电气抗震设计精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇电气抗震设计，期待它们能激发您的灵感。

篇1

1.1设计原则电站所处的地理位置地震烈度为7度，属中高等烈度，重要一次设备及设施包括发电机、变压器、封闭母线、220kV设备和GIS出线设备及厂用电设备等，其设计及选型均按7度及以上要求进行，以确保地震灾害发生过程中设备的安全以及运行值守人员的人身安全。动力电缆均选用金属铠装型电缆，电缆及电线均穿管敷设以防止地震时被切断。对于重要一次设备及设施的布置，除满足相关规程规范要求外，还按满足地震灾害发生情况下人员安全撤离通道的通畅、紧急情况下对相关设施及设备的现场控制操作与处理，以避免、避开二次灾害的发生。对于有防震、隔振要求的设施及设备，应注意地震强烈震动对连接件、电气构件的影响及损毁；对于可能发生谐振的设施及设备，应研究在地震灾害发生情况下，如何避免并防止设备、连接件和建筑结构之间发生谐振现象。

1.2设备布置电站厂房为地面式厂房，分主厂房和上副厂房。主要电气设备布置在上副厂房：隔离变、发电机出口断路器、负荷开关柜及10．5kV高压开关柜布置在EL2482．80m高程；0．4kV低压配电盘及10／0．4kV厂用变布置在EL2490．70m高程；3台主变及中性点设备布置在上游副2502．00m层的主变室，220kVGIS布置在GIS室（2515．50m）；坝区变电所布置于生态厂房附台。

1.3安装工艺质量主要包括设备的就位与固定（如主变压器的安装取消钢轮并固定在基础上）；型材、板材、钢结构件、支吊架及管道等的装配、连接与焊接；设备基础、电缆桥架、出线构架及杆塔的安装；电线电缆的敷设与配线连接等；均按满足地震抗震烈度要求考虑，GIS设备按8度设防。设备的支架、吊架均要求具有足够的刚度和强度，其与建筑结构有可靠的连接和锚固，使设备在遭遇设防烈度地震影响时不致跌落及损坏。管道、设备、建筑结构间的连接允许二者间有一定的相对变位。如封闭母线每隔25～30m加装伸缩节，GIS每个间隔主母线加装波纹管，主变储油柜采用内置式波纹储油柜，高压电缆采用蛇形布置，埋管过混凝土伸缩缝采用套管，接地扁钢过混凝土伸缩缝处作“Ω”形处理等。主要电气设施及设备的设计、制造、安装工艺质量等，均要求确保在地震基本烈度小于7度的地震灾害发生过程中，不得发生危及设备本身安全以及危及人身安全的有害变形。

2应急设备的配置及其管理要求

2.1电源

2.1.1交流电源厂用电采用两级电压供电，设置10．5kV高压厂用变压器作为一级电压供电设备，设置10．5／0．4kV低压变压器作为二级电压供电设备。受电负荷主要分为：厂房部分负荷、大坝部分负荷和生活区负荷。厂用电源分别从1、3号机发电机母线上引接，设置2台三相干式厂用变压器，用共箱母线联接；另设1台柴油发电机作为厂房应急电源。从主厂房2号机发电机母线上引接一回电源至坝区用电，另由施工变电站引接一回电源作为坝区及生态厂房的备用电源。从生态机组发电机电压母线上引出两回电源，一回至坝区备用、一回至生态厂房厂用电；在1、3号机发电机电压母线上分别留有引接办公区及生活区配电变压器的10．5kV间隔。为防止220kV母线故障引起全厂失电，从施工变电站引接10kV电源接至厂房作为厂用备用电源。综上，电站厂房与坝区均设置有3个应急电源，在发生全厂性失电或发生地震灾害的过程中可随时向重要设施或设备提供应急电源。

2.1.2直流电源对电站正常情况下的控制操作电源、各类事故情况下的操作应急电源以及全厂流失电时的事故照明应急电源，将进行统筹考虑、统一设置，在发生地震灾害时，即使全厂流失电，亦能确保相关设备的应急控制操作及事故照明用电。（1）主厂区重要机电设备的正常控制操作以及各类事故情况下的应急控制操作（含全厂流失电、地震灾害等）均采用DC220V工作电源，计算机采用逆变电源供电。厂区在主厂房及开关站内分别各设置1套DC220V／600Ah阀控式铅酸蓄电池组，容量按事故负荷持续1h计算，满足设备的操作控制、事故照明、一般事故负荷以及计算机逆变电源的需要；充电浮充电装置均采用微机型智能高频开关电源。2套直流电源系统设备互为热备用。（2）生态小机组厂房重要机电设备的正常控制操作以及各类事故情况下的应急控制操作（含全厂流失电、地震灾害等）均采用DC220V工作电源，计算机采用逆变电源供电。在生态小机组厂房内设置1套DC220V／300Ah阀控式铅酸蓄电池组，容量按事故负荷持续1h计算，满足生态小机组厂房及坝区设备的操作控制、通信、事故照明、一般事故负荷的需要；充电浮充电装置均采用微机型智能高频开关电源。

2.1.3通信应急电源（1）本电站厂内通信设备采用直流－48V电源供电，在通信机房内设置2套微机型智能高频开关通信电源装置，2套阀控式铅酸蓄电池组，双重化配置设计，互为热备运行，以提高通信设备供电电源的可靠性，确保地震灾害发生过程中向相关通信设备提供应急工作电源、保障有关通信信息的正常发送，全厂流失电情况下可独立运行4h以上。（2）本电站厂内通信设备计算机维护管理终端工作电源采用逆变器（旁路加逆变，可避免选用UPS而增加投资和维护工作量）输出的AC220V50Hz不间断电源供电，由通信机房内的－48V蓄电池提供直流备用电源逆变为AC220V50Hz交流电供电。（3）坝区、生态小机组通信设备采用直流－48供电，由二次直流电源系统经DC／DC转换后提供，作为事故情况下坝区及生态小机组通信设备的应急工作电源。（4）在生活营地配置1套－48V／100A高频开关电源和1组－48V／200Ah阀控式密封铅酸蓄电池。（5）电站综合信息系统和卫星地面站通信电源由厂家配套提供，并可使用通信逆变电源。

篇2

【关键词】变电建筑物；抗震设计；次生破坏；双重保护；预防为主；经济合理；安全可靠；电力安全

0 引言

电力工业是国民经济的先行工业，它对于促进国民经济的发展和提高人民的物质文化生活水平起着重要的作用。变电站作为整个电力系统中不可分割的一部分，是实现输送电力、传递能源的关键所在。

1 变电建筑物的抗震要求

1.1 变电建筑物的抗震规定

（1）在《电力抗震规范》中，对电力设施的设防标准有明确的规定：

①对于电力设施的电气设施，当遭受到相当于设防烈度及以下的地震影响时，不受损坏，仍可继续使用；当遭受到高于设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致严重损坏，经修理后即可恢复使用。

②对于电力设施的建筑物和构筑物，当遭受到低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，不受损坏或不需修理仍可继续使用；当遭受到相当于本地区设防烈度的地震影响时，可能损坏，但经修理或不需修理仍可继续使用；当遭受到高于本地区设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或危害生命或造成使电气设施不可修复的严重破坏。

上两条的设防标准是考虑到我国目前的国民经济条件及实际发展水平而制定的。在既保证电力设施遭受地震作用时尽量减少设备损坏和人员伤亡，避免造成电力系统大面积、长时间的停止供电给国民经济带来重大损失，又不能因抗震设防标准过高而增加投资太多。其中的“电力设施”包括电气设施和建、构筑物两大类。遵照“小震不坏、大震不倒”的指导原则，并考虑到电气设施的抗震能力和使用要求与建、构筑物有所不同，尽量避免因电力系统无法供电造成国民经济的巨大损失，对电气设施的三个水准的设防要求，与建、构筑物的要求配套略有不同。建、构筑物在大震下也要求不致造成电气设施不可修复的严重破坏，这一点是《抗震规范》中没有的。

（2）电力设施中的建筑物根据其重要性可分为三类，并应符合下列规定：

①重要电力设施中的主要建筑物以及国家生命线工程中的供电建筑物为一类建筑物；

②一般电力设施中的主要建筑物和有连续生产运行设备的建筑物以及公用建筑物、重要材料库为二类建筑物；

③一类、二类以外的建筑物及次要建筑物等为三类建筑物。

由此可知，对于330kV及以上电压等级的变电建筑物应划分为一类建筑物，因而在之后的结构设计中应按照一类建筑物的标准进行结构计算和设计。这一点有别于《抗震规范》中的规定。在《抗震规范》中是根据建筑物使用功能的重要性，把建筑物划分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。

（3）《电力抗震规范》中，对地震影响系数的规定与《抗震规范》中亦不同：

计算地震作用的地震影响系数，应根据场地指数、场地特征周期和结构自振周期确定。

（4）场地分类根据场地指数划分为硬场地、中硬场地、中软场地和软场地四类，并符合相应规范的规定。

1.2 电力设施的抗震规定

《电力抗震规范》与《抗震规范》还有一点很大的不同，体现在对电、气设备的抗震要求上。

由于变电站的功能要求，它不同于普通建筑物的是，当遭受地震时，首要保护的是建筑物内的电气设备而不是建筑物本体，因此电气设备的抗震就显得尤为重要。

电力设施的抗震设计方法分为动力设计法和静力设计法，并应符合下列规定：

（1）对高压电器、高压电瓷、管型母线、封闭母线及串联补偿装置等构成的电气设施，应采用动力设计法；

（2）对变压器、电抗器、旋转电机、开关柜、控制保护屏、通信设备、蓄电池等构成的电气设施，可采用静力设计法。

2 《抗震规范》中有关电气设备的规定

在《抗震规范》中，没有对电气设备进行专门的论述，只是在介绍“非结构构件”时，以“建筑附属机电设备”的形式进行阐述。建筑结构抗震计算及非结构构件地震作用计算方法，应满足下列要求：

（1）地震作用计算时，应计入支承于结构构件的建筑构件和建筑附属机电设备的重力。

（2）对需要采用楼面谱计算的建筑附属机电设备，宜采用合适的简化计算模型计入设备和结构的相互作用。

（3）建筑附属机电设备的体系自振周期大于0.15且其重力超过所在楼层重力的1%，或建筑附属机电设备的重力超过所在楼层重力的10%时，宜采用楼面反应谱法。其中，与楼板非弹性连接的设备，可直接将设备与楼板作为一个质点计入整个结构的分析中得到设备所受的地震作用。

对于电气设备常用的计算方法是做出对应于“地面反应谱”的“楼面谱”，即反映支承电气设备的主体结构体系自身动力特性、电气设备所在楼层位置和支点数量、结构和电气设备阻尼特性对地面地震运动的放大作用。当电气设备的质量较大时或电气设备的自振特性和主结构体系的某一振型的振动特性相近时，电气设备还将与主结构的地震反应产生相互影响。一般情况下，可采用简化方法，即等效侧力法计算：同时计入支座间相对位移产生的附加内力。对刚性连接于楼板上的设备，当与楼层并为一个质点参与整个结构的计算分析时，则不必另外用楼面谱进行其地震作用计算。

