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摘要：在“5·12”特大地震灾害中，处于震区的许多火力发电厂的结构、设备都受到了不同程度上的损害。火力发电厂不同于其他产业，灾后很难在极短的时间内得到恢复，对人民的生活造成不便。因此，垃圾发电厂厂房设计人员必须高度重视抗震设计。作为以生活垃圾为原料的垃圾焚烧发电厂，厂房设计更要采用合理的设计，降低工程成本，避免不安全因素；抗震设计要细致全面，使建构筑物坚固可靠，防止在此地震时垃圾处理系统和发电系统受损导致生活垃圾、废固物及废气泄露，发电中断等情况。本文结合垃圾焚烧发电厂的特点和地震时结构受力变形的特征，对垃圾焚烧发电厂的主厂房的设计要点进行简单分析和论述。
关键词：发电厂 厂房结构 抗震
中图分类号：TM6文献标识码： A
随着城市化的不断发展，城市的生活垃圾也迅速增长，对于这些日益增长的城市垃圾，怎样处理成了一个难题，目前为止处理办法有三种:填埋、堆肥、焚烧。三种处理手段中，焚烧具有减容量大、无害较彻底，相对土地的占用量少的特点，建设火力发电厂充分地利用了垃圾焚烧产生的热量发电，代表了新能源发展的方向。垃圾焚烧发电厂的主厂房是发电厂的主要建筑结构，因此，主厂房的抗震设计是厂房设计时要必须考虑的因素。以下分三个部分对垃圾发电厂主厂房的抗震设计进行论述。
1. 垃圾焚烧发电厂的主要建筑结构特点
1.1厂房功能区的划分较多，一个垃圾焚烧处理厂通常由卸料间、垃圾池、锅炉间、汽轮发电机房、化水间、集中控制室&配电室、烟气净化车间等众多车间组成，建筑功能十分复杂。
1.2各个车间的结构形式复杂多变，各功能车间互相连接，由框架，框排架、排架、屋面钢架、屋面网架等各种结构形式共同构成整个厂房的主体结构：在局部设置7～10m高的剪力墙（垃圾池）和各种斜撑。多种结构形式相互结合，按照合理的搭配构成了复杂的主厂房结构。
1.3焚烧余热设备体积比较高大，为避免垃圾气味外泄，卸料间、垃圾池、锅炉所在厂房往往需要考虑为全负压全封闭厂房，因此，主厂房建筑体积高度都较大，不仅在高度上要满足锅炉间和其它车间的封闭要求，在水平方向上也需要根据各个设备的功能和功能分区的布置和结构形式设置相应的变形缝和后浇带，以此满足厂房和设备对于温度，沉降以及本篇的主旨（抗震）的要求。
2. 主厂房结构在地震中的破坏情况以及原因分析
以某座在汶川地震中波及到的的火力发电厂为例进行分析。该发电厂位于地震烈度为8度的区域内，而厂房原设计抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，抗震措施按7度设防。地震过后该厂房的主体框架结构未倒塌，说明厂房框架的抗震设计满足“大震不倒”的设计原则。下面就部分受损部位的破坏情况及原因进行简单说明和分析。
2.1 汽机房屋面钢网架
汽机房屋面钢网架单元为双坡正放四角锥形式，支撑于主厂房框架柱的牛腿上。在地震中，该钢网架发生整体坍塌。事后分析表明导致坍塌的主要原因是钢网架的拉杆在地震竖向力的作用下发生了杆件的外内力变号，致使结构单元中的多根结构杆件失去作用引起了整体结构的不稳定，进而导致结构失衡。其次，由于地震的破坏力对主体结构的扭转，导致钢网支座上面连接过渡板的螺栓被破坏，引发了屋面结构的整体坍塌。
2.2 主厂房框架梁，柱。
在地震中，该厂房的各个框架结构在不同程度上均受到了影响，一些框架的支撑柱的根部由于地震力的作用钢筋混凝土的保护层大片的掉落，纵向的钢筋和钢筋的箍筋全部裸漏，混凝土明显的呈剪切破坏的特征；结构单元中，破坏最严重的部位是端部和角部的框架柱，A列柱的两端框架在局部范围内出现了塑性铰，而在其它的部位则是以斜裂缝居多。产生这些的主要因素是地震中，建筑结构受到了巨大的剪切力以及扭转力，根据底部剪力法在地震中的分配原则：受地震力影响最大的是底层的柱体，所以它的变形最为严重；此外，受扭转力的影响，结构单元中角部的破坏也相当严重。
