刍议火电厂主厂房抗震结构设计及措施

刍议火电厂主厂房抗震结构设计及措施摘要：主厂房结构是一个涉及面广、专业性强的体系，它与施

工技术的发展密切相关。本文主要介绍了主厂房设计过程中主厂房抗震结构设计的现状，抗震设计及方法，并针对性的提出了相应的改进措施。

关键字：火电厂；主厂房；抗震结构设计

abstract: the main building structure is one involves an area wide, professional strong system, and it is closely related to the development of construction technology. this paper mainly introduces the design process of main building in seismic design of main building, seismic design and methods, and puts forward the corresponding measures for improvement.

keywords: thermal power plant main building; structural design;

引言

随着科学技术突飞猛进的发展，火力发电厂的单机容量不断增大，主厂房的设计方案越来越多。主厂房作为发电厂中最重要的建筑，它的结构选型、设计方案直接关系到能否满足发电要求及工程是否经济。

在人类所历经的各类自然灾害中，强烈地震是对生命线工程威

胁最大的灾害之一。作为生命线工程的重要组成部分，电力系统一旦失效或遭到破坏，就会造成严重的灾害和难以估量的经济损失，

电力中断不仅严重影响正常的生产生活和抗震救灾工作，而且有可能引发火灾等次生灾害，严重威胁人们的生命和财产安全。

1．电厂土建结构抗震的现状

1.1电厂震害调查

进行震害调查、总结震害经验和教训是研究抗震极为重要的、主要的手段，它是地震造成的大规模原型试验。其相应建筑结构的薄弱环节将暴露无遗。为此，从60年代初开始进行有关地震调查工作。先后调查有关震区的电力设备的震害，如厂房的女儿墙就有倒塌，到9度地震时，主厂房框架破坏严重或倒塌，以及汽机房屋盖大面积塌落。

1.2动力特性的实测和试验

设计院和科研单位，对国内数十座发电厂、变电所的大量建（构）筑物进行过实测和试验工作，并充分揭示了各类结构的自振特性，以主厂房结构为例，在脉动和激振试验下，实测周期与计算周期比较。其计算周期均有偏长。另外，主厂房框排架结构复杂，质量和刚度分布不均，在实测和试验中明显反映出振动过程中伴随有扭转振动的特点。由于厂房结构型式变化和实测周期的数值变化不大，很难作出一个周期统计公式。但是，烟囱的自振周期随高度变化十分明显，且有统计规律，能建立相应经验公式。

1.3构件和节点的模型试验

唐山地震后，主厂房框排架结构的薄弱环节暴露比较充分，特别是节点区的破坏及钢筋焊接接头断裂。为此，曾在南京工学院进

行了齿槽节点和钢筋剖口焊接头的抗震试验。为解决工程急需，建议了剖口加强焊接头型式，可适用千设防烈度为7、8度装配式结构的连接。此外，在钢—混凝土组合结构方面，还进行过外包钢混凝土等结构的有关抗震试验。

1.4抗震汁算

电厂结构一般按反应谱进行常规计算外，用计算模型检验在地震波作用下结构进入弹塑性状态的全过程，从而找出结构的薄弱环节，曾对几个钢筋混凝土结构的电厂主厂房计算后，表明：常规设计方法设计的电厂主厂房，基本满足抗震设防烈度的要求。但是，现有厂房还不能作到“强柱弱粱”结构，其抗震安全度各异，在强震作用下个别构件有可能严重破坏。同时，也表明未经抗震设计的厂房抗震潜力有限。由此说明，对安全性要求较高的主厂房，开展输入地震波考虑结构弹塑性影响的全过程分析很有必要。

1.5抗震构造的改进

火力发电厂主厂房，因工艺需要，其厂房有自身独特的特点，结构比较复杂。对于大机组的厂房尺寸和荷载较大，相应梁柱断面也较大。抗震构造按一般工业与民用建筑的有关规定执行困难较多、且不太合理。结合震害经验及试验研究分析进行了较多考虑，如柱的轴压比适当放宽，箍筋肢距稍为加大，粱端箍筋加密区根据大断面特点有所改进等，以及针对结构薄弱环节，对屋盖系统采取了加强措施。这些措施既保证了结构的安全，也方便了设计和施工。

2.主厂房设计中的抗震设计及分析

2.1主厂房设计中的抗震设计

火力发电厂的主厂房一般都是采用典型的框排架结构，根据研究已有的地震灾害发现火力发电厂的纵向震害小于横向震害。简化的地震反应计算方法，定义层间屈服强度系数为：

ξ（i）＝qy（i）/qe（i）。

其中qy（i）为第i层的屈服剪力，qe（i）为第i层弹性地震剪力。以各断面ξ（i）为震害判据，根据ξ（i）与震害的统计关系，判断各层震害，再综合判断整体震害。

预测流程主要为：将复杂结构简化成多自由度系统，用底部剪力法来计算水平方向上的地震力；采用结构力学中的方法，将连接框架与排架的细杆上的内力计算出来，并且解偶联框架与排架；分别参照预测排架、框架所受震害的方法，计算出关键断面的ξ（i），然后进行比较，根据结果判断各断面所受的震害大小；最后综合判断主厂房所受的震害情况。现有的一些试验和钢筋混凝土实测应变分析表明，剪力墙承受结构的大部分抗震作用，剪力墙的屈服强度在很大程度上影响结构的承载能力和变形，其对应的屈服荷载接近于结构的极限荷载。在剪力墙屈服以后，其刚度降低，承受的剪力减少，框架的水平荷载最多可增加到总荷载的25%，连梁、框架梁柱很快随之屈服，于是整个结构发生侧移。由于模型结构的弹塑性性能逐步发展，结构的变形特点发展到以剪力变形为主的剪切性，但是结构的位移明显增加，剪力墙屈服达到最大荷载值时，相应的结构位移增幅高达200%。在地震波的作用下，结构的屈服顺序为：