3 规范中存在的问题

由前面关于两个规范的叙述内容可知，《抗震规范》和《电力抗震规范》分别对建筑物和电气设备的抗震设计作了较详细的规定，《抗震规范》主要侧重的是建筑物的抗震问题，而《电力抗震规范》侧重的是建筑物内的电气设备。如果单独对建筑物或电气设备进行抗震设计，分别参照相应的规范即可；如果要同时考虑二者的抗震设计，则这两个规范均未给出有效的方法。

针对这种情况，由于研究目标是建筑物和电气设备的双重保护，而上两个规范均未有这方面的规定，因此在保证满足规范规定的前提下，笔者认为把二者有机结合起来的新方法更有价值。

4 笔者建议的综合设计方法

由于隔震技术还未在变电建筑物中有所应用，考虑到隔震方法在电力设施中的应用还不成熟、它的可操作性不强，因此在计算假定时，把隔震层设在底层楼面与地下室柱顶之间，对整个上部结构（包括其内部的电气设备）进行隔震计算；地下室仍按传统的抗震方法设计。

由于户内式变电建筑物中电气设备的自重较大，超过了所在楼层重力的10%（有时甚至更多）。并且电气设备与楼板的连接采用螺栓连接，非常牢固，可看作刚性连接。因此，把底层楼面上放置的电气设备荷载按静力等效的原则进行简化是切实可行的，这种简化之后得到的近似解可以满足计算精度的要求。

为防止电气设备在隔震后与结构主体发生共振，把主要设备层的楼面反应谱与结构的地震反应谱相比较，只要设备层楼面反应谱的峰值与结构地震反应谱的峰值错开，尽可能避免两者发生共振，则可有效的实现既保护了建筑物又保护了电气设备，达到双重保护的目的。

5 结束语

总之，在现代社会中，电力关系到人类社会的各个方面，是现代社会最重要的能源支持。一旦失去了电力，不仅会给人们的日常生活造成各种不便，给社会生活造成很大的影响，给人们造成严重的经济损失，影响整个社会和国民经济的发展。因此，对于电力系统的安全正常运行是各个国家都非常关注的问题。

【参考文献】

[1]郭英民.常规110kV变电站的抗震设计[J].河北电力技术，19（3），2000：49-52.

篇3

关键词：元器件；电子设备；抗振加固；设计

1 引言

为确保电子设备的可靠性，在进行力学环境试验前，一般应用有限元仿真手段对结构进行设计验证。通过有限元分析验证的电子设备，其结构及PCB在环境试验验证一般均不会出现强度破坏及刚度不够等问题。振动试验表明当前最易出现问题的是设备中的电子元器件。如DIP双列直插式封装、BGA球阵列封装、钽电容器件管脚由于疲劳而断裂、焊点脱落等[1]。综合考虑振动失效模式和产品特点、可靠性和成本等因素，电子设备中往往采用振动被动控制技术。其应用的振动控制的主要技术有隔振、去谐与去耦、振减振、结构刚化设计等[2]。而随着新型粘弹性（宽温域、宽频段、高阻尼）材料的研制成功，用粘弹性高阻尼材料制成的高阻尼减振器在电子设备上广泛使用[3]。

文章将以某印制板组件为对象提出减振措施，从结构刚化设计和阻尼减振两个方面提出两个抗振加固方案；通过力学实验比较措施的有效性，验证器件级抗振加固的效果，以达到元器件在电子设备中能够得到可靠应用的目的。

2 研究对象介绍

某印制板组件经简化后，由铝合金框架、印制板以及4个螺装器件组成，如图1。各零件之间连接均为螺钉紧固连接，印制板的外形尺寸为237mm×160mm×2mm。

图1 印制板组件示意图

2.1 方案一（结构刚化设计方案）

结构刚化设计，是通过提高结构刚度，达到提高设备谐振频率和提高机械强度的目的。方案一通过改变原有铝合金框架样式，将螺装器件从原有的安装在印制电路板上改为安装在铝合金框架上，实现提高结构刚度的目的。

图2 结构刚化设计组件示意图

2.2 方案二（阻尼减振设计方案）

T型阻尼减振器结构简单、使用方便，已广泛应用于多种设备中。方案二将螺装器件加装该减振系统后固定在印制板上，详图3。其中阻尼减振器主体部分选用某系列粘弹性阻尼材料制成。该材料是一种高分子聚合物，既有弹性固体性质，又表现出粘性流体特性。由于粘弹性材料兼具二者特性，在力的往复作用下既可以储存能量又可以耗散能量，起到阻尼减振的作用[4]。

3 减振措施有效性研究

3.1 随机振动试验

测点位置的确定及传感器的安装：将各方案中螺装器件顶面中心位置和印制板上表面中心位置定义为测点，并在每个测点安装一个加速度传感器，用于测量该点的加速度响应，如图4所示。对三种印制板组件方案进行相同条件的随机振动试验，得到频响曲线如图5。

图4 测点安装示意图及实物图

图5 螺装器件测点频响曲线图

图6 PCB中心区域测点频响曲线图

3.2 实验结果分析

通过综合分析频响曲线和响应数据，可以得到以下结论：

表1 试验数据统计

3.2.1 从表1可以看出方案二与原方案组件的谐振频率相同，均在118Hz附近，方案一的的谐振频率在在178Hz附近，这说改变铝合金框架样式对于提高组件谐振频率比较明显。而方案二采取的阻尼减振结构措施，仅在螺装器件处88Hz有尖峰出现，但响应峰值仍在118Hz处，并未影响整个组件的固有频率。

3.2.2 与原方案相比，方案一器件处均方根加速度降低8%，功率谱密度降低16.4%；PCB中心区域均方根加速度提高了25.4%，功率谱密度峰值降低9.9%。方案二器件处均方根加速度降低73.5%，功率谱密度降低80.1%；PCB中心区域均方根加速度提高了6.5%，功率谱密度降低41.3%。

4 结束语

综上所述，结构刚性化设计能够提高一阶谐振频率以及响应峰值下降，对于器件处抗振加固能够起到一定作用。但在宽带随机振动中，其它频段响应却因为结构动态特性变化而升高，因此整体效果并不明显。而采用阻尼结构抗振加固措施，器件处均方根加速度下降明显，其对功率谱密度峰值也起到了抑制作用，尤其是对高频部分作用非常明显。因此阻尼减振方案可以作为更为有效的抗振加固措施，提高电子设备中元器件及其组件的抗振性能。

参考文献

[1]叶松林.航天计算机的振动分析与减振技术研究[D].西安电子科技大学.

[2]张天琳.电子设备硬振设计的模态与分析成都电子科技大学硕士论文2007.

[3]李晓颜，等.某电子设备的阻尼减振设计[J].宇航材料工艺，2013年第1期.

篇4

关键词：砌体结构；抗震设计；设计要点

Abstract: the wenchuan earthquake, and let people have to the seismic design of buildings carry higher requirements for the nip in the bud in the housing design, must according to the requirements of the seismic design houses to function, the article will house masonry structure seismic design is discussed in this paper.

Keywords: masonry structure; Seismic design; Design key points of the

中图分类号：U452.2+8 文献标识码：A文章编号：

目前，我国所的房屋抗震及隔震和消能减震设计技术标准，主要是根据《建筑抗震设计规范》的要求进行核定的。一般来说，石结构房屋的抗震性能比较差，在抗震规范中所限定的石结构房屋的使用范围也很小。文章主要是针对烧结普通砖、烧结多孔砖、混凝土小型空心砌块等材料的砌体结构房屋进行讨论的。

一、砌体结构抗震的一般规定

（一）房屋总高度、层数

为保证建筑的抗震能力，通过限定房屋的层数和总高度，是较为有效手段之一。

①通常情况下，层数和总高度要那种建筑行业的相关规定来确定。②对横墙较少的多层砌体房屋，如医院、教学楼等，在总高度的控制上，要比其他房屋的规定降低3m，在层数上则需要相应减少一层；各层横墙很少，即同一楼层内开间大于4．2m的房间占该层总面积的40％以上的多层砌体房屋，就需要按照具体情况，对总高度和层数进行适当的调整。③横墙较少的多层砖砌体住宅楼，如果根据规定采取加强措施，而且能够满足抗震承载力要求时，其高度和层数允许就按一般的规定采用。

（二)房屋的层高

普通砖、多孔砖和小砌块砌体承重房屋的层高，要控制在3．6m之内；底部框架一抗震墙房屋的底部和内框架房屋的层高，则应该控制在4．5m之内。

（三）结构布置

(1)单向板屋盖时承重方案

如果是单向板楼盖屋盖，那就应该尽可能的选用横墙承重，或者纵横墙共同承重的方案；纵横墙的布置需要保持均匀对称，而且需要保证沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；在同一轴线上窗间墙宽度，也必须是均匀的。

(2)平立面布置与防震缝

如果房屋的平面和立面布置都是不规则的，也就是出现平面上凹凸曲折、立面上高低错落时，其震害通常是比较严重的；即使平面和立面布置规则，假如质量中心和刚度中心不重合，那也同样会大大的加重震害。这主要是由两方面的原因造成的：一方面是因为各部分会产生较大的变形差异，这就很可能在各部分连接处产生较强的应力集中；另一方面是因为质量中心偏离刚度中心，在地震时房屋发生扭转，进而进一步加剧了地震的破坏作用。对于突出屋面的部分，因为鞭鞘效应这会造成地震作用增大，这就意味这突出部位愈细长，地震作用愈大，而震害一般就会显得更为严重。

所以，在设计中，应该尽可能的保证房屋的平、立面布置规则、对称，保证房屋的质量分布和刚度变化均匀。在平面布置方面，则应该尽可能的避免墙体局部突出和凹进，如果是L形或槽形，那就必须把转角交叉部位的墙体拉通，保证水平地震作用，能够顺利的通过贯通的墙体传到相连的另一侧。另外，还要尽可能的避免将大房间布置在单元的两端。在立面布置方面，则应该尽量应避免局部的突出的现象出现。假如工程的实际情况要求布置局部突出的建筑物，那就需要根据相关的要求采取措施，如在变截面处加强连接，或者可以考虑采用刚度较小的结构并减轻突出部分的结构自重。楼层错层处墙体往往震害较重，故楼层不宜有错层，否则应采取特别加强措施。

假如遇到更大的问题，即整个建筑必须不规则布置，那就需要设置防震缝将其分割成若干独立单元，通过保证每个单元达到规则，保证抗震功能。如果工程出现下列情况之一，就需要及时的设置防震缝：①房屋立面高差在6m以上；②房屋有错层，且楼板高差较大；③各部分结构的刚度、质量截然不同。防震缝应贯通房屋上部结构，缝两侧应布置墙体。缝宽应根据地震烈度和房屋高度采用50～100mm；基础可不设防震缝。

