據悉，我國地震抗震標準，不同地區的建筑物是不一樣的，主要依據國家的抗震設防烈度圖，分6～9級不同的抗震設防標準，不同地區的建筑物須執行相應地震級 別的建筑物抗震標準。“這些標準很多都是強制性的，如烈度在6度以上的地區，所有的建筑物都必須執行地震抗震設防標準，否則建筑物不予以驗收。

　　本文是國家級期刊《建材發展導向》中的一篇論文范文，《建材發展導向》是由云南建材集團有限公司主管，中國建材工業經濟研究會主辦的全國建材行業唯一的綜合性科技期刊。國際標準刊號：ISSN 1672-1675;國內統一刊號：CN 53-1185/TU，郵發代號：64-83。

　　辦刊宗旨：雜志以技術創新、管理創新、市場創新為宗旨，以全國性、導向性、新穎性為目標，以面向世界、面向未來、面向現代化為方向，以內容新、結構好、質量高為尺度，更新版面，重設欄目。

　　欄目設置：高層經論、宏觀動向、行業論壇、政策導向、市場導向、裝備導向、工作探索、經營管理、科技創新、應用技術、綠色建材、節能減排、墻材革新、建材美學、裝飾天地、建材人物、企業風采、交流園地、工會工作等。

　　摘要：主廠房結構是一個涉及面廣、專業性強的體系，它與施工技術的發展密切相關。本文主要介紹了主廠房設計過程中主廠房抗震結構設計的現狀，抗震設計及方法，并針對性的提出了相應的改進措施。

　　關鍵字：火電廠,主廠房,抗震結構設計

　　引言

　　隨著科學技術突飛猛進的發展，火力發電廠的單機容量不斷增大，主廠房的設計方案越來越多。主廠房作為發電廠中最重要的建筑，它的結構選型、設計方案直接關系到能否滿足發電要求及工程是否經濟。

　　在人類所歷經的各類自然災害中，強烈地震是對生命線工程威脅最大的災害之一。作為生命線工程的重要組成部分，電力系統一旦失效或遭到破壞，就會造成嚴重的災害和難以估量的經濟損失，電力中斷不僅嚴重影響正常的生產生活和抗震救災工作，而且有可能引發火災等次生災害，嚴重威脅人們的生命和財產安全。

　　1．電廠土建結構抗震的現狀

　　1.1電廠震害調查

　　進行震害調查、總結震害經驗和教訓是研究抗震極為重要的、主要的手段，它是地震造成的大規模原型試驗。其相應建筑結構的薄弱環節將暴露無遺。為此，從60年代初開始進行有關地震調查工作。先后調查有關震區的電力設備的震害，如廠房的女兒墻就有倒塌，到9度地震時，主廠房框架破壞嚴重或倒塌，以及汽機房屋蓋大面積塌落。

　　1.2動力特性的實測和試驗

　　設計院和科研單位，對國內數十座發電廠、變電所的大量建（構）筑物進行過實測和試驗工作，并充分揭示了各類結構的自振特性，以主廠房結構為例，在脈動和激振試驗下，實測周期與計算周期比較。其計算周期均有偏長。另外，主廠房框排架結構復雜，質量和剛度分布不均，在實測和試驗中明顯反映出振動過程中伴隨有扭轉振動的特點。由于廠房結構型式變化和實測周期的數值變化不大，很難作出一個周期統計公式。但是，煙囪的自振周期隨高度變化十分明顯，且有統計規律，能建立相應經驗公式。

　　1.3構件和節點的模型試驗

　　唐山地震后，主廠房框排架結構的薄弱環節暴露比較充分，特別是節點區的破壞及鋼筋焊接接頭斷裂。為此，曾在南京工學院進行了齒槽節點和鋼筋剖口焊接頭的抗震試驗。為解決工程急需，建議了剖口加強焊接頭型式，可適用千設防烈度為7、8度裝配式結構的連接。此外，在鋼—混凝土組合結構方面，還進行過外包鋼混凝土等結構的有關抗震試驗。

　　1.4抗震汁算

　　電廠結構一般按反應譜進行常規計算外，用計算模型檢驗在地震波作用下結構進入彈塑性狀態的全過程，從而找出結構的薄弱環節，曾對幾個鋼筋混凝土結構的電廠主廠房計算后，表明：常規設計方法設計的電廠主廠房，基本滿足抗震設防烈度的要求。但是，現有廠房還不能作到“強柱弱粱”結構，其抗震安全度各異，在強震作用下個別構件有可能嚴重破壞。同時，也表明未經抗震設計的廠房抗震潛力有限。由此說明，對安全性要求較高的主廠房，開展輸入地震波考慮結構彈塑性影響的全過程分析很有必要。

　　1.5抗震構造的改進

　　火力發電廠主廠房，因工藝需要，其廠房有自身獨特的特點，結構比較復雜。對于大機組的廠房尺寸和荷載較大，相應梁柱斷面也較大。抗震構造按一般工業與民用建筑的有關規定執行困難較多、且不太合理。結合震害經驗及試驗研究分析進行了較多考慮，如柱的軸壓比適當放寬，箍筋肢距稍為加大，粱端箍筋加密區根據大斷面特點有所改進等，以及針對結構薄弱環節，對屋蓋系統采取了加強措施。這些措施既保證了結構的安全，也方便了設計和施工。