2.3 牛腿
A列和B列的柱体所支撑的运转层平台的牛腿发生斜向裂纹，造成局部面积的牛腿混凝土脱落，钢筋外露。造成这种现象的原因是：地震过程中，运转层平台和主厂房的框架发生了水平错动，由此产生的运转层平台和牛腿之间的摩擦力导致了局部牛腿混凝土脱落和钢筋外露。
2.4 主厂房楼梯
楼梯大都采用折板式，在地震过程中，在地震横向产生的地震力作用下，楼梯两端支撑递板的梁的两端在变形程度和受力的大小不一的情况下，同时由于折形梯板的整体在水平面内的刚度比较小，导致了在楼梯的转折处发生了折断的现象。
2.5 填充墙
主厂房围护结构采用砖砌体，在地震中呈现X型的交叉破坏。在地震产生的横向力和竖向力的作用下，主体结构在两个方向上发生了变形，砌体在框架柱的两个方向受到挤压，砌体受剪压被破坏，在两个方向产生了交叉型的裂缝。2.6 运行设备及其基础
在地震中，部分设备的地脚螺栓在地震竖向力的作用下，从二次灌浆的螺栓孔中脱落；部分螺柱也在水平剪力的作用下被切断，使运行设备和设备基础出现分离或者斜倒，无法正常使用。
3. 主厂房结构抗震设计中的重点
3.1 汽机房屋面结构
汽机房屋面的建设可以采用钢屋架或钢网架的结构形式。钢屋架在水平，纵向以及屋面檩条的结合作用下，使得传力体系简单明确，整体性较好。钢网架具有较好的整体性，在平面内的刚度和传递载荷的能力比钢屋架更为优越，但由于钢网架的单节点、单杆件的失效均会影响整体结构，地震可能会导致拉杆内力失效，造成整体结构不稳从而发生失稳坍塌。在本次所举的垃圾焚烧发电厂的例子中，在5.12地震中，同一个电厂不同机组的主厂房，钢网架的大都发生了坍塌，而钢屋架的未发生毁坏性的影响，经受住了考验。但是个例不代表钢屋架一定比钢网架更优越，设计时需根据厂房的具体特点，选择合适的汽机房屋面的结构类型并严格做好各支座、杆件、节点的计算与验算。
3.2 主厂房框架结构的抗震设计
主厂房结构设计必须满足三水准两阶段的抗震设防要求。设计必须严格控制结构的位移比、周期比、一级侧刚比等各项指标。对于一级框架，应模拟结构在地震中会发生的各种破坏情况，保证满足“大震不倒”的抗震设防要求。整体结构布置时应尽量避免使用短柱和超短柱；结构顶层不宜布置除氧器、大型水箱等重型设备，以降低重力载荷值的代表高度，减轻结构的地震作用；在主厂房中，纵向框架梁尽量使用双梁布置，防止框架柱出现偏心扭转；梁柱的配筋应严格按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）所要求的内容执行；楼梯处的屋面应采用框架结构，以鞭梢效应减少损害。
3.3 主厂房楼梯
主厂房的楼梯尽可能避免设计在结构的端部，宜采用直板式楼梯，在梯板的两端应设置有梯梁，如因为需要转折处设计在楼层中间时，必须在下一层的楼面上设计支柱支撑梯梁；应尽量要求建筑不采用折板楼梯，避免地震时梯板断裂，阻断人员的逃生通道。
3.4 主厂房的附属设备基础
对于主厂房内的各种设备，需根据其重力载荷值所产生的地震力进行计算，验算与基础连接的地脚螺栓强度、柱脚与柱底板之间的焊缝强度，必要时采取柱底板抗剪键，避免设备柱脚在地震时从设备基础中拔出或切断。
结语
垃圾焚烧发电厂的主厂房是整个发电厂的运行中樞，主厂房结构复杂，设备繁多，担负垃圾处理和发电的功能。如地震造成其结构不稳发生毁坏，将导致整个电厂在短期内无法恢复处理生活垃圾及对外供电，造成较大的社会负面影响和经济损失。因此，在进行主厂房的设计时，一定要严格地按照相关规范、标准执行抗震设计。
