建筑抗震设计及措施

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1、建筑抗震设计及措施建筑抗震设计及措施　　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。　　电厂震害调查　　进行震害

2、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。　　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

3、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。　　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

4、行过外包钢混凝土等结构的有关抗震试验。　　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。　　抗震构造的改进　　火力

5、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。　　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

6、害。简化的地震反应计算方法，定义层间屈服强度系数为：　　ξ＝Qy/Qe。　　其中Qy为第i层的屈服剪力，Qe为第i层弹性地震剪力。以各断面ξ为震害判据，根据ξ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，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

7、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：剪力墙根部→框架各层梁端→框架各柱根部

8、。　　剪力墙混凝土的强度等级和框架柱混凝土的强度等级不应差别过大，而且剪力墙的配筋还有必要改进；剪力墙先屈服，框架柱再屈服的破坏模式是一种比较理想的抗震结构型式。因此，采取一定措施让剪力墙率先屈服后，框架不是随之破坏而是还可承担一定的地震作用，延长结构的破坏过程；框架顶层各构