火力发电厂主厂房框架强梁弱柱分析

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1、十请d济^学T程顾I‘学位论文1绪论1．1火力发电厂抗震研究概况我国是一个多地震国家，抗震设防在6度及6度以上的地区占全国国土面积的60％。我国义是世界上遭受震害最为严重的国家之一。地震给我国造成的人员伤亡居世界之最，造成的经济损失十分巨大。以唐山地震为例，地震造成242月余人死亡，直接经济损失上百亿元．重建又花近百亿元。1971年美围圣费南多(SANFERNANDO)地震，供电、通信、交通以及城市公用设施遭到很大破坏，导致整个城市瘫痪。地震工程学的一个新领域——生命线地震工程随之诞生，其中电力设施是生命线工程的重要

2、内容。1975年海城和1976年唐ill地震，我国也认识到生命线工程的重要性。电力设施震害所造成的极大经济损失和严重次生灾害，使人们清楚地认识到电力设施震害是不可忽视的能源震害。圈I1l唐山地震某火电』汽机房屋盖倒塌此后，在原电力工业部和电力规划设计总院的领导下比较全面地开展了电力设施的抗震研究，进行了震害调查、结构动力特性实测和试验、振动台模型试验、构件和节点的模型试验、抗震计算分析等工作。在以上工作的基础上先后完成了DL5022—93《火力发电厂土建结构设计技术规定》和GB50260．96《电力设施抗震设计规范》

3、等规范的抗震设计内容16,7,sl。目消刚济^学T程《i哔位论i削1I2唐山地震某电厂除氧煤仓闻倒塌1996年4月，国家电力公司电力规划设计总院提出进行《火力发电厂主厂房结构抗震设计技术》项目的研究，并于1997年列入崮家电力公司《“九五”期问电力勘测设计重点科技攻关项目》。该项目属“高参数大容量火电厂设计技术研究”的于项目(T-21／ILl97)，是国家电力公司的重点科研项目。该项目己j：2004年3月10闩完成验收u卅。该项目是研究解决300MW级及以上机组，重点足600MW级机组的钢筋混凝士结构、钢一混凝t组合

4、结构和钒结构等主厂房的抗震没计理论和堤计方法，内容主要有：高强混凝土的应用及其在薄弱环节中的抗震；钢管混凝土，外包钢混凝土连接节点的抗震性能；钢结构结构体系和连接节点设计以及强震作用下铰接和刚性节点的动力特性；新型减震、消能材料研制及消能支撑的抗震：各类结构的破坏机理和薄弱环节。在钢筋混凝土结构方面，该项目首次选取圭厂房3跨3榀框排架子空间模型进行了拟动力试验研究，重点研究了该类结构在水平地震作用F的变形及承载能力、裂缝_：rf=展及塑性铰的形成过程、不同阶段模型结构的动力参数变化及模型结构的刚度退化等。研究结果表明

5、：厂房的横向结构体系能满足“小震不坏”的要求；在最大输入加速度O309，J房的横向结构体系能满足不发生倒塌的要求，但在更高烈度区采用钢筋混凝土结构体系应当采取更高的抗震措施。横向框排架结构的整体刚度偏小，结构两个主轴方向动力特性相差较大，对抗震不利。结构中普遍存在的变梁变柱异型节点受力复杂，薄弱环节多，应引起设计的充分重视。该类结构质量和刚度分布复杂，结构不规则，应采片j考虑空间扭转耦联的计算方法。申请同济人学丁程硕士学位论文在钢筋混凝土结构方面，该项目还对框架异型节点进行了抗震性能试验研究，分析了框架异型节点的受力

6、与常规节点的异同。在分析钢筋混凝土异型节点受力的基础上，提出了由小梁小柱决定的“小核芯"概念，得出框架异型节点的承载力取决于异型节点“小核芯"的结论。研究了梁柱截面变化、轴压力和箍筋对异型节点抗剪性能的影响，并以“小核芯"为基本分析单元推导出了钢筋混凝土框架异型节点的抗剪承载力计算公式【371。除上述研究成果外，对火力发电厂主厂房钢筋混凝土框排架结构的研究根据火电厂主厂房纵向震害小于横向震害的事实，分析时一般取一榀横向框排架，简化为平面结构进行地震反应计算。高小日土【32，331等人提出了简化的计算方法，定义层间屈服

7、强度系数为：孝(f)=Q。(0／Q(f)(1．1．1)其中Q，(f)为第i层的屈服剪力，Q(f)为第i层的弹性地震剪力。以各断面孝(f)为震害判据，根据孝(f)与震害的统计关系，判断各层震害，预测步骤大体分为：(1)将结构简化为集中质量多自由度系统，采用底部剪力法计算水平地震力：(2)用结构力学中的力法求出排架与框架连接细杆的内力，将框架和排架解耦；(3)分别参照排架、框架震害预测方法，求出关键断面的f(f)，进行比较以判断各断面震害；(4)根据有关指标，综合判断主厂房震害。李树桢、尹之洲34,35】等用直接积分法对

8、电厂主厂房进行了弹塑性地震反应分析，以延伸率作为震害判别指标，分析时取一榀框排架，简化为平面结构，用杆系分层集中质量模型计算结构的地震反应。杆元采用单分量弹塑性模型，每个杆元由弹性线元、非弹性弯曲弹簧、非弹性节点旋转弹簧和刚性域四部分组成。弹性线元恒为弹性，其刚度为杆的初始刚度(EI)：非弹性弯曲弹簧的恢复力特性采用三折线附汜da恢复力模型；节