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资源描述
海门电厂装机容量为41000MW燃煤机组,设防烈度为8度,场地 土类别为类,基本风压为0.8kN/m2。海门电厂的主厂房布置经方案 论证比较,采用侧煤仓方案。由于汽机房、除氧间与煤仓间分拆成两 个各自独立的结构体系,在8度地震设防区,这两个独立体系要满足 抗震设计规范要求,必须对这两个独立体系作必要的改进、分析和优 化。 1 前言 汽机房屋面结构改用实腹式钢梁代替常用的空腹钢屋架,并使实腹 钢梁与A、B排钢筋混凝土柱端固接。使汽机房与除氧间形成刚接的 双框架结构。 2 汽机房、除氧间结构体系的优化 屋面H钢梁与砼柱刚接 (a) A隔板式节点 图1 三类固接节点 (b) B端板螺杆连接式节点 图1 三类固接节点 (c) C钢柱预埋节点 图1 三类固接节点 (1)A节点:隔板式节点 隔板式节点的破环集中在钢梁下翼缘截面的钢筋混凝土柱上,纵筋 屈服,混凝土开裂严重。为了达到“强节点,弱构件”,“强柱弱梁”的目 的,应采取如下措施: 加强预埋钢梁隔板与纵筋的连接,使与隔板连接的纵筋不至于 过早屈服; 在钢梁近节点区的上下翼缘进行削弱处理,使节点在该处形成 塑性铰,以耗散地震能量。 (2)B节点:端板螺杆连接式节点 端板螺杆连接式节点由于高强螺杆的预紧力作用,核心区混凝土 双向受力,性能有所提高,但节点破坏同样发生在钢筋混凝土柱上, 而不是靠近钢梁翼缘处形成塑性铰。因此,对该节点采取如下措施: 减小端板的厚度,使节点达到屈服时,端板能够产生一定的 变形,减小整个节点的刚度,对耗散地震能量有利; 在钢梁近节点区的上下翼缘进行“狗骨式”削弱处理,使节点 在该处形成塑性铰。以耗散地震能量。 (3)C节点:全钢构连接式节点 相对A、B节点而言,全钢构连接式节点具有较好的受力性能。节 点的承载能力满足设计要求,节点的延性、滞回性能较好,在地震作 用下,能较好通过自身的塑性变形来耗散能量。 实际采用:改进隔板式刚接点大样图 3. 汽机房、除氧间钢筋混凝土结构屋面H钢梁与AB柱刚接 抗震设计分析 3.1 汽机房、除氧间结构图 典型断面简图如图3所示: (a) 轴框架外形图 图3 汽机房、除氧间典型结构断面图 (b) 轴框架外形图 图3 汽机房、除氧间典型结构断面图 3.2 对结构平面规则性判定 在平面规则性方面,本方案汽机房除氧间属于楼板局部 不连续类型的不规则结构;而在竖向基本上是规则结构 。因此,本结构属于不规则结构,但不属于“特别不规 则”或“严重不规则”结构,符合建筑抗震设计规范 中强制性条文3.4.1条“建筑设计应符合抗震概念设计的 要求,不应采用严重不规则的设计方案”的要求。 3.3 侧煤仓方案汽机房除氧间第一阶段抗震分析 结果与抗震规范高规相关条款进行比较、判定。 3.3.1 柱轴压比 结结构形式 柱截面 (C40) 最大轴压轴压 比 规规范限 值值 规规范判定 钢钢筋混凝土框架结结 构 80016000.650.70满满足 表1 轴压比 3.3.2 周期振型 表2 振动周期 振型号方向 周期 (秒) Tt/T1规规范标标准规规范限值值 规规范 判定 1X向T11.54 0.68 高层层建筑 混凝土结结构 技术规术规 程 第4.3.5条 0.9满满足 2Y向T21.75 3转动转动 Tt1.05 3.3.3 楼层最小地震剪力系数(即整层剪重比) 表3 XY向整层剪重比 方向 楼层层最小剪重比规规范标标准规规范限值值规规范判定 X向3.71% 建筑抗震设设 计规计规 范 第5.2.5条 =0.032满满足 Y向3.92% 3.3.4 弹性层间最大位移角 表4 楼层最大位移角 方向楼层层最大位移角规规范标标准规规范限值值规规范判定 X向1/850 建筑抗震设设 计规计规 范第 5.5.1条 1/550满满足 Y向1/950 3.3.5 弹塑性层间最大位移角 表5 楼层最大位移角 方向楼层层最大位移角规规范标标准规规范限值值规规范判定 X向1/110 建筑抗震设计设计 规规范第5.5.5条 1/50满满足 Y向1/150 4.侧煤仓间钢筋混凝土结构抗震设计分析 4.1 结构简图 典型平、断面简图如下图所示: (a) c2轴横向框架模板图 图4 侧煤仓间结构简图 (b)煤仓间7.500m结构平面布置图 图4 侧煤仓间结构简图 4.2 煤仓间框架剪力墙设计中的几个问题 4.2.1 关于短肢剪力墙的判别 高层钢筋混凝土结构技术规程7.1.2条规定,短肢剪力墙是指墙肢 截面高度与厚度之比为5-8的剪力墙,一般剪力墙是指墙肢截面 高度与厚度之比大于8的剪力墙,按以上规定,煤仓间的剪力墙 高厚比大部分均在5-8之间,属于短肢剪力墙,不能满足高规 要求。 