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摘 要: 火力发电厂的主厂房是一个专业密集型、技术难度大且最关键的项目，同时主厂房结构设计的合理与否直接影响到其后施工质量的水准，对创造良好的机组运行长期环境有着决定性的意义。
关键词:主厂房；结构设计；抗震设防烈度
Abstract: The main building in thermal power plant is a professional intensive, technical difficulty and the key project, while the main factory building structure design is reasonable or not will directly affect the construction quality standards, it has a decisive significance to create the good operation of long-term environmental.
Key words: main building; structure design; seismic fortification intensity
中图分类号：TM621
0前言
火力发电厂结构设计随着电力建设事业的发展而不断发展，经历了各种结构形式的交替发展。主厂房结构选型不仅要贯彻执行电力建设的基本方针和政策，控制工程造价，而且要充分结合2000年示范电厂的设计思路，做到安全适用、技术先进、经济合理；使业主以合理的投资获得最佳的经济效益和社会效益。
1、主厂房结构型式
主厂房结构型式的选用，应本着有利于降低工程造价、缩短建设周期、结构美观、符合环保且符合使用环境的原则，力求构配件标准化、通用化，便于工厂化生产；扩大干作业的范围，能尽早进入锅炉安装条件；土建安装各有通道，便于分段流水作业和连续施工；在部分机组投产后，能使施工与生产运行各有通道和屏蔽隔离条件。这些是衡量现代大型火电厂高大厂房结构形式及体系合理、先进与否的重要标准。
近年来，现浇钢筋混凝土结构因整体性和抗震性能好使用越来越广泛，大型火力发电厂主厂房中，现浇钢筋混凝土框结构体现出较强的优越性，但同时也存在着构件断面大、临时设施多，预埋件工作量大工种多、消耗较多劳动力，工期长、文明施工难度大等缺点。
2、工程实例
某电厂装机容量为2×300MW燃煤直接空冷机组，场地面积约为550×350m2。主要设计技术数据：基本风压：0.52kN/m2,地面粗糙度：B类，场地土类别：Ⅰ类（主厂房区域），抗震基本设防烈度：地震动峰值加速度为0.05g，对应的抗震设防烈度为6度，地震分组第三组，特征周期为0.45s。
2.1主厂房抗震设防标准
单机容量为300MW及以上的重要电厂中的主要生产建（构）筑物，相当于《建筑抗震设计规范》GB50011中的乙类建筑。根据《火力发电厂土建结构设计技术规程》（2010年7月）报批稿中第13.1条的要求，对于主厂房、集中控制楼、烟囱、烟道、碎煤机室、转运站、运煤栈桥等建筑的抗震措施设防烈度应提高1度，
而建筑场地为Ⅰ类时，乙类建（构）筑应允许按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。本工程采用钢筋混凝土结构型式，根据《建筑抗震设计规范》(GB5011- 2010)6.1.2条，框架抗震等级应为三级。
2.2 主厂房结构设计
1)主厂房结构型式
本工程主厂房采用汽机房与煤仓间构成的现浇钢筋混凝土多层单跨框排架结构形式。基于对以往工程的借鉴，考虑到大多数的(2×300MW)机组所采用的现浇钢筋混凝土多层单跨框排架结构形式已趋于成熟，本工程借鉴付诸实施。
2）主厂房单跨框架结构存在的问题
单框架或双框架结构体系在抗震能力设计中，承载能力的设防和储备都是一个标准。两种结构体系的差异体现在强震情况下结构整体的抗震能力，由于结构不对称，个别构件首先出现塑性铰后，其他相关构件能否承受更多的相互作用。多跨框架结构可以在不均匀性、不同时性方面提高结构体系的抗强震的能力，单跨框架较差，而多层框排架体系介于它们之间。
《火力发电厂土建结构设计技术规程》(2010年7月)报批稿第13.1.8条规定：“发电厂多层建（构）物不宜采用单框架结构。当采用单框架结构时，应采取提高结构安全度的可靠措施。”这说明有条件时，特别是地处高烈度地震区时，尽量不要采用单跨框架的多、高层结构，但并未完全限制单跨框排架的使用，同时也不应该限制。因为工艺等布置特征决定了建筑的形式，单跨框排架不得不出现。我们使用时应遵循概念设计，采取相应的安全措施。
3）采用单跨框架结构计算分析及构造措施
本工程地震动峰值加速度为0.05 g，对应的抗震设防烈度为6度，主厂房区域场地土类别为Ⅰ类，主厂房采用汽机房与煤仓间构成的现浇钢筋混凝土多层单跨框排架结构形式。依据抗震规范要求，主厂房抗震构造措施可不提高，仍为6度。考虑到单框架结构应提高结构的安全度，设计阶段在满足强度、稳定、变形及抗震等的前提下，抗震構造措施按7度设计，将6度三级框架改为7度二级框架，同时还采取了如加大柱截面，避免“强梁弱柱”问题的出现，降低混凝土柱轴压比，增加构件延性等抗震构造措施，使结构具有足够的刚度、延性和耗能能力。