参考文献
[1].从维熹.对底层框架—抗震墙砖房结构设计的探讨[J].山西建筑.2005年02期
[2].吴江涛.多层砖房抗震设计中的主要问题和意见[A].濮阳市首届学术年会论文选编[C].2006年
[3].郭秀华.中国国家大剧院结构抗震动力分析[D].太原理工大学.2004年
关键词：发电厂 厂房结构 抗震
中图分类号：TM6文献标识码： A
随着城市化的不断发展，城市的生活垃圾也迅速增长，对于这些日益增长的城市垃圾，怎样处理成了一个难题，目前为止处理办法有三种:填埋、堆肥、焚烧。三种处理手段中，焚烧具有减容量大、无害较彻底，相对土地的占用量少的特点，建设火力发电厂充分地利用了垃圾焚烧产生的热量发电，代表了新能源发展的方向。垃圾焚烧发电厂的主厂房是发电厂的主要建筑结构，因此，主厂房的抗震设计是厂房设计时要必须考虑的因素。以下分三个部分对垃圾发电厂主厂房的抗震设计进行论述。
1. 垃圾焚烧发电厂的主要建筑结构特点
1.1厂房功能区的划分较多，一个垃圾焚烧处理厂通常由卸料间、垃圾池、锅炉间、汽轮发电机房、化水间、集中控制室&配电室、烟气净化车间等众多车间组成，建筑功能十分复杂。
1.2各个车间的结构形式复杂多变，各功能车间互相连接，由框架，框排架、排架、屋面钢架、屋面网架等各种结构形式共同构成整个厂房的主体结构：在局部设置7～10m高的剪力墙（垃圾池）和各种斜撑。多种结构形式相互结合，按照合理的搭配构成了复杂的主厂房结构。
1.3焚烧余热设备体积比较高大，为避免垃圾气味外泄，卸料间、垃圾池、锅炉所在厂房往往需要考虑为全负压全封闭厂房，因此，主厂房建筑体积高度都较大，不仅在高度上要满足锅炉间和其它车间的封闭要求，在水平方向上也需要根据各个设备的功能和功能分区的布置和结构形式设置相应的变形缝和后浇带，以此满足厂房和设备对于温度，沉降以及本篇的主旨（抗震）的要求。
2. 主厂房结构在地震中的破坏情况以及原因分析
以某座在汶川地震中波及到的的火力发电厂为例进行分析。该发电厂位于地震烈度为8度的区域内，而厂房原设计抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，抗震措施按7度设防。地震过后该厂房的主体框架结构未倒塌，说明厂房框架的抗震设计满足“大震不倒”的设计原则。下面就部分受损部位的破坏情况及原因进行简单说明和分析。
2.1 汽机房屋面钢网架
汽机房屋面钢网架单元为双坡正放四角锥形式，支撑于主厂房框架柱的牛腿上。在地震中，该钢网架发生整体坍塌。事后分析表明导致坍塌的主要原因是钢网架的拉杆在地震竖向力的作用下发生了杆件的外内力变号，致使结构单元中的多根结构杆件失去作用引起了整体结构的不稳定，进而导致结构失衡。其次，由于地震的破坏力对主体结构的扭转，导致钢网支座上面连接过渡板的螺栓被破坏，引发了屋面结构的整体坍塌。
2.2 主厂房框架梁，柱。
在地震中，该厂房的各个框架结构在不同程度上均受到了影响，一些框架的支撑柱的根部由于地震力的作用钢筋混凝土的保护层大片的掉落，纵向的钢筋和钢筋的箍筋全部裸漏，混凝土明显的呈剪切破坏的特征；结构单元中，破坏最严重的部位是端部和角部的框架柱，A列柱的两端框架在局部范围内出现了塑性铰，而在其它的部位则是以斜裂缝居多。产生这些的主要因素是地震中，建筑结构受到了巨大的剪切力以及扭转力，根据底部剪力法在地震中的分配原则：受地震力影响最大的是底层的柱体，所以它的变形最为严重；此外，受扭转力的影响，结构单元中角部的破坏也相当严重。
2.3 牛腿
