徐仲芬

（广州南方建筑设计研究院广东广州　510640）

新抗震规范在发电厂主厂房土建结构设计探析

徐仲芬

（广州南方建筑设计研究院广东广州510640）

现在的电厂厂房往往因工艺设备与管道布置的影响，结构布置不规则，质量分布也不均匀，导致在进行抗震设计时很难满足规范的要求。本文着重分析了新规范在发电厂主厂房的结构设计中的要求，以求对同行进行一些借鉴。

新抗震规范；发电厂主厂房；抗震设计

引言

随着我国社会经济建设的发展与科技水平的提高，火电技术正朝着国际化、现代化的方向发展，电力工业也已经成为我国最为重视的工业项目之一，厂房的抗震设计也显得尤为重要。我国在地理位置上处于亚欧板块与太平洋板块的交接处，正好位于环太平洋火山地震带上，是一个多地震的国家。我国约有60%的地区位于Ⅵ度以上的抗震设防区，我国又是世界上遭受地震灾害最为严重的国家之一。这对我国电力设施带来的损坏是毁灭性的，电力设施的损坏不仅对人们的生活产生不便，更严重影响了灾后的重建工作。大容量机组火电厂对土建设计和施工技术都提出了更加严格的要求，新规范的修订，预示着我国土建结构的建设标准正在逐步的和国际化接轨。

表1　 2008年我国各省份地震损失资料统计图

1　抗震结构概念设计的基本原则

概念设计是指在进行抗震结构设计的同时，应将厂房的总体结构在地震反中的应放在设计考虑的首位，然后再根据结构的破坏机制以及破坏过程对抗震设计规范进行灵活地运用。在新抗震规范中，增加了许多对结构概念设计的强制性要求，标准更加明确。新规范实施后，设计人员在对结构进行抗震设计时，需要更加重视对结构的优化布置，对工艺设计要求尽可能进行满足的同时，要对厂房结构布置进行合理的调整。为满足结构布置的要求，设计人员要对断面、层高等进行科学的优化，并对结构构件进行均匀的布置，最大程度地减少结构布置中的错层、短柱和薄弱层的现象。同时，还要针对各电厂主厂房的不同特点，寻找造成不规则结构的源头，并对其提出解决方案，如：由于层高的不均而造成的不均匀，煤斗的支撑层刚度较低的问题，由于过多开孔或者楼面错层而导致局部刚度的不连续，侧向刚度由于梁断面而产生大幅变化等。同时应该严格限制行业规定中的对结构概念设计产生影响的突出问题，以求在工程设计过程中克服方向不明确现象。

电厂主厂房是电厂的中心枢纽，是电厂最重要的工业建筑之一。其抗震性能的目标选用可以借鉴表2的形式。

表2　电厂主厂房的抗震性能目标选用示例

2　抗震结构设计的基本要求

由于地震的随机性和不可预测性，而建筑结构本身也具有很强的随机性，因此，要想准确预测发电厂主厂房建筑在遭遇地震时的反应具有非常大的困难，仅仅依靠设计计算是很难有效控制结构抗震性能的。因此，需要根据长期的地震灾害以及丰富施工经验等所形成的基本设计思想和设计原则，进行建筑和结构总体布置，并确定细部构造，以达到合理抗震设计的目的。

2.1发电厂主厂房场地的选择

场地的选择很重要，这是因为地震对建筑造成的破坏，除地震直接引起结构破坏以外，厂房场地条件也对建筑造成很大的影响，例如现场地基的不均匀沉陷，因此地震的影响在不同工程地质条件下建筑物破坏程度也是不同的。为减轻地震造成的损害，就必须选择对抗震有利的厂房场地。《新抗震规范》中场地划分为有利、一般、不利和危险四类，在抗震设防地区选择建筑场地时，应当选择抗震的有利地段，避免选择不利地段，对于无法避免的项目，应当采取相应措施进行防护。

2.2厂房地基和基础设计

地基对建筑的影响是决定性的，低级的好坏直接决定了建筑的稳定性及可靠性。相同结构的建筑是不能设置在性质不同的地基土上的。当基础类型不同或基础埋差异比较大时，应当在厂房基础和上部结构的相关部位采取必要的措施。当地基为新近填土、液化土或不均匀土时，应该着重加强基础的刚性和可靠性，以防止在发生地震是引起结构的不均匀变形。

