火電廠主廠房結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計分析

李大濤

（西北電力設(shè)計院有限公司， 陜西 西安 710075）

1 火電廠主廠房結(jié)構(gòu)的風(fēng)險分析

火電廠主廠房結(jié)構(gòu)在進行抗震設(shè)計的過程中，地震烈度區(qū)域不同，設(shè)計時所遵循的抗震原則也存在一定的差異性。具體來說，在進行抗震設(shè)計之前，必須要對地震作用下，火電廠主廠房結(jié)構(gòu)中所存在的風(fēng)險進行詳細的分析，進而在此基礎(chǔ)上進行有針對性的抗震設(shè)計。

具體來說，火電廠主廠房結(jié)構(gòu)在地震中所面臨的風(fēng)險主要有：主廠房結(jié)構(gòu)的屋面面臨整體坍塌的風(fēng)險，整體結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)明顯扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)之間的連接方式會在地震的作用下，產(chǎn)生剪斷破壞的現(xiàn)象；同時，主廠房機構(gòu)的框架柱，在地震的作用下，也會產(chǎn)生不同狀態(tài)的破壞，并且導(dǎo)致主廠房的鋼筋、箍筋出現(xiàn)外露的現(xiàn)象，并導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞等現(xiàn)象[1]。

2 火電廠主廠房結(jié)構(gòu)性能水平與性能目標分析

2.1 火電廠主廠房結(jié)構(gòu)性能水平及劃分

在火電廠主廠房結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的過程中，按照工業(yè)建筑內(nèi)部設(shè)備使用特點、設(shè)備震害調(diào)研的結(jié)果，可以將其分為位移、速度和加速度敏感型三種類型。其中，位移敏感型和加速敏感型設(shè)備是廠房主體結(jié)構(gòu)中最為重要的設(shè)備，并其設(shè)備基礎(chǔ)位置地面上。在此基礎(chǔ)上，在進行抗震設(shè)計的過程中，可結(jié)合強烈地震下的位移敏感型設(shè)備、以及其結(jié)構(gòu)的抗震性，對內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的綜合性能進行詳細的考慮。

2.2 火電廠主廠房結(jié)構(gòu)性能指標

結(jié)合以往的眼部就不顯示，結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)和破壞程度是影響建筑物結(jié)構(gòu)性能的兩個最為主要的因素。在強烈的地震作用下，火電廠主廠房的結(jié)構(gòu)在剪切力的影響，會對其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的破壞，并且當(dāng)結(jié)構(gòu)形態(tài)破壞的層間位移角在1/3300-1/1100之間的時候，剪力墻就會遭到破壞，而到結(jié)構(gòu)形態(tài)破壞的層間位移角在超出這一范圍的時候，剪力墻就會衰減劇烈，致使其剛度出現(xiàn)嚴重的衰減現(xiàn)象。但是在主廠房抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，剪力墻出現(xiàn)輕微的破壞現(xiàn)象，是不會對結(jié)構(gòu)的使用產(chǎn)生任何負面影響的，因此在設(shè)計的過程中，應(yīng)將層間位移角的極限值進行適當(dāng)?shù)姆艑挘瑢⑵湓O(shè)置在1/1000[2]。

3 火電廠主廠房結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點分析

3.1 汽機房屋面抗震設(shè)計

汽機房屋面是火電廠主廠房結(jié)構(gòu)中最為重要的組成部分，其抗震設(shè)計水平直接關(guān)系著整個主廠房結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的水平。在具體對其進行抗震設(shè)計的過程中，可采用鋼屋架、鋼網(wǎng)架的方式，以提高汽機房屋面的抗震設(shè)計水平。在鋼屋架結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中可在水平、垂直的方向上，與屋面進行聯(lián)合設(shè)計，進而在簡化屋面設(shè)計的基礎(chǔ)上，提升了屋面的設(shè)計水平，進而保證了整體的穩(wěn)定性。同時，在對汽機房屋面進行抗震設(shè)計的過程中，還要對富余度設(shè)計進行詳細的考慮，預(yù)防其主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，避免其在地震作用下，屋面結(jié)構(gòu)整體出現(xiàn)變形、失穩(wěn)、坍塌等現(xiàn)象。

