火力发电厂结构抗震设计

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1、火力发电厂结构抗震设计标准 火力发电厂土建结构设计技术规定修编汇报汇报人：刘明秋 2008年11月 于成都1主要内容1 编制依据2 93版土规的特点3 2008版土规抗震设计的变化4 2008版修编汇报5 结束语21 编制依据概述n 国家系列抗震设计标准是行业标准土规编制的基础和依据。n土规DL 5022-2008版年底将完成送审稿，抗震设计依据国家抗震相关标准包括抗震规范。新 版土规与老版本比，总体水平有所提高，同 时还会保留行业标准必要的特殊规定。n特殊规定主要针对主厂房。31 编制依据概述n 火力发电厂建（构）筑物抗震设计历史久远。土 规第一版于1959年颁布，主要参考了苏联的标准，抗震

2、设计完全依据苏联的标准。n 1962年版土规颁布时，已经有了一些经验， 制定了“火力发电厂建筑物及构筑物设防烈度表”， （格式与-93版12.1.4完全相同），当时抗震设计依 据中国科学院土木建筑研究所编制的“地震区建筑 规范草案”。41 编制依据概述n土规DL 5022-93颁布，抗震设计以国家 标准建筑抗震设计规范GBJ 11-89和电 力设施抗震设计规范GB 50260为基础，同 时行业标准结合电厂特点作了特殊规定。n建筑抗震设计规范GB 50011-2001颁布后 很快执行，-93版土规的特殊规定一直在 延用。51 编制依据新版土规有关抗震标准的主要修编依据及说明标准名称有关说明GB

3、502232008 建筑抗震 设防分类标 准依据 5.2、4.0.4条，确定发电 厂抗震设防标准 ，分为重点设防、标准设防、适度设防三类GB 50260 电力设施抗震设 计规 范 正在修订确定重要电力设施的规定，内容与上面标准有 区别。GB 500112001（2008年版 ） 建筑抗震设计规 范除土规特殊规定外，应全面执行。GB 18306 中国地震动参数区 划绝大多数电厂都作地震安全性评价DL 5000 火力发电 厂设计 技 术规 程 正在修订 发电 厂厂址选择 的规定，活动断裂1.2Km。 发电 厂地震安全性评价的规定61 编制依据2008年版建筑抗震设计规范修订对电力设计的启示：n 场

4、地条件：断层、滑坡、高边坡与挡墙、地基液化n 结构抗震体系多道防线，特别是避免高大的单框架厂房布 置n 工业建筑要控制结构不规则性n 防止结构与结构连接的破坏：牛腿、支座（屋架、平台）n 加强抗震措施：楼盖与框架梁分步施工，如何保证整体性非结构构建：填充墙体、装修体7293版的特点针对抗震规范2.1抗震设防标准与分类标准：n 两阶段设计实现三个水准的目标与国家抗震规范保 持一致。n 一般电厂的建（构）筑物抗震设防分类为丙、丁类 建筑；n 重要电厂的主要生产建筑物为抗震设防分类为乙建 筑。n “次要建筑损坏后不影响生产，不造成较大损失且易 于修复的建筑可不设防。”82 93版的特点2.2 概念设

5、计n 与89建筑抗震规范总体一致，结合电厂特点主厂房有所放 宽。n 传统钢筋混凝土主厂房布置相对定型。虽然地震区仅单方向设 置抗侧力构件，多道防线难以实现，相对于目前市场的发展， 机组小，布置单一，问题相对比较少。n 规定 “300MW及以上机组，主厂房的主要承重结构必要时可采 用钢结构。”n “一级框架应采用现浇钢筋混凝土结构。”n 乙、丙“类建筑应避免采用未处理的可液化土层作为天然地基持 力层。”丙类建筑要求提高。92 93版的特点2.3 地震作用主要特点在主厂房n 重力荷载代表值的取值有其电厂的特点，对应建筑荷载 规范的楼面活荷载，电厂的荷载分为楼面可变荷载、设 备和管道可变荷载两种，组

