摘要：本文分析了主廠房鋼筋混凝土框排架結構抗震性能的不足之處，在總結過去工程設計經驗的基礎上，提出了提高鋼筋混凝土單跨框架結構安全度的可靠措施。

　　關鍵詞：建筑工程師論文發表,期刊發表,火電廠主廠房,框排架結構,抗震設計

　　火力發電廠主廠房是火電工程的核心部分,各種重要的設備、管道、電纜和儀表控制系統布置十分復雜密集,樓層多、柱距大,是技術難度較高的工業廠房。多年來,主廠房的布置方式已形成較為固定的框排架結構,主廠房橫向是以汽機房排架、除氧間和煤倉間雙框架結構組成,鍋爐房自成獨立體系。

　　電力系統的安全性直接影響國家的生產建設和人民的生活秩序，歷次大震,造成極大損失的一個主要原因是火電廠供電系統破壞嚴重,影響了救災工作的順利進行，對火電廠主廠房結構進行抗震設計分析,具有重要的實用價值和社會意義。

　　1、 火電廠主廠房布置特點

　　火力發電廠主廠房工藝布置要求盡量緊湊，廠房結構選型和結構體系首先要根據工程工藝布置特點，結合工程地質和抗震設防等要求綜合考慮，以保證實現工程項目“安全經濟、技術進步、控制工程造價、提高經濟效益”的最終目標。

　　火電廠主廠房主要采用四列式前煤倉方案，該方案汽機房、除氧間、煤倉間、鍋爐房順列布置，汽機房、除氧間、煤倉間形成所謂的“四列式”主廠房聯合結構體系。近幾年主廠房布置出現三列式前煤倉方案和側煤倉方案。三列式前煤倉方案：汽機房、煤倉間、鍋爐房順列布置，汽機房、單跨煤倉間形成所謂的“三列式”主廠房單跨框-排架結構體系，取消除氧間的三列式主廠房布置方式，主廠房體積明顯減小，設備布置緊湊，初期建設投資效益是顯著的，對于循環流化床鍋爐發電機組的廠房更有必要性，但三列式前煤倉運行檢修通道及場地相對較小。側煤倉方案：煤倉間采用集中側煤倉，布置在2臺鍋爐之間，與前面的汽機房及除氧間脫開布置，各自形成獨立結構，汽機房和除氧間順列布置，也形成所謂的“三列式”主廠房單跨框排架結構體系。

　　2、 主廠房的框排架結構形式鋼結構或鋼筋混凝土框排架結構的確定

　　在實際工程中，600MW機組主廠房結構體系，在7°區、I～II類場地，多采用鋼筋混凝土框排架結構，7°、III～IV類場地，多采用端部集中布置剪力墻的鋼筋混凝土框排架結構，8°區采用鋼結構。1000MW 機組主廠房結構體系，在7°區、I ～II類場地及以下，多采用端部集中布置剪力墻的鋼筋混凝土框排架結構，7°區、III～IV類場地及以上采用鋼結構。但考慮鋼結構主廠房工程造價高、穩定性較差，且為提高結構的抗側剛度、減小結構側移而需要設置較多的支撐，支撐在一定程度上限制了工藝設備的布置，其防腐蝕、防火等后期維護費用較大，所以業主會力求采用鋼筋混凝土框架結構，力圖降低工程造價，但鋼筋混凝土框架結構在抗震性能上也有很多薄弱環節。

　　2.1主廠房鋼筋混凝土框架結構抗震性能的不足之處

　　1)鋼筋混凝土框架結構存在“強梁弱拄”、“短柱”、“異形節點”的薄弱環節，結構在強震時不能實現“大震不倒”，是嚴重違背結構抗震設計原則的。煤斗大梁截面往往比柱大得多，結構體系中必然出現“強梁弱柱”，“強梁弱拄”結構體系在強震時柱上先出現塑性鉸，不能實現“大震不倒”，樓面標高錯層造成框架柱出現“短柱”，“短柱”在強震時會出現脆性破壞，引起結構體系倒塌，樓面上工藝設備的嚴重不均勻，造成框架同一個節點上的柱和梁斷面差異大，節點的剛域很難準確量化，在強震時會首先出現破壞。

