电厂主厂房抗震设计的探讨.pdf

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1、文章编号：1009—9“l(2011)03-0029—02电厂主厂房抗震设计的探讨口口黎俊华(武汉都市环保工程技术股份有限公司，湖北武汉430071)摘要：对火电厂主厂房的抗震设计进行了分析与探讨。关键词：火电厂；主厂房；抗震设计中图分类号：TU271．1文献标识码：B引言框排架结构是电厂主厂房抗震设计中常见的一种结构形式，也是火电厂主厂房的主要抗震形式，这种结构体系主要由横向框排架、纵向框架及钢筋混凝土有檩或无檩屋盖(或钢屋架一压型钢板屋面体系)组成。本文对大空间框架结构及其优化进行了研究和分析。1主厂房框一排架结构体系我国电厂主厂房抗震设计主要采用横向框排架结构(一般除氧跨为框架结构，

2、汽机跨为大空间单层排架结构)，随着单机容量的不断增大，框排架高度差增大，使得厂房整体刚度非常不均匀，结构整体抗震性能差，抗震等级比较低，这种结构体系由于其质心和刚心偏离比较大，结构在横向以及竖向非常不规则，地震计算时会产生很大的扭转效应，对抗震设计有明显的不利影响。为了克服这种缺点，我国的电厂主厂房采用了结构式抗震体系。为了优化抗震结构，可以将框架的刚度和消能支撑的刚度均匀分布，同时要使消能器和消能支撑的性能匹配结构的性能，使结构在各个方向都具有稳定性，从而提高其抗震性能。原型结构不同于模型结构，它一般是在底层发生破坏，这对整体的结构抗震极为不利。在这种情况下，可以考虑加大底层框架刚度和底

3、层框排架柱的配筋，对底层框排架柱箍筋全高加密，加强角柱的体积配箍率及纵向配筋，加强底层消能器和底层消能支撑(抗震支撑)的消能能力等构造措施，来提高整个结构的抗震性能。同时，还要加强对消能器和消能支撑的优化，加强二者之间的共同作用，以保障消能支撑有良好的变形能力和消能能力。对该类结构在水平地震壬1：用下的变形及承载能力、框排架柱的承载能力、裂缝开展以及塑性铰形成过程、不同阶段模型结构的动力参数变化以及模型结构的刚度退化等的研究表明，厂房的横向结构体系能够满足等级较小的地震；同时这类主厂房的横向结构体系只能够满足不倒塌，在地震强度更高时，采用横向框排架钢筋混凝土结构体系一定要采取更优化的抗震措

4、施。这种结构的缺点是横向框排架结构的整体刚度比较小，结构体系两个主轴方向的动力特性相差较大，不利于抗震。在这种结构中普遍存在着这样一种现象：梁边柱的异型节点受力复杂，薄弱环节较多，在地震作用时容易发生破坏，在设计中应引起重视。我们采用框架异型节点的方法进行研究。对于该结构的研究表明，异型边节点与异型中节点的初裂及抗剪承载能力取决于异型节点的“混凝土小核芯”尺寸、混凝土强度等级和配筋状况。有限元分析和试验结果均表明，轴压力对异型节点抗剪能力的有利作用应折减一半，与现行规范的规定相同。覆盖于节点“小核芯”的直交梁对节点核芯混凝土有很强的约束作用，能显著提高节点核芯的抗裂和抗剪承载能力。在模型试

5、验和计算的基础上，得出了异型边节点和异型中节点基于“小核芯”尺寸的抗裂和抗剪承载能力公式。改善异型节点的抗震性能，可采取在节点域配置斜向交叉钢筋，以及在节点域浇注钢纤维混凝土等方法。2单层大空间体系复杂结构的分析对于工业厂房的地震反应分析，在横向是取一排架或框排架作为计算单元；在纵向是取一个柱列，忽略结构的整体作用。换言之，该结构屋盖的水平刚度可以忽略不计，地震期间各排架、框排架和山墙都是独立振动而互不影响。有学者根据单层厂房的实测数据，对单层厂房的空间整体1=作与变形性质进行了研究，进而提出建材技术与应用3／2011·29·了空间振动理论。该理论为工业厂房抗震空间分析奠定了理论基础。根据

6、实测数据所获得的结构厂房整体变形性质，我们可以提出一个简单的简化模型，“用屋盖将一系列排架和山墙联系起来而形成一个空间体系”，同时我们认为，从结构体系的整体来看，主厂房屋盖的横向变形是以剪切变形为主，在结构分析中，可以视屋盖为水平剪切梁，如果将横向排架所起的约束作用简化为沿纵向均匀分布的弹性约束，也就可以将数量较多的弹件支座用符合文克尔假定的弹性地基来代替。对于单层大空间体系复杂结构，一般采用混凝土组合结构和钢结构等抗震设计、计算和构造以及抗震措施。针对大型电厂主厂房结构的特点，重点、内容有以下几个方面：钢筋混凝土结构着重解决高强度混凝土在主厂房结构中的应用及薄弱环节的抗震；组合结构要解决

7、钢管混凝土、外包钢的节点及楼盖等组合结构及其节点连接的抗震性能；钢结构主要解决结构体系和连接节点设计构造及强震作用下钢结构的铰接和刚性节点特性；减震、耗能措施主要侧重于新型材料研制、消能支撑的抗震以及新型减震、消能材料及其在支撑中的应用等。3抗震结构的运用地震作用非常复杂，是建筑抗震设计的一个重要环节，做好抗震结构的分析至关重要。鉴于结构类型和体型简单与复杂的差异等，在地震作用计算中又可分为简化计算方法和较为复杂的精细计