大型火電廠主廠房少墻型鋼混凝土框架結構體系地震作用效應與設計方法研究.pdf

1、目前，火力發(fā)電占全國總發(fā)電量的80％左右，是我國電力生產重要組成部分，即使在大力發(fā)展核電、水電和風電的將來，火力發(fā)電仍會占相當大的比例。電廠結構屬重要的工業(yè)建筑，是生命線工程的重要組成部分，應具有良好的抗震性能。受工藝的限制，火電廠主廠房結構布置復雜，空間整體性能差，結構薄弱環(huán)節(jié)較多，安全儲備偏低、耐久性不足。為此，尋求抗震性能優(yōu)良，造價相對較低，并適用于高烈度區(qū)的新型主廠房結構體系意義重大。
　　 本文首次將少墻型鋼混凝土框架

2、混合結構體系應用于火電廠主廠房結構，并以單機容量為1000MW機組主廠房結構為研究對象，采用理論分析與試驗研究相結合的方法對該類結構抗震設計關鍵技術問題進行系統(tǒng)研究。研究了主廠房結構動力特性和結構扭轉影響因素；分析了地震作用下主廠房結構受力特點和子結構間協(xié)同工作能力；利用模型結構試驗研究結構韻變形能力和抗震性能;采用ABAQUS軟件進行主廠房少墻型鋼混凝土框架結構動力彈塑性時程分析；考慮結構破壞對關鍵設備的影響，利用性能設計基本原理，提

3、出了主廠房結構基于位移的性能設計方法;建立火電廠主廠房結構合理抗震設計方法和構造措施。
　　 (1)采用SAP2000有限元軟件進行主廠房結構體系動力特性分析，研究了火電廠主廠房結構的不規(guī)則性，了解影響結構扭轉效應的主要因素，提出主廠房少墻型鋼混凝土框架結構體系扭轉控制措施。
　　 (2)鑒于主廠房結構的不規(guī)則性，結構扭轉效應明顯，振型間耦合作用明顯。建立空間振動模型，進行多維地震作用下主廠房少墻型鋼混凝土框架結構平扭耦

4、聯(lián)地震作用反應分析，掌握多維地震作用下結構變形特點、受力特點和內力分布規(guī)律，提出符合該類不規(guī)則結構地震作用計算方法。并進行了主廠房少墻型鋼混凝土框架結構體系變形與受力協(xié)同分析，提出結構合理剪力墻布置數(shù)量的層間位移控制指標。
　　 (3)從試驗場地條件和模型制作的可行性出發(fā)，選取原型結構中荷重較大的3跨3榀子結構，進行1/7縮尺比模型結構抗震性能試驗，掌握地震作用下模型結構裂縫出現(xiàn)和開展規(guī)律、整體結構變形能力及層間變形能力、不同階

5、段結構剛度退化規(guī)律、結構破壞形式、破壞準則和結構薄弱部位確定等。試驗結果表明，剪力墻的設置提高了主廠房結構的側向剛度，改善了結構的抗震性能，合理設計的主廠房少墻型鋼混凝土框架結構能滿足"小震不壞，中震可修，大震不倒"的抗震設防目標。
　　 (4)考慮到電廠結構的重要性，采用ABAQUS軟件進行主廠房少墻型鋼混凝土框架結構動力彈塑性時程分析，掌握不同強度地震作用下結構的變形性能，并對結構的薄弱部位和破壞形態(tài)進行驗證。研究結果表明，

6、地震作用下剪力墻承擔了大部分地震作用，延緩了框架柱的開裂及破壞程度。剪力墻的損傷破壞消耗了大量的能量，起到了“第一道抗震防線”的作用，型鋼混凝土框架成為結構的“二道設防體系”。
　　 (5)主廠房結構存在的主要目的是服務于內部設備和工藝管道，以火電廠結構設備人員及結構設計人員共同確定的結構極限狀態(tài)為底線，綜合考慮主廠房結構構件、非結構體系和內部關鍵設備的性能，將主廠房結構的性能劃分為使用功能完好、使用功能連續(xù)、保證人身安全、接近