2.3发电厂合理的支撑布置形式

发电厂的支撑布置形式一般采用的是混凝土框架-抗震强墙（支撑）体系或者钢框架-中心支撑体系搭建，地震引起的水平荷载由支撑结构承担。为了配合工艺布置以及工作量的要求，厂房的建筑结构往往需要对支撑布置的减少进行严格的限制。从实际上来讲，如果能够沿着纵向均匀的对支撑进行布置，虽然主厂房的刚度会增大、总地震反应也会增大，但是在地震作用下支座反力却会十分明显得减小。科学合理的对支撑进行布置，能够使结构整体的刚度更加均匀得分布，同时也能加强整体结构的承载能力。

两个主轴方向的差异随着结构动力特性的差异的减小而减小，同时杨垱加强汽机厂房外侧柱列的纵向刚度：可以采取将支撑布置在荷载较大的柱间的方式，对上下进行贯通。建筑结构的自振周期会因整体结构的刚度而相应的改变，同时也会相应增大结构在地震时的反应。在不改变支撑体系中的布置方式以及数量的情况下，若要减小地震反应，则可以通过减小支撑截面面积以减小结构的刚度的方式来解决。所以支撑的截面与抗震反应并不成正比，一定要通过精确的计算进行合理的选择，才能使结构既经济又能够满足结构安全。

2.4抗震结构的施工应符合下列要求

（1）砌体结构为改善变形能力，应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱，或采用配筋砌体、约束砌体等。

（2）为加强混凝土的结合性能，应当采取措施合理设置混凝土墙体、框架柱的水平施工缝。

（3）当钢筋混凝土结构需要用高强度等级的钢筋替代低强度等级的纵向受力钢筋时，应满足最小配筋率要求，按受拉承载力设计值进行换算。

（4）为使建筑具有良好的整体性，其抗侧力结构的平面布置应该对称、规则。

3　抗震构造的改进

电厂主厂房比一般的民用建筑在执行抗震规范条文的时候要困难许多，并且在执行过程中也时常出现不适合实际情况。这是因为发电厂主厂房对施工工艺有不同于一般建筑的很高的要求，同时各个厂房都具有不同的特点，在结构上都相当复杂，主厂房的开间尺寸、结构跨度、梁柱的断面相应增大。平面布置在主厂房中应做到整齐合理、质量和刚度均匀对称、受力明确。在局刚度中心比较近的位置应当设置质量比较大的设备，跨间要尽量减少，尽量减少较长的悬臂结构的使用。

3.1新型材料以及施工技术的使用

在建筑当中需要投入相对充裕的资金，在对重要的设备以及结构进行施工时，应当优先使用优质钢筋，比如延展性、可焊性以及韧性较好的钢筋。发电厂主厂房的布置应与布置工艺紧密结合，尽可能做到对相关设备进行低位布置。并且为了降低主厂房的重心，也需要适当的降低结构的荷载以及自重。为充分的利用地形，可以采用减少厂区挖方的阶梯式布置形式，并对厂区进行竖向布置。

3.2加强支撑系统

抗震设防需要做到“大震不倒，中震可修，小震不坏”。只有充分保证厂房的整体性才能够让结构避免地震的损坏。加强支撑体系，首先要保证有完整的支撑系统，同时加强天窗架以及支撑柱间的抗震能力，其次也需要得到保证屋面板的连续整体性。

3.3建筑物的平面布置要合理

厂房设计要避免凹凸曲折的变化，保证空间和平面刚度的均匀。尽量让刚度中心与房屋的质量中心接近并且最好留有一定的重合。在对汽机房屋面板的设计过程中，一方面要减小端柱间的相对变形，另一方面也要加强端柱间的整体刚度，同时要明确对该类型面板的焊接构造。

4　结束语

随着工业化进程的加快，电力工业变得越来越重要了，基本上哪种工业的生产都离不开电力，如果失去电力的供应，人类的生产生活将会陷入停滞不前的状态，甚至会使整个社会的经济发展倒退。伴随着《新抗震规范》的实施，发电厂主厂房土建结构的抗震改造，与以前相比已经有了很大的进步，抗震措施已经变得经济有效。未来主厂房的设计将基于三维空间分析，钢结构的应用将更加广泛。同时土建行业的抗震条文规范也将提出更加严格的结构分析及抗震要求。进一步的发展和提高发电厂建筑的抗震技术得。

[1]陈涛.钢筋混凝土工程在抗震结构中的应用.高等教育出版社，2007（7）：26～30.

[2]康灵果.大型火力发电厂少墙型钢混凝土框架主厂房抗震性能试验与设计方法研究.西安建筑科技大学，2009（2）：58～62.

[3]中华人民共和国电力行业标准.《火力发电厂土建结构设计技术规程》（DL5022-2012，56-103）.

TU352

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2015-2-11