(3)抗震横墙间距

一般来说，矩形平面多层砌体房屋，其横向的抗力问题较突出，这就需要抗震横墙要有够强的承载力，同时也需要楼盖必须具有传递地震力给横墙的水平刚度。所以，在设计中为了满足楼盖对传递水平地震力所需的刚度要求，房屋抗震横墙的间距，必须要得到很好的控制，以便报抗震设计的科学性和可行性。

二、多层砌体结构房屋的地震作用及地震作用效应

（一)水平地震作用计算

普通的砌体结构房屋，只要求进行水平地震作用下的抗震计算，也就是分别沿房屋的两个主轴方向进行，保证每个方向的水平地震作用，能够全部由该方向的墙体承受，即横向和纵向分别进行验算。在设计中，包括多层砌体房屋、底部框架房屋和多排柱内框架房屋，在内的砌体房屋，应该选择底部剪力法计算水平地震作用。

一般而言，多层砌体房屋水平地震作用时的计算简图，与框架结构时的图大致相当。这是一个结构单元的计算简图，不是一个开间的计算简图；结构抗震分析时应取整个建筑物作为计算单元，有防震缝时取整个防震缝区段作为计算单元。下图中

各质点的计算高度H，通常可以取楼盖上皮至结构底部的距离。结构底部位置，则需要按照下列原则确定：①如果没有地下室，而且基础埋深较小，那就需要取基础顶面；基础埋深较大时，取室外地坪下0．5ITI；②如果有整体刚度很大的全地下室，那就需要取地下室顶板上皮；③当地下室整体刚度较小或半地下室时，取地下室室内地坪。上图中集中于各质点的重力荷载代表值Gt，其实际上是上下各半层的墙、计算单元各层楼面梁板、柱等自重标准值和各可变荷载组合值之和。

（二)底部剪力法

这种方法必须要先计算总水平地震作用标准值FEk，也就是底部剪力，然后再分配给各层。

FEk＝α1Geq式中：α1是相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数，如果所设计的是多层内框架砖房和多层砌体房屋、底部框架，那就应该取水平地震影响系数最大值αmax，当单质点时取重力荷载代表值G1时，多质点时就必须要取各质点重力荷载代表值之和的85％。

（三)楼层地震剪力在本层各墙体间的分配

在把各楼层的地震剪力Vi求出后，可以把Vi在本层墙体间进行分配，接着按照各墙体分得的水平地震剪力验算截面抗震承载力。大量实践表明，在多层砌体房屋中，楼盖水平构件对楼层地震剪力在本层各墙体间的分配，有着至关重要的影响。根据楼盖水平刚度的不同，分别按以下方法分配。

(1)横向水平地震剪力的分配

如果是刚性楼盖，那现浇和装配整体式钢筋混凝土楼(屋)盖，水平刚度将会很大。这种刚性楼盖的楼层，层间各横墙所承受的水平地震剪力与其刚度成比例，或者说，楼层的地震剪力，是根据各横墙的刚度比例分配给各横墙。这就决定了设计过程中，需要先讨论层间各横墙的抗侧移刚度。

(2)纵向水平地震剪力的分配

内外纵墙主要承受由纵向水平地震作用求得的楼层纵向地震剪力。一般会因为纵向墙体的间距比较小，而楼(屋)盖水平刚度较大，所以，在进行楼层纵向地震剪力向各纵墙分配的过程中，需要根据刚性楼盖的规律来进行合理的设计和施工。由于纵墙往往较长，通常可以按纵墙净截面面积与全部纵墙总净截面面积的比值进行分配。

三、墙体截面抗震承载力验算

砌体房屋的砌体构件抗震承载力验算，一般表现为砌体墙的截面抗震受剪验算，当然，底部框架房屋和多排柱内框架房屋的框架部分另当别论。砌体墙的截面抗震受剪验算式，与前面的式颇相似，也是砌体墙剪力V与受剪抗力相比较；不过现在的砌体墙剪力V是地震作用引起的，即墙段分得的剪力；对多层砌体房屋，不考虑风荷载与地震作用效应的组合，现在的受剪抗力是抗震受剪抗力。在砌体的抗震抗剪强度设计值的选择上，设计人员需要从多个角度去探讨，比如说从砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值，也就是按照各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度取设计值。

四、结语

对于砌体结构房屋抗震设计而言，需要设计人员根据砌体建筑的特点和当地抗震的需要，结合楼高的限制，在设计的过程中，严格按照规定进行设计，同时需要对设计的要点进行充分的探究，保证设计的可行性。

参考文献：

1 熊立红，杜修力，陆鸣等．5．12汶川地震中多层房屋典型震害规律研究[J]．北京工业大学学报，2008年11期

2 高小旺,王菁,肖伟等．底层框架抗震墙砖房第二层与底层侧移刚度比的合理取值[J]．工程抗震，1998年03期

3 郑山锁，杨勇．底部两层框架-抗震墙砖房抗震能力的分析方法与设计控制[J]．工业建筑，2002年03期

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关键词：新抗震规范；发电厂主厂房；土建结构设计；应用分析

中图分类号：TM62文献标识码： A

引 言

自2010年国家对新规范进行修改以来，土建结构设计面临着许多新的挑战，众多专家也迫切的需要对电力土建技术进行研究和开发。通过对旧规范进行修订，也标志着国内的土建标准正在逐渐开始拉近与世界先进的规范标准之间的距离。施工技术和土建设计需要满足大容量机组火电厂更加严格、更新、更高的需求。其修改过程对国际惯例以及国际的发展趋势进行了参照，修改后涵盖内容更广，安全水平更高。尤其是对执行强制性条文的把握上十分明显。新版行业标准的修订会遵循新抗震规范允许对行业有特殊要求的工业建筑按专门行业规定执行这一原则，并根据一些在电厂使用的特殊设计工艺，对一些条文的修改会与国家的抗震规范条文有所区别，但是要严格执行涉及到结构安全的重要强制性标准，并且有针对性的制定相关的规定限制。新规范中新增了结构抗震分析、抗震变形验算、楼层地震剪力控制和不规则建筑结构的概念设计等的相关规定，并对抗震措施设计要求进行了改进。针对诸如大容量、高参数机组厂房此类的电厂主厂房排架结构复杂的结构体系在改进过程中新出现的问题，为确保结构设计能够达到规定的安全标准，需要深入的对抗震设计理论进行研究。

1 结构概念设计原则

概念设计是在进行结构设计的同时，将厂房的结构总体地震反应放在考虑的第一位，然后根据结构的破坏过程以及破坏机制对地震设计准则进行灵活地运用。新抗震规范中新增对结构概念设计的强制性要求，并且对限制指标进行了具体要求，使严重不规则、特别不规则以及不规则程度的区分标准更加明确。根据这一衡量标准，应根据竖向和平面不规则、荷载不均匀分布等框排架结构在电厂主厂房实际应用过程中存在的一些超标情况，提出与之相对应的条件对其进行限值。设计人员在对结构进行设计时，需要对优化结构布置有足够的重视，在尽可能对工艺设计要求进行满足的同时，要对布置进行调整，为满足结构布置比较规则的要求，要对断面、层高进行优化，并对结构构件以及抗侧力构件进行均匀布置，最大程度地使结构布置中存在错层、短柱和薄弱层的现象得到减少或避免。所以在规定中还需要限值下列几个方面：

（1）若框架在由于工艺布置受到限值的情况下而使用错层结构，则对其采取的抗震措施需要严格进行。同时在 8、9 度区以及 7 度Ⅲ、Ⅳ类场地时，不应将错层结构用在该钢筋混凝土框架相邻跨上。

（2）宜在楼层或接近楼层的地方布置行车荷载作用点。

（3）钢梁与混凝土楼板之间应在结构分析需要考虑到楼板的刚度并且楼板梁采用钢梁时有可靠的连接。

（4）宜在楼层处梁高范围内布置框架与排架跨的联结点。在 8、9 度区以及7度Ⅲ、Ⅳ类场地时，不应在层间设置。

（5）应力求在沿竖直方向布置各层框架梁的过程中使各层间刚度的差异尽可能的减少，以防止薄弱层的形成。

（6）宜考虑将水平支撑设置在相邻的楼层或尽可能地让其他料斗或者煤仓的重心与支承点所在的楼层处靠近，以让地震作用得到传递，并且应使相应的楼层在水平方向具有足够的刚度。

2 发电厂合理的支撑布置形式

一般采用钢框架一中心支撑体系或者混凝土框架一抗震强墙（支撑）体系搭建高烈度区大机组发电厂的主厂房，有支撑结构承担地震引起的水平荷载。由于为了配合工作量的减少以及工艺布置的要求，结构往往被工艺专业要求将支撑布置减少甚至对布置于厂房两端的支撑进行严格限制。这样会造成地震作用因主厂房的支撑过于集中的布置而集中于某几个支座上。从实际上来讲，如果能够均匀的沿着纵向对支撑进行布置，虽然主厂房的总地震反应会增大、刚度会增大，但是支座反力在地震作用下却会减小得十分明显。对支撑进行合理的布置，能够使整体承载能力以及整体结构刚度分布得更加均匀，使刚度在各轴线侧向之间相互接近。对结构动力特性的差异在两个主轴方向的差异进行减小，并对汽机厂房外侧柱列的纵向刚度进行加强：宜在荷载较大的柱间布置支撑，对上下贯通。结构自振周期会随着整体结构的刚度的增加而减少，同时也会增大结构的地震反应。在不改变支撑在钢框架一支体系中的布置方式以及数量的情况下，若要使地震反应得到减小，可通过对支撑截面面积进行减小以让结构的刚度得到减少的方式来解决。所以并不是支撑的截面越大抗震反应越好，如果要既具有一定的经济性又能够满足结构安全，就需要通过精确的计算要求进行合理的选择。

3 抗震构造的改进

因为工艺对发电厂主厂房有很高的要求，同时各个厂房都具有其本身独特的优缺点导致结构整体较为复杂，导致主厂房的开间尺寸、荷载以及结构跨度较大，由此也就增大了与之相应的梁柱的断面。这就使电厂主厂房比民用建筑在抗震规范条文的执行上要困难许多，并且有时在执行过程中也不是十分适合实际情况。结合一系列的试验分析以及震骇的经验，并采取措施对一些相对薄弱的环节进行了加强。平面布置在主厂房中要力求有规则、整齐合理、简单、质量和刚度均匀对称、受力明确。应在局刚度中心比较近的位置设置质量大的设备，不适合在结构单元的边缘布置质量大的跨间，较长的悬臂结构要尽量减少使用，并且较重的设备不适合布置在悬臂结构上。

