火力發電廠主廠房結構抗震設計要點分析

靳鵬

摘? 要：為了更好地保障火力發電廠主廠房的安全性與穩定性，需要對火力發電廠的主廠房結構進行相應的抗震設計。本文分析當前火力發電廠主廠房震害破壞的情況以及主要原因，在此基礎上提出相應的主廠房結構抗震設計要點，從汽機房屋面、主廠房框架、牛腿與汽機房運轉層等方面展開探究，旨在提供參考建議。

關鍵詞：火力發電廠;主廠房結構;抗震設計

引言：在地震發生時，火力發電廠中的各個建筑物結構都會遭到不同程度的破壞，導致人員生命安全受到威脅，相關發電設備以及管道出現嚴重的損害，使得火力發電廠無法在震后的短時間內就能夠恢復正常運轉，不僅給火力發電廠帶來巨大的經濟損失，還嚴重影響到人們的正常生活，因此必須要對主廠房進行抗震設計。

1.火力發電廠主廠房震害破壞情況及原因

通常情況下，火力發電廠在地震作用后會產生各種各樣的問題，以下就部分結構在地震中的破壞情況及原因進行相應的分析：

（1）汽機房屋面結構。該結構在地震作用下若出現整體垮塌，主要原因可能是采用的鋼網架的拉桿內力出現變化，其中的多根桿件失效導致整體結構失去穩定性，在地震外力的作用下使主體結構出現扭轉，致使汽機房屋面結構整體坍塌。（2）主廠房框架。在地震過程中主廠房框架容易受到不同程度的破壞，主要原因是結構產生巨大的扭轉，底層柱受到極大的地震力剪力，導致遭受嚴重的破壞。（3）牛腿。在地震作用下容易造成牛腿出現裂紋，部分牛腿混凝土脫落，鋼筋出露的現象，其主要原因是運轉層平臺與框架結構間出現水平錯動，產生的摩擦力使牛腿出現裂縫。（4）填充墻。填充墻容易出現交叉性的破壞，主要是因為墻體結構出現兩個方向力導致的水平變形，使墻體剪壓受到破壞。（5）樓梯。樓梯出現梯板折斷的原因是在地震作用下，兩端支撐梯板的梁在變形方向與大小上存在差異，導致樓梯轉折處出現折斷[1]。

2.火力發電廠主廠房結構抗震設計的要點

2.1.汽機房屋面結構

汽機房屋面結構的抗震設計水平將直接影響到火力發電廠主廠房結構的抗震情況。在開展汽機房屋面結構的抗震設計過程中，一般可以運用鋼屋架與鋼網架兩種結構。由于鋼屋架的整體傳力體系比較簡單，能夠受到水平、橫向、垂直等多個方向的力的作用，具有較好的整體性能。同時，鋼屋架具有較強的平面剛度，能夠產生非常好的水平荷載效果，將其與屋面結構進行結合，既可以使屋面的設計更加簡潔，還能夠提升屋面整體的抗震設計水平，提高主廠房的穩定性。

在運用鋼網架進行抗震設計時，由于其整體性、平面內剛度以及傳遞水平荷載的能力均很強，理論上很適合用于汽機房屋面結構的設計，但是在使用前需要將其交給專門的廠家負責施工和設計，廠家在設計時通常無法考慮到鋼網架的富余度，并且忽視了主體結構的變形對鋼網架造成的影響，因此導致汽機房屋面整體結構的穩定性出現問題。

2.2.主廠房框架結構

在進行主廠房框架結構的抗震設計時，必須要遵循“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設計原則，從整體角度入手對其進行整體的規劃，并且確保結構位移比、周期比、側剛比等各項指標均在規定的范圍內，同時對各項指標進行驗算，保證主廠房的框架結構能夠滿足“大震不倒”的設計原則。在開展結構布置的設計中，應當盡量避免或減少短柱或超短柱的使用，確保除氧器不要放置在框架結構的頂層，同時采用支撐式煤斗，從而有效降低重力荷載代表值的高度，減輕地震發生時對框架結構產生的作用。

在主廠房框架結構中樓梯間、樓層等部分進行大面積抗震設計時，應當盡量確保其不處于框架結構的端部或角部，從而最大程度上避免因地震造成的結構大面積扭轉變形的情況;在縱向框架梁柱設計中，應當采用雙梁布置的方式，盡可能地避免結構發生偏心現象，從而有效提升主廠房框架結構的穩定性。

2.3.牛腿與汽機房運轉層平臺

在火力發電廠主廠房結構的抗震設計中，牛腿與汽機房運轉層平臺的設計也十分重要。在實際設計過程中，為了確保牛腿與汽機房運轉層平臺之間能夠在日常結構正常溫度變形以及水平地震作用下順利地運行，最大程度上降低主體結構與支撐柱之間的影響，應當將牛腿與汽機房運轉平臺之間進行較好的連接，盡量設計為相互自由水平移動的形式。同時，在抗震設計過程中，應當嚴格按照抗震設計要求和規范標準，并且精確的設計地震縫，有效避免地震中出現結構相互錯動碰撞的情況，減小摩擦力對牛腿產生的影響[2]。

2.4.砌體填充墻與非結構構件

在火力發電廠主廠房結構的抗震設計中，需要運用大量的砌體填充墻以及非結構構件。砌體填充墻的設計需要按照《建筑抗震設計規范》的要求對構造柱、腰梁、墻體、框架梁等方面進行設計。在砌體填充墻的設計過程中，不僅要提升主廠房結構的整體抗震能力，還應當對其周邊的結構進行保護，確保砌體填充墻自身存在問題。

在主廠房結構的抗震設計中，還應當對非結構構件進行設計，其中懸挑或外伸的鋼結構雨棚、玻璃幕墻等構件都應當對其連接點的位置進行合理地控制，按照抗震驗算的方式對各個連接點進行計算，充分提升主廠房結構的穩定性與安全性。

2.5.主廠房樓梯設計

在火力發電廠的樓梯結構設計中，應當采用直板式的樓梯，選擇合適的位置，盡可能地避免設置與結構端部，并且需要配備相應的梯梁。同時，如何樓梯的轉角處恰好位于樓層的正中間，因此需要在樓層下方設置梯梁的支撐結構，從而有效提升樓梯的穩定性。此外，在主廠房樓梯結構設計中，不能夠將其設計為拆板式，盡可能地避免因地震造成的折斷情況，為人員的疏散與逃生提供更多的阻礙。最后，要充分根據抗震設計要求及規范標準、主廠房的整體結構、樓梯規劃形式等方面展開系統地設計。

結束語：

在進行火力發電廠的規劃設計工作中，需要特別注意主廠房結構的抗震設計，相關建設人員應當結合火力發電廠自身的情況以及所處的地理位置，系統地分析在地震發生時火力發電廠主廠房可能會面臨的風險，有針對性地展開抗震設計，從而全面地提升火力發電廠整個主廠房的穩定性與安全性。

參考文獻：

[1]李大濤.火電廠主廠房結構抗震設計分析[J].四川水泥，2019，（06）：103.

[2]張煒.火力發電廠土建結構抗震設計[J].建材與裝飾，2019，（05）：234-235.