本工程在设计过程中，详细分析了主厂房在工艺布置方案下的受力性能，保证结构在各种不利工况下满足强度、刚度、变形等要求，运用程序进行空间结构计算和地震分析、验算复核。对主厂房采用钢筋混凝土结构方案所可能出现的对抗震不利的因素进行计算、分析。通过优化层高、断面，尽可能避免或减少短柱，对不可避免的短柱通过采用合理的箍筋形式及配置对角斜筋来提高其延性和抗剪能力；通过合理的工艺布置方案来避免异型框架节点；做到结构竖向连续布置，力求减少各层间刚度的差异，以防形成薄弱层；在满足工艺要求的同时使结构尽可能规则布置，以使整个结构体系更利于抗震。主厂房设计中，应充分考虑汽机房各层平台梁与主厂房A、B 排柱连接后构件之间的整体协调作用，按实际刚度计入现浇和装配整体式楼（屋）盖刚度的影响，汽机房屋面采用钢屋架加压型钢板作底模现浇屋面板，按刚性屋面考虑。采用空间有限元程序进行空间结构计算和验算复核，使构件断面选择合理，并结合目前成熟的技术、施工条件，进行合理计算。力求优化构件尺寸，寻求最佳结构性能，实现工程造价最低、总体进度最快的目标。
本工程在优化梁柱断面后，适当增大了框架的梁柱断面，降低了轴压比，提高了结构的安全度，弥补了单框架在强震情况下结构整体的抗震能力差的不足。本工程主厂房B列柱截面适当增大为700×1800（800×1800），C列柱截面为700×1600（800×1600），全截面配筋率小于3.0%，轴压比控制在0.79以下。《建筑抗震设计规范》表6.1.2 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级规定高度大于24 m的框架结构建筑物的抗震等级为三级，本工程设计时采用提高一级即抗震等级为二级来提高安全储备。
3、总结
综上所述，本工程在充分满足工艺专业布置的前提下，通过对主厂房空间结构计算及纵、横两个方向的平面结构体系进行内力分析，满足结构强度、稳定、变形及抗震等的计算要求。利用提高抗震构造措施、增大柱截面、降低轴压比等途径来保证结构安全度。故建议本工程主厂房采用汽机房与煤仓间构成的现浇钢筋混凝土多层单跨框排架结构形式。
参考资料：
［1］GB50011-2010建筑抗震设计规范［S］．北京：中国建筑工业出版社，2010．
［2］DL5022-93火力发电厂土建结构设计技术规程［S］．北京：中国水利电力出版社，1993．
［3］GB50011-2010混凝土结构设计规范［S］．北京：中国建筑工业出版社，2010．
关键词:主厂房；结构设计；抗震设防烈度
Abstract: The main building in thermal power plant is a professional intensive, technical difficulty and the key project, while the main factory building structure design is reasonable or not will directly affect the construction quality standards, it has a decisive significance to create the good operation of long-term environmental.
Key words: main building; structure design; seismic fortification intensity
中图分类号：TM621
0前言
火力发电厂结构设计随着电力建设事业的发展而不断发展，经历了各种结构形式的交替发展。主厂房结构选型不仅要贯彻执行电力建设的基本方针和政策，控制工程造价，而且要充分结合2000年示范电厂的设计思路，做到安全适用、技术先进、经济合理；使业主以合理的投资获得最佳的经济效益和社会效益。
1、主厂房结构型式
主厂房结构型式的选用，应本着有利于降低工程造价、缩短建设周期、结构美观、符合环保且符合使用环境的原则，力求构配件标准化、通用化，便于工厂化生产；扩大干作业的范围，能尽早进入锅炉安装条件；土建安装各有通道，便于分段流水作业和连续施工；在部分机组投产后，能使施工与生产运行各有通道和屏蔽隔离条件。这些是衡量现代大型火电厂高大厂房结构形式及体系合理、先进与否的重要标准。
近年来，现浇钢筋混凝土结构因整体性和抗震性能好使用越来越广泛，大型火力发电厂主厂房中，现浇钢筋混凝土框结构体现出较强的优越性，但同时也存在着构件断面大、临时设施多，预埋件工作量大工种多、消耗较多劳动力，工期长、文明施工难度大等缺点。
2、工程实例
某电厂装机容量为2×300MW燃煤直接空冷机组，场地面积约为550×350m2。主要设计技术数据：基本风压：0.52kN/m2,地面粗糙度：B类，场地土类别：Ⅰ类（主厂房区域），抗震基本设防烈度：地震动峰值加速度为0.05g，对应的抗震设防烈度为6度，地震分组第三组，特征周期为0.45s。
