科技成果

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成果名称: 大型火电厂主厂房结构抗震性能提升关键技术与工程应用

成果登记号: 9612018Y0402

第一完成单位: 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司

联 系 人: 田庆军

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 新材料及其应用

应用行业: 建筑业

成果简介:

  大型火电厂是国家重要的基础设施,有些还属于生命线工程的重要组成部分。主厂房是大型火电厂的核心建筑物,也是最重要的建筑物;其基本特点是"结构的质量、载荷和刚度在空间布置上都不均匀",是一种典型的复杂工业建筑。

  历次震害表明,传统火电厂主厂房结构体系存在先天不足,均遭受了不同程度的破坏。随着时代的发展,火电厂主厂房面临的现实问题还有工艺布置的不断改变,抗震设计理念的转变,业主方的需求的改变,因此结构方案需要不断推陈出新。行业规范针对传统的火电厂主厂房在设计规定方面不够详细和充分;新出现的各种主厂房结构更是各有特点,行业规范更是缺乏规定;都需要进行研究并编制相应的设计标准。

  课题组第一完成单位西北电力设计院有限公司作为行业规范《火力发电厂土建结构设计技术规程》和《电力设施抗震设计规范》的主编单位,和一些相关国家标准的参编单位以及企业标准的编制单位,以保障工程项目安全,推动行业技术发展和进步为己任。历时14年,策划一系列有关主厂房的研究课题,既包含传统结构方案的改造和性能提升,也包含新型结构方案适用范围的确定;既有抗震性能的研究,也包含消能减震结构方案的研究;兼顾生命线工程的安全性需求和经济性需求,以主厂房结构能力化耐震关键技术研究为主线,开展了一系列的研究,并将研究成果在各种相关规程规范中体现,应用于大量的工程实践中。

  主要技术内容包括:(1)对传统主厂房混凝土结构体系的研究。通过弹性和弹塑性有限元分析,以及典型结构的拟动力实验抗震性能、典型异型节点的抗震性能试验;首次提出了以混凝土结构为主体的框架-分散剪力墙新型结构体系。(2)关于主厂房单框-排架结构体系的研究,在行业内厘清了思路,首次有针对性的进行研究,挖掘该结构的抗震能力,提出了适用范围,编写了设计指南,成为项目审查的依据。(3)对工艺独立侧煤仓布置中的独立侧煤仓结构体系,通过挖掘钢筋混凝土侧煤仓的抗侧能力,首次提出该结构可以在中低烈度区采用的建议。对竖向框排架结构体系,通过有限元分析和子结构试验,首次提出了有针对性的不同于国家大规范的合理应用范围和限制条件,为设计提供依据。(4)对汽机基座与主厂房联合布置结构的研究,针对低位联合布置和高位联合布置两种情况,通过工艺设备隔振和主体结构抗震能力的优势互补,实现了汽轮发电机的耐震能力和结构的耐震能力双提升,并在国际上首次进行了整体模型的振动台试验和工程应用。(5)对减隔震结构体系中的防屈曲支撑主厂房结构体系的研究,首次在电力系统引入防屈曲支撑和创新的结构设计理论,编写设计指南;实现了高效的耐震消能结构体系,显著提高了结构体系在高烈度区的抗震性能和安全性、经济性。对煤斗消能减震结构体系的研究,首次提出了煤斗减震主厂房结构的设计流程和方法,提出了等效阻尼比的取值建议和方法,编写了设计指南,用于指导工程设计。(6)本项目研究成果有大量的工程应用,且在电力行业有关的规程规范中已有体现。

  本项目研究成果的主要内容,在《火力发电厂土建结构设计技术规程》DL5022-2012、《电力设施抗震设计规范》中均有体现,同时研究成果也在中国电力工程顾问集团和西北电力设计院有限公司的企业标准中得到体现,为项目审查和项目设计提供了依据。本次研究针对《火力发电厂土建结构设计技术规程》DL5022-2012又提出了近三十项修编建议,其中包含给出了更多的结构体系设计规定,基于性能的设计方法,建筑物减隔震设计等。目前这个电力土建行业主要使用的规程正在修编中。

  以本成果为基础,出版专著一部,还制定了企业设计导则一部,设计指南三部。已授权国家专利11项。获得中国电力科学进步一等奖1项,中国能源建设集团科技进步一等奖3项,中国电力工程顾问集团科技进步一等奖3项。发表学术论文*篇,先后培养硕博士研究生10余名。研究成果成功应用于陕西富平热电、宁夏大坝四期、山西昱光发电、中铝银星电厂和山西启光电厂等工程项目和中国电力工程顾问集团华北、华东、中南和西南电力等各大电力设计院。获得了行业内广泛认可,部分研究成果对土木工程领域技术发展有一定贡献,取得了显著的经济效益和社会效益。