架柱或壁柱。
（5）蝸殼和水輪機座環（固定導葉）將機墩傳下來的荷載通過座環傳到尾水管上，另外水輪機層的裝置重量和活荷載通過蝸殼頂板也傳到尾水管。
（6）尾水管，承受水輪機座環和蝸殼頂板傳來的荷載，經尾水管框架（尾水管頂板、閘墩、邊墩和底板構成的）結構再傳到基礎上。
3.1.2廠房混凝土澆築的分期和分層分塊
對廠房混凝土）澆注進行分期，主要是由於機組到貨一般均遲於土建的施工期，且為機組安裝創造工作面，為了適應水輪發電機組的安裝要求，廠房中的混凝土需要分期澆築，稱為一期和二期混凝土。
一期混凝土一般指的是底板、尾水管、尾水閘墩、尾水平臺、混凝土蝸殼外的混凝土、上下游邊牆、廠房構架、吊車梁、部分樓板等，在施工時先期澆築，以便利用吊車進行機組安裝。
二期混凝土則是為了機組安裝和埋件需要而預留的，要等到機組和有關裝置到貨後、尾水管圓錐鋼板內襯和金屬蝸殼安裝完畢後，再進行澆築。二期混凝土包括金屬蝸殼外的部分混凝土、尾水管直錐段外包混凝土、機座、發電機風罩外壁、部分樓層的樓板。
水電站廠房水下部分的混凝土屬於大體積塊體混凝土。其特點是現場澆築量大，結構幾何形狀複雜，基礎高差大，對裂縫要求嚴格。由於受混凝土澆築能力的限制和為了適應廠房形狀的變化，因此每期混凝土要分層分塊澆築，便於施工和保證工程質量。
3.1.3廠房結構的分縫和止水
分縫工作中主要可以運用沉降伸縮縫，這是為了防止廠房地基不均勻沉陷，減小下部結構受基礎約束產生的溫度和乾縮應力，沿廠房長度方向設定的伸縮縫和沉降縫（永久縫）。其特點主要有一般都是貫通至地基，只在地基相當好時，伸縮縫才僅設在水上部分，但也需每隔數道伸縮縫設一道貫通地基的沉降伸縮縫。
止水是對廠房水上部分的永久縫中常填充一定彈性的防滲、防水材料，以防止在施工或執行中被泥沙或雜物填死和風雨對廠房內部的侵襲。與此同時，廠房水下部的永久縫應設定止水，以防止沿縫隙的滲漏，重要部位設兩道止水，中間設瀝青井。止水布置主要取決於廠房型別、結構特點、地基特性等，應採用可靠、耐久而經濟的止水型式。
3.2廠房整體穩定及地基應力設計
廠房整體穩定及地基應力應該對沿地基面的抗滑穩定、抗浮穩定、廠基面垂直正應力注等進行計算。而河床式廠房本身是擋水建築物，廠房地基內部存在軟弱層面時，還應進行深層抗滑穩定計算。
在進行計算時，必須要保證廠房在執行、施工和檢修期間，在抗滑、抗傾與抗浮方面有足夠的安全係數，以保證廠房的整體穩定。並且廠房地基應力必須滿足承載能力的要求，不允許發生有害的不均勻沉陷。
由於河床式廠房直接承受上游水壓力，在確定地下輪廓線、校核整體穩定性和地基應力時，以兩個永久縫之間或乙個機組段長度為計算單元，進行穩定分析和地基應力計算時，不能取單寬進行計算。另外廠房有大量的二期混凝土，並可能有分期安裝問題，故在機組安裝前後荷載變化較大，確定荷載與荷載組合時也有其特點。
荷載主要包括基本何在和特殊荷載，基本何在主要包括了廠房結構及永久裝置自重；回填土石重；正常蓄水位或設計洪水位情況下的靜水壓力等資料。特殊荷載則主要指的是校核洪水位或檢修水位情況下的靜水壓力；相應於校核洪水位或檢修水位情況下的揚壓力以及**力等。
廠房整體穩定和地基應力計算應以中間機組段、邊機組段和安裝間段作為乙個獨立的整體，按荷載組合分別進行。邊機組段和安裝間段，除上下游水壓力作用外，還可能受側向水壓力的作用，所以必須核算雙向水壓力作用下的整體穩定性和地基應力。
4、結語
水電站設計相比攔河壩、水閘、堤防等其他水工建築物設計更不容易，設計週期較長，首先要做流域規劃，然後隨之就要進行水資源論證、林地規劃、地質災害評估、環評、水保、地勘、生物多樣性評估、可行性論證等等多方面的評估，最後還需要水行政主管部門的批覆及發改、財政等有關行政機關的核准檔案後才能正式啟動。開工後，安全評估和相應階段的安全鑑定也是必不可少的一項工作。
由此可見，水電站設計是一項相當複雜的工作，因此在日常的生活，我們應當積極探索，認真學習，努力將水電站的設計工作做到最優。
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