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摘要：竖向设计是总体布局设计的重要组成部分。平面布局主要是处理平面上建筑物之间的关系，而竖向布局主要是基于自然地形来处理建筑物和建筑工地之间的关系，特别是天然地形条件比较复杂的工厂。为了使工地符合建厂要求，不可避免地要对自然景观上的地貌进行更多的改造。因此，合理划分阶梯、合理处理边坡稳定性，不仅会影响施工投资和施工期，还会直接影响到长期施工生产运行期间的安全性。本文旨在分析竖向布局、优化设计，希望为竖向布局和设计研究提供一些思路。
关键词：火电厂；竖向设计；设计优化
对电力行业而言，最大的资金投入是在建设火电厂的过程中，由于火力发电行业的特殊性，不仅结构复杂，而且燃烧原料也会对环境造成一定的损失。因此综合考虑火电厂平面设计和竖向布局等诸多因素是火电厂建设过程中最重要的部分，科学、合理、有效的建设火电厂，利国利民，不容忽视。
1、竖向设计的目的及定义
为了贯彻国家对耕地少占用或者不占用以及环境保护的原则，火力发电厂一般选择位于自然地形起伏的地区，难以满足总平面设计中各种建（构）筑物结构、运输线路和场地雨水的高要求。因此，按照总体规划的技术要求，需要对场地的天然地形进行整修和平整，使整平后的场地能够适应建（构）筑物的布置要求，满足工艺和交通运输技术条件，快速消除平面雨水。这种设计称之为场地的竖向设计。[1]
竖向设计是总平面设计中最重要的一个方面。其目的是确定厂区内所有结构、工艺、运输和各种地面的合理标高，为提高生产效率创造条件。作为总平面设计的基础性工作，竖向布局可以从全局出发，将各种管道、线路和支架连接成一个具有一定过程的面向生产的三维网络，从而提高总平面设计的效率和合理性。因此，火电厂的竖向布局必须根据厂房地形、工艺要求等因素，确定合理的厂房结构、设施、道路及相关的挡土墙或边坡设计标高。
2、竖向设计形式
竖向布局设计是指主要布局的场地间的连接方式，通常分为平坡式，阶梯式和混合式三种。
2.1平坡式布局
平坡式是将平面加工成接近自然地形的一个或多个斜坡的整平面，设计坡度与设计高程之间的连接没有明显的高度变化，适合自然坡度小于2%的场地。平坡式布局主要类型为水平斜坡式——场地平面无坡度；斜面平坡式——由一个或多个斜坡坡度不同的斜坡组成的平面；组合平坡式——该平面由几个设计平面或接近天然地形的斜面组成。
2.2阶梯式布局
阶梯式是将平面设计成若干个台阶、陡坡或者是连接主体平面的挡土墙交界处有明显的高差，一般在1-5m之间。台阶划分应该优先考虑施工步骤，以满足主厂区的需求，并尽可能考虑相同的建筑设施规划在相同的阶梯内。当地形为单陡坡（坡度的47%以上）时，工业场地应采用阶梯式布局，并应处理好台阶划分、台阶高度、台阶宽度、台阶连接、运输联系、竖向排水等问题。采用这种布置，矿石可以自动运输，同时也减少了工作量。[2]
2.3混合布局
混合布局是指由一些平坦的斜坡和阶梯组成的平面的设计。当地形有多个不同层次的多平面或斜面时，平面布置可以分为几个部分，每个部分具有不同的坡度或不同的层次，即所谓的不同的水平段。这种布局适合地形较差的大型工业场地，工业厂房和建筑物要用便利的生产系统和运输工具进行划区。一般情况下，火车站可以安排在一个层次上，而矿石存储地点可以安排在另一个层面上。主井生产系统的建筑物布置成一个水平，副井生产厂房及与其有联系的坑木场、机修厂、材料库布置成一个水平，行政福利建筑物布置在一个水平。其他建筑物，如变电站、油库和其他交通设施，可以安排在不同的地方。
3、火电厂竖向设计的合理应用
3.1自然条件的综合利用
火电厂场址的竖向设计应推崇自然合理的设计理念，充分利用坡度、洼地、河流等自然地形，盡可能减少对自然地形工程建设的破坏，保护和利用场地原始的植被和林地。
3.1.1使用自然地形
