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摘要：结合抗震规范及实际设计经验，对烧结余热电厂主厂房抗震设计需要注意的问题进行探讨，对提高结构安全度的措施提出建议。
关键词：烧结余热电厂;主厂房;抗震设计
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
1 概述
随着我国钢铁工业的快速发展， 高炉炼铁的主要原料——烧结矿的产量也大幅度提高，烧结生产过程中产生的高温废气也越来越多，如何有效地回收利用这部分热量已经引起了人们的高度重视。2008 年5月，国家发改委将烧结余热发电技术列入第一批国家重点节能技术推广项目，2009年12月工信部公布了《钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案》， 计划用三年时间(2010－2012年) ，在重点大中型钢铁企业中有针对性地推广烧结余热发电技术，为钢铁企业在日益激烈的市场竞争中进一步降低生产成本、实现节能降耗发挥积极作用。
烧结余热电厂主厂房结构布置总体来说和火力发电厂主厂房布置类似，主要受工艺布置要求，厂房结构选型和结构体系首先要根据工艺布置特点，并结合工程地质和抗争设防要求综合考虑，以保证实现工程项目“安全经济、技术进步、控制工程招架、提高经济效益”的最终目标。 但是考虑到我国现有烧结余热利用现状，很多烧结厂区在早期设计时并没有给余热利用预留的空间，布置余热电厂主场房要受到现场场地狭小的制约，出现结构形式不利于抗震设防。本文试着结合工程设计的经验，探讨如何合理判断和应用现行规范对于工程结构抗震安全性要求。
2 主厂房结构布置特点
2.1 厂房布置总体评价
烧结余热电厂主厂房主要有汽机间、电气间、电缆夹层、集控室组成，根据需要有时需要在集控室顶层布置除氧间和消防水箱。其中汽机间为排架结构，集控间为框架结构。这种结构形式的特点是平面、立面布置不规则、不对称，纵向和横向的刚度、质量分布不均匀，地震反应特征和震害特点比单纯的框排架结构复杂，表现出更为显著的空间作用效应。
2.2 平面布置
主厂房平面布置最常见的有集控室于汽机间侧面布置，即常见的A.B.C三列布置。对于受到场地限制，无法侧面布置时，也可采用集控室布置与汽机间一端，使平面刚度分布极不均匀。为了平衡平面刚度，一般考虑把化水车间布置与汽机间另一端。
根据最新抗规的要求，进行结构抗震分析时应考虑楼梯构件的影响。主场房布置时一般楼梯布置在厂房一侧，另一侧布置室外消防爬梯。单侧布置楼梯时，楼梯对厂房抗侧刚度有一定影响。根据工程计算经验，一般在抗震设防烈度为7度（0.1g）及以下时，对厂房结构配筋影响较小。在抗震设防烈度为7度（0.15g）及以上时，对厂房结构配筋影响较大，必要时可以通过楼梯板一端与厂房滑动连接来减小单侧布置楼梯对主厂房抗震的不利影响。
2.3 竖向布置
主厂房竖向布置中，当集控室上部布置除氧器及消防水箱时，对结构抗震较为不利。由于受工艺布置要求的控制，主场房设计时难以避免会出现短柱，在设计时应采取相应的抗震构造措施，如采用柱箍筋加密和柱内布置斜钢筋等。
3主厂房框排架结构抗震性能薄弱环节
主厂房一般为钢筋混凝土单跨框-排架结构。由于受工艺系统及设备布置的影响，经常出现楼面标高错层、平面布置不规则、纵向不等跨、高度方向布置不规则，与抗震感念设计有较大距离，所以主厂房的抗震感念设计方面有着先天性薄弱环节。
主厂房由于结构布置特点，存在“短柱”“强梁若柱”“异形节点”的薄弱环节，结构在强震难以实现“大震不倒”是严重违背结构抗震设计原则的，在结构抗震感念中也是不允许的。在主场房设计时确实无法避免时，应在结构设计时要在关键布置做好加强措施。集控室顶层除氧器布置处，梁截面往往要强于C轴侧柱，出现“强梁若柱”，该结构体系在强震时柱上先出现塑性铰，不能实现“大震不倒”。楼面标高错层造成框架柱出现“短柱”，“短柱”在强震时会出现脆性破坏，引起结构体系坍塌。楼面上工艺设备布置的严重不均匀，造成框架梁同一节点上的柱和梁断面差异大，节点刚域难以准确量化，在强震时节点容易首先出现破坏。
上述薄弱环节在主厂房钢筋混凝土框架结构设计中难以完全避免，在结构设计中需对薄弱部位采取适当加强措施。
4主厂房框排架结构体系合理性判定
在电力结构工程和其他工业建筑中不可避免的会遇到钢筋混凝土单框架结构体系。根据GB50011-2010第1.0.3条，在工业建筑中，一些因生产工艺要求而造成的特殊问题的抗震設计，与一般建筑工程不同，需由有关的专业标准予以规定。
