據(jù)悉，我國地震抗震標(biāo)準(zhǔn)，不同地區(qū)的建筑物是不一樣的，主要依據(jù)國家的抗震設(shè)防烈度圖，分6～9級不同的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，不同地區(qū)的建筑物須執(zhí)行相應(yīng)地震級 別的建筑物抗震標(biāo)準(zhǔn)。“這些標(biāo)準(zhǔn)很多都是強(qiáng)制性的，如烈度在6度以上的地區(qū)，所有的建筑物都必須執(zhí)行地震抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，否則建筑物不予以驗(yàn)收。

　　本文是國家級期刊《建材發(fā)展導(dǎo)向》中的一篇論文范文，《建材發(fā)展導(dǎo)向》是由云南建材集團(tuán)有限公司主管，中國建材工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究會主辦的全國建材行業(yè)唯一的綜合性科技期刊。國際標(biāo)準(zhǔn)刊號：ISSN 1672-1675;國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN 53-1185/TU，郵發(fā)代號：64-83。

　　辦刊宗旨：雜志以技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、市場創(chuàng)新為宗旨，以全國性、導(dǎo)向性、新穎性為目標(biāo)，以面向世界、面向未來、面向現(xiàn)代化為方向，以內(nèi)容新、結(jié)構(gòu)好、質(zhì)量高為尺度，更新版面，重設(shè)欄目。

　　欄目設(shè)置：高層經(jīng)論、宏觀動向、行業(yè)論壇、政策導(dǎo)向、市場導(dǎo)向、裝備導(dǎo)向、工作探索、經(jīng)營管理、科技創(chuàng)新、應(yīng)用技術(shù)、綠色建材、節(jié)能減排、墻材革新、建材美學(xué)、裝飾天地、建材人物、企業(yè)風(fēng)采、交流園地、工會工作等。

　　摘要：主廠房結(jié)構(gòu)是一個(gè)涉及面廣、專業(yè)性強(qiáng)的體系，它與施工技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。本文主要介紹了主廠房設(shè)計(jì)過程中主廠房抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，抗震設(shè)計(jì)及方法，并針對性的提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

　　關(guān)鍵字：火電廠,主廠房,抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　引言

　　隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，火力發(fā)電廠的單機(jī)容量不斷增大，主廠房的設(shè)計(jì)方案越來越多。主廠房作為發(fā)電廠中最重要的建筑，它的結(jié)構(gòu)選型、設(shè)計(jì)方案直接關(guān)系到能否滿足發(fā)電要求及工程是否經(jīng)濟(jì)。

　　在人類所歷經(jīng)的各類自然災(zāi)害中，強(qiáng)烈地震是對生命線工程威脅最大的災(zāi)害之一。作為生命線工程的重要組成部分，電力系統(tǒng)一旦失效或遭到破壞，就會造成嚴(yán)重的災(zāi)害和難以估量的經(jīng)濟(jì)損失，電力中斷不僅嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)生活和抗震救災(zāi)工作，而且有可能引發(fā)火災(zāi)等次生災(zāi)害，嚴(yán)重威脅人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

　　1．電廠土建結(jié)構(gòu)抗震的現(xiàn)狀

　　1.1電廠震害調(diào)查

　　進(jìn)行震害調(diào)查、總結(jié)震害經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)是研究抗震極為重要的、主要的手段，它是地震造成的大規(guī)模原型試驗(yàn)。其相應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)將暴露無遺。為此，從60年代初開始進(jìn)行有關(guān)地震調(diào)查工作。先后調(diào)查有關(guān)震區(qū)的電力設(shè)備的震害，如廠房的女兒墻就有倒塌，到9度地震時(shí)，主廠房框架破壞嚴(yán)重或倒塌，以及汽機(jī)房屋蓋大面積塌落。

　　1.2動力特性的實(shí)測和試驗(yàn)

　　設(shè)計(jì)院和科研單位，對國內(nèi)數(shù)十座發(fā)電廠、變電所的大量建（構(gòu)）筑物進(jìn)行過實(shí)測和試驗(yàn)工作，并充分揭示了各類結(jié)構(gòu)的自振特性，以主廠房結(jié)構(gòu)為例，在脈動和激振試驗(yàn)下，實(shí)測周期與計(jì)算周期比較。其計(jì)算周期均有偏長。另外，主廠房框排架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量和剛度分布不均，在實(shí)測和試驗(yàn)中明顯反映出振動過程中伴隨有扭轉(zhuǎn)振動的特點(diǎn)。由于廠房結(jié)構(gòu)型式變化和實(shí)測周期的數(shù)值變化不大，很難作出一個(gè)周期統(tǒng)計(jì)公式。但是，煙囪的自振周期隨高度變化十分明顯，且有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，能建立相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)公式。

