火力发电厂结构抗震设计.ppt

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,2,主要内容,1编制依据293版土规的特点32008版土规抗震设计的变化42008版修编汇报5结束语,3,1编制依据,概述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。土规DL5022-2008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。特殊规定主要针对主厂房。,4,1编制依据,概述火力发电厂建（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，抗震设计完全依据苏联的标准。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”。,5,1编制依据,概述土规DL5022-93颁布，抗震设计以国家标准建筑抗震设计规范GBJ11-89和电力设施抗震设计规范GB50260为基础，同时行业标准结合电厂特点作了特殊规定。建筑抗震设计规范GB50011-2001颁布后很快执行，-93版土规的特殊规定一直在延用。,6,1编制依据,新版土规有关抗震标准的主要修编依据及说明,7,1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：场地条件：断层、滑坡、高边坡与挡墙、地基液化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工业建筑要控制结构不规则性防止结构与结构连接的破坏：牛腿、支座（屋架、平台）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,8,93版的特点针对抗震规范,2.1抗震设防标准与分类标准：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。一般电厂的建（构）筑物抗震设防分类为丙、丁类建筑；重要电厂的主要生产建筑物为抗震设防分类为乙建筑。“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。”,9,293版的特点,2.2概念设计与89建筑抗震规范总体一致，结合电厂特点主厂房有所放宽。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。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。”“一级框架应采用现浇钢筋混凝土结构。”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。,10,293版的特点,2.3地震作用主要特点在主厂房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，组合系数0.71.0，不同荷载取不同值。PKPM计算软件不能区分。主厂房允许平面分析。“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”。,11,293版的特点,2.4抗震措施：设了抗震措施设防烈度调整表12.4.1表，方便直观。,12,293版的特点,2.4抗震措施：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可采用一级。,13,293版的特点,2.4抗震措施：“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。”“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”。“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。”,14,293版的特点,2.5抗震构造措施：钢筋混凝土主厂房框架柱轴压比放宽,15,293版的特点,2.5抗震构造措施：主厂房与-89规范比较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%）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。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。,16,293版的特点,2.5抗震构造措施：主厂房与-89规范比较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250300mm，设抗震墙时不应大于350mm。”A列“柱间支撑长细比不宜大于150”比抗震规范严格。纵向抗震墙厚度放宽：“宜取柱中距1/301/40，且不应小于160mm。”,17,32008版土规抗震设计的变化,修编总的原则：执行国家抗震规范，结合电厂实际保留必要的特殊规定。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。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。对特殊情况，提出专门论证的要求，希望对结构设计人员有所制约，避免导致无序竞争。有条件时，总结汶川地震电厂的震害，提出相应措施。,18,32008版土规抗震设计的变化,征求意见在抗震设计方面涉及的主要问题重要电厂规划容量800MW建议提高。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）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。取消砖混结构厂房（一致同意）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。直接空冷器支架抗震性态设计，处于研讨阶段。,19,32008版土规抗震设计的变化,20,42008版修编汇报,4.1抗震设防分类标准：依据建筑抗震设防分类标准（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。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。取消丁类次要建筑不设防的规定。,21,42008版修编汇报,4.1抗震设防分类标准：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。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。,22,42008版修编汇报,4.2概念设计取消了屋内配电装置、碎煤机室和仓顶小室砖混结构选型。主厂房结构属于不规则结构，适当提高标准，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。,23,42008版修编汇报,4.2概念设计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。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。,24,42008版修编汇报,4.2概念设计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。,25,42008版修编汇报,4.2概念设计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。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。主厂房钢筋混凝土框架不分等级，均应采用现浇结构。,26,42008版修编汇报,4.3地震作用和变形计算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”针对目前使用软件存在的问题，强调工程师应分析计算机软件的适用性和判断计算结果的合理、有效性。不满足选型原则进行专门论证。,27,42008版修编汇报,4.3地震作用和变形计算专门论证：两个以上程序进行结构计算，包括采用时程分析作为补充计算；同时进行罕遇地震作用下弹塑性变形验算；构造措施加强。建议向上级主管部门申请专家评审。（可能遇到阻力）主厂房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。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。,28,42008版修编汇报,4.4抗震措施：钢筋混凝土框架的抗震等级表12.1.5栈桥按照框架、框架支撑结构分别规定。管道支架：固定支架与活动支架区别。主控制楼改为集中控制楼，是否按配电装置楼提高，还在讨论。钢筋混凝土主厂房框架应按调整后的抗震等级进行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措施计算。本地区设防烈度为9度的乙类建筑，应采取比9度更高的抗震措施。,29,42008版修编汇报,4.5抗震构造措施：主厂房柱轴压比保留不变主厂房梁端钢筋加密区加大，考虑到大断面梁以受剪控制为柱，加密区长度改为按抗震规范确定；箍筋最小直径仍保留高于抗震规范的规定。主厂房梁柱箍筋肢距不变，仍保留较抗震规范有所放宽。,30,42008版修编汇报,4.5抗震构造措施：钢梁现浇钢筋混凝土板组合梁与钢筋混凝土主梁的连接措施钢梁与挑耳、主梁侧的连接二次施工的现浇钢筋混凝土板与主梁侧的钢筋拉结和整体施工措施。关注非结构构件：填充墙的破坏。,31,42008版修编汇报,4.5抗震构造措施：牛腿、支座（屋架、平台）：汽机房平台与A、B列柱的连接炉前平台与锅炉钢柱的连接汽机房屋面梁与牛腿的连接（已有）吊车梁与柱、牛腿连接输煤栈桥与建筑物的连接烟道与烟囱的连接,32,42008版修编汇报,4.6直接空冷器支架新增章节直接空冷器支架结构设计一阶振型为扭转、第二阶为Y向的平动，三阶振型为X向的平动。,33,42008版修编汇报,4.6直接空冷器支架地震作用分析应按多质点空间结构计算模型，地震作用效应计算可采用振型分解反应谱法，并应考虑扭转偶联的影响。钢桁架（或钢梁）钢梁与柱顶的连接计算时，地震作用效应应乘以增大系数2，再乘以加强系数1.2。8度地震区大悬挑结构，变形偏大，建议结构改进（见右图）。,34,42008版修编汇报,4.6直接空冷器支架7度（0.1g)以下多以风荷载控制。有研究提出：轴压比控制值、箍筋加密和最小配筋率要求，由于缺乏研究资料，没有列入。,35,5结束语,最后以需要研究问题的议题结束汽轮发电机基础抗震设计的研究正在进行，内容有待完善。汽机基础台板梁大、支承柱小，取决于动力特性需要，目前无震害记录，其抗震措施不同于建筑物框架结构，不能盲目套用。但针对柔性汽轮发电机基础柱的抗震措施有不能忽视。有限元分析软件在主厂房结构工程设计中的采用，已经有工程实例，应该是研究方向。关注核电厂抗震性态设计的方法，开展在火力发电厂应用的研究。汶川地震电厂震害的研究。,36,演示到此结束谢谢,