火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點分析

靳鵬

摘? 要：為了更好地保障火力發(fā)電廠主廠房的安全性與穩(wěn)定性，需要對火力發(fā)電廠的主廠房結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的抗震設(shè)計。本文分析當前火力發(fā)電廠主廠房震害破壞的情況以及主要原因，在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的主廠房結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點，從汽機房屋面、主廠房框架、牛腿與汽機房運轉(zhuǎn)層等方面展開探究，旨在提供參考建議。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;主廠房結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計

引言：在地震發(fā)生時，火力發(fā)電廠中的各個建筑物結(jié)構(gòu)都會遭到不同程度的破壞，導致人員生命安全受到威脅，相關(guān)發(fā)電設(shè)備以及管道出現(xiàn)嚴重的損害，使得火力發(fā)電廠無法在震后的短時間內(nèi)就能夠恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)，不僅給火力發(fā)電廠帶來巨大的經(jīng)濟損失，還嚴重影響到人們的正常生活，因此必須要對主廠房進行抗震設(shè)計。

1.火力發(fā)電廠主廠房震害破壞情況及原因

通常情況下，火力發(fā)電廠在地震作用后會產(chǎn)生各種各樣的問題，以下就部分結(jié)構(gòu)在地震中的破壞情況及原因進行相應(yīng)的分析：

（1）汽機房屋面結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在地震作用下若出現(xiàn)整體垮塌，主要原因可能是采用的鋼網(wǎng)架的拉桿內(nèi)力出現(xiàn)變化，其中的多根桿件失效導致整體結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定性，在地震外力的作用下使主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，致使汽機房屋面結(jié)構(gòu)整體坍塌。（2）主廠房框架。在地震過程中主廠房框架容易受到不同程度的破壞，主要原因是結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的扭轉(zhuǎn)，底層柱受到極大的地震力剪力，導致遭受嚴重的破壞。（3）牛腿。在地震作用下容易造成牛腿出現(xiàn)裂紋，部分牛腿混凝土脫落，鋼筋出露的現(xiàn)象，其主要原因是運轉(zhuǎn)層平臺與框架結(jié)構(gòu)間出現(xiàn)水平錯動，產(chǎn)生的摩擦力使牛腿出現(xiàn)裂縫。（4）填充墻。填充墻容易出現(xiàn)交叉性的破壞，主要是因為墻體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)兩個方向力導致的水平變形，使墻體剪壓受到破壞。（5）樓梯。樓梯出現(xiàn)梯板折斷的原因是在地震作用下，兩端支撐梯板的梁在變形方向與大小上存在差異，導致樓梯轉(zhuǎn)折處出現(xiàn)折斷[1]。

2.火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的要點

2.1.汽機房屋面結(jié)構(gòu)

汽機房屋面結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計水平將直接影響到火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)的抗震情況。在開展汽機房屋面結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計過程中，一般可以運用鋼屋架與鋼網(wǎng)架兩種結(jié)構(gòu)。由于鋼屋架的整體傳力體系比較簡單，能夠受到水平、橫向、垂直等多個方向的力的作用，具有較好的整體性能。同時，鋼屋架具有較強的平面剛度，能夠產(chǎn)生非常好的水平荷載效果，將其與屋面結(jié)構(gòu)進行結(jié)合，既可以使屋面的設(shè)計更加簡潔，還能夠提升屋面整體的抗震設(shè)計水平，提高主廠房的穩(wěn)定性。

在運用鋼網(wǎng)架進行抗震設(shè)計時，由于其整體性、平面內(nèi)剛度以及傳遞水平荷載的能力均很強，理論上很適合用于汽機房屋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計，但是在使用前需要將其交給專門的廠家負責施工和設(shè)計，廠家在設(shè)計時通常無法考慮到鋼網(wǎng)架的富余度，并且忽視了主體結(jié)構(gòu)的變形對鋼網(wǎng)架造成的影響，因此導致汽機房屋面整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性出現(xiàn)問題。

2.2.主廠房框架結(jié)構(gòu)