　　2)主廠房鋼筋混凝土框架結構高度超限

　　對于600MW/1000MW機組主廠房的煤倉間框架結構高度一般為50～55m，主廠房鋼筋混凝土框架屬乙類建筑，按抗震規范的規定，

　　可能出現鋼筋混凝土框架結構高度超限,但規范的條文說明指出：超過表列高度的房屋，應進行專門研究和論證，采取有效的加強措施。在工程設計中，只要說明采取的有效加強措施即可。

　　3)平面布置不規則對結構抗震特別不利

　　供熱機組的主廠房，A列外有披屋時，工程設計中往往單從管道布置經濟一些而采用披屋和汽機房連在一起，每一個結構單元的平面嚴重不規則，在高烈度地震區對結構抗震非常不利,采用主廠房每臺機一個結構單元，披屋單獨一個結構單元，對結構抗震肯定好一些.

　　4)主廠房鋼筋混凝土單跨框-排架結構體系

　　GB5011-2001《建筑抗震設計規范》(2008年版)在汶川大地震后，針對震區采用單跨鋼筋混凝土框架結構破壞較多，特別補充了“高層的框架結構不應采用單跨框架結構，多層框架結構不宜采用單跨框架結構。”在GB5011-2010第6.1.5條更加嚴格控制鋼筋混凝土單跨框架結構適用范圍的要求。甲、乙類建筑以及高度大于24m的丙類建筑，不應采用單跨框架結構，高度不大于24m的丙類建筑不宜采用單跨框架結構，上述規定在主廠房鋼筋混凝土單跨框-排架結構體系中是否能用，控制結構的安全度及確定抗震構造措施需要認真思考。

　　2.3 可以采取的提高結構安全度的可靠措施

　　1)主廠房橫向采用汽機房與煤倉間構成鋼筋混凝土單跨框-排架結構形式，縱向A列采用框架加鋼支撐結構，BC列采用框架結構，橫向采用汽機大平臺結構與主廠房A、B排柱鉸接或剛性連接。主廠房縱向采用框架-剪力墻結構，剪力墻位于縱向框架的中部，柱間采用雙縱梁形式;汽機房屋面采用壓型鋼板底模-現澆鋼筋混凝土板的結構形式，增強了結構的抗側力性能，提高了結構的整體

　　抗扭能力。主要構件斷面設計承載能力提高5%～10%。

　　2)主廠房基礎設計時采用對不均勻沉降有利的型式，適當加大基礎剛度，有效地提高地基基礎與上部結構的協同作用。

　　3)對多遇及罕遇地震進行分析計算，多遇地震作用下結構橫向的最大層間位移角應滿足規范限值1/550;罕遇地震作用下，按實際配筋復核驗算橫向框排架薄弱層，彈塑性層間位移角滿足規范規定限值1/50。

　　4)梁、柱截面確定合理，框架柱軸壓比應控制在不大于0.7,使框架結構柱軸壓比滿足規范并留有余度。設計過程中做到結構豎向連續布置，力求減少各層間剛度的差異，以防形成薄弱層;合理確定梁柱截面。

　　5)通過與工藝配合對主廠房采用鋼筋混凝土結構方案所可能出現的對抗震不利的因素如短柱、錯層、薄弱層、異型節點等，進行計算分析，在“短柱”范圍內箍筋通長加密，并采用配置對角斜筋來提高其延性，實際配置對角斜筋比規范建議值有富裕，同時柱截面體積配箍率比計算所需值高出30%左右，增強了框架結構的延性和抗剪能力。

　　6)框架柱實際配筋比計算配筋值提高5%～10%，增加了框架柱的承載能力。

　　7)汽機房屋架與柱牛腿的連接以及汽機大平臺梁與A、B列框架柱的連接，采取加強措施，必要時采用剛接，在高烈度地震地區，汽機房屋架與柱牛腿的連接應加強，可在柱中埋設型鋼，然后與屋架焊接，形成剛性連接。

　　3、總結

　　主廠房是火力發電廠的核心建筑,一旦在地震中遭受破壞,會導致電廠無法在短時間內恢復生產對外供電,所造成的損失無法估量。結構設計人員一定要高度重視主廠房的抗震設計,盡可能選擇對抗震有利的結構形式和布置，構筑主廠房抗震的多道防線,保證人民的生命和財產安全

　　參考資料：

　　[1]GB50011-2010，建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

　　[2]DL5022-2012火力發電廠土建結構設計技術規定[S].北京：中國計劃出版社，02