淺談火電廠土建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

貢 偉 田 娜（中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430070）

淺談火電廠土建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

貢 偉 田 娜
（中國電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430070）

摘 要：火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及到的方面非常的多，其中最為重要的當(dāng)屬抗震設(shè)計(jì)，其中的意義深遠(yuǎn)?？茖W(xué)合理的抗震設(shè)計(jì)極大地提高了火電廠的可靠性、穩(wěn)定性，有力的削弱地震水平荷載對(duì)于火電廠土建結(jié)構(gòu)的作用，使得火電廠在地震作用下的經(jīng)濟(jì)損失降低到最低點(diǎn)。本文首先闡述了火電廠鋼筋混凝土框架排架的震害問題，隨后相應(yīng)的對(duì)火電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分條說明，同時(shí)提出了相關(guān)的優(yōu)化措施，以求為相關(guān)專業(yè)人士提供可靠地指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；土建結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)

1 火力電廠鋼筋混凝土框架、排架震害

現(xiàn)階段，鋼筋混凝土框架、排架形式是我國火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)最為常見的結(jié)構(gòu)形式。但是，通過相關(guān)專業(yè)人員的調(diào)查研究總結(jié)發(fā)現(xiàn)，這一傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工形式中存在著諸多問題，這些問題在火力發(fā)電廠遭遇地震的時(shí)候就會(huì)凸顯出來，導(dǎo)致震中以及震后出現(xiàn)了諸多震害問題。

1.1 結(jié)構(gòu)薄弱部位發(fā)生塑性變形導(dǎo)致失穩(wěn)甚至坍塌。火力發(fā)電廠土建框架結(jié)構(gòu)的剛度較小或者薄弱的部位在水平地震作用下很容易發(fā)生一些質(zhì)量問題，其在地震水平荷載作用下會(huì)發(fā)生局部失穩(wěn)、塑性變形，這對(duì)于火力發(fā)電廠電力系統(tǒng)的正常工作絕對(duì)是極為不利的因素，嚴(yán)重的話發(fā)生倒塌會(huì)造成重大人員傷亡以及經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 柱和支撐的危害?；鹆Πl(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)在初期的設(shè)計(jì)以及后續(xù)的施工過程中，為了有效地保證建筑荷載作用的傳遞，會(huì)把柱頭以及屋蓋連接起來。但是這種建筑結(jié)構(gòu)形式存在著非常大的弊端，其非常容易受到地震力的影響，柱頭在傳遞荷載的過程中會(huì)處于復(fù)合受力狀態(tài)，此種情況下的柱頭會(huì)發(fā)生破裂損壞。如果柱頭在地震作用下發(fā)生了損壞，那么建筑的屋蓋也會(huì)遭受牽連，整個(gè)建筑系統(tǒng)都會(huì)受到影響甚至發(fā)生了嚴(yán)重的破壞。

1.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)?；鹆Πl(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)也非常重要，現(xiàn)階段人們一般都會(huì)采用磚墻作為整個(gè)建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)。但是磚墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力比較差、穩(wěn)定性差，在地震水平荷載水平作用下會(huì)因強(qiáng)度不足發(fā)生倒塌。因此，基于維護(hù)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，施工人員會(huì)對(duì)圍護(hù)墻進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)行的鋼筋混凝土預(yù)制板墻逐步將磚圍護(hù)墻取代，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到了有效的提高。

2 火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 汽機(jī)房屋面結(jié)構(gòu)。汽機(jī)房屋面最常見的結(jié)構(gòu)形式當(dāng)屬鋼屋架或者鋼網(wǎng)架，鋼屋架傳力體系簡單，由于受到各個(gè)方向的支撐以及屋面檁條的聯(lián)合作用，其整體性非常好。鋼屋架作為汽機(jī)房屋面站在理論的角度是合理的，因?yàn)槠淦矫鎰偠饶芰?qiáng)、傳遞水平荷載效果好。鋼網(wǎng)架在設(shè)計(jì)過程中需要將其委托給鋼結(jié)構(gòu)廠家，廠家負(fù)責(zé)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，但是廠家往往追求經(jīng)濟(jì)利益對(duì)桿件的設(shè)計(jì)未為考慮富余度的預(yù)留，單單只是采取滿力設(shè)計(jì)，且未考慮到主體結(jié)構(gòu)的變形會(huì)對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，這樣會(huì)造成拉桿內(nèi)力失效，引發(fā)鋼網(wǎng)架支座發(fā)生較大的變形，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)。