在進行主廠房框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計時，必須要遵循“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)計原則，從整體角度入手對其進行整體的規(guī)劃，并且確保結(jié)構(gòu)位移比、周期比、側(cè)剛比等各項指標均在規(guī)定的范圍內(nèi)，同時對各項指標進行驗算，保證主廠房的框架結(jié)構(gòu)能夠滿足“大震不倒”的設(shè)計原則。在開展結(jié)構(gòu)布置的設(shè)計中，應(yīng)當盡量避免或減少短柱或超短柱的使用，確保除氧器不要放置在框架結(jié)構(gòu)的頂層，同時采用支撐式煤斗，從而有效降低重力荷載代表值的高度，減輕地震發(fā)生時對框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用。

在主廠房框架結(jié)構(gòu)中樓梯間、樓層等部分進行大面積抗震設(shè)計時，應(yīng)當盡量確保其不處于框架結(jié)構(gòu)的端部或角部，從而最大程度上避免因地震造成的結(jié)構(gòu)大面積扭轉(zhuǎn)變形的情況;在縱向框架梁柱設(shè)計中，應(yīng)當采用雙梁布置的方式，盡可能地避免結(jié)構(gòu)發(fā)生偏心現(xiàn)象，從而有效提升主廠房框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.3.牛腿與汽機房運轉(zhuǎn)層平臺

在火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，牛腿與汽機房運轉(zhuǎn)層平臺的設(shè)計也十分重要。在實際設(shè)計過程中，為了確保牛腿與汽機房運轉(zhuǎn)層平臺之間能夠在日常結(jié)構(gòu)正常溫度變形以及水平地震作用下順利地運行，最大程度上降低主體結(jié)構(gòu)與支撐柱之間的影響，應(yīng)當將牛腿與汽機房運轉(zhuǎn)平臺之間進行較好的連接，盡量設(shè)計為相互自由水平移動的形式。同時，在抗震設(shè)計過程中，應(yīng)當嚴格按照抗震設(shè)計要求和規(guī)范標準，并且精確的設(shè)計地震縫，有效避免地震中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)相互錯動碰撞的情況，減小摩擦力對牛腿產(chǎn)生的影響[2]。

2.4.砌體填充墻與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件

在火力發(fā)電廠主廠房結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，需要運用大量的砌體填充墻以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。砌體填充墻的設(shè)計需要按照《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的要求對構(gòu)造柱、腰梁、墻體、框架梁等方面進行設(shè)計。在砌體填充墻的設(shè)計過程中，不僅要提升主廠房結(jié)構(gòu)的整體抗震能力，還應(yīng)當對其周邊的結(jié)構(gòu)進行保護，確保砌體填充墻自身存在問題。

在主廠房結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，還應(yīng)當對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行設(shè)計，其中懸挑或外伸的鋼結(jié)構(gòu)雨棚、玻璃幕墻等構(gòu)件都應(yīng)當對其連接點的位置進行合理地控制，按照抗震驗算的方式對各個連接點進行計算，充分提升主廠房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

2.5.主廠房樓梯設(shè)計

在火力發(fā)電廠的樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)當采用直板式的樓梯，選擇合適的位置，盡可能地避免設(shè)置與結(jié)構(gòu)端部，并且需要配備相應(yīng)的梯梁。同時，如何樓梯的轉(zhuǎn)角處恰好位于樓層的正中間，因此需要在樓層下方設(shè)置梯梁的支撐結(jié)構(gòu)，從而有效提升樓梯的穩(wěn)定性。此外，在主廠房樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不能夠?qū)⑵湓O(shè)計為拆板式，盡可能地避免因地震造成的折斷情況，為人員的疏散與逃生提供更多的阻礙。最后，要充分根據(jù)抗震設(shè)計要求及規(guī)范標準、主廠房的整體結(jié)構(gòu)、樓梯規(guī)劃形式等方面展開系統(tǒng)地設(shè)計。

結(jié)束語：

在進行火力發(fā)電廠的規(guī)劃設(shè)計工作中，需要特別注意主廠房結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)當結(jié)合火力發(fā)電廠自身的情況以及所處的地理位置，系統(tǒng)地分析在地震發(fā)生時火力發(fā)電廠主廠房可能會面臨的風險，有針對性地展開抗震設(shè)計，從而全面地提升火力發(fā)電廠整個主廠房的穩(wěn)定性與安全性。

參考文獻：

[1]李大濤.火電廠主廠房結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計分析[J].四川水泥，2019，（06）：103.

[2]張煒.火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[J].建材與裝飾，2019，（05）：234-235.