（1）新型技术以及新型材料的使用，有相对充裕的资金投入到新建建筑当中，在重要的设备以及重要的结构中，韧性、可焊性以及延性较好的专用钢筋应被优先使用到钢筋混凝土当中。布置工艺应与主厂房的竖向布置紧密结合起来，并尽可能低位布置相关的设备。并且为了就爱你各地主厂房的重心和高度，要对结构的自重以及工艺荷载进行适当的降低。要才采用减少厂区挖方的阶梯式布置形式，并对地形进行充分的利用，对厂区进行竖向布置。

（2）只有厂房的整体性得到了保证才能够让结构在经过大震之后不倒不塌，这就需要对支撑体系进行加强。首先要保证有齐备的支撑系统，使天窗架以及支撑柱间的抗震能力同时得到加强。其次屋面板的连续整体性也需要得到保证。

（3）应在设计中采用质量较轻的轻质墙板作为主厂房的围护，若砌体维护必须使用，则要加强在原有规范基础上的连接构造措施。

（4）在对汽机房屋面板的设计过程中，三个点焊接也十分重要，要减小端柱间的相对变形，并对端柱间的整体刚度进行加强，同时对该类型面板的焊接构造也要十分明确。

（5）建筑物的平面布置力求方正简洁，一些曲折凹凸的变化要尽量避免，空间和平面刚度要尽可能的保证均匀，尽量让刚度中心与房屋的质量中心接近或留有一定的重合。

4 结束语

综上，通过对发电厂主厂房土建结构进行一系列的抗震改造，相较于以前已经有了相当的进步，通过对一系列的理论的分析以及研究，大机组厂房面临的新问题都得到了进一步的解决，抗震措施已经变得经济有效。对设计标准的制定来讲，对比新老规范，并开展具有代表性的实验会让其可行性得到显著的提高。从行业发展的现状进行预测和判断，未来主厂房设计的基本规定将是三维空间分析，钢结构在主厂房中的应用将更加广泛，在高地震区尤为显著。

参考文献

[1]康灵果．大型火力发电厂少墙型钢混凝土框架主厂房抗震性能试验与设计方法研究．西安建筑科技大学．2009．

[2]中华人民共和国国家标准《．建筑抗震设计规范）GB50011-2010．

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关键词：建筑物 重要性分类 抗震设防标准

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0123-02

自国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（下文简称“新抗规”）颁布实施以来，虽然“新抗规”与《火力发电厂土建设计技术规程》（DL5022-2012）（下文简称“新土规”）及《电力设施抗震设计规范》（DL50260-2013）（下文简称“新电抗规”）中建筑设防标准是一致的，但由于二者对建筑物重要性分类名称不太一致和清晰，因此对设防标准不易准确判断，如将建筑设防标准定高了，会造成工程造价提高，若将建筑设防标准定低了，则会导致建筑物的不安全甚至破坏，因此，如何准确判别建筑抗震设防标准是一个非常重要的问题。特别是火力发电厂中各类建（构）筑物繁多，对于准确判别建筑抗震设防标准显得更为重要和突出。

1 建（构）筑物重要性分类

为了准确地判别建筑抗震设防标准，必须首先搞清“新抗规”和“新土规”中对建筑重要性的分类。

“新抗规”将建筑按其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类共四个抗震设防类别；而“新电抗规”将火力发电厂按单机容量和规划容量将电厂分为重要电力设施和一般电力设施，各电力设防中的建筑物分为乙类、丙类、丁类，详见表1。

表1进一步突出了设防类别划分中侧重于使用功能的灾害后果的区分，并更强调体现对人员安全的保障。

2 火力发电厂中各种建（构）筑物的重要性分类

“新电抗规”中将电力设施分为重要电力设施和一般电力设施，为了更加清晰地说明火电厂中建筑（构）物在“新土规”中的类别与“新抗规”中类别的对应，现将火电厂建（构）筑物重要性分类如下，详见表2。

规模很小的乙类工业建筑，当采用了抗震性能较好的结构体系时，允许按标准设防类设防。

3 建筑抗震设防标准的划分

所谓抗震设防标准是一种衡量对建筑抗震能力要求高低的综合尺度，既取决于地震强弱的不同，又取决于使用功能重要性的不同。建筑物按重要性分类明确后，就可准确地判别建筑抗震设防标准。

建筑抗震设防就是对建筑物进行抗震设计，它包括地震作用计算、抗震承载力计算和采用抗震措施。抗震设防标准的依据是抗震设防烈度，在一般情况下采用中国地震动参数区划图的地震动参数或与“新抗规”设计基本地震加速度值对应的烈度值，对按有关规定做过地震安全性评价的工程场地，应按批准的抗震设防设计地震动参数或相应的烈度进行抗震设防。现将各类建筑类别的设防标准分类如下，详表3。

4 需要说明的几个问题

（1）由于同样或相近的建筑，建于Ⅲ、Ⅳ场地时震害比Ⅰ、Ⅱ类场地震害严重，所以规范要求提高抗震构造措施，但不提高抗震措施中的其它要求，更不不涉及对地震作用计算的调整。当建筑场地类别为Ⅲ、Ⅳ类，设计基本地震加速度为0.15 g和0.30 g，同时又属于是甲、乙类建筑物时，应考虑特殊的双重调整，宜综合确定调整幅度，建议7度（0.15 g）按7.5+1=8.5度，即比8度更高的抗震构造措施；对8度（0.30 g）胺8.5+1=9.5度，即比9度更高的抗震构造措施。

（2）火力发电厂的生产建筑中，其最高抗震设防类别为乙类建筑，没有甲级建筑，所以表3中未列入。

（3）重要电力设施中的电气设施可按抗震设防烈度提高1度设防，但不超过9度。

参考文献

[1] GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].

[2] DL5 022-2012.火力发电厂土建设计技术规程[S].

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一、建筑结构安全性所涉及的重要问题

1.最小配筋率

在建筑结构及安全性设计中，最小配筋率是极为重要的问题之一。为了保证建筑结构安全性，受弯构件的最小配筋率和混凝土抗拉强度对钢筋屈服强度的比值应呈正比。研究显示，假如钢筋屈服弯矩数值与开裂弯矩数值之间的差距处于一定范围，构件的延性仍然没有提高，是因为配筋低的时候只会出现既宽且深的缝隙。在极限状态下，混凝土强度与钢筋屈服强度往往都是以标准强度为基准，而这种标准强度是指比平均值低的一个分位值。由于极限状态下，开裂弯矩应该大于屈服弯矩，在这里将标准强度看作是最小配筋率就显得不是很准确，只有混凝土强度使用高于标准强度的分位值，开裂强度数值才会更加准确、可靠。除此之外，混凝土柱中同样存在最小配筋问题。这是指混凝土柱的配筋率较低，则代表其的延性差。

2.构造问题

建筑结构设计中，收缩、徐变等都起着极为重要的作用，但由于这些问题的计算有一定的难度，因此设计人员往往会忽略这些问题，这也会导致建筑结构安全性受到一定的影响。而为了避免这些影响的出现，设计人员一般是在建筑结构设计中使用一些构造措施。建筑结构设计属于一项系统且复杂的设计工作。在设计过程中，为了保证建筑结构的安全性和设计的科学性，设计人员需要依据基础原理对设计中遇到的问题进行分析，并找到解决方法，以便保证建筑结构设计的合理性。比如地下结构的设计。在地下结构中，顶板属于受弯构件，侧墙属于大偏压构件。假如提高地下结构的荷载安全系数，顶板就会处于安全状态，侧墙则相反，因为轴力的提高会增加侧墙的抗力。

3.混凝土保护层厚度

在建筑结构设计中，承载力是一项极为重要的内容。比如当混凝土保护层的厚度较小时，建筑结构的抗弯承载力就会变高。从耐久性而言就相反：当混凝土保护层厚度较大时，建筑结构的耐久性也能得到相应的提升。从裂缝宽度而言：混凝土保护层厚度较小时，建筑结构的裂缝宽度也会随之变小。在不超过裂缝宽度允许值的情况下，对不同场合应该进行区别对待，即以不同的混凝土保护层厚度去要求结构的设计，以避免在混凝土保护层增加时，建筑结构会出现不合理现象。

二、建筑结构抗震设计

建筑结构抗震设计在保证建筑安全性方面起着极为重要的作用，而这方面的设计也与其他作用的设计有一定的差异。在建筑结构抗震设计过程中，设计人员需要对抗震设计原理有很好的掌握，并且要依照相应的原则进行抗震设计。

比如在选择建筑施工场址的时候，设计人员需要对建筑预期建设地的地质、环境等进行勘察，避免选到对建筑抗震有一定影响的地方。同时，为了保证建筑物能够拥有较好的抗震性能，建筑物的布局应该科学、合理，建筑结构的设计应遵循抗震原则。研究显示，简单、对称的建筑物具有较强的抗震性能。此外，建筑结构抗震设计必须要拥有相应的计算简图；地震作用传递路线也应明确，并且抗震防线与抗震承载力也应标明。同时，建筑结构抗震设计还应具备较强的变形能力、刚度等。在建筑结构抗震设计的时候，建筑物整体应尽量规则、简单，建筑结构的质量中心也应与钢都中心保持一致。

三、建筑结构设计中提高建筑安全性的方法

建筑结构设计作为在建筑工程建设中起着极为重要作用的环节，其设计的科学性、安全性会对建筑工程的施工质量和施工效率造成极大的影响。因此，为了确保建筑工程施工质量，需要采用科学的方法对建筑结构设计安全性进行提升。

1.强化设计人员的安全意识

建筑结构设计作为一项系统、复杂的设计工作，只有设计人员对建筑结构专业知识有很好的掌握，并具备较强的创新思维，建筑结构设计安全性才能得到保证。在建筑工程建设过程中，建筑结构设计属于必不可少的环节，同时为了保证建筑结构设计的科学性、适宜性，设计人员需要对每个设计环节进行仔细的推敲，并深入分析各个环节在实施过程中可能出现的问题，以便在设计阶段对其进行解决，从而确保建筑工程建设能够顺利的完成。另外，在建筑结构设计过程中，设计人员需要详细的了解相应的规章制度，并在设计过程中严格遵照规章制度的要求进行结构设计，以避免建筑结构设计出现不必要的问题。同时，设计人员在设计建筑结构的时候，建筑结构抗震是其必须要认真考虑的内容之一，并且要依照科学的设计理念进行建筑结构抗震设计；建筑企业也应该对设计人员的安全意识进行强化，以使设计人员在结构设计中能够充分考虑建筑物的使用安全性，从而保证建筑结构设计安全性能够得到有效地提升。

