大型火电厂主厂房少墙型钢混凝土框架结构体系地震作用效应与设计方法研究

摘要

目前，火力发电占全国总发电量的80％左右，是我国电力生产重要组成部分，即使在大力发展核电、水电和风电的将来，火力发电仍会占相当大的比例。电厂结构属重要的工业建筑，是生命线工程的重要组成部分，应具有良好的抗震性能。受工艺的限制，火电厂主厂房结构布置复杂，空间整体性能差，结构薄弱环节较多，安全储备偏低、耐久性不足。为此，寻求抗震性能优良，造价相对较低，并适用于高烈度区的新型主厂房结构体系意义重大。
　　 本文首次将少墙型钢混凝土框架混合结构体系应用于火电厂主厂房结构，并以单机容量为1000MW机组主厂房结构为研究对象，采用理论分析与试验研究相结合的方法对该类结构抗震设计关键技术问题进行系统研究。研究了主厂房结构动力特性和结构扭转影响因素；分析了地震作用下主厂房结构受力特点和子结构间协同工作能力；利用模型结构试验研究结构韵变形能力和抗震性能;采用ABAQUS软件进行主厂房少墙型钢混凝土框架结构动力弹塑性时程分析；考虑结构破坏对关键设备的影响，利用性能设计基本原理，提出了主厂房结构基于位移的性能设计方法;建立火电厂主厂房结构合理抗震设计方法和构造措施。
　　 (1)采用SAP2000有限元软件进行主厂房结构体系动力特性分析，研究了火电厂主厂房结构的不规则性，了解影响结构扭转效应的主要因素，提出主厂房少墙型钢混凝土框架结构体系扭转控制措施。
　　 (2)鉴于主厂房结构的不规则性，结构扭转效应明显，振型间耦合作用明显。建立空间振动模型，进行多维地震作用下主厂房少墙型钢混凝土框架结构平扭耦联地震作用反应分析，掌握多维地震作用下结构变形特点、受力特点和内力分布规律，提出符合该类不规则结构地震作用计算方法。并进行了主厂房少墙型钢混凝土框架结构体系变形与受力协同分析，提出结构合理剪力墙布置数量的层间位移控制指标。
　　 (3)从试验场地条件和模型制作的可行性出发，选取原型结构中荷重较大的3跨3榀子结构，进行1/7缩尺比模型结构抗震性能试验，掌握地震作用下模型结构裂缝出现和开展规律、整体结构变形能力及层间变形能力、不同阶段结构刚度退化规律、结构破坏形式、破坏准则和结构薄弱部位确定等。试验结果表明，剪力墙的设置提高了主厂房结构的侧向刚度，改善了结构的抗震性能，合理设计的主厂房少墙型钢混凝土框架结构能满足

目录

1概述

2主厂房少墙型钢混凝土框架结构体系动力特性分析

3主厂房少墙型钢混凝土框架结构体系平扭耦联地震反应分析

4主厂房少墙型钢混凝土框架结构体系变形与受力协同分析

5主厂房少墙型钢混凝土框架结构体系抗震性能试验研究

6主厂房少墙型钢混凝土框架结构体系动力弹塑性时程分析

7火电厂主厂房结构基于位移的抗震设计研究

8火电厂主厂房结构抗震设计方法研究

9主要结论及展望

致谢

作者攻读博士学位期间的科研成果及获奖情况

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