垃圾焚烧发电厂主厂房结构抗震设计.docx

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1、垃圾焚烧发电厂主厂房结构抗震设计摘要：垃圾焚烧发电厂主厂房由变形缝划分为几部分：锅炉焚烧间，烟气净化间、汽机间等。本文重点讲述锅炉焚烧间部分结构抗震设计。关键词：抗震、超限。一概述随着人们生活水平的提高，城市垃圾越来越多，增长速度飞快，原有垃圾填埋场已经不堪重负，趋于饱和，垃圾问题已成为影响环境及生活的急需解决的大问题。目前垃圾焚烧处理是解决我国垃圾问题现状比较切实可行的办法，以焚烧垃圾为主，余热发电为辅，严格控制烟气达标排放，大大减少了垃圾体积，既解决了社会问题，也产生了经济效益。因此，垃圾焚烧发电厂在全国范围内全面开展建设。本人作为垃圾焚烧发电厂设计单位的一员，担任过多项工程的结构主设,鉴

2、于有关垃圾焚烧电厂结构设计的论文材料已经很多，本文主要论述主厂房结构抗震设计内容。二实例现以完成的上海某垃圾焚烧工程为例，具体说说主厂房结构抗震设计。主厂房结构通过抗震缝分为五部分：卸料大厅+焚烧间、垃圾池、烟气间、办公间、汽机间。卸料大厅+焚烧间为高低跨厂房，共三跨，为框排架结构。卸料大厅为一跨，跨度为28米，8.0米标高处有混凝土卸料平台，混凝土柱顶标高19.5米，顶部为轻钢结构；焚烧间为两跨，跨度分别为34米和40米，混凝土柱顶标高为41米，顶部为轻钢结构，34米跨中有三台吊车，吊车牛腿标高为34.15米，吊车起重量为18吨（软钩）。垃圾池部分为框架剪力墙结构，池底标高为8.0米，池顶标

3、高为25.5米，垃圾池的两侧设有框架柱，垃圾池设在卸料大厅+焚烧间的房子里面，不考虑风荷载。烟气净化间为单层工业厂房，纵横向跨度分别为44米和52米，混凝土柱顶标高30米，屋面为网架结构。办公间为框架结构，主屋面高13.5米，局部屋面29.5米，均为混凝土屋面。汽机间为框架结构，主屋面高19.0米，局部屋面为13.5米和24米，19.0米屋面为轻钢结构,13.5米和23.5米屋面为混凝土结构，总建筑面积39590m²；o本场地抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组（设计地震加速度值为0.1g）,场地特征周期为0.9s,场地类型为IV类。地震影响系数最大值采用0.08（多遇地震）。计算

4、地震作用时，采用上海市建筑抗震设计规程所附的地震影响系数曲线，结构阻尼比取0.05。本工程混凝土结构的抗震设防类别为丙类。抗震等级：锅炉间：框架二级；垃圾池：抗震墙三级;烟气净化间、办公间、汽机间：框架二级。建筑平、剖面布置见下图：卸料大厅+焚烧间采用美国SAP2000V9.1.6软件建立空间模型，见下图本文仅对结构相对复杂的卸料大厅+焚烧间进行分析。根据超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点，对规范涉及结构不规则性的条文进行了检查。表1：一般规则性的超限检查表2：特别不规则性超限检查超限情况小结本工程超限部分主要是卸料大厅+锅炉焚烧间，经分析存在以下不规则情况:Ia.扭转不规则。考虑偶然偏

5、心的扭转位移比大于1.2,最大扭转位移比为1.33；1b.偏心布置。偏心率大于0.15或相邻层质心相差大于相应边长15%o3.楼板不连续。有效宽度小于50%,开洞面积大于30%。4b.尺寸突变。高低跨位置尺寸突变，竖向构件位置缩进尺寸为27%,大于25%o抗震性能目标的确定根据本工程的超限情况，以及与多方专家的沟通结果，结构方案中仅有部分区域结构布置比较复杂（关键构件：高低交界处卸料平台柱，高约41m）,选定本工程的抗震性能目标为高层建筑混凝土结构技术规程JGJ32010中所提的D级：多遇地震下满足性能水准1要求；设防地震下满足性能水准4要求；罕遇地震下满足性能水准5要求；即小震时完好，中震时

6、轻中度破坏，大震时严重破坏，但不倒塌。各性能水准结构预期的震后详细性能状况见表3。表3各性能水准结构预期的震后性能状况注：“普通竖向构件”是指“关键构件”之外的竖向构件；“关键构件”是指该构件的失效可能引起结构的连续破坏或危及生命安全的严重破坏；“耗能构件包括框架梁、剪力墙连梁及耗能支撑等。1多遇地震及风荷载作用下结构弹性静力分析（性能目标：性能水准1）通过采用SAP2000软件计算分析，得出结构在小震作用下的结构整体指标（周期、位移、刚度等）满足规范要求，构件承载力处于弹性状态，满足性能水准1的要求。分析软件及分析结果见下表构件类型性能水准1分析软件及选用反应谱分析结果结构整体保持小震弹性工

7、作状态1、采用SAP2000作小震弹性分析。2、采用SAP2000作小震弹性时程分析1、根据SAP2000计算结果可知，结构整体指标均满足规范要求，两种软件的分析结果比较接近；结构构件均没有超筋超限情况，能够满足弹性要求。SAP2000小震弹性计算部分。弹性静力分析时考虑的主要因素a、根据高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）（以下简称高规）第432条规定，本工程计算双向水平地震作用下的扭转影响，并考虑单向地震时偶然偏心的影响。b、根据高规第5.1.13条规定，抗震计算时考虑的振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。本工程计算时所选振型数满足规范对质量参与系数的要求，并根据本工程

8、特点选取较多的振型计算。小震结论软件分析的各项指标满足规范要求。2设防烈度地震分析（性能目标：性能水准4）该性能水准要求在设防烈度的地震作用下，允许部分竖向构件及大部分框架梁等耗能构件进入屈服阶段，但构件的受剪截面应满足截面限制条件，结构体系的损坏控制在稍加修复即可投入使用的范围以内，且需要确保关键构件承载力仍需满足“屈服承载力设计的要求。分析方法及分析结果见下表构件类型性能水准4分析软件分析结果关键构件（高低交界处卸料平台柱）保持中震弹性工作状态采取SAP2000作中震弹性分析该构件均考虑按小震弹性和中震弹性两者不利进行设计。框架梁抗剪不屈服，抗弯允许部分屈服采取SAP2000作中震不屈服分

9、析框架梁在中震作用下部分抗弯屈服注：设防烈度地震作用下采用小震弹性（考虑与风荷载组合）和中震弹性（不考虑与风荷载组合）的较大者进行设计，保证满足中震设防目标。中震计算时考虑的主要因素a、不考虑风荷载组合；b、软钩吊车不记入；c、周期折减系数采用1.0,不考虑抗震内力增大系数；d、阻尼比0.035。中震结论经分析，中震情况下满足要求。3罕遇地震作用弹塑性静力分析（性能目标：实现性能水准5）该性能水准允许比较多的竖向构件进入屈服阶段，并允许部分“梁”等耗能构件发生比较严重的破坏，关键构件承载力仍需满足“屈服承载力设计的要求，同时使结构整体及各个构件的总变形及非弹性变形（位移）控制在可接受的范围之内。对于本工程，大震作用下结构的最大层间位移角不应大于150o分析方法及分析结果见下表：构件类型性能水准5分析软件分析结果