2.依照建筑结构规范进行设计

随着城市化进程的不断发展，建筑行业的发展前景也越来越好，而为了对建筑行业的发展进行规范，并保证建筑工程的质量，国家也颁布了相应的法律法规。这些法律法规的颁布能够有效的约束建筑企业和施工人员的行为，也能够有效地提高建筑工程的施工质量。在建筑结构设计过程中，设计人员依照相应的规范进行结构设计，可以帮助其发现结构设计中存在的问题及安全隐患，并及时对这些问题进行解决，从而保证建筑结构设计的科学性、适宜性。当前，国家所颁布与建筑结构设计相关的法律规范有三部，分别是《民用建筑电气设计规范》、《高层民用建筑设计防火规范》和《火灾自动报警系统设计规范》。这三部法规都对建筑消防电气等提出了严格的要求，但所不同的是三步法规的侧重点不同，每部法规都分别从消防、电气等不同方面提出了详细、具体的要求，只有在建筑结构设计中充分的遵照相应法规的要求进行设计，并且设计人员在进行结构设计前仔细阅读三部法规，建筑结构设计的质量才能得到保证；结构设计安全性才能得到有效的提升；建筑工程施工的质量才能得到保证。

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关键词：变电站建设 土建工程 技术

从工程建设角度来看，土建工程是变电站建设中必不可少的重要环节。而起土建工程涉及到土建、给排水、采暖通风、电气设备安装专业等，它是电气安装工程的前提基础，其施工质量会直接影响到整个工程的质量和效益。因此，研究变电站土建工程建设中的关键技术是一项赋有现实意义的课题。

一、土建工程主建筑结构的抗震技术

对于土建工程而言，由于主建筑结构的安全性与耐久性设计是尤为重要的。因此，这涉及到主建筑结构抗震问题。要确保土建工程中主建筑结构的良好抗震性能，为此要做好以下几方面的工作：

1.选址的科学性。建筑物的抗震能力与场地条件有密切的关系，场地条件包括地质构造，地基土质和地形，对建筑物震害有着明显的影响，变电站建筑物如建在地震断裂带及其附近，地震时最易倒塌，因此，选址时应避开地震带。

2.结构选型。应根据建筑物的基本条件来决定，合理的结构选型，可加强结构的整体刚度。同时，增强结构构造连接，是减轻地震灾害，提高抗震能力的前提条件。结构选型应有明确的计算简图和合理的传力途径，结构内力分析应符合建筑物的实际情况，结构体系应有多道防线，应具有必要的强度和良好的变形能力，避免因部分构件失效而导致整个结构的破坏。

3.施工组织技术。在正确选择站址和地基基础按抗震设计的基础上，施工质量成为结构抗震的重要环节。目前施工质量存在问题是多方面的，有的施工单位抗震意识缺乏，对工程质量要求不严，设计意图不能落实，不按规程施工，偷工减料，给工程质量带来隐患，因此需要加强施工监督机制，完善施工质量体系，提高施工队伍的素质和质量意识。

二、土建工程的地基处理技术

对于变电站土建工程而言，地基处理技术尤为重要，因为基础打得牢固与否，处理是否科学合理，直接影响到后期的其他变电站工程建设。而土建工程的地基处理，主要包括以下三方面：

1.建筑基础的处理。在设计前一般会对整个站址进行地质勘察，设计过程中要选择其适合的基础形式。变电站的建筑物基础形式有两种：即独立基础和条形基础。在施工过程中，如果出现基坑（槽）挖至设计标高明地的问题，就要对基底土质采取触探实验的处理措施，如果实验结果显示地基承载力达到设计要求时，则可进入下一道工序。若实验结果显示地基承载力达不到设计要求时就要采取相关处理措施：①片石垫层：若出现的情况是该处基础填土区域填土不深时，可用M10水泥砂浆和片石砌筑至设计标高，且开挖至符合设计要求的持力层；②扩大基础的底面积处理方法，此处理方法是针对当地基承载力与设计要求相关不大时的情况；③挤密桩处理技术，该法是针对于基础部处于软弱土层且无法判断该土层厚度时的情况。

2.围墙基础的处理技术。围墙分布在变电站的四周，挖土区的围墙基础一般不会出现什么问题，如果填土区填土厚度不大时，设计时围墙可砌在挡土墙上，这样可节约用地。情况相反时，即填土厚度较大时，这对挡土墙设计和工艺要求，却相对要高，无疑这会增大工程造价。建议设计时采用自然放坡的处理形式，在坡底砌筑不高的挡土墙，一般不宜砌在挡土墙上，这是为了整个围墙的美学效果考虑，处理方法可砌在填土区域，可用桩基础或地基梁。

3.变压器等基础的处理技术。变压器、构支架基础都属于独立基础，不同的是其上部的设备和管线都是相连的，据此，设计处理时有必要将其沉降控制在允许范围内，其沉降控制范围要根据规范要求进行调控。如果出现基础不良地基，建议采取片石垫层或其它有效的处理技术；而如果出现大部分构支架基础处理较深的填土无时，建议用桩基础处理技术。

三、土建设计中的防火防噪技术

建筑防火防噪问题，也是变电站土建工程建设需考虑的重点内容。为此也需要采取相应的技术措施与方法：

1.土建设计中的防火。就变电站建筑物而言，国家电力防火规范规定最低耐火等级为二级，火灾危险性类别主控制室和继电器室为戊类，配电室为丙或丁类；建筑物的屋面应采用非燃烧体。主控制室、继电器室、微波载波机房的墙面可采用较高等级的难然烧材料及自熄型饰面材料，隔墙、顶棚宜采用非燃烧材料。同时，建筑物安全疏散出口数量设置、防火门等级要求及其开启方向等方面的设计均应满足规范要求，且在建筑物内还需配置一定数量的消防器材。变电站的火灾事故绝大部分是由电气设备特别是带油设备所引起的，这类火灾用水扑救的作用不大。电缆是容易燃烧引起火灾的物体，在站内其分布较广，采用固定灭火设施来应对由电缆起火引起的火灾不太经济，也不现实。所以，电缆消防应采用的主要措施是分隔及阻燃。变压器是变电站内最重要的设备，防火要求更高，应在设计中加以重视。国家规范规定，主变压器对主要生产建筑物及屋外配电装置最小防火安全距离要求不得小于10m。设计人员在设计过程中要严格检查主变压器之间、主变压器与其他充油设备以及主变压器与建筑物之间的距离，当防火净距小于规范要求时，就应在设置防火隔墙，同时防火墙的耐火极限需达到《火力发电厂与变电所设计防火规范》规定的具体时限。

2.土建设计中的防噪。变电站内的电气设备在运行过程中会产生较大的噪音，会影响附近居民的生活。在变电站土建设计时要考虑到这一点，合理地规划布局，优化通风设计，减少噪声污染。因此，变电站选址时，在满足供电规划的前提下，可首先考虑把变电站建在背景噪声比较大、或对噪声可以起到缓冲作用的区域；其次是优化变电站的通风设计，在进风口设置消音设备，降低噪声污染。

综上所述，变电站土建工程建设是电气安装工程的前提与基础，其建设质量直接影响到变电站的正常运行与维护。因此，对土建工程的建设过程对工程容不得半点马虎，在施工过程中必须对各关键技术加以严格的控制，进而提高工程建设质量，从而实现保证电网建设的高效和安全。

参考文献：

[1]巫尚吉.变电站土建设计中有关防火的问题[J].企业科技与发展，2008（20）.

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关键词：框排架结构；楼梯；抗震设计；影响

前言

在汶川及历届地震灾害中，楼梯作为生命通道却破坏多有发生，有些甚至断裂、倒塌。这些引起了我们对以往楼梯设计方法的反思，《建筑抗震设计规范》[1]对其布置、构造等亦提出了相应的规范要求，并规定结构计算中应考虑楼梯构件的影响。余热发电主厂房其结构布局一般为框排架结构体系，汽机间与配电室、集控室等综合布置，其结构竖向层的布置较为杂乱，存在大量的错层现象，受其功能布局限制，楼梯往往布置于框架结构侧边或转角处，这就导致了结构在抗震性能方面存在“先天性不良”。分析了余热项目发电主厂房楼梯对整体框排架结构的影响，提出了此类结构楼梯的抗震设计建议。

1. 实例计算及分析

1.1 楼梯结构对主体结构的影响

参照工程实例，用PKPM程序建立框排架结构模型，来分析楼梯地震作用及其与主体结构之间的相互影响。汽机间水平向柱子间距为6.0m，垂直向柱子间距电控室跨距为8.0m、汽机间为3个5.0m，第一层(电气间)层高为3.6m，电缆夹层层高为3.4m，集中控制室层高为4.5m，楼梯均为普通板式楼梯。基础顶标高为-2.300m，Ⅱ类场地，设防烈度为8度，第二组，设计基本地震加速度为0.20g。计算中考虑结构的非对称性引起的扭转效应，取振型数为12个，结构阻尼比为0.005，周期折减系数取0.80。图1比较了有楼梯构件与没有楼梯构件下X向和Y向地震楼层位移角。可以看出，输入楼梯结构时对整个框架架结构影响较大。

2.2 框架梁、柱内力分析

此处仅取边跨框架进行分析，可见考虑了楼梯的空间作用后，在与休息平台相连的框架梁中剪力有较大幅度的增加，此例中增加了约116kN；平台处下部柱子因承担上跑梯段传来的轴力，剪力增大幅度较多，此例中增加了近140kN，轴力增加了近2.8倍。在输入楼梯参与分析之后，由于楼梯结构的空间作用使得楼梯间处的刚度增大，地震作用下水平力将与楼梯板轴力的水平分量相平衡，并且由于楼梯板坡度的缘故，相当于形成了一个斜向支撑，具有更大的刚度而造成内力的集中。同时由于框架柱计算高度减小，抗侧移刚度增大，承担了比未考虑楼梯参与情况下更大的剪力。

2.3 楼梯结构地震作用分析

在地震的反复作用下，楼梯梯板呈现出反复受拉、压的受力状况，因此地震作用下楼梯梯板受力应为一种拉（压）弯受力构件。按照传统设计方法，楼梯只考虑垂直方向荷载将其当着一种简支构件计算，在此例中楼梯受力弯矩M=37.6kN.m，通过整体计算分析其梯板在地震作用状况下最大轴向力达到了596kN。设计钢筋采用二级钢筋，fy=300N/mm2 ，可以得到不考虑地震作用情况钢筋用量约为[2] ：As=M/(γs×fy ×h 0)=936mm 2 ；地震荷载作用下钢筋用量为：As=1987mm2。可以看出其钢筋用量约常规设计方法用量的2.1倍，说明梯段的抗震承载力存在较大的不足，梯段的设计需要考虑整体作用效应下地震作用的影响。

3. 结语

由上文分析可以看出，由于楼梯的存在增加了结构的刚度，参与了楼层间水平地震作用的传递过程，对框排架这种填充墙较少的结构其作用较为明显，楼梯间处框架梁、柱内力和楼梯构件内力均相应增大。因此在楼梯设计时应将其看作为一个完整的结构，可以认为是结构的一个局部结构单元，需要结合震害从概念上加以把握。在此类结构设计时建议可以采用以下措施：