6、合系数0.71.0，不同荷载取 不同值。PKPM计算软件不能区分。n 主厂房允许平面分析。n “8度，单机容量600MW主厂房和240m烟囱有条件时宜采 用时程分析法校验结构的薄弱部位”。102 93版的特点2.4 抗震措施：n设了抗震措施设防烈度调整表12.4.1表，方便 直观。 重要电厂建（构）筑物名称一般电厂本地区抗震设防烈度本地区抗震设防烈度98766789（一）主要生产建筑物注4987主厂房6789注4987集中控制楼6789注4987锅炉炉架（钢筋混凝土）6789112 93版的特点2.4 抗震措施：n 表12.1.5 钢筋混凝土框架的抗震等级有电厂特色注2：9度论证其抗震性能后方

7、可采用一级。设防烈 度主厂房 框架结构主厂房 框架剪力墙结 构主控制楼 配电装置楼运煤栈桥管道支架高度(m)框架高度(m)框架剪力墙等级等级等级625四50四三三三三25三50三三735三60三二二三三35二60二二835二50三二二二二35一50-80二二9注225二一一一一25一一122 93版的特点2.4 抗震措施：n“抗震等级为一级，还需要提高一度设防时，抗 震等级仍为一级。”n“主厂房框架9度时应根据结构情况论证其抗震 性能的可靠性后放可采用，抗震等级仍为一级”。n“当主厂房框架按照建筑抗震设计规范第六章第二节进行框架节点和截面的抗震设计时， 框架的抗震等级可按未调整的抗震等级采用。

8、”132 93版的特点2.5 抗震构造措施：n 钢筋混凝土主厂房框架柱轴压比放宽框架抗震等级一级二级三级建筑抗震设计规 范0.70.80.9火力发电 厂土建结构设计 技术 规定0.80.850.9142 93版的特点2.5 抗震构造措施：主厂房与-89规范比较n 梁箍筋直径加大一二级2mm：“当抗震等级为一级时应不小 于12mm，二级时应不小于10mm，三级时应不小于8mm。 ”(纵向受拉钢筋配筋率不会达到2% ）n 梁端箍筋加密区1-1.5倍，可取1/3净跨，考虑截面较大规定放宽。n 梁加密区箍筋肢距一二级不应大于250，三四级不宜大于250，规定放宽。152 93版的特点2.5 抗震构造措

9、施：主厂房与-89规范比较n柱纵向钢筋的间距和柱箍筋加密区箍筋肢距放宽：“长 边方向不应大于250300 mm，设抗震墙时不应大于 350mm。”nA列“柱间支撑长细比不宜大于150”比抗震规范严格。n纵向抗震墙厚度放宽：“宜取柱中距1/301/40，且不 应小于160mm。”163 2008版土规抗震设计的变化修编总的原则：n 执行国家抗震规范，结合电厂实际保留必要的特殊规定 。n 总结过去经验，结合新型电厂布置变化的特点，适当提 高标准，原则上不能降低。n 对于可能造成严重违反抗震概念设计原则的布置，提出 限制严重不规则的条件，有利于结构专业人员与工艺专 业的沟通。n 对特殊情况，提出专门

10、论证的要求，希望对结构设计人 员有所制约，避免导致无序竞争。n 有条件时，总结汶川地震电厂的震害，提出相应措施。173 2008版土规抗震设计的变化n 征求意见在抗震设计方面涉及的主要问题n 重要电厂规划容量800MW建议提高。n 主厂房空间计算，采用两个不同力学模型分析（不同意平面校核 ） n 主厂房结构选型7度、类场地时，采用纯框架无异议；框 架支撑体系在抗震规范中不明确，是否取消有争议。n 取消砖混结构厂房（一致同意） n 钢结构主厂房抗震措施：抗震规范12层以下的构造措施无异议， 12层以上的措施钢材增加太多。n 直接空冷器支架n 抗震性态设计，处于研讨阶段。183 2008版土规抗震

