摘 要：隨著我國經(jīng)濟科技水平的提高，以及各方面技術不斷與國際接軌，火電技術在我國正朝著現(xiàn)代化、國際化的方向發(fā)展。國家也結合各方面的高新技術，對設計土建結構的規(guī)范做出了相應的調(diào)整。本文以新修訂的《建筑抗震設計規(guī)范》為根據(jù)，并結合其在發(fā)電廠主廠房鋼筋混凝土框排架結構設計中的應用，對主廠房結構地地震反應受場地條件影響進行了闡述，對支撐布置的形式提出了合理的建議，提出從抗震相關措施、結構設計等方面入手進行探究，以使結構設計能夠達到規(guī)范的所規(guī)定的安全標準。

關鍵詞：新抗震規(guī)范；發(fā)電廠主廠房；土建結構設計；應用分析

引 言

隨著我國對國外先進技術的不斷引進和國內(nèi)電力工業(yè)的發(fā)展以及高參數(shù)、大容量的火電機組的興起，國內(nèi)眾多先進技術的應用和研究，加快了火電技術在我國向著現(xiàn)代化和國際化方向發(fā)展的步伐。并且由于建筑業(yè)在我國國內(nèi)的發(fā)展，帶動著電力設計領域越來越廣泛地使用高新技術。電子土建技術發(fā)展需要與民用建筑領域以及整個行業(yè)領域的發(fā)展保持同步，甚至處于領先地位。自2010年國家對新規(guī)范進行修改以來，土建結構設計面臨著許多新的挑戰(zhàn)，眾多專家也迫切的需要對電力土建技術進行研究和開發(fā)。

通過對舊規(guī)范進行修訂，也標志著國內(nèi)的土建標準正在逐漸開始拉近與世界先進的規(guī)范標準之間的距離。施工技術和土建設計需要滿足大容量機組火電廠更加嚴格、更新、更高的需求。其修改過程對國際慣例以及國際的發(fā)展趨勢進行了參照，修改后涵蓋內(nèi)容更廣，安全水平更高。尤其是對執(zhí)行強制性條文的把握上十分明顯。新版行業(yè)標準的修訂會遵循新抗震規(guī)范允許對行業(yè)有特殊要求的工業(yè)建筑按專門行業(yè)規(guī)定執(zhí)行這一原則，并根據(jù)一些在電廠使用的特殊設計工藝，對一些條文的修改會與國家的抗震規(guī)范條文有所區(qū)別，但是要嚴格執(zhí)行涉及到結構安全的重要強制性標準，并且有針對性的制定相關的規(guī)定限制。新規(guī)范中新增了結構抗震分析、抗震變形驗算、樓層地震剪力控制和不規(guī)則建筑結構的概念設計等的相關規(guī)定，并對抗震措施設計要求進行了改進。針對諸如大容量、高參數(shù)機組廠房此類的電廠主廠房排架結構復雜的結構體系在改進過程中新出現(xiàn)的問題，為確保結構設計能夠達到規(guī)定的安全標準，需要深入的對抗震設計理論進行研究。

1 結構概念設計原則

概念設計是在進行結構設計的同時，將廠房的結構總體地震反應放在考慮的第一位，然后根據(jù)結構的破壞過程以及破壞機制對地震設計準則進行靈活地運用。

新抗震規(guī)范中新增對結構概念設計的強制性要求，并且對限制指標進行了具體要求，使嚴重不規(guī)則、特別不規(guī)則以及不規(guī)則程度的區(qū)分標準更加明確。根據(jù)這一衡量標準，應根據(jù)豎向和平面不規(guī)則、荷載不均勻分布等框排架結構在電廠主廠房實際應用過程中存在的一些超標情況，提出與之相對應的條件對其進行限值。設計人員在對結構進行設計時，需要對優(yōu)化結構布置有足夠的重視，在盡可能對工藝設計要求進行滿足的同時，要對布置進行調(diào)整，為滿足結構布置比較規(guī)則的要求，要對斷面、層高進行優(yōu)化，并對結構構件以及抗側力構件進行均勻布置，最大程度地使結構布置中存在錯層、短柱和薄弱層的現(xiàn)象得到減少或避免。針對各電廠主廠房特點的不同，查找造成結構不規(guī)則的源頭并對其進行研究解決。如：煤斗的支撐層剛度較低的問題；側向剛度由于梁斷面大幅變化、層高不均勻而造成的不均勻；平面由于集中控制樓插入框架的布置導致凹凸不規(guī)則；局部剛度由于樓面錯層或者過多開孔導致的不連續(xù)等。同時在行業(yè)規(guī)定中對影響結構概念設計的突出問題加以限制，以克服在當下工程設計的過程中所出現(xiàn)的方向不明確現(xiàn)象。所以在規(guī)定中還需要限值下列幾個方面：

（1）若框架在由于工藝布置受到限值的情況下而使用錯層結構，則對其采取的抗震措施需要嚴格進行。同時在8、9度區(qū)以及7度Ⅲ、Ⅳ類場地時，不應將錯層結構用在該鋼筋混凝土框架相鄰跨上。

（2）宜在樓層或接近樓層的地方布置行車荷載作用點。

（3）鋼梁與混凝土樓板之間應在結構分析需要考慮到樓板的剛度并且樓板梁采用鋼梁時有可靠的連接。

（4）宜在樓層處梁高范圍內(nèi)布置框架與排架跨的聯(lián)結點。在8、9度區(qū)以及7度Ⅲ、Ⅳ類場地時，不應在層間設置。

（5）應力求在沿豎直方向布置各層框架梁的過程中使各層間剛度的差異盡可能的減少，以防止薄弱層的形成。

（6）宜考慮將水平支撐設置在相鄰的樓層或盡可能地讓其他料斗或者煤倉的重心與支承點所在的樓層處靠近，以讓地震作用得到傳遞，并且應使相應的樓層在水平方向具有足夠的剛度。

