大型火電廠主廠房少墻型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)體系地震作用效應(yīng)與設(shè)計(jì)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(chǎn)重要組成部分，即使在大力發(fā)展核電、水電和風(fēng)電的將來，火力發(fā)電仍會(huì)占相當(dāng)大的比例。電廠結(jié)構(gòu)屬重要的工業(yè)建筑，是生命線工程的重要組成部分，應(yīng)具有良好的抗震性能。受工藝的限制，火電廠主廠房結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜，空間整體性能差，結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)較多，安全儲(chǔ)備偏低、耐久性不足。為此，尋求抗震性能優(yōu)良，造價(jià)相對較低，并適用于高烈度區(qū)的新型主廠房結(jié)構(gòu)體系意義重大。
　　 本文首次將少墻型鋼混凝土框架

2、混合結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用于火電廠主廠房結(jié)構(gòu)，并以單機(jī)容量為1000MW機(jī)組主廠房結(jié)構(gòu)為研究對象，采用理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對該類結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行系統(tǒng)研究。研究了主廠房結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)影響因素；分析了地震作用下主廠房結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和子結(jié)構(gòu)間協(xié)同工作能力；利用模型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究結(jié)構(gòu)韻變形能力和抗震性能;采用ABAQUS軟件進(jìn)行主廠房少墻型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析；考慮結(jié)構(gòu)破壞對關(guān)鍵設(shè)備的影響，利用性能設(shè)計(jì)基本原理，提

3、出了主廠房結(jié)構(gòu)基于位移的性能設(shè)計(jì)方法;建立火電廠主廠房結(jié)構(gòu)合理抗震設(shè)計(jì)方法和構(gòu)造措施。
　　 (1)采用SAP2000有限元軟件進(jìn)行主廠房結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力特性分析，研究了火電廠主廠房結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，了解影響結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的主要因素，提出主廠房少墻型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)體系扭轉(zhuǎn)控制措施。
　　 (2)鑒于主廠房結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，振型間耦合作用明顯。建立空間振動(dòng)模型，進(jìn)行多維地震作用下主廠房少墻型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)平扭耦

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

5、段結(jié)構(gòu)剛度退化規(guī)律、結(jié)構(gòu)破壞形式、破壞準(zhǔn)則和結(jié)構(gòu)薄弱部位確定等。試驗(yàn)結(jié)果表明，剪力墻的設(shè)置提高了主廠房結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，改善了結(jié)構(gòu)的抗震性能，合理設(shè)計(jì)的主廠房少墻型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)能滿足"小震不壞，中震可修，大震不倒"的抗震設(shè)防目標(biāo)。
　　 (4)考慮到電廠結(jié)構(gòu)的重要性，采用ABAQUS軟件進(jìn)行主廠房少墻型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析，掌握不同強(qiáng)度地震作用下結(jié)構(gòu)的變形性能，并對結(jié)構(gòu)的薄弱部位和破壞形態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，

6、地震作用下剪力墻承擔(dān)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(jié)構(gòu)的“二道設(shè)防體系”。
　　 (5)主廠房結(jié)構(gòu)存在的主要目的是服務(wù)于內(nèi)部設(shè)備和工藝管道，以火電廠結(jié)構(gòu)設(shè)備人員及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員共同確定的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)為底線，綜合考慮主廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)件、非結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)部關(guān)鍵設(shè)備的性能，將主廠房結(jié)構(gòu)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