2.2 主廠房的抗震設(shè)計(jì)。主廠房的設(shè)計(jì)必須滿足整體規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，充分的考慮擴(kuò)建條件：其中涉及到平面布置以及豎向布置。主廠房的平面布置應(yīng)該做到橫平豎直、簡單規(guī)則、受力明確、質(zhì)量剛度布置均勻?qū)ΨQ。如果跨間的質(zhì)量比較大，那么其不應(yīng)該不布置在結(jié)構(gòu)單元的邊緣。對(duì)于質(zhì)量較大的設(shè)備，最好布置在剛度中心的附近地帶。例如煤斗一般都布置在框架的正中部位。盡量不要做較長的懸臂結(jié)構(gòu)，但如果做的話其上部不得布置較重的設(shè)備。主廠房的豎向布置與施工工藝必須相互協(xié)調(diào)配合，最好采用低位配置，并注意工藝荷載以及結(jié)構(gòu)自重的降低，有效的控制主廠房的高度以及重心。

2.3 牛腿與汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層平臺(tái)的鏈接。在正常的溫度變形以及地震荷載作用下，基于主廠房主體結(jié)構(gòu)與支承在主體結(jié)構(gòu)上的汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層平臺(tái)彼此之間能夠保證進(jìn)行順暢滑動(dòng)的考慮，最大限度的將這兩個(gè)結(jié)構(gòu)之間的相互影響降低到最小，汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)同牛腿連接的部位應(yīng)該設(shè)置成一種彼此之間能夠自由滑動(dòng)的形式，防震縫的設(shè)置必須嚴(yán)格按照抗震規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，兩結(jié)構(gòu)彼此在相互錯(cuò)動(dòng)的過程中不要發(fā)生相互撞擊，或者大強(qiáng)度的摩擦，確保牛腿混凝土的損壞。

2.4 主廠房樓梯。主廠房的樓梯的位置選擇也很重要，盡量不要將其選擇在結(jié)構(gòu)的端部，最好采用直板式樓梯。樓梯的端部盡量設(shè)置梯梁，如果梯段的轉(zhuǎn)折處恰好處于樓層中間的時(shí)候，應(yīng)該在下面的樓層設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)對(duì)梯梁進(jìn)行支撐。注意沒特殊情況下不要采用折板樓梯結(jié)構(gòu)形式。折板樓梯容易發(fā)生折斷，在地震作用下一旦發(fā)生損壞，維護(hù)人員的逃生路線會(huì)被阻斷。

2.5 主廠房附屬設(shè)備基礎(chǔ)。主廠房地面以及各個(gè)樓層需要安置各種各樣的設(shè)備，其中會(huì)出現(xiàn)一些自重大、重心高的設(shè)備，根據(jù)重力荷載代表值對(duì)豎向地震力進(jìn)行計(jì)算，然互合理的設(shè)計(jì)地腳螺栓、焊縫等。確保其在地震作用下的安全可靠性。

2.6 主廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型。主廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括：屋蓋體系、屋架、天窗架以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)。無檁屋蓋體系對(duì)于主廠房機(jī)汽機(jī)房來說是最好的選擇，汽機(jī)房與結(jié)構(gòu)的整體剛度如果不協(xié)調(diào)的話會(huì)產(chǎn)生較大的位移或者扭轉(zhuǎn)，這對(duì)抗震來說都是極為不利的因素。無檁屋蓋體系有效的提高了抗扭強(qiáng)度，保證協(xié)調(diào)變形，確?？蚣芘c排架協(xié)調(diào)工作。

3 火力發(fā)電廠結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施

3.1 采用偏心支撐框架。偏心支撐框架對(duì)抗震更加有利，豎向支撐必須進(jìn)行落地處理。在水平力比較大的位置必須采取多道豎向支撐（落地布置）。對(duì)于高烈度防震地區(qū)大型結(jié)構(gòu)應(yīng)該設(shè)置多道防線，如果條件可以的話應(yīng)該設(shè)置抗震剪力墻，其大大地削弱的地震水平剪力，主框架得到了有效地保護(hù)。

3.2 高烈度地震區(qū)主廠房布置上應(yīng)提前優(yōu)化。如果主廠房處于高烈度地區(qū)，那么抗震設(shè)計(jì)不要按照常規(guī)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，施工人員必須對(duì)主廠房進(jìn)行全面的綜合考慮，其中涉及到結(jié)構(gòu)的均勻性、延性和動(dòng)力性能，結(jié)合工程的實(shí)際情況全面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.3 減少結(jié)構(gòu)外形的較大凸出或收進(jìn)。火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)盡量不要出現(xiàn)結(jié)構(gòu)外形有較大凸出或者收進(jìn)的情況。因此，施工人員必須采取措施對(duì)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的處理，確?；鹆Πl(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)的水平抗震能力得到有效的提升。

參考文獻(xiàn)

[1] DL5022-2012，火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[2] GB50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]鄒永超，張治勇， 劉殿魁.火力發(fā)電廠主廠房抗震可靠性分析[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)手民，2000（06）.

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