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双曲线冷却塔及烟囱中印差异点分析
为您推荐的文章标签：，，，，（原作者：孙卫东）摘&&要： 中国公司对外承揽的印度大型火力发电厂项目，由于中国的设计及施工规范和印度的规范本身的差异，造成在设计及施工过程中，产生较大的分歧。由于目前在国际EPC项目中，哪一国规范的标准较高无明确的界定，故造成施工图难以审批通过的现象，给国际EPC项目造成较大的影响，往往成为制约项目进展的一个瓶颈。通过分析常见的主要差异，提出一种较好的解决方案，重点介绍中印土建设计规范的差异点及采用的解决方案，对类似的国际EPC项目提供可借鉴的经验。
关键词： 中印土建设计施工；差异点分析；解决方案
中图分类号：TU746.5&&文献标识码：A&&编号：（6－01
双曲线冷却塔及烟囱的设计是电厂中非常重要的建筑设计，是电厂中高耸建筑物的代表。印度设计者一般对于烟囱有自己的设计理念和设计习惯，而对中国的土建设计规范了解甚少。对于冷却塔尤其是300MW机组以上较大的双曲线型自然通风冷却塔，因在印度境内数量非常少，了解非常少，加之设计规范年代较久远，对冷却塔方面的知识相对贫乏，还没有成熟的设计理念和设计方法。造成了国际EPC项目在施工图的设计审查过程中产生了较大的分歧，严重影响了项目的整体进展，因此有必要对中印规范差异点进行探讨，找到更好的解决方案。本文结合工程实例，进行了相应的分析。
1 中印设计差异点比较与分析
对于600MW机组的钢筋混凝土烟囱，印度常规习惯采用275米高设计[1]。烟囱外筒筒壁顶部60米一般采用最薄400mm的壁厚，此为印度设计者的通常做法，印度规范中未有强制性要求。印度规范及设计者在烟囱筒身配筋中一般采用外侧钢筋最小配筋率0.2%，内侧钢筋最小配筋率0.2%，而中国规范外侧最小配筋率要求0.25%，内侧最小配筋率要求0.2%。在烟塔构造钢筋配筋方面，中国设计规范中有相当多的构造配筋，是多年设计和施工经验在中国规范中的体现，而不是在烟囱设计中计算所得。印度规范和设计者也采用构造配筋，但数量要较中国规范少的多。总体看对于烟囱印度土建设计工程师采用的钢筋配筋要小于中国工程师通常采用的配筋量。
在土建结构设计中，印度规范直接使用3秒阵风的风压与建筑物的自重、竖向力、地震力等进行组合，而中国规范则是换算成10分钟的平均风压与建筑物的自重、竖向力、地震力等进行组合的，因3秒阵风的风压比换算后10分钟的平均风压大的多，因此仅就组合后的合力而言，印度规范组合计算形成的力要比中国规范所使用的组合力大的多，尤其对于受风荷载控制的高耸结构如烟囱、双曲线冷却塔而言更加明显。故仅考虑该因素，印度方法设计的烟囱、冷却塔等结构外形尺寸要比中国方法设计的要大，但钢筋配筋量要小。中国规范对于地面高耸的建筑物要考虑温度和高空折减系数，而印度设计规范对此不进行考虑。仅考虑该因素，中国方法设计的烟囱、冷却塔等高耸建筑物上部结构要比印度方法保守的多，基础结构要比印度方法小。印度方法取荷载组合时[1]，采用1.4恒荷载+1.5风荷载及1.0自重+1.5风荷载进行力的组合计算，而中国方法则采用1.2恒荷载+1.4风荷载及1.0自重+1.4风荷载进行力的组合计算[2][3][4]。仅考虑该因素，印度方法设计的建筑物要比中国的保守。中国方法设计冷却塔上部结构时多采用子午向拉力和弯矩及环向拉力及弯矩4个力和规定的折减系数来进行设计控制，印度设计者要求采用增加平面内两个剪力和平面外一个剪力及平面内一个扭矩共8个力来进行设计控制，目前中国规范及设计软件均不支持此方法，无法进行实际操作，只能通过比较最后配筋结果和壁厚等实体参数来决定，不能说明哪个方法更优秀。印度设计者对中国采用的桩的水平刚度中的M值法不认可，也不了解。如何得出土对桩的约束作用，中国规范采用C=M/Z方法。其中C：土对桩的水平抗力；M：规范规定或实验取得的系数；Z：深度。印度设计者要求在多桩成台下考虑群桩系数，即其他桩对该桩的影响。考虑该系数一般桩的水平刚度要降低20%-30%左右，目前中国规范也是采用折减的方法而不考虑群桩系数的影响。