电力土建行业在《火力发电厂土建结构设计技术规程》DL5022-2012中，考虑到火力发电厂主厂房的结构特点，没有简单机械的套用建筑抗震设计规范的有关条款，在抗震部分增加了11.1.8条“发电厂多层建（构）筑物不宜采用单跨框架结构，当采用单跨框架结构时，应采取提高结构安全度的可靠措施”。
单框架与双框架结构在承载力设计控制方面没有差别，只是反映在结构的布置和构造方面。双框架结构存在“短柱”、“异型节点”的机会还多一些，在高烈度地区的单框架结构只要注意结构布置合理和加强构造措施，也可以满足结构安全要求。在设计时考虑适当增大构件截面和提高配筋率，可以有效提高构筑物的安全裕度。
5提高结构安全度的措施
5.1 主厂房横向采用汽机房与集控室构成的混凝土单跨框-排架结构形式，纵向A列采用框架架钢支撑，BC列采用框架结构。
5.2 主厂房基础设计时，适当加大基础刚度，提高地基基础与上部结构的协同作用。
5.3 对多遇及罕遇地震进行分析计算是，最大层间位移角应满足抗震规范要求。
5.4 梁、柱截面合理确定，框架柱轴压比不大于0.7，并留有裕度。在设计过程中与工艺紧密配合，力求结构竖向连续布置，各层间刚度差尽量减小，防止薄弱层的出现。
5.5 对于无法避免的短柱、错层、薄弱层、异型节点等，采取加强措施。如短柱范围内箍筋通常加密，并采用配置对角斜筋来提高其延性，增强框架结构的延性和抗剪能力。
5.6 框架柱的实际配筋比计算配筋值提高5%~10%，增加框架柱的承载能力。
6结语
主厂房是余热发电厂的核心建筑，是电厂生产的中枢，厂房中设备管线繁多、生产运行及围护人员密集，主体结构一旦在地震中遭受重大破坏，将造成较大损失。因此，结构设计人员一定要高度重视主场房的抗震设计，和工艺专业密切配合，尽可能选择对抗震有利的结构形式和布置；在设计时要充分考虑主厂房结构布置的特点，对主厂房主体结构和其连接构件、非结构构件、运行设备等进行验算和采取相应的抗震、防震构造措施，保证厂房的结构安全。
参考文献：
[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]DL5022-2012 火力发电厂土建结构设计技术规程 [S].北京：中国计划出版社，2010.
[3]GB50010-2010混凝土结构设计规范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[4]GB50049-2011小型火力发电厂设计规范 [S].北京：中国计划出版社，2011.
关键词：烧结余热电厂;主厂房;抗震设计
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
1 概述
随着我国钢铁工业的快速发展， 高炉炼铁的主要原料——烧结矿的产量也大幅度提高，烧结生产过程中产生的高温废气也越来越多，如何有效地回收利用这部分热量已经引起了人们的高度重视。2008 年5月，国家发改委将烧结余热发电技术列入第一批国家重点节能技术推广项目，2009年12月工信部公布了《钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案》， 计划用三年时间(2010－2012年) ，在重点大中型钢铁企业中有针对性地推广烧结余热发电技术，为钢铁企业在日益激烈的市场竞争中进一步降低生产成本、实现节能降耗发挥积极作用。
烧结余热电厂主厂房结构布置总体来说和火力发电厂主厂房布置类似，主要受工艺布置要求，厂房结构选型和结构体系首先要根据工艺布置特点，并结合工程地质和抗争设防要求综合考虑，以保证实现工程项目“安全经济、技术进步、控制工程招架、提高经济效益”的最终目标。 但是考虑到我国现有烧结余热利用现状，很多烧结厂区在早期设计时并没有给余热利用预留的空间，布置余热电厂主场房要受到现场场地狭小的制约，出现结构形式不利于抗震设防。本文试着结合工程设计的经验，探讨如何合理判断和应用现行规范对于工程结构抗震安全性要求。
2 主厂房结构布置特点
2.1 厂房布置总体评价
烧结余热电厂主厂房主要有汽机间、电气间、电缆夹层、集控室组成，根据需要有时需要在集控室顶层布置除氧间和消防水箱。其中汽机间为排架结构，集控间为框架结构。这种结构形式的特点是平面、立面布置不规则、不对称，纵向和横向的刚度、质量分布不均匀，地震反应特征和震害特点比单纯的框排架结构复杂，表现出更为显著的空间作用效应。
2.2 平面布置
主厂房平面布置最常见的有集控室于汽机间侧面布置，即常见的A.B.C三列布置。对于受到场地限制，无法侧面布置时，也可采用集控室布置与汽机间一端，使平面刚度分布极不均匀。为了平衡平面刚度，一般考虑把化水车间布置与汽机间另一端。