(1)在结构设计时应通过建立整体分析模型来确定结构与楼梯的薄弱部位及受力。

(2)楼梯除应根据计算确定构件受力与配筋外，建议增强楼梯结构体系概念设计。

(3) 楼梯间周围框架结构受力均影响较大，梯间框架梁、柱建议全(长)高加密箍筋，梯梁在跨中与端部箍筋采取加密构造，在设防烈度较高的建筑中建议全长加密。梯板增加设计厚度并纵向钢筋采用双层通长配筋，角部钢筋采用比梯板内纵筋大一个级别的钢筋，并在板垮1/3处采用类似梁的箍筋构造，以增强梯板的面外抗弯能力。

(4)施工须保证梯段的连续性，施工缝的留设应位于梯板与梁的连接处，不得将其留设于板跨内。

参考文献：

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[关键词]特高压GIS；抗震研究；真型试验；特殊工况分析

中图分类号：TM595 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0133-01

1 引言

目前是特高压电网密集建设时期，根据国网公司的规划，至2020年建成“五纵五横”共计27条特高压线路。特高压电网作为今后的主骨干网络，其运行的安全稳定性要求更高。特高电网最重要的组成部分，特高压GIS因其结构有“细、高、柔、重”等特点，地震易损性高，一旦受到地震损害，会波及全国许多区域。故亟需开展特高压GIS的抗震研究。

2 特高压GIS设备中抗震薄弱部品的分析

经过特高压示范工程及后续工程的沉淀，目前特高压GIS布置和基础的设计趋于标准化。特高压GIS多采用“一字形”布置，一个完整串三个间隔布置在一个基础大板上，分支套管布置在单独的大板，基础大板与大板之间设置伸缩缝。一个整体大板上的GIS设备，除出线套管的重心较高外，其余设备的重心均较低。而特高压GIS设备的支架，设计时即考虑了足够的强度，经过相关计算，具有较大的安全系数，对地震波的放大作用极小。故在地震波作用下，同一大板上的设备之间的变形和应力均较小，仅需考虑不同大板之间设备的影响，以及重心较高的GIS套管的应力变化。

特高压GIS在9级烈度地震加速度的作用下，基础大板与大板之间的位移量无相关数据。为了吸收由地震波引起的大板之间的位移，使大板之间设备不受地震波引起的应力，在大板与大板之间均设置了能够吸收径向、轴向位移的波纹管。此波纹管设计时要求高的径向和轴向变形。而设备内部的触指和触头经过特殊设计，亦有很好的径向和轴向位移吸收量。即在9级烈度的地震作用下，波纹管的变形量足以吸收因地震波作用引起的壳体应力，而特殊设计的触指和触头，亦能吸收因地震波作用引起的内部导电回路的应力。

通过以上分析，基础大板与大板之间的设备能够承受9级烈度的抗震要求，以下着重对套管的抗震性能进行分析。

3 特高压GIS套管抗震计算及真型试验

为了估算特高压瓷套管的抗震能力，利用ANSYS等软件，通过建立模型、静力分析、模态分析、地震加速度反应谱分析等，最后得出估算结果。按照规定的9级烈度地震加速度，阻尼比取2%，并考虑风载，内压等叠加的静力载荷。计算并得出结果：特高压GIS套管在9级烈度地震波作用下，其应力小于材料的许用应力，且有一定的安全裕度。

为进一步验证特高压GIS的抗震性能，国网公司组织GIS厂家进行了特高压GIS套管抗9级烈度的地震真型试验。根据要求套管需带上蔽环，套管塔形筒和套管支架均与工程实际使用一致，套管内部为1个大气压的空气。套管出厂时进行完备的出厂试验，并确认运到试验场地的状态。

根据国家电网公司企业标准，采用推荐的白噪声随机波作为测试套管的动力特性激励，利用人工合成地震波作为地震作用。由于竖向地震作用对单柱式电气设备的影响较小，因此此次试验不考虑竖向地震作用。同时，对于轴对称设备而言，由于不会出现明显的扭转振型，一个水平方向上的地震输入不会造成另一个水平方向上明显的震动响应，也就是说水平方向两个方向的地震响应基本上是相互独立的。考虑到两个方向的地震输入中加速度峰值的不同步，因此可以认为单水平向地震与水平向地震作用效果相当，只需要进行单水平向地震试验就能够判断设备的抗震能力。

套管抗震试验流程：①输入白噪声，测定设备的自振频率和阻尼比；②输入人工波，进行迭代，满足反应谱容差控制要求；③输入白噪声，检测试品有无结构性损伤；④输入人工波，以9级烈度加速度进行抗震试验；⑤输入白噪声，检测试品有无损伤。试验过程中采用加速度计及铂式电阻应变片进行数据采集以进行分析。

通过对采集的数据进行分析发现：在输入目标峰值加速度的情况下，可测得瓷套管根部最大应变值。根据反应谱容差控制要求，依据瓷套的弹性模量，可求得调整后的应力值。再组合风压载荷并考虑内压后的应力值，与计算结果非常接近，且小于该瓷套管的容许应力值。因此判定该特高压GIS套管顺利通过9级烈度的地震真型试验，可满足高烈度地区变电站需求。

4 一些特殊工况的分析

特高压GIS套管抗震试验时，套管内部没有充SF6气体，设备未带电。虽然顺利通过试验，且通过试验后，进行的后续密封和绝缘试验亦顺利通过。但难免会有人质疑：在地震的瞬时，因瓷套、中间屏蔽、接地屏蔽、导体之间振动频率不同，会出现其四者之间不同轴，局部之间绝缘距离过小的现象，套管是否会出现绝缘击穿的问题。在地震的瞬时，因套管的振动，套管下法兰与塔形筒连接部位受力不均，套管是否会出现漏气的问题。

回答以上问题，首先应理解国网公司推进特高压GIS套管抗震研究的意图。国网公司要求的是在规定的地震加速度作用下特高压电网能够安全运行，而真型试验后的绝缘和密封试验，均说明该套管在规定的加速度地震作用后，能够满足强度、绝缘和密封要求。套管的绝缘裕度是按照2400kV设计的，而实际运行电压仅为635kV，在地震波作用的瞬时，即使瓷套、中间屏蔽、接地屏蔽、导体之间有不同轴现象，因实际运行电压较低，亦不会出现绝缘放电问题。即使在地震的瞬时出现非常高的过电压，出现放电现象，上级保护也会动作，此时的放电是自恢复放电。即过后立即送电，不会影响电网的运行。如果在地震的瞬时，套管与塔形筒之间密封圈受力不均，出现局部微露现象，但其作用时间短，对整个套管气室来说，气室气压几乎不会有变化，且在地震过后，可立即对气室补气，也不会影响产品的安全运行。

5 总结

特高压GIS整块基础大板上的设备，受地震影响较小。基础大板与大板之间设备，通过设置波纹管和特殊结构电连接，能够避免或最大限度的降低地震影响。套管是GIS抗震最为薄弱环节，但无论是从理论计算还是从真型试验，均表明特高压GIS套管能够满足9级烈度地震要求。在该地震烈度的作用下，即使瞬时有自恢复放电和微漏现象，亦不影响特高压GIS安全可靠运行。

参考文献

[1] 吴敬儒，徐永禧.我国特高压交流输电发展前景[J].电网技术，2005

[2]王晓琪，吴春风等.1000kV GIS用套管设计[J].高电压技术，2008，34（9）：1792-1796.

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地震次生火灾的主要特点是容易发生场合的多样性，从而也决定了地震次生火灾的易发性。它经常发生在易燃易爆场所，这也是最危险的次生火灾。随着现代工业发展的需要，加工、使用、经营、运输、存储易燃易爆物品的单位和场所越来越多，如石油化工厂、加油站、液化气站等在我们城市里星罗棋布。这些拥有易燃易爆物品的企业不仅在数量上越来越多，而且在规模上也越来越大，这些都使得一旦地震，引发的次生火灾规模越来越大，损失也越来越严重。

1999年的土耳其大地震，引起了该国最大的石油提炼企业蒂普拉什联合炼油公司发生大火，并导致了连锁大爆炸，造成的直接经济损失高达50亿美元，引起该国油料的严重短缺，相关工业陷入瘫痪，其间接损失更是难以估量。资料显示，仅地震次生火灾造成蒂普拉什联合炼油公司的直接经济损失就占了这次大地震全部直接经济损失的1／4强，更不用说还有无法计算的巨大间接经济损失。地震次生火灾的危害之大由此可见斑。在同年发生的台湾大地震中，地震次生火灾给生产绍兴酒和白兰地酒的南投酿酒公司也带来了沉重的打击。该公司厂房因地震起火后，导致存储量约达470多吨的大型酒罐爆炸，大火持续烧了两天两夜，直接经济损失高达60亿新台币。

除了石化公司、酿酒厂等储藏有大量易燃易爆物品的场所外，地震中普通的生活设施也是极易引发次生火灾的。因为强震发生时，建筑物倒塌会使生活用燃气管道破裂泄漏，可燃性气体旦遭遇明火便会引起火灾。即使强震过后的余震期间，由于停电，人们常常使用蜡烛等明火照明，而且暂住的防震棚又大多是用芦席、油毡、竹竿、塑料布等易燃物搭建的，稍不注意也会失火，一旦失火便可能引发“火烧连营”的大灾情。1923年9月1日，日本关东地区发生8.2级地震。震后，在距震中区100余公里的东京城内引发了136起次生火灾，大火很快联成一片，持续燃烧了三天两夜，东京地区至少2／3的房屋被烧毁。这次关东大地震共死亡近10万人，其中绝大部分是被大火活活烧死的。

地震中，汽车、火车、船舶、飞机等交通工具相互碰撞起火也是次生火灾的个重要成因。在地震发生时，汽车、火车等交通工具失控而引发碰撞事故，从而导致交通工具自身起火或所载货物起火，再加上交通工具还有流动性，起火后往往会引燃周围建筑或设施。电线、电器火灾也是地震次生火灾的重要成因。地震时，大地突然强烈震动，建筑物纷纷发生变形甚至倒塌，城乡电网因此受到极大的破坏，极易引起电线短路而出现超负荷电流，从而引起相连电器发生过载火灾。在我国地震记录中，由于地震造成工矿企业的输电线路短路，引起输电变压器火灾，从而造成较大经济损失的案例是很多的。

除了上述种种地震次生火灾外，还有其他些情形的次生火灾。例如，地震产生的裂缝就可能使甲烷等地下可燃气体逸出，这些可燃气体遇到明火便会引发火灾。这类火灾在我国1975年海城地震、1976年唐山地震时都曾出现过。

二、地震次生火灾的特点

(一)地震次生火灾与地震的伴生性

地震时，由于电线短路、煤气泄漏、油管破裂、炉灶倒等原因，往往造成火灾。如：1964年美国阿拉斯加地震，一个大型油罐受震爆炸起火。1 964年日本新泻地震，一个大型油罐受震破裂，爆炸起火导致煤气管线破坏75％。而且强烈地震将使大量房屋倒塌，遇到失控的火源、电源后，同样也将发生火灾。地震发生后，供居民临时避难用的抗震棚也极易引发火灾的发生。唐山大地震仅抗震棚失火，天津就发生了452起。1923年日本东京和横滨地震有38000人被烧死在广场。1975年海城地震，由于抗震棚失火，共烧死424人，比震死的人还多。