3.2 主廠房框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

在對其進行抗震設(shè)計的過程中，必須要堅持“小震不壞、中震可修、大震不倒”的原則，在設(shè)計的過程中，必須要對結(jié)構(gòu)位移比、周期比、側(cè)剛比等進行精準的計算，并將結(jié)果控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，進而使其滿足相應(yīng)的設(shè)計原則；在進行結(jié)構(gòu)布置設(shè)計上，應(yīng)盡量避免使用短柱或者超短柱，并保證除氧器不位于結(jié)構(gòu)的頂層，煤斗則采用支承式，以減輕結(jié)構(gòu)的地震作用，進而將地震所帶來的危害控制在最小的范圍內(nèi)。另外，在進行樓梯間、樓層大面積開動部位設(shè)計的過程中，應(yīng)保持工藝協(xié)調(diào)，并保證其盡可能不位于結(jié)構(gòu)的端部和角部，以免在地震的作用下，致使其結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形出現(xiàn)增大的現(xiàn)象；在對主廠房的縱向框架梁進行設(shè)計的過程中，應(yīng)采用雙梁布置的方式進行，避免其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)偏心的現(xiàn)象，以提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[3]。

3.3 填充墻與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計

在火電廠主廠房結(jié)構(gòu)中，存在大量的填充墻、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這也是抗震設(shè)計的要點。在具體進行設(shè)計的過程中，主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中所采用的砌體填充墻，主要是結(jié)合火電廠主廠房結(jié)構(gòu)具體的抗震設(shè)計要求和設(shè)計規(guī)范，并對其腰梁、構(gòu)造柱等進行規(guī)范的設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上，對墻體、框架梁柱進行設(shè)計，務(wù)必使其考證可靠、穩(wěn)定的拉結(jié)?？梢哉f，在進行填充墻設(shè)計過程中，不僅要增加整個體系的抗震性能，并要對其周圍的結(jié)構(gòu)進行保護，以免填充墻出現(xiàn)自身的問題。

在對主廠房結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計的過程中，非結(jié)構(gòu)構(gòu)建也是設(shè)計的重點。如：玻璃幕墻、雨蓬等，這些非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在主體結(jié)構(gòu)進行連接發(fā)的過程中，必須要對連接點的位置進行有效的設(shè)計和控制，同時還要對焊縫、螺栓等環(huán)節(jié)進行設(shè)計。在具體設(shè)計的過程中，應(yīng)先利用抗震驗算的方式進行計算，并在保證其使用的基礎(chǔ)上，進一步提升其抗震和安全性能，進而全面提升主廠結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

3.4 廠房樓梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計

在火電廠主體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，樓梯是不可或缺的因素，在具體對其進行設(shè)計的過程中，應(yīng)做到：首先，在進行主廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)采用直板式的樓梯，并且保證樓梯不要選擇在主廠房結(jié)構(gòu)的端部位置，并且在梯板的端部配置梯梁。同時，在設(shè)計的過程中，加入樓梯的轉(zhuǎn)彎處，恰恰位于樓層的中間，在進行下層樓面設(shè)計的過程中，應(yīng)設(shè)計支撐梯梁，以提升樓梯的穩(wěn)定性，進而全面提升主體結(jié)構(gòu)的抗震性能。同時，在進行樓梯設(shè)計的過程中，切忌將其設(shè)計成拆板式，以防在地震的作用下，致使其出現(xiàn)折斷等現(xiàn)象，進而對逃生和救援等產(chǎn)生阻礙；其次，在進行樓梯設(shè)計的過程中，還要切實結(jié)合其詳細的抗震設(shè)計要求和規(guī)范，并結(jié)合廠房的主體結(jié)構(gòu)、樓梯的規(guī)劃形式等，對其進行規(guī)范的設(shè)計。

3.5 運轉(zhuǎn)平臺連接設(shè)計

在火電廠主體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，運轉(zhuǎn)平臺也是設(shè)計的重點所在。在具體對其進行設(shè)計的過程中，必須要在正常溫度變形、水平地震的情況下，必須要保證其順暢滑動，避免其在運行的過程中，主體結(jié)構(gòu)和支承柱之間產(chǎn)生相互的干擾。同時，在設(shè)計過程中，還必須要根據(jù)主廠房的抗震設(shè)計要求和規(guī)范，并對防震縫進行精準的設(shè)計，以免在地震的作用下，發(fā)生機構(gòu)錯動碰撞的現(xiàn)象等；最后，在進行連接設(shè)計的過程中，還要加強抗震時的結(jié)構(gòu)保護設(shè)計，進而全面提升主廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，將地震所帶來的危害降到最小范圍[4]。

4 結(jié)束語

綜上所述，火電廠主廠房在規(guī)劃設(shè)計中，抗震設(shè)計尤為重要。在具體進行抗震設(shè)計過程中，應(yīng)充分結(jié)合火電廠主廠房在地震中所面臨的風(fēng)險，分別從汽機房屋面、主廠房框架結(jié)構(gòu)、填充墻與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、廠房樓梯、運轉(zhuǎn)平臺連接等方面，加強抗?jié)B設(shè)計，進而全面提升整個主廠房的抗震性能。