根据北京市建筑设计标准化办公室编制的建筑设计技术细则(结 构部分)规定,当T形、L形剪力墙满足一定条件,可不按短肢剪力墙 考虑,建筑设计技术细则(结构部分)5.5.5条文规定:短肢剪 力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5-8的剪力墙,但当墙肢两侧均 与较强的连梁(连梁净跨与连梁截面高度之比满足La/Hb2.5)相连 时或有翼墙相连的短肢墙(翼墙长度应不小于翼墙厚度的3倍),可 不定义为短肢剪力墙,而是一般剪力墙,满足一般剪力墙承受的第一 振型底部地震倾覆力矩超过50%,符合高规的要求。 4.2.2 剪力墙厚度取值、墙体稳定等规范验算 侧煤仓构件截面尺寸、变形、总高、高宽比等尽量满足规范要求 ,避免超限情况出现。高层钢筋混凝土结构技术规程(JGJ3-2002) 第8.2.2 条规定,要求剪力墙厚度不应小于层高1/16,由于楼层层高 比较高,完全按照这个要求计算的剪力墙的厚度非常大,剪力墙的轴 压比值又远比规范的小,从经济角度考虑不合理,工艺专业要求的空 间也无法满足,因此,底层剪力墙厚度取500mm和600mm两种,然后按 高规附录D计算公式验算剪力墙的稳定,经验算,满足稳定要求。 4.3 侧煤仓方案煤仓间第一阶段抗震计算分析结果 比较、判定 4.3.1柱轴压比 表6 柱轴压比 结结构形式柱截面(C40)最大轴压轴压 比规规范限值值规规范判定 钢钢筋混凝土 框架结结构 柱1 120010000.48 0.70满满足 柱2 100020000.36 柱3 150010000.35 4.3.2 周期振型 表7 振动周期 振型 号 方向 周期 (秒) Tt/T1规规范标标准规规范限值值规规范判定 1X向T11.5232 0.706高层层建 筑混凝土 结结构技术术 规规程第 4.3.5条 满满足 2Y向T21.2240 3转动转动 Tt1.0749 4.3.3 楼层最小地震剪力系数(即整层剪重比) 表8 XY向整层剪重比 楼层层最小剪重比规规范标标准规规范限值值规规范判定 3.38% 建筑抗震设计设计 规规范 第5.2.5条 =0.032满满足 4.04% 4.3.4 弹性层间最大位移角 表9 楼层最大位移角 方向楼层层最大位移角规规范标标准规规范限值值规规范判定 X向1/983 建筑抗震设计设计 规规范第5.5.1条 1/800满满足 Y向1/1277 4.3.5 弹塑性层间最大位移角 表10 楼层最大位移角 方向楼层层最大位移角规规范标标准规规范限值值规规范判定 X向1/60 建筑抗震设计设计 规规范第5.5.5条 1/50满满足 Y向1/85 4.3.6 抗倾覆验算结果 表11 抗倾覆验算结果(地震作用) 方向 抗倾倾覆弯矩 Mr 倾倾覆弯矩 Mov 比值值 Mr/Mov 零应应力区 (%) 检验检验 X向936249637343325.070满满足 Y向32595354461997.310满满足 4.3.7 结构整体稳定验算结果 表12 结构整体稳定验算结果 方向刚刚重比规规范标标准规规范限值值规规范判定 X向7.18 高层层建筑混凝土 结结构技术规术规 程第 5.4.4条 1.4满满足 Y向12.34 5.结论及建议 8度地震区侧煤仓方案的汽机房煤仓间结构,汽机房屋采 用实腹H钢梁,与A、B排钢筋混凝土柱刚接,变框排架为 双框架结构,大大提高结构的抗震性能,满足抗震规范及 高层建筑规范要求。 5.结论及建议 对于独立的煤仓间,高度达48.72m,且楼层层高属于高层 建筑,必须采用框架剪力墙结构,对剪力墙截面进行优化 ,并按高规相关条文,对结构分析的结果逐一进行判定, 使其满足高规要求,也满足抗震要求。 5.结论及建议 对于高烈度的钢筋混凝土主厂房可以考虑设置消能减震系 统,以减少楼层侧移及梁柱应力集中,从而大大优化结构 构件截面及抗震性能,使钢筋混凝土主厂房设计更合理, 抗震更高效。 L/O/G/O 2009年8月 谢谢 谢谢 大大 家!家! 广东省电力设计研究院土建部 周雷靖:020-32117752,13600455176 王日云:020-32117658,13609799396 杨培红:020-32118815,13902280706 知识回顾知识回顾 Knowledge Knowledge ReviewReview
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