2.1主厂房抗震设防标准
单机容量为300MW及以上的重要电厂中的主要生产建（构）筑物，相当于《建筑抗震设计规范》GB50011中的乙类建筑。根据《火力发电厂土建结构设计技术规程》（2010年7月）报批稿中第13.1条的要求，对于主厂房、集中控制楼、烟囱、烟道、碎煤机室、转运站、运煤栈桥等建筑的抗震措施设防烈度应提高1度，
而建筑场地为Ⅰ类时，乙类建（构）筑应允许按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震构造措施。本工程采用钢筋混凝土结构型式，根据《建筑抗震设计规范》(GB5011- 2010)6.1.2条，框架抗震等级应为三级。
2.2 主厂房结构设计
1)主厂房结构型式
本工程主厂房采用汽机房与煤仓间构成的现浇钢筋混凝土多层单跨框排架结构形式。基于对以往工程的借鉴，考虑到大多数的(2×300MW)机组所采用的现浇钢筋混凝土多层单跨框排架结构形式已趋于成熟，本工程借鉴付诸实施。
2）主厂房单跨框架结构存在的问题
单框架或双框架结构体系在抗震能力设计中，承载能力的设防和储备都是一个标准。两种结构体系的差异体现在强震情况下结构整体的抗震能力，由于结构不对称，个别构件首先出现塑性铰后，其他相关构件能否承受更多的相互作用。多跨框架结构可以在不均匀性、不同时性方面提高结构体系的抗强震的能力，单跨框架较差，而多层框排架体系介于它们之间。
《火力发电厂土建结构设计技术规程》(2010年7月)报批稿第13.1.8条规定：“发电厂多层建（构）物不宜采用单框架结构。当采用单框架结构时，应采取提高结构安全度的可靠措施。”这说明有条件时，特别是地处高烈度地震区时，尽量不要采用单跨框架的多、高层结构，但并未完全限制单跨框排架的使用，同时也不应该限制。因为工艺等布置特征决定了建筑的形式，单跨框排架不得不出现。我们使用时应遵循概念设计，采取相应的安全措施。
3）采用单跨框架结构计算分析及构造措施
本工程地震动峰值加速度为0.05 g，对应的抗震设防烈度为6度，主厂房区域场地土类别为Ⅰ类，主厂房采用汽机房与煤仓间构成的现浇钢筋混凝土多层单跨框排架结构形式。依据抗震规范要求，主厂房抗震构造措施可不提高，仍为6度。考虑到单框架结构应提高结构的安全度，设计阶段在满足强度、稳定、变形及抗震等的前提下，抗震構造措施按7度设计，将6度三级框架改为7度二级框架，同时还采取了如加大柱截面，避免“强梁弱柱”问题的出现，降低混凝土柱轴压比，增加构件延性等抗震构造措施，使结构具有足够的刚度、延性和耗能能力。
本工程在设计过程中，详细分析了主厂房在工艺布置方案下的受力性能，保证结构在各种不利工况下满足强度、刚度、变形等要求，运用程序进行空间结构计算和地震分析、验算复核。对主厂房采用钢筋混凝土结构方案所可能出现的对抗震不利的因素进行计算、分析。通过优化层高、断面，尽可能避免或减少短柱，对不可避免的短柱通过采用合理的箍筋形式及配置对角斜筋来提高其延性和抗剪能力；通过合理的工艺布置方案来避免异型框架节点；做到结构竖向连续布置，力求减少各层间刚度的差异，以防形成薄弱层；在满足工艺要求的同时使结构尽可能规则布置，以使整个结构体系更利于抗震。主厂房设计中，应充分考虑汽机房各层平台梁与主厂房A、B 排柱连接后构件之间的整体协调作用，按实际刚度计入现浇和装配整体式楼（屋）盖刚度的影响，汽机房屋面采用钢屋架加压型钢板作底模现浇屋面板，按刚性屋面考虑。采用空间有限元程序进行空间结构计算和验算复核，使构件断面选择合理，并结合目前成熟的技术、施工条件，进行合理计算。力求优化构件尺寸，寻求最佳结构性能，实现工程造价最低、总体进度最快的目标。
本工程在优化梁柱断面后，适当增大了框架的梁柱断面，降低了轴压比，提高了结构的安全度，弥补了单框架在强震情况下结构整体的抗震能力差的不足。本工程主厂房B列柱截面适当增大为700×1800（800×1800），C列柱截面为700×1600（800×1600），全截面配筋率小于3.0%，轴压比控制在0.79以下。《建筑抗震设计规范》表6.1.2 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级规定高度大于24 m的框架结构建筑物的抗震等级为三级，本工程设计时采用提高一级即抗震等级为二级来提高安全储备。
3、总结
综上所述，本工程在充分满足工艺专业布置的前提下，通过对主厂房空间结构计算及纵、横两个方向的平面结构体系进行内力分析，满足结构强度、稳定、变形及抗震等的计算要求。利用提高抗震构造措施、增大柱截面、降低轴压比等途径来保证结构安全度。故建议本工程主厂房采用汽机房与煤仓间构成的现浇钢筋混凝土多层单跨框排架结构形式。
参考资料：
［1］GB50011-2010建筑抗震设计规范［S］．北京：中国建筑工业出版社，2010．
［2］DL5022-93火力发电厂土建结构设计技术规程［S］．北京：中国水利电力出版社，1993．
［3］GB50011-2010混凝土结构设计规范［S］．北京：中国建筑工业出版社，2010．