　　2.主廠房設計中的抗震設計及分析

　　2.1主廠房設計中的抗震設計

　　火力發電廠的主廠房一般都是采用典型的框排架結構，根據研究已有的地震災害發現火力發電廠的縱向震害小于橫向震害。簡化的地震反應計算方法，定義層間屈服強度系數為：

　　ξ（i）＝Qy（i）/Qe（i）。

　　其中Qy（i）為第i層的屈服剪力，Qe（i）為第i層彈性地震剪力。以各斷面ξ（i）為震害判據，根據ξ（i）與震害的統計關系，判斷各層震害，再綜合判斷整體震害。

　　預測流程主要為：將復雜結構簡化成多自由度系統，用底部剪力法來計算水平方向上的地震力；采用結構力學中的方法，將連接框架與排架的細桿上的內力計算出來，并且解偶聯框架與排架；分別參照預測排架、框架所受震害的方法，計算出關鍵斷面的ξ（i），然后進行比較，根據結果判斷各斷面所受的震害大小；最后綜合判斷主廠房所受的震害情況。現有的一些試驗和鋼筋混凝土實測應變分析表明，剪力墻承受結構的大部分抗震作用，剪力墻的屈服強度在很大程度上影響結構的承載能力和變形，其對應的屈服荷載接近于結構的極限荷載。在剪力墻屈服以后，其剛度降低，承受的剪力減少，框架的水平荷載最多可增加到總荷載的25%，連梁、框架梁柱很快隨之屈服，于是整個結構發生側移。由于模型結構的彈塑性性能逐步發展，結構的變形特點發展到以剪力變形為主的剪切性，但是結構的位移明顯增加，剪力墻屈服達到最大荷載值時，相應的結構位移增幅高達200%。在地震波的作用下，結構的屈服順序為：剪力墻根部→框架各層梁端→框架各柱根部。

　　剪力墻混凝土的強度等級和框架柱混凝土的強度等級不應差別過大，而且剪力墻的配筋還有必要改進；剪力墻先屈服，框架柱再屈服的破壞模式是一種比較理想的抗震結構型式。因此，采取一定措施讓剪力墻率先屈服后，框架不是隨之破壞而是還可承擔一定的地震作用，延長結構的破壞過程；框架頂層各構件的截面和配筋不宜過多地減少或削弱，在底層框架中，應特別注意加強柱腳的變形和耗能能力；在進行抗震設計時，要進行在極端地震作用下各參數的分析，以便綜合評價結構的抗震性能。

　　2.2發電廠主廠房設計中的分析法

　　2.2.1底部剪力法

　　適用于對于重量和剛度沿高度分布比較均勻、高度不超過40m并以剪切變形為主（房屋高寬比小于4時）的結構，在振型分解反應譜法的基礎上，針對某些建筑物的特定條件做進一步簡化，而得到的一種近似計算水平地震作用的方法：將多自由度體系簡化成單自由度體系，計算出結構總的地震作用�В�即結構底部剪力），再將其按倒三角形原則分配到各個樓層，計算結構內力。

　　2.2.2振型分解反應譜法

　　適用于除上述底部剪力法外的建筑結構，它是把多自由度體系分解成若干個單自由度體系振動的組合，并利用單自由度體系的反應譜理論計算各個振型振動的地震作用，最后將各個振型計算出的地震效應按一定的規則組合起來，求出總的地震響應。

　　2.2.3時程分析法

　　適用于在《抗震規范》規定，重要的工程結構，例如：大跨橋梁，特別不規則建筑、甲類建筑，高度超出規定范圍的高層建筑應采用時程分析法進行補充計算。其基本原理是對結構物的運動微分方程直接進行逐步積分求解的一種動力分析方法。由時程分析可得到各質點隨時間變化的位移、速度和加速度動力反應，并進而可計算出構件內力的時程變化關系。由此可知，在發電廠主廠房的設計中主要還是采用時程分析法。

　　3.電廠主廠房的抗震措施

　　鋼筋混凝土結構要有“高延性要求”，要求在較大的屈服后塑性變狀態下要保持豎向荷載和抗水平力的能力，這要求在設計時要合理設計柱端的抗彎能力，避免發生非延性的剪切破壞。

　　3.1“強柱弱梁”措施

　　增大柱端的抗彎能力，通過框架梁的塑性變形來減輕地震能量，因為構件產生塑性變形，可以耗散部分地震能量。

　　3.2“強剪弱彎”措施

　　用剪力增大系數增大組合剪力值，而且用增大后的剪力設計值來驗算受剪截面控制條件和設計受剪承載力，避免脆性的剪切破壞的出現。混凝土自身的抗剪能力、骨料咬合力、縱筋銷栓力和箍筋的拉力共同構成鋼筋混凝土的抗剪能力，而在形成塑性后的混凝土的梁端抗剪能力會比非抗震時低。

　　3.3抗震構造措施

　　用構造措施來保證塑性鉸的部位的延性，具體來說就是塑性轉動能力和塑性耗能能力。對梁柱等構件來說，影響延性的根本因素是混凝土極限壓應變和破壞時的受壓區高度。

　　4.結語

　　主廠房是火電廠的核心，合理設計主廠房結構方式與體系，對保證工程質量、降低材料消耗和工程造價，加速施工進度和保證電廠安全運行等具有決定性作用。

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