A列和B列的柱体所支撑的运转层平台的牛腿发生斜向裂纹，造成局部面积的牛腿混凝土脱落，钢筋外露。造成这种现象的原因是：地震过程中，运转层平台和主厂房的框架发生了水平错动，由此产生的运转层平台和牛腿之间的摩擦力导致了局部牛腿混凝土脱落和钢筋外露。
2.4 主厂房楼梯
楼梯大都采用折板式，在地震过程中，在地震横向产生的地震力作用下，楼梯两端支撑递板的梁的两端在变形程度和受力的大小不一的情况下，同时由于折形梯板的整体在水平面内的刚度比较小，导致了在楼梯的转折处发生了折断的现象。
2.5 填充墙
主厂房围护结构采用砖砌体，在地震中呈现X型的交叉破坏。在地震产生的横向力和竖向力的作用下，主体结构在两个方向上发生了变形，砌体在框架柱的两个方向受到挤压，砌体受剪压被破坏，在两个方向产生了交叉型的裂缝。2.6 运行设备及其基础
在地震中，部分设备的地脚螺栓在地震竖向力的作用下，从二次灌浆的螺栓孔中脱落；部分螺柱也在水平剪力的作用下被切断，使运行设备和设备基础出现分离或者斜倒，无法正常使用。
3. 主厂房结构抗震设计中的重点
3.1 汽机房屋面结构
汽机房屋面的建设可以采用钢屋架或钢网架的结构形式。钢屋架在水平，纵向以及屋面檩条的结合作用下，使得传力体系简单明确，整体性较好。钢网架具有较好的整体性，在平面内的刚度和传递载荷的能力比钢屋架更为优越，但由于钢网架的单节点、单杆件的失效均会影响整体结构，地震可能会导致拉杆内力失效，造成整体结构不稳从而发生失稳坍塌。在本次所举的垃圾焚烧发电厂的例子中，在5.12地震中，同一个电厂不同机组的主厂房，钢网架的大都发生了坍塌，而钢屋架的未发生毁坏性的影响，经受住了考验。但是个例不代表钢屋架一定比钢网架更优越，设计时需根据厂房的具体特点，选择合适的汽机房屋面的结构类型并严格做好各支座、杆件、节点的计算与验算。
3.2 主厂房框架结构的抗震设计
主厂房结构设计必须满足三水准两阶段的抗震设防要求。设计必须严格控制结构的位移比、周期比、一级侧刚比等各项指标。对于一级框架，应模拟结构在地震中会发生的各种破坏情况，保证满足“大震不倒”的抗震设防要求。整体结构布置时应尽量避免使用短柱和超短柱；结构顶层不宜布置除氧器、大型水箱等重型设备，以降低重力载荷值的代表高度，减轻结构的地震作用；在主厂房中，纵向框架梁尽量使用双梁布置，防止框架柱出现偏心扭转；梁柱的配筋应严格按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）所要求的内容执行；楼梯处的屋面应采用框架结构，以鞭梢效应减少损害。
3.3 主厂房楼梯
主厂房的楼梯尽可能避免设计在结构的端部，宜采用直板式楼梯，在梯板的两端应设置有梯梁，如因为需要转折处设计在楼层中间时，必须在下一层的楼面上设计支柱支撑梯梁；应尽量要求建筑不采用折板楼梯，避免地震时梯板断裂，阻断人员的逃生通道。
3.4 主厂房的附属设备基础
对于主厂房内的各种设备，需根据其重力载荷值所产生的地震力进行计算，验算与基础连接的地脚螺栓强度、柱脚与柱底板之间的焊缝强度，必要时采取柱底板抗剪键，避免设备柱脚在地震时从设备基础中拔出或切断。
结语
垃圾焚烧发电厂的主厂房是整个发电厂的运行中樞，主厂房结构复杂，设备繁多，担负垃圾处理和发电的功能。如地震造成其结构不稳发生毁坏，将导致整个电厂在短期内无法恢复处理生活垃圾及对外供电，造成较大的社会负面影响和经济损失。因此，在进行主厂房的设计时，一定要严格地按照相关规范、标准执行抗震设计。
参考文献
[1].从维熹.对底层框架—抗震墙砖房结构设计的探讨[J].山西建筑.2005年02期
[2].吴江涛.多层砖房抗震设计中的主要问题和意见[A].濮阳市首届学术年会论文选编[C].2006年
[3].郭秀华.中国国家大剧院结构抗震动力分析[D].太原理工大学.2004年