印度规范对烟囱要求180米-275米设置分体式破风圈，用于减少风振对烟囱自振周期的影响。而中国规范采用增大配筋的方式在外筒壁计算过程中来考虑风振作用对烟囱桶壁的影响，不采用设置分离式破风圈的方式。按照中国规范设计的烟囱，如果在烟囱外筒壁上，按照印度规范增设破风圈，对整个烟囱的影响程度，目前中国公司未有先例，也未有成熟的经验可借鉴，更无法评估安全性。故目前可以采用风洞试验的方法，用试验结果证明烟囱按照中国规范设计，在不设破风圈的情况下是安全可靠的。
按照印度规范设计冷却塔时，因印度规范使用的风压数值是直接采用10米高处3秒阵风的风压值，不按照中国的方法进行换算后使用，故风压值比中国方法使用值大的多。而中国的工程师在结构设计中，又是按照中国的规范体系设计的，因此造成中国设计工程师在冷却塔的设计中，普遍造成冷却塔塔筒环基的水平承载力达不到要求的现象，需要增加相当数量的桩基来满足水平承载力，而竖向承载力富裕度很大。为减少桩基的数量，我们采用环基和淋水构件增设水平连梁的方法将环基一部分水平力传递到淋水构件中。采用塔筒与淋水构件支柱整体建模的方法，顺利解决水平承载力不足的问题，大大减少了桩基使用量。
对于烟囱和冷却塔基础等大体积混凝土的施工，印度规范可以分成若干部分进行混凝土浇筑，一般烟囱基础沿环向分成6部分，冷却塔基础沿环向分成7个部分，分别进行混凝土的浇筑工作。中国规范对重要结构的大体积混凝土不允许分成如此多部分分别不同时期浇筑[5]。这种施工方式将大大降低了基础的整体刚性，故在基础设计过程中，需烤炉增加1%-2%的配筋量，适当抵减分块浇筑带来的基础整体刚度降低的影响，确保基础的安全可靠。
2 目前EPC项目现状及解决方案
鉴于以上风压取值、荷载组合系数、折减系数等几个中印设计规范中力的组合使用方法方面的差异，加之整个体系的不同。仅就某个参数值来讲互不相同，应用规则也不相同，故对于其中某个参数讨论大小没有任何意义。因目前大多数涉印项目合同都规定要遵守印度的规范或高于印度的规范，在某些参数方面，我们无法证明中国的土建设计规范就比印度的土建设计规范先进，不能说服印度工程师审批图纸。目前能为双方接受的解决方式主要有两种。一种是将烟囱、冷却塔EPC承包给印度有资质的公司。一般讲采用该种形式印度的设计、采购、施工总成本要略低于中国公司的EPC，设计工期相对较短。但因为印度的设计公司目前对于火力发电厂大型机组的烟囱、冷却塔设计经验极其匮乏，加之上述已列举的印度设计规范中的几个薄弱环节，使得印度公司设计的烟囱、冷却塔质量难以保证，形成基础部分偏于保守，上部结构偏于冒进的通病。这样的设计，再加上印度较差的施工质量控制，使得烟囱和冷却塔在施工过程中的安全风险明显增大。另一种操作模式是烟囱、冷却塔的设计由中国有资质的设计公司参照印度的施工习惯和施工设备按照中国规范进行设计，由印度设计公司审核批准。采购、施工由中国公司按照中国的模式进行管理。这种操作模式根据目前已有经验在成本上要略大于第一种模式。设计尤其是审批周期会相对较长，但设计质量便于保证。如果在采购尤其是施工过程中，能严格按照中国的施工规范进行控制，虽然工期较长，但安全风险会大大的降低。如TALWANDI项目的烟囱布桩图在日提交印度公司进行审批，直到日才获得批准，上部筒身结构要历时1年，才获得批注。自然通风冷却塔布桩图在日提交印度公司进行审批，日获得批准，设计工期较难控制。故对于冷却塔和烟囱的项目工期在投标及合同签订阶段要进行适当的综合考虑。
为解决审批过程中因中印双方规范和设计理念的差异，我们采用了让印度审核工程师按照印度规范抛开中国的设计过程参数，只对比我们的设计结果，若结果比较后相差非常小，可取较大者，若结果比较后相差较大，如基础部分，则双方协商解决，可取大者，只需在投标阶段适当考虑费用即可。多渠道解决因两国设计规范不同导致的图纸审批过程中出现的种种问题，尽量缩短图纸审批时间，确保项目工期。
国际EPC土建项目的操作模式设计采用由中国有资质的设计公司参照印度的施工习惯和施工设备按照中国规范进行设计，仅重要图纸由印度设计公司审核批准。在合同谈判时如规定按照双方均认可的一个成熟的电站样本进行设计，并写明使用中国的规范进行设计、审查，能大大的缩短图纸的设计、审批时间，降低工期、安全方面的潜在风险，大大缩减项目推进过程中的困难。
参考文献：
[1]《印度烟囱设计规范IS-4988》[S].印度标准委员会，.
