探討火電廠土建結構的抗震設計

【摘要】火力發電廠土建結構設計涉及到的方面非常的多，其中最為重要的當屬抗震設計，其中的意義深遠。科學合理的抗震設計極大地提高了火電廠的可靠性、穩定性，有力的削弱地震水平荷載對于火電廠土建結構的作用，使得火電廠在地震作用下的經濟損失降低到最低點。本文針對火電廠土建結構的抗震設計展開了討論。

【關鍵詞】火電廠；土建；施工；抗震；

電力設施在抗震救災中有極為重要的作用，一旦遭到破壞會造成很大經濟損失和嚴重的次生災害。我國科研人員在理論和試驗方面進行了大量工作，解決了常規設計中所遇到的問題，并將在抗震計算軟件，大機組廠房動力特性實測和振動臺大比例模型試驗等方面作進一步研究，推動火電廠抗震設計的發展。

一、火力電廠鋼筋混凝土框架、排架震害

現階段，鋼筋混凝土框架、排架形式是我國火力發電廠土建結構最為常見的結構形式。但是，通過相關專業人員的調查研究總結發現，這一傳統的結構設計、施工形式中存在著諸多問題，這些問題在火力發電廠遭遇地震的時候就會凸顯出來，導致震中以及震后出現了諸多震害問題。

首先，結構薄弱部位發生塑性變形導致失穩甚至坍塌。火力發電廠土建框架結構的剛度較小或者薄弱的部位在水平地震作用下很容易發生一些質量問題，其在地震水平荷載作用下會發生局部失穩、塑性變形，這對于火力發電廠電力系統的正常工作絕對是極為不利的因素，嚴重的話發生倒塌會造成重大人員傷亡以及經濟損失。

其次，柱和支撐的危害。火力發電廠土建結構在初期的設計以及后續的施工過程中，為了有效地保證建筑荷載作用的傳遞，會把柱頭以及屋蓋連接起來。但是這種建筑結構形式存在著非常大的弊端，其非常容易受到地震力的影響，柱頭在傳遞荷載的過程中會處于復合受力狀態，此種情況下的柱頭會發生破裂損壞。如果柱頭在地震作用下發生了損壞，那么建筑的屋蓋也會遭受牽連，整個建筑系統都會受到影響甚至發生了嚴重的破壞。

再者，圍護結構。火力發電廠土建結構設計過程中圍護結構也非常重要，現階段人們一般都會采用磚墻作為整個建筑的維護結構。但是磚墻圍護結構的承載力比較差、穩定性差，在地震水平荷載水平作用下會因強度不足發生倒塌。

二、火力發電廠主廠房結構抗震設計要點

1 汽機房屋面結構

汽機房屋面最常見的結構形式當屬鋼屋架或者鋼網架，鋼屋架傳力體系簡單，由于受到各個方向的支撐以及屋面檁條的聯合作用，其整體性非常好。鋼屋架作為汽機房屋面站在理

論的角度是合理的，因為其平面剛度能力強、傳遞水平荷載效果好。鋼網架在設計過程中需要將其委托給鋼結構廠家，廠家負責對其進行設計和施工，但是廠家往往追求經濟利益對桿件的設計未為考慮富余度的預留，單單只是采取滿力設計，且未考慮到主體結構的變形會對網架結構產生影響，這樣會造成拉桿內力失效，引發鋼網架支座發生較大的變形，最終導致結構的整體失穩。

2 主廠房的抗震設計

主廠房的設計必須滿足整體規劃設計要求，充分的考慮擴建條件：其中涉及到平面布置以及豎向布置。主廠房的平面布置應該做到橫平豎直、簡單規則、受力明確、質量剛度布置均勻對稱。如果跨間的質量比較大，那么其不應該不布置在結構單元的邊緣。對于質量較大的設備，最好布置在剛度中心的附近地帶。例如煤斗一般都布置在框架的正中部位。盡量不要做較長的懸臂結構，但如果做的話其上部不得布置較重的設備。主廠房的豎向布置與施工工藝必須相互協調配合，最好采用低位配置，并注意工藝荷載以及結構自重的降低，有效的控制主廠房的高度以及重心。

3 牛腿與汽機房運轉層平臺的鏈接

在正常的溫度變形以及地震荷載作用下，基于主廠房主體結構與支承在主體結構上的汽機房運轉層平臺彼此之間能夠保證進行順暢滑動的考慮，最大限度的將這兩個結構之間的相互影響降低到最小，汽機房運轉平臺同牛腿連接的部位應該設置成一種彼此之間能夠自由滑動的形式，防震縫的設置必須嚴格按照抗震規范進行設計，兩結構彼此在相互錯動的過程中不要發生相互撞擊，或者大強度的摩擦，確保牛腿混凝土的損壞。

4 主廠房樓梯

主廠房的樓梯的位置選擇也很重要，盡量不要將其選擇在結構的端部，最好采用直板式樓梯。樓梯的端部盡量設置梯梁，如果梯段的轉折處恰好處于樓層中間的時候，應該在下面的樓層設置支撐結構對梯梁進行支撐。注意沒特殊情況下不要采用折板樓梯結構形式。折板樓梯容易發生折斷，在地震作用下一旦發生損壞，維護人員的逃生路線會被阻斷。

5 主廠房結構構件選型

主廠房結構構件包括：屋蓋體系、屋架、天窗架以及圍護結構。無檁屋蓋體系對于主廠房機汽機房來說是最好的選擇，汽機房與結構的整體剛度如果不協調的話會產生較大的位移或者扭轉，這對抗震來說都是極為不利的因素。無檁屋蓋體系有效的提高了抗扭強度，保證協調變形，確保框架與排架協調工作。

三、火力發電廠結構抗震設計的優化措施

1 采用偏心支撐框架

偏心支撐框架對抗震更加有利，豎向支撐必須進行落地處理。在水平力比較大的位置必須采取多道豎向支撐（落地布置）。對于高烈度防震地區大型結構應該設置多道防線，如果條件可以的話應該設置抗震剪力墻，其大大地削弱的地震水平剪力，主框架得到了有效地保護。

2 高烈度地震區主廠房布置上應提前優化

如果主廠房處于高烈度地區，那么抗震設計不要按照常規的方法進行設計，施工人員必須對主廠房進行全面的綜合考慮，其中涉及到結構的均勻性、延性和動力性能，結合工程的實際情況全面進行優化設計。

3 減少結構外形的較大凸出或收進

火力發電廠土建結構抗震設計盡量不要出現結構外形有較大凸出或者收進的情況。因此，施工人員必須采取措施對支撐結構進行科學合理的處理，確保火力發電廠土建結構的水平抗震能力得到有效的提升。

參考文獻：

[1]DL5022-2012，火力發電廠土建結構設計技術規程[S].

[2]鄒永超，張治勇，劉殿魁.火力發電廠主廠房抗震可靠性分析[J].哈爾濱工程大學，2011.