　　1.3構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的模型試驗(yàn)

　　唐山地震后，主廠房框排架結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)暴露比較充分，特別是節(jié)點(diǎn)區(qū)的破壞及鋼筋焊接接頭斷裂。為此，曾在南京工學(xué)院進(jìn)行了齒槽節(jié)點(diǎn)和鋼筋剖口焊接頭的抗震試驗(yàn)。為解決工程急需，建議了剖口加強(qiáng)焊接頭型式，可適用千設(shè)防烈度為7、8度裝配式結(jié)構(gòu)的連接。此外，在鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)方面，還進(jìn)行過外包鋼混凝土等結(jié)構(gòu)的有關(guān)抗震試驗(yàn)。

　　1.4抗震汁算

　　電廠結(jié)構(gòu)一般按反應(yīng)譜進(jìn)行常規(guī)計(jì)算外，用計(jì)算模型檢驗(yàn)在地震波作用下結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)的全過程，從而找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，曾對幾個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的電廠主廠房計(jì)算后，表明：常規(guī)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的電廠主廠房，基本滿足抗震設(shè)防烈度的要求。但是，現(xiàn)有廠房還不能作到“強(qiáng)柱弱粱”結(jié)構(gòu)，其抗震安全度各異，在強(qiáng)震作用下個(gè)別構(gòu)件有可能嚴(yán)重破壞。同時(shí)，也表明未經(jīng)抗震設(shè)計(jì)的廠房抗震潛力有限。由此說明，對安全性要求較高的主廠房，開展輸入地震波考慮結(jié)構(gòu)彈塑性影響的全過程分析很有必要。

　　1.5抗震構(gòu)造的改進(jìn)

　　火力發(fā)電廠主廠房，因工藝需要，其廠房有自身獨(dú)特的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。對于大機(jī)組的廠房尺寸和荷載較大，相應(yīng)梁柱斷面也較大�？拐饦�(gòu)造按一般工業(yè)與民用建筑的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行困難較多、且不太合理。結(jié)合震害經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)研究分析進(jìn)行了較多考慮，如柱的軸壓比適當(dāng)放寬，箍筋肢距稍為加大，粱端箍筋加密區(qū)根據(jù)大斷面特點(diǎn)有所改進(jìn)等，以及針對結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)，對屋蓋系統(tǒng)采取了加強(qiáng)措施。這些措施既保證了結(jié)構(gòu)的安全，也方便了設(shè)計(jì)和施工。

　　2.主廠房設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)及分析

　　2.1主廠房設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)

　　火力發(fā)電廠的主廠房一般都是采用典型的框排架結(jié)構(gòu)，根據(jù)研究已有的地震災(zāi)害發(fā)現(xiàn)火力發(fā)電廠的縱向震害小于橫向震害。簡化的地震反應(yīng)計(jì)算方法，定義層間屈服強(qiáng)度系數(shù)為：

　　ξ（i）＝Qy（i）/Qe（i）。

　　其中Qy（i）為第i層的屈服剪力，Qe（i）為第i層彈性地震剪力。以各斷面ξ（i）為震害判據(jù)，根據(jù)ξ（i）與震害的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，判斷各層震害，再綜合判斷整體震害。

　　預(yù)測流程主要為：將復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡化成多自由度系統(tǒng)，用底部剪力法來計(jì)算水平方向上的地震力；采用結(jié)構(gòu)力學(xué)中的方法，將連接框架與排架的細(xì)桿上的內(nèi)力計(jì)算出來，并且解偶聯(lián)框架與排架；分別參照預(yù)測排架、框架所受震害的方法，計(jì)算出關(guān)鍵斷面的ξ（i），然后進(jìn)行比較，根據(jù)結(jié)果判斷各斷面所受的震害大�。蛔詈缶C合判斷主廠房所受的震害情況。現(xiàn)有的一些試驗(yàn)和鋼筋混凝土實(shí)測應(yīng)變分析表明，剪力墻承受結(jié)構(gòu)的大部分抗震作用，剪力墻的屈服強(qiáng)度在很大程度上影響結(jié)構(gòu)的承載能力和變形，其對應(yīng)的屈服荷載接近于結(jié)構(gòu)的極限荷載。在剪力墻屈服以后，其剛度降低，承受的剪力減少，框架的水平荷載最多可增加到總荷載的25%，連梁、框架梁柱很快隨之屈服，于是整個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)生側(cè)移。由于模型結(jié)構(gòu)的彈塑性性能逐步發(fā)展，結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)發(fā)展到以剪力變形為主的剪切性，但是結(jié)構(gòu)的位移明顯增加，剪力墻屈服達(dá)到最大荷載值時(shí)，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)位移增幅高達(dá)200%。在地震波的作用下，結(jié)構(gòu)的屈服順序?yàn)椋杭袅�墻根�?rarr;框架各層梁端→框架各柱根部。