根据最新抗规的要求，进行结构抗震分析时应考虑楼梯构件的影响。主场房布置时一般楼梯布置在厂房一侧，另一侧布置室外消防爬梯。单侧布置楼梯时，楼梯对厂房抗侧刚度有一定影响。根据工程计算经验，一般在抗震设防烈度为7度（0.1g）及以下时，对厂房结构配筋影响较小。在抗震设防烈度为7度（0.15g）及以上时，对厂房结构配筋影响较大，必要时可以通过楼梯板一端与厂房滑动连接来减小单侧布置楼梯对主厂房抗震的不利影响。
2.3 竖向布置
主厂房竖向布置中，当集控室上部布置除氧器及消防水箱时，对结构抗震较为不利。由于受工艺布置要求的控制，主场房设计时难以避免会出现短柱，在设计时应采取相应的抗震构造措施，如采用柱箍筋加密和柱内布置斜钢筋等。
3主厂房框排架结构抗震性能薄弱环节
主厂房一般为钢筋混凝土单跨框-排架结构。由于受工艺系统及设备布置的影响，经常出现楼面标高错层、平面布置不规则、纵向不等跨、高度方向布置不规则，与抗震感念设计有较大距离，所以主厂房的抗震感念设计方面有着先天性薄弱环节。
主厂房由于结构布置特点，存在“短柱”“强梁若柱”“异形节点”的薄弱环节，结构在强震难以实现“大震不倒”是严重违背结构抗震设计原则的，在结构抗震感念中也是不允许的。在主场房设计时确实无法避免时，应在结构设计时要在关键布置做好加强措施。集控室顶层除氧器布置处，梁截面往往要强于C轴侧柱，出现“强梁若柱”，该结构体系在强震时柱上先出现塑性铰，不能实现“大震不倒”。楼面标高错层造成框架柱出现“短柱”，“短柱”在强震时会出现脆性破坏，引起结构体系坍塌。楼面上工艺设备布置的严重不均匀，造成框架梁同一节点上的柱和梁断面差异大，节点刚域难以准确量化，在强震时节点容易首先出现破坏。
上述薄弱环节在主厂房钢筋混凝土框架结构设计中难以完全避免，在结构设计中需对薄弱部位采取适当加强措施。
4主厂房框排架结构体系合理性判定
在电力结构工程和其他工业建筑中不可避免的会遇到钢筋混凝土单框架结构体系。根据GB50011-2010第1.0.3条，在工业建筑中，一些因生产工艺要求而造成的特殊问题的抗震設计，与一般建筑工程不同，需由有关的专业标准予以规定。
电力土建行业在《火力发电厂土建结构设计技术规程》DL5022-2012中，考虑到火力发电厂主厂房的结构特点，没有简单机械的套用建筑抗震设计规范的有关条款，在抗震部分增加了11.1.8条“发电厂多层建（构）筑物不宜采用单跨框架结构，当采用单跨框架结构时，应采取提高结构安全度的可靠措施”。
单框架与双框架结构在承载力设计控制方面没有差别，只是反映在结构的布置和构造方面。双框架结构存在“短柱”、“异型节点”的机会还多一些，在高烈度地区的单框架结构只要注意结构布置合理和加强构造措施，也可以满足结构安全要求。在设计时考虑适当增大构件截面和提高配筋率，可以有效提高构筑物的安全裕度。
5提高结构安全度的措施
5.1 主厂房横向采用汽机房与集控室构成的混凝土单跨框-排架结构形式，纵向A列采用框架架钢支撑，BC列采用框架结构。
5.2 主厂房基础设计时，适当加大基础刚度，提高地基基础与上部结构的协同作用。
5.3 对多遇及罕遇地震进行分析计算是，最大层间位移角应满足抗震规范要求。
5.4 梁、柱截面合理确定，框架柱轴压比不大于0.7，并留有裕度。在设计过程中与工艺紧密配合，力求结构竖向连续布置，各层间刚度差尽量减小，防止薄弱层的出现。
5.5 对于无法避免的短柱、错层、薄弱层、异型节点等，采取加强措施。如短柱范围内箍筋通常加密，并采用配置对角斜筋来提高其延性，增强框架结构的延性和抗剪能力。
5.6 框架柱的实际配筋比计算配筋值提高5%~10%，增加框架柱的承载能力。
6结语
主厂房是余热发电厂的核心建筑，是电厂生产的中枢，厂房中设备管线繁多、生产运行及围护人员密集，主体结构一旦在地震中遭受重大破坏，将造成较大损失。因此，结构设计人员一定要高度重视主场房的抗震设计，和工艺专业密切配合，尽可能选择对抗震有利的结构形式和布置；在设计时要充分考虑主厂房结构布置的特点，对主厂房主体结构和其连接构件、非结构构件、运行设备等进行验算和采取相应的抗震、防震构造措施，保证厂房的结构安全。
参考文献：
[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]DL5022-2012 火力发电厂土建结构设计技术规程 [S].北京：中国计划出版社，2010.
[3]GB50010-2010混凝土结构设计规范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[4]GB50049-2011小型火力发电厂设计规范 [S].北京：中国计划出版社，2011.