坡度可以增加厂区的绿化覆盖率，也可以通过多功能的方式修改成阶梯式的分层景观。与坡地火电厂的竖向设计一样，在山坡上设置行政办公和生活设施，可以减少大面积的施工开挖。而站在这个地区，也能俯瞰全部厂房，形成强烈的空间感。
3.1.2平行或竖向轮廓布局
建筑物纵轴平行于自然地形的轮廓，可以大大减少土方量，使建筑物与周围环境的结合更为自然。竖向轮廓线的排列一般包括两种：阶梯式的厂房布局和阶梯状地面布局。与车间紧密相连的加工设施（如主厂区等）应尽量在同一个阶梯上进行规划。阶梯的安排，也能够丰富厂房的空间。
3.1.3合理利用自然地形高程差异
将水罐、栈桥等本身要求具有一定的高度的建筑设施布置在高地势位置，节约了建筑成本，减少了对环境的影响。
3.2合理使用人造界面
火力发电厂的挡土墙、排水沟、台阶等人工界面，空间有限、划分区域、视线集中，应因势利导，使其技术经济合理性最大化。施工条件下，平面出现的边坡、挡土墙等除了按工艺、安全等标准进行布置外，还应进行景观设计，与悬索或攀援植物一起，形成具有景观效应的立体绿化带，与周边环境和谐相处。
4、结语
火电厂建设总体布局和竖向布局是一项非常重要的任务，设计师要做好火电厂选址、运输和总体规划的设计工作。在设计工作中做好调查研究，充分掌握原始数据，熟悉火电厂主要工艺流程，了解机械、电气、液压、化工、煤炭、灰渣等重大专业技术方案的布置和要求，还应该具有全面分析组织方案的能力，提高技能的设计和优化。既要考虑各建（构）筑物的布局，又要兼顾人的活动和生产条件，兼顾现在和未来，充分考虑各因素之间的关系。[3]规划厂区建筑物（构筑物）的功能区划，强调火电厂建筑艺术的协调，是总体规划的重要组成部分，它在目前的优化设计、降低工程造价和环保方面起着决定性的作用，应引起设计师的关注。火力发电厂建设项目在电力行业是一个投资成本高、应用复杂、对环境影响巨大的重要环节，竖向布局是决定设计成果的关键组成部分，要实现火力发电厂结构紧凑、工艺流程顺畅、各部分功能区域之间的区分科学、合理，必须解决火电厂竖向设计和优化的难题。
参考文献：
[1]计枚选，张建军，火力发电厂场地竖向设计形式的选择浅析，科技风，2016（05）：69-83
[2]梁晓光，火力发电厂总平面设计与竖向布置浅析，科技创新导报工程技术，2015（08）：103-105
[3]闫姝，火力发电厂竖向布置方案优化设计，科学之友，2013（01）：169-180
关键词：火电厂；竖向设计；设计优化
对电力行业而言，最大的资金投入是在建设火电厂的过程中，由于火力发电行业的特殊性，不仅结构复杂，而且燃烧原料也会对环境造成一定的损失。因此综合考虑火电厂平面设计和竖向布局等诸多因素是火电厂建设过程中最重要的部分，科学、合理、有效的建设火电厂，利国利民，不容忽视。
1、竖向设计的目的及定义
为了贯彻国家对耕地少占用或者不占用以及环境保护的原则，火力发电厂一般选择位于自然地形起伏的地区，难以满足总平面设计中各种建（构）筑物结构、运输线路和场地雨水的高要求。因此，按照总体规划的技术要求，需要对场地的天然地形进行整修和平整，使整平后的场地能够适应建（构）筑物的布置要求，满足工艺和交通运输技术条件，快速消除平面雨水。这种设计称之为场地的竖向设计。[1]
竖向设计是总平面设计中最重要的一个方面。其目的是确定厂区内所有结构、工艺、运输和各种地面的合理标高，为提高生产效率创造条件。作为总平面设计的基础性工作，竖向布局可以从全局出发，将各种管道、线路和支架连接成一个具有一定过程的面向生产的三维网络，从而提高总平面设计的效率和合理性。因此，火电厂的竖向布局必须根据厂房地形、工艺要求等因素，确定合理的厂房结构、设施、道路及相关的挡土墙或边坡设计标高。
2、竖向设计形式
竖向布局设计是指主要布局的场地间的连接方式，通常分为平坡式，阶梯式和混合式三种。
2.1平坡式布局
平坡式是将平面加工成接近自然地形的一个或多个斜坡的整平面，设计坡度与设计高程之间的连接没有明显的高度变化，适合自然坡度小于2%的场地。平坡式布局主要类型为水平斜坡式——场地平面无坡度；斜面平坡式——由一个或多个斜坡坡度不同的斜坡组成的平面；组合平坡式——该平面由几个设计平面或接近天然地形的斜面组成。
