浅谈火电厂土建结构抗震设计

贡 伟 田 娜（中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430070）

浅谈火电厂土建结构抗震设计

贡 伟 田 娜
（中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430070）

摘 要：火力发电厂土建结构设计涉及到的方面非常的多，其中最为重要的当属抗震设计，其中的意义深远。科学合理的抗震设计极大地提高了火电厂的可靠性、稳定性，有力的削弱地震水平荷载对于火电厂土建结构的作用，使得火电厂在地震作用下的经济损失降低到最低点。本文首先阐述了火电厂钢筋混凝土框架排架的震害问题，随后相应的对火电厂土建结构设计要点分条说明，同时提出了相关的优化措施，以求为相关专业人士提供可靠地指导。

关键词：火力发电厂；土建结构；抗震设计

1 火力电厂钢筋混凝土框架、排架震害

现阶段，钢筋混凝土框架、排架形式是我国火力发电厂土建结构最为常见的结构形式。但是，通过相关专业人员的调查研究总结发现，这一传统的结构设计、施工形式中存在着诸多问题，这些问题在火力发电厂遭遇地震的时候就会凸显出来，导致震中以及震后出现了诸多震害问题。

1.1 结构薄弱部位发生塑性变形导致失稳甚至坍塌。火力发电厂土建框架结构的刚度较小或者薄弱的部位在水平地震作用下很容易发生一些质量问题，其在地震水平荷载作用下会发生局部失稳、塑性变形，这对于火力发电厂电力系统的正常工作绝对是极为不利的因素，严重的话发生倒塌会造成重大人员伤亡以及经济损失。

1.2 柱和支撑的危害。火力发电厂土建结构在初期的设计以及后续的施工过程中，为了有效地保证建筑荷载作用的传递，会把柱头以及屋盖连接起来。但是这种建筑结构形式存在着非常大的弊端，其非常容易受到地震力的影响，柱头在传递荷载的过程中会处于复合受力状态，此种情况下的柱头会发生破裂损坏。如果柱头在地震作用下发生了损坏，那么建筑的屋盖也会遭受牵连，整个建筑系统都会受到影响甚至发生了严重的破坏。

1.3 围护结构。火力发电厂土建结构设计过程中围护结构也非常重要，现阶段人们一般都会采用砖墙作为整个建筑的维护结构。但是砖墙围护结构的承载力比较差、稳定性差，在地震水平荷载水平作用下会因强度不足发生倒塌。因此，基于维护结构的抗震设计，施工人员会对围护墙进行改进，现行的钢筋混凝土预制板墙逐步将砖围护墙取代，建筑围护结构的稳定性得到了有效的提高。

2 火力发电厂主厂房结构抗震设计要点

2.1 汽机房屋面结构。汽机房屋面最常见的结构形式当属钢屋架或者钢网架，钢屋架传力体系简单，由于受到各个方向的支撑以及屋面檩条的联合作用，其整体性非常好。钢屋架作为汽机房屋面站在理论的角度是合理的，因为其平面刚度能力强、传递水平荷载效果好。钢网架在设计过程中需要将其委托给钢结构厂家，厂家负责对其进行设计和施工，但是厂家往往追求经济利益对杆件的设计未为考虑富余度的预留，单单只是采取满力设计，且未考虑到主体结构的变形会对网架结构产生影响，这样会造成拉杆内力失效，引发钢网架支座发生较大的变形，最终导致结构的整体失稳。

2.2 主厂房的抗震设计。主厂房的设计必须满足整体规划设计要求，充分的考虑扩建条件：其中涉及到平面布置以及竖向布置。主厂房的平面布置应该做到横平竖直、简单规则、受力明确、质量刚度布置均匀对称。如果跨间的质量比较大，那么其不应该不布置在结构单元的边缘。对于质量较大的设备，最好布置在刚度中心的附近地带。例如煤斗一般都布置在框架的正中部位。尽量不要做较长的悬臂结构，但如果做的话其上部不得布置较重的设备。主厂房的竖向布置与施工工艺必须相互协调配合，最好采用低位配置，并注意工艺荷载以及结构自重的降低，有效的控制主厂房的高度以及重心。

2.3 牛腿与汽机房运转层平台的链接。在正常的温度变形以及地震荷载作用下，基于主厂房主体结构与支承在主体结构上的汽机房运转层平台彼此之间能够保证进行顺畅滑动的考虑，最大限度的将这两个结构之间的相互影响降低到最小，汽机房运转平台同牛腿连接的部位应该设置成一种彼此之间能够自由滑动的形式，防震缝的设置必须严格按照抗震规范进行设计，两结构彼此在相互错动的过程中不要发生相互撞击，或者大强度的摩擦，确保牛腿混凝土的损坏。

2.4 主厂房楼梯。主厂房的楼梯的位置选择也很重要，尽量不要将其选择在结构的端部，最好采用直板式楼梯。楼梯的端部尽量设置梯梁，如果梯段的转折处恰好处于楼层中间的时候，应该在下面的楼层设置支撑结构对梯梁进行支撑。注意没特殊情况下不要采用折板楼梯结构形式。折板楼梯容易发生折断，在地震作用下一旦发生损坏，维护人员的逃生路线会被阻断。

2.5 主厂房附属设备基础。主厂房地面以及各个楼层需要安置各种各样的设备，其中会出现一些自重大、重心高的设备，根据重力荷载代表值对竖向地震力进行计算，然互合理的设计地脚螺栓、焊缝等。确保其在地震作用下的安全可靠性。

2.6 主厂房结构构件选型。主厂房结构构件包括：屋盖体系、屋架、天窗架以及围护结构。无檩屋盖体系对于主厂房机汽机房来说是最好的选择，汽机房与结构的整体刚度如果不协调的话会产生较大的位移或者扭转，这对抗震来说都是极为不利的因素。无檩屋盖体系有效的提高了抗扭强度，保证协调变形，确保框架与排架协调工作。

3 火力发电厂结构抗震设计的优化措施

3.1 采用偏心支撑框架。偏心支撑框架对抗震更加有利，竖向支撑必须进行落地处理。在水平力比较大的位置必须采取多道竖向支撑（落地布置）。对于高烈度防震地区大型结构应该设置多道防线，如果条件可以的话应该设置抗震剪力墙，其大大地削弱的地震水平剪力，主框架得到了有效地保护。

3.2 高烈度地震区主厂房布置上应提前优化。如果主厂房处于高烈度地区，那么抗震设计不要按照常规的方法进行设计，施工人员必须对主厂房进行全面的综合考虑，其中涉及到结构的均匀性、延性和动力性能，结合工程的实际情况全面进行优化设计。

3.3 减少结构外形的较大凸出或收进。火力发电厂土建结构抗震设计尽量不要出现结构外形有较大凸出或者收进的情况。因此，施工人员必须采取措施对支撑结构进行科学合理的处理，确保火力发电厂土建结构的水平抗震能力得到有效的提升。

参考文献

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[2] GB50010-2010，混凝土结构设计规范[S].

[3]邹永超，张治勇， 刘殿魁.火力发电厂主厂房抗震可靠性分析[J].哈尔滨工程大学学手民，2000（06）.

中图分类号：TM621

文献标识码：A