火力发电厂主厂房结构抗震设计要点分析

靳鹏

摘  要：为了更好地保障火力发电厂主厂房的安全性与稳定性，需要对火力发电厂的主厂房结构进行相应的抗震设计。本文分析当前火力发电厂主厂房震害破坏的情况以及主要原因，在此基础上提出相应的主厂房结构抗震设计要点，从汽机房屋面、主厂房框架、牛腿与汽机房运转层等方面展开探究，旨在提供参考建议。

关键词：火力发电厂;主厂房结构;抗震设计

引言：在地震发生时，火力发电厂中的各个建筑物结构都会遭到不同程度的破坏，导致人员生命安全受到威胁，相关发电设备以及管道出现严重的损害，使得火力发电厂无法在震后的短时间内就能够恢复正常运转，不仅给火力发电厂带来巨大的经济损失，还严重影响到人们的正常生活，因此必须要对主厂房进行抗震设计。

1.火力发电厂主厂房震害破坏情况及原因

通常情况下，火力发电厂在地震作用后会产生各种各样的问题，以下就部分结构在地震中的破坏情况及原因进行相应的分析：

（1）汽机房屋面结构。该结构在地震作用下若出现整体垮塌，主要原因可能是采用的钢网架的拉杆内力出现变化，其中的多根杆件失效导致整体结构失去稳定性，在地震外力的作用下使主体结构出现扭转，致使汽机房屋面结构整体坍塌。（2）主厂房框架。在地震过程中主厂房框架容易受到不同程度的破坏，主要原因是结构产生巨大的扭转，底层柱受到极大的地震力剪力，导致遭受严重的破坏。（3）牛腿。在地震作用下容易造成牛腿出现裂纹，部分牛腿混凝土脱落，钢筋出露的现象，其主要原因是运转层平台与框架结构间出现水平错动，产生的摩擦力使牛腿出现裂缝。（4）填充墙。填充墙容易出现交叉性的破坏，主要是因为墙体结构出现两个方向力导致的水平变形，使墙体剪压受到破坏。（5）楼梯。楼梯出现梯板折断的原因是在地震作用下，两端支撑梯板的梁在变形方向与大小上存在差异，导致楼梯转折处出现折断[1]。

2.火力发电厂主厂房结构抗震设计的要点

2.1.汽机房屋面结构

汽机房屋面结构的抗震设计水平将直接影响到火力发电厂主厂房结构的抗震情况。在开展汽机房屋面结构的抗震设计过程中，一般可以运用钢屋架与钢网架两种结构。由于钢屋架的整体传力体系比较简单，能够受到水平、横向、垂直等多个方向的力的作用，具有较好的整体性能。同时，鋼屋架具有较强的平面刚度，能够产生非常好的水平荷载效果，将其与屋面结构进行结合，既可以使屋面的设计更加简洁，还能够提升屋面整体的抗震设计水平，提高主厂房的稳定性。

在运用钢网架进行抗震设计时，由于其整体性、平面内刚度以及传递水平荷载的能力均很强，理论上很适合用于汽机房屋面结构的设计，但是在使用前需要将其交给专门的厂家负责施工和设计，厂家在设计时通常无法考虑到钢网架的富余度，并且忽视了主体结构的变形对钢网架造成的影响，因此导致汽机房屋面整体结构的稳定性出现问题。

2.2.主厂房框架结构

在进行主厂房框架结构的抗震设计时，必须要遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计原则，从整体角度入手对其进行整体的规划，并且确保结构位移比、周期比、侧刚比等各项指标均在规定的范围内，同时对各项指标进行验算，保证主厂房的框架结构能够满足“大震不倒”的设计原则。在开展结构布置的设计中，应当尽量避免或减少短柱或超短柱的使用，确保除氧器不要放置在框架结构的顶层，同时采用支撑式煤斗，从而有效降低重力荷载代表值的高度，减轻地震发生时对框架结构产生的作用。

在主厂房框架结构中楼梯间、楼层等部分进行大面积抗震设计时，应当尽量确保其不处于框架结构的端部或角部，从而最大程度上避免因地震造成的结构大面积扭转变形的情况;在纵向框架梁柱设计中，应当采用双梁布置的方式，尽可能地避免结构发生偏心现象，从而有效提升主厂房框架结构的稳定性。

2.3.牛腿与汽机房运转层平台

在火力发电厂主厂房结构的抗震设计中，牛腿与汽机房运转层平台的设计也十分重要。在实际设计过程中，为了确保牛腿与汽机房运转层平台之间能够在日常结构正常温度变形以及水平地震作用下顺利地运行，最大程度上降低主体结构与支撑柱之间的影响，应当将牛腿与汽机房运转平台之间进行较好的连接，尽量设计为相互自由水平移动的形式。同时，在抗震设计过程中，应当严格按照抗震设计要求和规范标准，并且精确的设计地震缝，有效避免地震中出现结构相互错动碰撞的情况，减小摩擦力对牛腿产生的影响[2]。

2.4.砌体填充墙与非结构构件

在火力发电厂主厂房结构的抗震设计中，需要运用大量的砌体填充墙以及非结构构件。砌体填充墙的设计需要按照《建筑抗震设计规范》的要求对构造柱、腰梁、墙体、框架梁等方面进行设计。在砌体填充墙的设计过程中，不仅要提升主厂房结构的整体抗震能力，还应当对其周边的结构进行保护，确保砌体填充墙自身存在问题。

在主厂房结构的抗震设计中，还应当对非结构构件进行设计，其中悬挑或外伸的钢结构雨棚、玻璃幕墙等构件都应当对其连接点的位置进行合理地控制，按照抗震验算的方式对各个连接点进行计算，充分提升主厂房结构的稳定性与安全性。

2.5.主厂房楼梯设计

在火力发电厂的楼梯结构设计中，应当采用直板式的楼梯，选择合适的位置，尽可能地避免设置与结构端部，并且需要配备相应的梯梁。同时，如何楼梯的转角处恰好位于楼层的正中间，因此需要在楼层下方设置梯梁的支撑结构，从而有效提升楼梯的稳定性。此外，在主厂房楼梯结构设计中，不能够将其设计为拆板式，尽可能地避免因地震造成的折断情况，为人员的疏散与逃生提供更多的阻碍。最后，要充分根据抗震设计要求及规范标准、主厂房的整体结构、楼梯规划形式等方面展开系统地设计。

结束语：

在进行火力发电厂的规划设计工作中，需要特别注意主厂房结构的抗震设计，相关建设人员应当结合火力发电厂自身的情况以及所处的地理位置，系统地分析在地震发生时火力发电厂主厂房可能会面临的风险，有针对性地展开抗震设计，从而全面地提升火力发电厂整个主厂房的稳定性与安全性。

参考文献：

[1]李大涛.火电厂主厂房结构抗震设计分析[J].四川水泥，2019，（06）：103.

[2]张炜.火力发电厂土建结构抗震设计[J].建材与装饰，2019，（05）：234-235.