2.2阶梯式布局
阶梯式是将平面设计成若干个台阶、陡坡或者是连接主体平面的挡土墙交界处有明显的高差，一般在1-5m之间。台阶划分应该优先考虑施工步骤，以满足主厂区的需求，并尽可能考虑相同的建筑设施规划在相同的阶梯内。当地形为单陡坡（坡度的47%以上）时，工业场地应采用阶梯式布局，并应处理好台阶划分、台阶高度、台阶宽度、台阶连接、运输联系、竖向排水等问题。采用这种布置，矿石可以自动运输，同时也减少了工作量。[2]
2.3混合布局
混合布局是指由一些平坦的斜坡和阶梯组成的平面的设计。当地形有多个不同层次的多平面或斜面时，平面布置可以分为几个部分，每个部分具有不同的坡度或不同的层次，即所谓的不同的水平段。这种布局适合地形较差的大型工业场地，工业厂房和建筑物要用便利的生产系统和运输工具进行划区。一般情况下，火车站可以安排在一个层次上，而矿石存储地点可以安排在另一个层面上。主井生产系统的建筑物布置成一个水平，副井生产厂房及与其有联系的坑木场、机修厂、材料库布置成一个水平，行政福利建筑物布置在一个水平。其他建筑物，如变电站、油库和其他交通设施，可以安排在不同的地方。
3、火电厂竖向设计的合理应用
3.1自然条件的综合利用
火电厂场址的竖向设计应推崇自然合理的设计理念，充分利用坡度、洼地、河流等自然地形，盡可能减少对自然地形工程建设的破坏，保护和利用场地原始的植被和林地。
3.1.1使用自然地形
坡度可以增加厂区的绿化覆盖率，也可以通过多功能的方式修改成阶梯式的分层景观。与坡地火电厂的竖向设计一样，在山坡上设置行政办公和生活设施，可以减少大面积的施工开挖。而站在这个地区，也能俯瞰全部厂房，形成强烈的空间感。
3.1.2平行或竖向轮廓布局
建筑物纵轴平行于自然地形的轮廓，可以大大减少土方量，使建筑物与周围环境的结合更为自然。竖向轮廓线的排列一般包括两种：阶梯式的厂房布局和阶梯状地面布局。与车间紧密相连的加工设施（如主厂区等）应尽量在同一个阶梯上进行规划。阶梯的安排，也能够丰富厂房的空间。
3.1.3合理利用自然地形高程差异
将水罐、栈桥等本身要求具有一定的高度的建筑设施布置在高地势位置，节约了建筑成本，减少了对环境的影响。
3.2合理使用人造界面
火力发电厂的挡土墙、排水沟、台阶等人工界面，空间有限、划分区域、视线集中，应因势利导，使其技术经济合理性最大化。施工条件下，平面出现的边坡、挡土墙等除了按工艺、安全等标准进行布置外，还应进行景观设计，与悬索或攀援植物一起，形成具有景观效应的立体绿化带，与周边环境和谐相处。
4、结语
火电厂建设总体布局和竖向布局是一项非常重要的任务，设计师要做好火电厂选址、运输和总体规划的设计工作。在设计工作中做好调查研究，充分掌握原始数据，熟悉火电厂主要工艺流程，了解机械、电气、液压、化工、煤炭、灰渣等重大专业技术方案的布置和要求，还应该具有全面分析组织方案的能力，提高技能的设计和优化。既要考虑各建（构）筑物的布局，又要兼顾人的活动和生产条件，兼顾现在和未来，充分考虑各因素之间的关系。[3]规划厂区建筑物（构筑物）的功能区划，强调火电厂建筑艺术的协调，是总体规划的重要组成部分，它在目前的优化设计、降低工程造价和环保方面起着决定性的作用，应引起设计师的关注。火力发电厂建设项目在电力行业是一个投资成本高、应用复杂、对环境影响巨大的重要环节，竖向布局是决定设计成果的关键组成部分，要实现火力发电厂结构紧凑、工艺流程顺畅、各部分功能区域之间的区分科学、合理，必须解决火电厂竖向设计和优化的难题。
参考文献：
[1]计枚选，张建军，火力发电厂场地竖向设计形式的选择浅析，科技风，2016（05）：69-83
[2]梁晓光，火力发电厂总平面设计与竖向布置浅析，科技创新导报工程技术，2015（08）：103-105
[3]闫姝，火力发电厂竖向布置方案优化设计，科学之友，2013（01）：169-180