11、设计的变化章节号增减内容章节号增减内容12.1 一般规定 提高主厂房抗震措施设计 要 求 严格主厂房结构选型规定12.6 屋内配电装 置楼取消砖混结构 取消主控楼12.2 地基与基础 区别不同分类的地基抗液化 措施12.7 运煤廊道一端落地的抗 震缝的宽度12.3 地震作用和 结构抗震验算弹性时程补充计算规定 弹塑性时程分析规定12.8 贮煤筒仓12.4 钢筋混凝土 主厂房不规则 布置限制 要求空间计 算 取消炉架12.9 设备 基础12.10 管道支架12.5 钢结 构主厂 房单独设立章节12.11 直接空冷器 支架新增194 2008版修编汇报4.1 抗震设防分类标准：n 依据建筑抗震设防

12、分类标准（简称 分类标准）第 5.2 条，重要电厂增加了 20万人口供热电厂及其热网首站。n 依据分类标准第 4.0.4条，重点设防类 （乙类）增加了消防车库。n 取消丁类次要建筑不设防的规定。204 2008版修编汇报4.1 抗震设防分类标准：n保留了小型乙类的分类：当采用了抗震性能可 靠的结构类型，允许按本地区设防烈度的要求 采取构造措施。 n对分类标准第 5.2条.规划容量 800MW.重要电厂的划分，行业标准修编 时认为要改，考虑到分类标准刚修订完成 ，维持保留。214 2008版修编汇报 4.2 概念设计n 取消了屋内配电装置、碎煤机室和仓顶小室砖混结构选型。n 主厂房结构属于不规则

13、结构，适当提高标准，n 主厂房布置限制： 明确平面局部排架为严重不规则布置 极短柱为竖向严重不规则、争取工艺让步 滑动连接的炉前平台，不能布置重要设备和重要功能用 房间。 加强煤斗支承层的水平刚度 高烈度区不宜采用主控制楼插入式布置。224 2008版修编汇报 4.2 概念设计n 主厂房结构选型原则调整，比93版总体放宽。对目前实际发 展的趋势有所限制，与大火规目前保持一致。n 宜优先选用抗震性能较好的钢结构。常规布置的主厂房结构选型可按以下原则确定：1 抗震设防烈度7度（以下简称7度）类场地及以下，主厂 房应采用钢筋混凝土结构，抗震设防烈度8度（以下简称8度） 类场地及以上时，主厂房宜采用钢

14、结构，7度、类场地 和8度类场地可采用钢结构。2 单机容量1000MW及以上的主厂房结构宜采用钢结构，当采 用钢筋混凝土结构时应进行专题论证。234 2008版修编汇报4.2 概念设计n主厂房框架剪力墙结构应满足两个方向均设置剪力墙。2003年结题的抗震试验研究课题提出8度类场地可采用混凝土结构，基 于平面分析研究。实践证明，纯框架结构在7度、类场地，高度与抗震规范比较不超限 ，抗震承载能力、变形基本可满足规范要求。 7度、类场地，计算变形 过大、钢筋用量过大和节点施工困难，一致意见不能采用。7度、类场地常规布置（单向一端设置剪力墙或支撑），钢筋用量可 减小，但概念设计不满足要求。空间分析显示

15、底层、煤斗层上下存在明显的 薄弱层；薄弱层屈强比系数有可能小于0.5，需要进行弹塑性变形分析。由于结构不规则的原因，进行多余地震下的时程分析补充计算始是必要 的。244 2008版修编汇报4.2 概念设计n 非常规结构布置的主厂房，指近年来的新型布置的厂房。它的结构形 式适用性的判断，由于缺乏研究，2008版土规没有规定，建议进 行专门论证确定。例如：单框架、单排架、单跨侧煤仓框架等。按照抗震规范2008年局部修订内容，针对民用建筑对单框架有严 格限制，可作为电厂设计借鉴，慎重采用。n 1000MW机组结构选型建议采用钢结构，主要出于电厂单机容量增大 ，在电网中的影响加大，结构高度、跨度和载荷增加、设计难度加大 的考虑，另外结构单元加长，温度应力的影响也是考虑因素 。n 主厂房钢筋混凝土框架不分等级，均应采用现浇结构。254 2008版修编汇报4.3 地震作用和变形计算 n主厂房应采用空间结构分析，包括:汽机房平台的整 体计算、楼梯间的整体计算（有条件时）。建议多 遇地震采用不少于两个不同力学模型进行内力和变 形分析” n针对目前使用软件存在的问题，强调工程师应分析 计