(二)地震次生火灾的同时多发性

强烈地震发生后，对地震区的破坏往往是全范围性的，常常使得震区内同时有多处起火，这是地震次生火灾的一大显著特征。1906年美国旧金山8.3级大地震，全城五十多处起火。海城地震发生当天就起火36起。唐山地震和1996年丽江地震，也出现了数处同时起火。在横滨和东京地震中，横滨地区共有208处、东京地区共有136处同时起火，总烧毁447000幢房屋，烧死56000人。

(三)地震次生火灾的难以扑救性

由于地震次生火灾具有易发性和多发性，给消防队扑救工作带来了困难。除此之外，地震往往导致电气线路中断，桥梁隧道等交通干线毁坏，通讯中断，消防站倒塌，消防器材遭到破坏，从而使电厂停电、水厂停水、消火栓内没有水源，消防队不能像往常一样及时出动，到达火场迅速展开灭火救援活动。

三、地震次生火灾的预防措施

(一)地震区的城市总体布局

由于地震和地震次生火灾的广泛破坏性，地震区城市消防规划应考虑在城市的总体布局中。对易燃易爆单位和公众聚集场所应充分考虑风向和安全防火间距，石化企业应布置在河流下流，尽量避开地震断裂带和古河道。地震区内的消防站，应将站内的车库、通讯，值班，值勤位置以及相关的建筑物按当地地震基本裂度提高一度进行抗震设施，并尽可能地留出备用场地和备用出口，以保证抗震救灾的要求。

(二)建筑物的抗震加固设计

地震往往导致大量房屋的倒塌，将增加地震次生火灾发生的可能性。由此，建筑物的抗震加固设计是预防地震次生火灾的一个出发点。建筑物的抗震加固设计，包括基础的抗震加固设计和结构的抗震加固设计。

1　基础一般而言，地震波是通过地层内的不同介质到达地球表现，并通过建筑物场地对建筑物施加影响的。场地的地震反应因场地的类别而异，其影响因素是多方面的，地震时地基液化失效，会造成建筑物下沉、浮升、倾斜、开裂及滑移。为此，在地震设防区，应制定出较为精确的地震基本裂度，对建筑物场地进行周密而细致的勘察，选择地势平坦，较为开阔的场地，避免在陡坡、深沟、峡谷地带以及处于断

层的地段来建筑房屋，采取设置地下连续墙等方式使地基的剪切变形受到约束。

2　建筑结构。建筑结构的抗震设计，应考虑其强度、变形能力、整体性能等诸方面的要素。分别从建筑结构形式、建筑结构体系以及建筑构件和材料上充分考虑抗震强度。

3　抗震棚。抗震棚是地震发生之后供人们临时避难用的场所。由于其多为临时搭建，构造简单，采用的建筑材料多为可燃物，室内物品堆放杂乱，缺少必要的灭火器材。加上火源管理困难，往往容易引起火灾的发生，造成人员伤亡和财产损失。应注意抗震棚的选址、材质、照明设施达到防火安全要求，特别要留心抗震棚周围应有固定的消防水池和天然水源，以利于火灾的扑救。

(三)燃气、煤气管道抗震设计

纵观几次大地震次生火灾，大都由于城市燃气、煤气管道遭到破坏之后发生破裂泄漏引起的。因此，燃气、煤气管道的抗震设计是预防地震次生火灾的关键所在。

城市燃气、煤气管线均应采用钢管，且宜铺设在管沟内，采取相应的防静电措施。并且还要注意与建筑物、构筑物或相邻管道之间保持定的防火间距。

储油罐区，应按当地抗震基本裂度提高一度进行设防。对已建的罐，在罐底圈壁上加二至三圈钢筋箍带进行加固处理，以减轻塑性变形。

油库、油站等建筑物、设备要进行严格的抗震设防和可靠地基的处理，架空管道采取防下滑措施。

(四)地震区的消防水源

强烈地震引起的火灾。往往因为城市供水管道破裂，消火栓内没有水源，消防队无法开展灭火救援活动。因此，在地震区，不仅要对城市供水管道进行抗震设计，而且必须预备一定的消防水源。

1　城市给水设施抗震设计。城市给水输配管应铺设在土质良好的地区，不宜设置在抗液化能力较差的场地。给水管道一般采用钢管、灰口铸铁管、预应力混凝土管和石棉水泥管。管道埋置深度适当。管网应布置成环状。且各环要相互连通。供水区域较大时。可划分为几个小供水区，设置的管道控制阀，每隔100米左右设置1个。

水塔应用钢筋混凝土或钢材料建筑，设法加入斜构件。水塔建筑成圆筒开，并保证水塔附属设施与其紧密连成个整体。

2　应急消防水源及贮配装置。尽管对给水设施进行了抗震设计，但在强烈地震发生之后，最方便、实效的还是应用天然水源，同时。还应设置定的贮水装备，以满足应急需要。

在地震区，要有计划地增加消防水池数量，并充分利用天然水源。在公园、校园、大型公共场所及地下建筑设置一定的消防水池，与此同时，要开掘定数目的水井。给消防队配备补水车以及构筑定数量的贮水槽。

(五)交通道路的抗震设计

地震引起火灾之后，受灾区迫切需要解决的问题是消灾、灭火。交通道路的破坏，将给消防人员带来困难。因此，保证道路畅通是预防地震次生火灾的一个重要条件。

在道路的技术勘察设计过程中，铁路或公路定线必须考虑与局部地震效应有关的全部工程条件。选定路线要尽可能绕避基本裂度大于9度的高裂度地震区，避开地震时可能坍塌而严重中断公路交通的各种构筑物，桥梁宜采用梁式桥梁，优先采用简支桥梁，尽量减少多儿拱桥、弯桥、斜桥，桥墩宜采用低坡台、低档墙、低路堤。

在地震区，还应修建段供震备用的低标准的辅助道路，城市应设置两个或两个以上不在同经纬线上的对外联系的出口，并加强与临近公路的联系。

(六)地震区的消防通讯

强烈地震发生之后，通讯设施往往遭到定程度的破坏，从而影响了火灾报警和火场的指挥调动。因此。须认真做好通信设施的抗震设防和震后应急的通信工作。

城市通信要有幅射成网的通信网络，市话建设采取有线和无线相结合的通信系统，且两者的机房应分开设置。

要对通讯建筑进行加固，推广使用抗震柜、蓄电池抗震框架，采用地下电缆连接通信线路。

消防部门应建立计算机指挥中心，建立无线通讯网络，给消防车装备车载无线电台。以满足火灾扑救的需要。

(七)供电系统抗震设计

强烈地震发生之后，将使电力系统遭到破坏，一方面将会产生大量失控的电源。成为地震次生火灾的点火源；另一方面，将带来系列的负面影响。为此，应对供电系统进行抗震设防。

城市供电，应采用多电源环路供电。变配电所、控制室及调度室等建筑物的设计，应按当地抗震基本裂度提高一度进行抗震设防。电气产品，采用高强度材料或产品自振周期大于或小于地震波卓越周期的产品，选择最佳的减震体系以减小地震引起设备的内力突变，提高设备的抗震能力。

四、地震期间的火灾扑救

尽管采取了一系列的预防措施，但强烈地震旦发生，地震次生火灾便不可避免。消防部门担负着抢险救援的神圣使命，在地震发生期间仍需克服重重困难开展灭火救援活动。因此，做好震前的准备工作，合理运用灭火战术，是扑救地震次生火灾的关键所在。

(一)地震前的准备工作

随着现代科技的发展，科技手段愈来愈先进，当有地震预报通知时，消防部门应着手做好扑救火灾的准备工作。要组织官兵学习有关地震科普知识，掌握地震次生火灾的特点和扑救地震次生火灾的技战术措施；确定出地震区内的消防重点保护单位。绘制出天然水源分布位置图，并估算出贮水量；在便利的场所设置消防器材装备、油料、灭火剂和汽车零配件等物质储备供给点；制订无线电话、电台组网联络方案、应急联络信号和方法。并给各单位配发无线通信器材，除此之外，还要向群众宣传地震知识。使他们掌握预防和扑救地震次生火灾的方法。

(二)抢险救灾过程中的火灾扑救

1　迅速掌握震后灾情。地震发生后。各级消防部队应立即向上级报告灾情。各级消防指挥机关向震区消防部队了解地震破坏情况，如消防队人员伤亡、消防车辆和装备器材的损坏程度等。

2　统一调配灭火力量。在火灾中，各级消防指挥机关应贯彻“先重点，后一般”，“先救人，后救物”，“先市区，后效区”的出动原则，把消防队投入到最急需要的地方。总指挥应统观全局，及时准确地调派、部署灭火力量，依据火场情况，向上级部门报告，请示调派增援力量。

3　合理搭配人员。由于地震引起的破坏是多方面的，消防部队在进行灭火战斗时必须合理搭配人员。组织小分队，配备推车装载手抬机动消防泵、水带和破拆救援工具等奔赴现场作战。

4　组织群众参战。地震次生火灾的同时多发性，决定了消防力量的不足。因此，要向群众宣传防火，灭火常识，立足于自救互救。在地震区成立群众性防火组织，组织群众参战灭火。

5　保证消防救援力量的安全。除对消防站建筑进行抗震设防外，在抢险救援的灭火战斗中，火场指挥员要指定专人负责察看火势。防止消防人员、车辆被火势包围；消防官兵、车辆应距危险场所定的距离，防止因建筑物倒塌、玻璃和高压电的伤害。并及时给消防队补给灭火救援工具，确保灭火救援活动的顺利开展。

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【关键词】 电力；变电站；电力设备；设施；隔震减震

前沿：

强烈地震是各类自然灾害中对生命线工程威胁最大的灾害之一，使各类结构遭受破坏并对生命线工程系统的功能受到重大损坏或功能丧失，哪怕只是某些部分结构遭到轻中度的损坏，也能造成整个生命线工程系统大幅度消弱。就电力系统来说，它一旦遭到损坏失效，就会使人类受到严重灾害及经济损失，电力一旦中断，就会使人类不能正常生产生活，可能还会引起次生灾害，导致人类生命、财产收到威胁。

1 电力设施受到地震灾害的破坏事件的类型和原因

1976年发生在中国河北的唐山大地震中，断路器、隔离开关、避雷器都达到了很高损坏率，这些设备都是由地震引起的瓷套管根部断裂，而瓷套管大多是组成这类设备的绝缘部分。