　　剪力墻混凝土的強(qiáng)度等級和框架柱混凝土的強(qiáng)度等級不應(yīng)差別過大，而且剪力墻的配筋還有必要改進(jìn)；剪力墻先屈服，框架柱再屈服的破壞模式是一種比較理想的抗震結(jié)構(gòu)型式。因此，采取一定措施讓剪力墻率先屈服后，框架不是隨之破壞而是還可承擔(dān)一定的地震作用，延長結(jié)構(gòu)的破壞過程；框架頂層各構(gòu)件的截面和配筋不宜過多地減少或削弱，在底層框架中，應(yīng)特別注意加強(qiáng)柱腳的變形和耗能能力；在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行在極端地震作用下各參數(shù)的分析，以便綜合評價(jià)結(jié)構(gòu)的抗震性能。

　　2.2發(fā)電廠主廠房設(shè)計(jì)中的分析法

　　2.2.1底部剪力法

　　適用于對于重量和剛度沿高度分布比較均勻、高度不超過40m并以剪切變形為主（房屋高寬比小于4時(shí)）的結(jié)構(gòu)，在振型分解反應(yīng)譜法的基礎(chǔ)上，針對某些建筑物的特定條件做進(jìn)一步簡化，而得到的一種近似計(jì)算水平地震作用的方法：將多自由度體系簡化成單自由度體系，計(jì)算出結(jié)構(gòu)總的地震作用�В�即結(jié)構(gòu)底部剪力），再將其按倒三角形原則分配到各個(gè)樓層，計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。

　　2.2.2振型分解反應(yīng)譜法

　　適用于除上述底部剪力法外的建筑結(jié)構(gòu)，它是把多自由度體系分解成若干個(gè)單自由度體系振動的組合，并利用單自由度體系的反應(yīng)譜理論計(jì)算各個(gè)振型振動的地震作用，最后將各個(gè)振型計(jì)算出的地震效應(yīng)按一定的規(guī)則組合起來，求出總的地震響應(yīng)。

　　2.2.3時(shí)程分析法

　　適用于在《抗震規(guī)范》規(guī)定，重要的工程結(jié)構(gòu)，例如：大跨橋梁，特別不規(guī)則建筑、甲類建筑，高度超出規(guī)定范圍的高層建筑應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。其基本原理是對結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動微分方程直接進(jìn)行逐步積分求解的一種動力分析方法。由時(shí)程分析可得到各質(zhì)點(diǎn)隨時(shí)間變化的位移、速度和加速度動力反應(yīng)，并進(jìn)而可計(jì)算出構(gòu)件內(nèi)力的時(shí)程變化關(guān)系。由此可知，在發(fā)電廠主廠房的設(shè)計(jì)中主要還是采用時(shí)程分析法。

　　3.電廠主廠房的抗震措施

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要有“高延性要求”，要求在較大的屈服后塑性變狀態(tài)下要保持豎向荷載和抗水平力的能力，這要求在設(shè)計(jì)時(shí)要合理設(shè)計(jì)柱端的抗彎能力，避免發(fā)生非延性的剪切破壞。

　　3.1“強(qiáng)柱弱梁”措施

　　增大柱端的抗彎能力，通過框架梁的塑性變形來減輕地震能量，因?yàn)闃?gòu)件產(chǎn)生塑性變形，可以耗散部分地震能量。

　　3.2“強(qiáng)剪弱彎”措施

　　用剪力增大系數(shù)增大組合剪力值，而且用增大后的剪力設(shè)計(jì)值來驗(yàn)算受剪截面控制條件和設(shè)計(jì)受剪承載力，避免脆性的剪切破壞的出現(xiàn)�；炷�土自身的抗剪能力、骨料咬合力、縱筋銷栓力和箍筋的拉力共同構(gòu)成鋼筋混凝土的抗剪能力，而在形成塑性后的混凝土的梁端抗剪能力會比非抗震時(shí)低。

　　3.3抗震構(gòu)造措施

　　用構(gòu)造措施來保證塑性鉸的部位的延性，具體來說就是塑性轉(zhuǎn)動能力和塑性耗能能力。對梁柱等構(gòu)件來說，影響延性的根本因素是混凝土極限壓應(yīng)變和破壞時(shí)的受壓區(qū)高度。

　　4.結(jié)語

　　主廠房是火電廠的核心，合理設(shè)計(jì)主廠房結(jié)構(gòu)方式與體系，對保證工程質(zhì)量、降低材料消耗和工程造價(jià)，加速施工進(jìn)度和保證電廠安全運(yùn)行等具有決定性作用。

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