烟囱设计规范》[S].中国计划出版社，.
[3]《建筑结构荷载规范GB》[S].中国建筑工业出版社，.
[4]张军峰、葛耀君、赵林，《双曲冷却塔结构规范风荷载标准值对比》，建筑工程与科学学报[J].2011.02.
[5]《烟囱工程施工及验收规范GB》，中国建筑工业出版社[S]..
作者简介：
孙卫东（1978-），男，大学本科，工程师，从事电力土建施工设计与管理工作。欢迎您转载分享并保留本文链接：
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某电厂冷却塔的外形是如图所示的双曲线的一部分，绕其中轴(即双曲线的虚轴)旋转所成的曲面，其中A、A′是双曲线的顶点，C、C′是冷却塔上口直径的两个端点，B、B′是下底直径的两个端点，已知AA′="14" m，CC′="18" m,BB′="22" m,塔高20 m.建立坐标系并写出该双曲线方程.
题型：解答题难度：偏易来源：不详
双曲线方程为=1 如图，建立直角坐标系xOy,使AA′在x轴上，AA′的中点为坐标原点O，CC′与BB′平行于x轴&&设双曲线方程为=1(a＞0,b＞0),则a=AA′=7又设B(11,y1),C(9,x2)因为点B、C在双曲线上，所以有由题意，知y2－y1=20,由以上三式得&y1=－12,y2=8,b=7故双曲线方程为=1。&
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据魔方格专家权威分析，试题“某电厂冷却塔的外形是如图所示的双曲线的一部分，绕其中轴(即双曲..”主要考查你对&&双曲线的定义&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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双曲线的定义
双曲线第一定义：
平面内与两定点F1，F2的距离的差的绝对值等于定长2a（小于|F1F2|）的点的轨迹叫双曲线，即||PF1|-|PF2||=2a（2a＜|F1F2|）。若2a＝|F1F2|，则轨迹是以F1，F2为端点射线，若2a＞|F1F2|，则轨迹不存在；若去掉定义中的绝对值则轨迹仅表示双曲线的一支。
双曲线的第二定义：
平面内与一个定点F和一条定直线l的距离的比是常数e（e＞1）的动点的轨迹叫双曲线。双曲线的理解：
的轨迹为近的一支； 的一支。注：的延长线和反向延长线（两条射线）；则轨迹不存在；的垂直平分线。
发现相似题
与“某电厂冷却塔的外形是如图所示的双曲线的一部分，绕其中轴(即双曲..”考查相似的试题有：
817445752069805198782258465637765606为什么电厂冷却塔是有弧度的，而不是直的？？_百度知道
为什么电厂冷却塔是有弧度的，而不是直的？？
为什么电厂冷却塔是有弧度的，而不是直的？？
提问者采纳
冷却塔之所以设计成双曲线形状，是因为它是最利于流体流动的一种曲线.冷凝塔内的高温高压亚饱和状态的蒸汽在这种曲线下很快释放压力,在塔内形成低压区,塔底部的空气被吸入,从而降低内部的温度,形成冷凝水,冷凝水在下降的过程中再次受到空气冷却.聚集到水池被再次送到化水机构循环利用。
提问者评价
很好，谢谢
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