因為光熱是一個新的發電型式，我相信各個專業都碰到了很多新問題，土建結構專業也不例外，碰到了很多以前沒有碰到過的問題，今天借這個機會跟大家分享一下我們碰到的問題，大家共同尋找一些解決方案。主要講四部分內容：第一是吸熱塔，第二是設備抗震驗算，或是說非結構構件的驗算，第三是熔鹽罐基礎，第四是定日鏡基礎。
第一，關於吸熱塔結構。
吸熱塔目前來看主要分為三種，鋼筋混凝土結構、鋼結構和混合結構。
左側的圖顯示的是伊萬帕電站，這是一個鋼結構的吸熱塔，不太高，大概140米左右。右側的圖是混合結構，是摩洛哥努奧三期吸熱塔模型，這種現在也成了中國絕大部分吸熱塔的樣式，即混凝土加鋼結構。但是國內做法和摩洛哥做法不太一樣，摩洛哥項目上部的鋼結構是設計院設計，國內項目上部鋼結構一般是廠家，即鍋爐廠來做，不太一樣。
這個照片是以色列項目，採用整體吊裝形式，底部開一個巨大的孔洞，這個目前在中國還沒有。
關於設計原則。我們做了幾個項目以後，發現吸熱塔不是煙囪，所以我們編寫國家標準的時候沒有引用煙囪設計規範。但問題是實際設計的時候又避不開煙囪規範，還是在繼續引用煙囪設計規範的一些規定。我們目前在規範裡面寫的是主要參考高聳結構設計規範，但是在中國，高聳結構設計規範也不能夠完全指導設計。在美國有一個煙囪設計標準ACI307，這個也是針對煙囪，對吸熱塔也不完全適用。所以目前吸熱塔各個單位可能是自己根據自己的理解，做法和依據的標準不太一樣。
我們院目前申請了一個關於吸熱塔的能源行業專項標準，目前正在編制過程中。主要面對的問題是，國內採用荷載規範和煙囪規範計算結果不一樣，同時國內和國外規範計算方法也不一樣，比如中國的煙囪規範、高聳結構規範和美國的煙囪規範不一樣。
其中一個核心問題是關於阻尼比問題，阻尼比問題是我們做摩洛哥項目時出現的一個問題，左上角是吸熱塔沿高度方向的質量分布，上面兩張圖是摩洛哥努奧項目國外合作方做的風洞試驗，在加拿大Western University做的。
做完風洞實驗之後，結果顯示內力比我們設計的內力大1.4倍左右，導致設計結果不安全，我們作為設計方比較擔心這個問題。經過我們自己的研究和分析，我們認為主要問題是大家關於阻尼比的理解不一樣，做實驗的時候，他認為這個結構的阻尼比只有0.7%，是非常低的，而中國的標準認為阻尼比是5%，差了7倍左右。基於這個原因我們就要研究一下阻尼比到底對吸熱塔結構影響有多大。
所以我們自己中國做了一個風洞實驗。第一個問題是想把阻尼比做到0.7%的話，這個對實驗模型的加工要求非常高。我們這個實驗模型是在我們國家專門稿軍工產品加工的單位做的，是把實體的鋁合金構件中間掏空做了一個實驗模型，才滿足0.7%阻尼比要求。
整個過程非常有意思，我們跟合作方說，我們認為阻尼比不會那麼小，他們直接給我們發了幾篇參考文獻，因為有專家認為阻尼比就是很小。參考文獻的作者是日本人，他這幾年一直在中國高校當專家，所以我們把他請來做我們這個項目顧問。這個教授實測了很多煙囪，還有一些高層或者超高層建築，包括日本的、香港的、美國的一些，發現超高建築的阻尼比確實很低，一般就在1%左右甚至低於1%。他認為中國規範有問題，阻尼比取5%是不合適的。我們也統計了中國在超高層建築的阻尼比的實測數據，大部分確實在2%左右或者更低。事實上實測阻尼和風速、擺幅有關係，展開講的話比較複雜，但證明我們規範裡面存在一些問題需要研究。我們做的實驗也證明低阻尼比的時候，風振響應遠超過規範計算值，為了項目順利進行，所以我們在塔頂做了TMD，目的一是增加結構阻尼比，二是減小風振響應，實測結果證明增加TMD之後，風振響應可以迅速降低。
第二，關於非結構構件驗算的問題。
中國電力設計工程師，尤其土建和設備工程師往往不太重視這個問題，事實上在規範裡面是有規定的，在美國的ASCE規範裡面也有規定。現在做光熱的時候，尤其做熔鹽泵支架，如果和外方廠家配合的時候會發現外方都會讓我們做熔鹽泵的地震作用計算，需要提交資料。我們國家的抗震規範是2001年開始有這個規定，同時美國的UBC、SCE，還有ASME等等都有一些規定。
右側圖有一個簡單的算力，建築樓層上放一個設備，我們拿不同規範算看差異有多大，UBC94年規範算下來是0.4倍的設備質量，97年規範算是0.326倍的質量，用ASCE或者美國聯邦救急署的標準大概是0.16倍設備質量，如果用ASME規範設計也可按照ASCE標準計算，用DLT標準算下來是0.2倍設備質量，用GB50011-2010算是0.5倍設備質量，差異非常大。這個問題沒有統一標準，相對比較精確的辦法是用樓面譜的方法計算。
這個圖是摩洛哥項目的模型，左上角顯示是地震波的選取，右下角是用樓面譜的方法。原理是，根據地震波生成樓面譜，把這個樓面譜再給設備廠家，設備廠家根據樓面譜算出的地震作用反饋給設計院，設計院再進行重新校合，可能需要有一個迭代過程完成設備的計算。
第三，熔鹽罐基礎。
有幾個問題，一是外環牆基礎，是鋼環還是鋼筋混凝土環?這兩個可能大家都有做，隔熱材料一般是選用陶粒土，這是比較常見但不是唯一的。陶粒土有一個基本問題，它是散粒體材料，很難壓實，目前已進行的項目也發現了這個問題。正常碰到的力學問題都是連續介質力學問題，而這個項目碰到的非連續介質力學問題，比較複雜。
還有一個比較問題是熔鹽液面不斷變化，在運行過程中實際是交變往復荷載，同時陶粒土長期處在高溫狀態，散粒體材料在高壓以及交變荷載時可能出現蠕變問題，比較遺憾的是這個問題很難進行實驗研究，只能根據已有經驗積累做設計。還有一個是關於陶粒的熱工參數測定，目前所有試驗設備都是針對連續體的測試，很少有針對散粒體的。
計算分析比較簡單，需要進行熱應力分析、膨脹分析和溫度場分析，耦合在一起做。
第四，關於定日鏡基礎主要問題。
一是短樁，目前國內做的樁基礎比較節約，但是這個和常見的樁不一樣，長度和直徑比值比較小。短樁在我們國家樁基規範裡面沒有規定，找不到很完備的設計理論，這也可能導致各個設計院做出來的結果差異比較大，甚至我們的結果和外方結果差異也比較大。樁基礎型式有兩種，一種是樁柱一體，一種是分離式，控制指標是雙控。
最後匯報一個小問題，一萬多根樁，怎麼檢測?如果按照現有樁基檢測規範的話數量太大，成本太高，不知道其他單位有沒有碰到類似的問題。按照我們國家的程序，做完必須有檢測，目前正在摸索一套檢測方法標準。
這是常見的兩種型式，左側是灌注樁，上面做常規的鋼樁和定日鏡，右側是摩洛哥項目，還有我們的哈密項目，樁柱一體的形式。
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