2 發(fā)電廠合理的支撐布置形式

一般采用鋼框架一中心支撐體系或者混凝土框架一抗震強墻（支撐）體系搭建高烈度區(qū)大機組發(fā)電廠的主廠房，有支撐結構承擔地震引起的水平荷載。由于為了配合工作量的減少以及工藝布置的要求，結構往往被工藝專業(yè)要求將支撐布置減少甚至對布置于廠房兩端的支撐進行嚴格限制。這樣會造成地震作用因主廠房的支撐過于集中的布置而集中于某幾個支座上。從實際上來講，如果能夠均勻的沿著縱向對支撐進行布置，雖然主廠房的總地震反應會增大、剛度會增大，但是支座反力在地震作用下卻會減小得十分明顯。對支撐進行合理的布置，能夠使整體承載能力以及整體結構剛度分布得更加均勻，使剛度在各軸線側向之間相互接近。對結構動力特性的差異在兩個主軸方向的差異進行減小，并對汽機廠房外側柱列的縱向剛度進行加強：宜在荷載較大的柱間布置支撐，對上下貫通。結構自振周期會隨著整體結構的剛度的增加而減少，同時也會增大結構的地震反應。在不改變支撐在鋼框架一支體系中的布置方式以及數(shù)量的情況下，若要使地震反應得到減小，可通過對支撐截面面積進行減小以讓結構的剛度得到減少的方式來解決。所以并不是支撐的截面越大抗震反應越好，如果要既具有一定的經(jīng)濟性又能夠滿足結構安全，就需要通過精確的計算要求進行合理的選擇。

3 抗震構造的改進

因為工藝對發(fā)電廠主廠房有很高的要求，同時各個廠房都具有其本身獨特的優(yōu)缺點導致結構整體較為復雜，導致主廠房的開間尺寸、荷載以及結構跨度較大，由此也就增大了與之相應的梁柱的斷面。這就使電廠主廠房比民用建筑在抗震規(guī)范條文的執(zhí)行上要困難許多，并且有時在執(zhí)行過程中也不是十分適合實際情況。結合一系列的試驗分析以及震駭?shù)慕?jīng)驗，并采取措施對一些相對薄弱的環(huán)節(jié)進行了加強。平面布置在主廠房中要力求有規(guī)則、整齊合理、簡單、質(zhì)量和剛度均勻對稱、受力明確。應在局剛度中心比較近的位置設置質(zhì)量大的設備，不適合在結構單元的邊緣布置質(zhì)量大的跨間，較長的懸臂結構要盡量減少使用，并且較重的設備不適合布置在懸臂結構上。

（1）新型技術以及新型材料的使用，有相對充裕的資金投入到新建建筑當中，在重要的設備以及重要的結構中，韌性、可焊性以及延性較好的專用鋼筋應被優(yōu)先使用到鋼筋混凝土當中。

布置工藝應與主廠房的豎向布置緊密結合起來，并盡可能低位布置相關的設備。并且為了就愛你各地主廠房的重心和高度，要對結構的自重以及工藝荷載進行適當?shù)慕档?。要才采用減少廠區(qū)挖方的階梯式布置形式，并對地形進行充分的利用，對廠區(qū)進行豎向布置。

（2）只有廠房的整體性得到了保證才能夠讓結構在經(jīng)過大震之后不倒不塌，這就需要對支撐體系進行加強。首先要保證有齊備的支撐系統(tǒng)，使天窗架以及支撐柱間的抗震能力同時得到加強。其次屋面板的連續(xù)整體性也需要得到保證。

（3）應在設計中采用質(zhì)量較輕的輕質(zhì)墻板作為主廠房的圍護，若砌體維護必須使用，則要加強在原有規(guī)范基礎上的連接構造措施。

（4）在對汽機房屋面板的設計過程中，三個點焊接也十分重要，要減小端柱間的相對變形，并對端柱間的整體剛度進行加強，同時對該類型面板的焊接構造也要十分明確。

（5）建筑物的平面布置力求方正簡潔，一些曲折凹凸的變化要盡量避免，空間和平面剛度要盡可能的保證均勻，盡量讓剛度中心與房屋的質(zhì)量中心接近或留有一定的重合。

4 結束語

綜上，通過一對發(fā)電廠主廠房土建結構進行一系列的抗震改造，相較于以前已經(jīng)有了相當?shù)倪M步，通過對一系列的理論的分析以及研究，大機組廠房面臨的新問題都得到了進一步的解決，抗震措施已經(jīng)變得經(jīng)濟有效。對設計標準的制定來講，對比新老規(guī)范，并開展具有代表性的實驗會讓其可行性得到顯著的提高。從行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀進行預測和判斷，未來主廠房設計的基本規(guī)定將是三維空間分析，鋼結構在主廠房中的應用將更加廣泛，在高地震區(qū)尤為顯著。土建行業(yè)規(guī)范的抗震條文修訂將以加強抗震措施設計以及研究并提出更嚴格的結構分析要求、電力土建設計強化概念作為指導思想。這將使電廠建筑抗震技術得到進一步的發(fā)張和提高。

參考文獻

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作者簡介：甘立勝（1969-），男，碩士研究生，高級工程師，主要從事結構設計工作和安全質(zhì)量管理工作。