其受到震害的原因：

（1）设备的结构形状细而长，上部质量又较大，地震时由于瓷套管是脆性材料，当根部受到强大弯曲时，瓷套管自然断裂，特别是瓷套管同其他材料的相接处的断裂损坏。

（2）地震波的卓越频率与这些设备的固有频率相近，而且这些设备材料大多由脆性材料组成，其储能能力和设备阻尼值较小，使设备受到类共振影响遭到损坏。

以上是地震中电力设施受到震害的类型之一的电瓷型高压电气设备；而因砂土液化或者地基不均匀沉陷造成的塔体破坏等属于高压输电铁塔震害类型；地震过程中，主体移除轨道、倾倒等，顶层瓷套管损坏，散油器等附件的损坏属于电力变压器震害类型；震害过程中高压变电站的变电设备很多由支撑结构损坏而受到破坏是属于支撑结构震害；变电站内的软硬母线破坏形式分别为：软母线通常是悬挂母线的绝缘子被拉断，硬母线是棒式支柱绝缘子被折断，这种是属于变电站内母线震害；计算机控制系统、通讯系统等二次设备在变电站中有很大的重要性，需完好无缺才能保障变电站的正常运行。在地震中二次设备通常是遭到倒塌等、滑落等破坏而使其丧失一些使用功能是属于其他电力设备的破坏震害类型。

2 目前中国在电力设施方面的抗震措施

通过以上电力设施震害类型和原因，中国在电力设施方面的抗震措施首页要从提高建构筑物和设备本身的结构强度来着手相关研究工作。研究变电站内电力设施在地震过程中的失效概率。通过研究对震害资料进行分析，还有通过实验和理论计算相关分析，使这些抗震措施的研究工作在灾害预测、减轻地震作用措施等方面取得了有效成果；这种“抗硬”途径的研究方法，利用增粗构件断面、增强结构刚度来抵挡抗震能力；通过“设防烈度”限定结构抗震能力的，使实际地震不超过预定的“设防烈度”，即结构处于安全状态；这种抗震措施不适用于对某些抗震过程中出现弹塑性变形的结构。

震害资料是地震时的真实反应结果，是变电站设备 抗震性能的重要分析手段。但并不是每个地方都有足够的震害数据可分析。

其电力设备的抗震实验，国内外在二十世纪七十年代采用了静力、动力实验等。二十世纪八十年代中期和末期我国采用了一系列的震动实验，虽然初步取得了附件对设备动力反应影响等的结论，同时也发现了实验分析中的局限性：①震动实验资金耗费大，模型制作需要很高精密性，震动台足够大。②实验结果的可靠性由于电气设备的实验条件与现场条件存在很大的不同而受到限制。

目前，我国与电力设施有关的抗震设计规范，基本只考虑到建筑结构本身的抗震，而对设备方面的抗震考虑较小。而大多数国家都采用弹塑性设计方法，这种传统的抗震设计通过增大结构强度，使建筑结构在强地震作用下不至于倒塌，但结构的框架却有可能发生重要破坏。最近这几年按照《建筑抗震设计规范》建筑结构的抗震有显著提高。而变电站的一些昂贵、复杂的电气设备和设施，常常浮放在地基基础。强烈震动使得一些易损部位遭到破坏，失去使用功能，而修复这些设备通常却很有难度，比如进口设备。

随着隔震减震技术的抗震方法出现，使得抗震方法在不断发展和完善。这种抗震方法通过隔离措施，隔断或减小地震传播到电力设施上的能量，从而减小电力设施的地震反应。

3 隔震减震措施具有的优点和在电力设施方面的应用前景

隔震减震是在工程结构的某些特定位置，安装隔振器等装置来改变结构动力特征或者动力作用，促使工程结构在地震过程中产生的加速度、速度等动力反应有合理控制。从本质上是通过分离结构、部件和会引起地震地面、支座运动，隔断地震能量的传播途径，尽量减少传递到隔震结构上部的地震能量，从而减少上部结构的地震反应[1]。与传统的抗震设计方法比有明显的减震能力。其具体的表现：第一，为了有效地减轻结构的地震反应，采取隔震体系的上部结构加速度反应只是传统结构加速度的1/12～1/4。第二，当地面剧烈震动时，上部结构还是处于正常的弹性工作状态，这样就确保了一般民用建筑结构在强地震中的安全性，也能保证在强地震中某些重要结构物、生命线工程结构物、内部有重要设备的建筑物等正常使用。第三，由于隔震减震体系使得上部结构承受的地震作用大幅度降低，使上部结构构件和节点的断面、配筋减少，构造及施工简单，大大降低造价。虽然隔震减震装置需要提高造价（5%），但建筑总价仍可降低：7 度区节省1%～3%；8 度区节省5%～15%；9 度区节省10%～20%，并且安全度大大提高。

结构隔震技术出现在二十世纪六十年代，在建筑结构领域有广泛应用。世界各国电力工程界对结构隔震技术不断开展深入研究，四十多年来取得了不错的结果，也成为了电力工程界领域的一个新的学科分支。二十世纪六十和七十年代，隔震技术的理论和实验也运用到了土木工程领域，也取得了好的成就。二十世纪八十年代，美国、日本等几个国家将这项技术运用到了桥梁、多层建筑物等防震保护措施上面。近些年来，中国和其他国家也开始对结构隔震技术进行重视和应用。结构隔震技术不仅通过了实验室的验证，而且近来的也通过了地震中的实地验证。在1994 年1 月7 日美国加利福尼亚州的诺斯里奇/圣费尔南多盆地发生的M=6.4 级地震中，有一座7 层钢筋混凝土结构采用了隔震措施，距震中仅36 km。建筑物在场地的最大地面加速度为0.49g，但该建筑物在地震中达到的最大加速度反应只及地面最大加速度的1/2 左右[2]。

隔震技术在中国建成隔震结构工程的应用大约有400栋左右。主要包括：①一些长年住人或人群密集的建筑物，保障地震时人类的生命安全。如：住宅、剧院、教学楼、办公楼、民用建筑、大商场等。②地震过程中防止建筑结构物受到严重次生灾害。如：变电站、指挥中心、通讯中心、交通枢纽、医院、急救中心、粮食加工厂、电厂等。③地震区重点保护的建筑结构物。如：博物馆、文物馆、重要历史性建筑、重要纪念性建筑物、重要图书资料馆、法院、档案馆等。④地震过程中，确保内部有重要仪器设备的建筑结构物不受破坏。如：实验中心、精密仪器中心、计算机中心等。⑤重要结构的建筑物。⑥保强已有的建筑物、结构物在地震中的安全和隔震加固改良[3]。

隔震减震技术目前已经相对成熟，国外很多建筑物都用了隔振技术，我国也在大部分建筑物中采用了这种技术，其中有好些建筑是经历了地震的考验，这就说明了，隔震减震技术减震机理明确，减震效果明显。而且在重要工业设备防震中也有明显成果。如核电站主要设备的隔震技术、变电站基底隔震抗震加固。

4 结语

变电站电力设施在地震中的安全运行是电力工程界必须面对和解决的重点难题。并且电力系统作为生命线工程的重要组成部分，它在地震中遭到的破坏是非常值得重视和解决。同时，电力设施能在地震过程中安全运行，不仅要在原来的传统抗震措施中不断加强研究，而且，电力设施隔震减震措施也要重视研发和应用，虽然目前隔震减震技术运用成熟，但对它的应用和研究是具有现实意义。

参考文献

[1] 文佳. 隔震技术原理及存在问题分析[J]. 重庆科技学院学报：自然科学版. 2007（2）

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【关键字】：概念结构设计 抗震

中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：

地震（earthquake），是一种普遍存在地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。地震是地球内部构造运动的产物,地壳在内、外营力作用下，集聚的构造应力突然释放，产生震动弹性波，从震源向四周传播引起。由于地震作用的随机性、复杂性,地震波波形各异，其对建筑物的作用各不相同,震对建筑物的作用与建筑物自身所固有的自振周期、场地土的动力特性有关,所产生的破坏程度也各不相同。中国是一个多地震国家，2008年5月12日发生在汶川的5.12大地震，近7万人丧生，1.8万人失踪，1600万间房屋倒塌，造成了极其惨重的人员伤亡和财产损失。通过对建筑地震震害实例进行分析，找到其原因，机理，并在设计中有效减少地震危害，意义重大。抗震设计概念设计方法是指一些在难以作出具体规定的问题，例如结构破坏机理的概念，力学概念以及由震害试验现象等总结提供的各种宏观和具体的经验等，必须由工程师运用“概念”进行分析，作出判断，以便采取相应的措施。未经抗震概念设计的结构不能称其为抗震结构。建筑结构的抗震设计，是以现有科学水平和经济条件为前提的。 GB50011 - 2010《建筑抗震设计规范》对抗震概念设计的要求更全面、更合实际的规定，增加了“不规则建筑结构的概念设计”，使得概念设计在工程中的应用更具体更明确地落到实处，切实提高了结构的抗震能力。 规范的修改说明“概念设计”愈来愈受到国内外工程界的普遍重视。

地震及结构所受地震作用机理，特性复杂，地震科学还有许多规律未被认识。抗震设计思路发展历程随着建筑结构抗震相关理论研究不断发展，结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性，从基于经验到基于非线性理论，从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服，并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。 在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路，其主要内容是合理选择确定结构屈服水准的地震作用来进行结构的强度设计，从而确定了结构的屈服水准，制定有效的抗震措施使结构和抗震构造措施。现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的，其核心在很大程度上取决于良好“的概念设计”。为了保证结构具有足够的抗震可靠性，建筑抗震概念设计主要考虑了以下因素：场地条件；建筑物的平、立面布置及其外形尺寸规则性要求； 抗震结构体系要求-即抗震结构体系的选取、构件的布置以及结构质量的规则分布；非结构构件的布置，结构材料与施工质量等。

. 场地条件 正确地进行建筑场地选择和场地抗震性能评价,对于建筑物的结构抗震设计有十分重要的意义。影响建筑物震害的场地因素主要是局部地形特征、地质构造、地基土性质、地下水埋深等几方面,这些场地条件常常是造成震害显著差异的重要因素。建筑抗震概念设计，选择建筑场地时，应划分对建筑抗震有利、不利和危险的地段，选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段应提出避开要求避开对建筑抗震不利的地段，当无法避开时，采取有效措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。选择对建筑抗震有利的场地，不应在危险地段建建筑。建筑基础与土质、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离，其值应根据抗震设防烈度的高低确定，并采取措施避免地震时地基基础破坏。这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原因，诸如地基土的不均匀沉陷、 地震引起的地表错动与地裂等等。特别是有液化现象的场地，一定要按规范避开，加固处理。

建筑物的平、立面布置及其外形尺寸规则性要求建筑的平立面布置应符合概念设计的要求，结构体型(平立面)简单,结构抗侧力构件的刚度和承载力在平面内规则、对称,在竖向则上下连续且均匀,即在平面、竖向和抗侧力体系上没有明显的和实质上的不连续(突变)。建筑设计不应采用严重不规则的设计方案。建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的竖向刚度突交易造成抗震薄弱层（部位），薄弱层可用楼层的实际承载力与设计计算的弹性受力之比来判断，该比值在总体上应保持一个相对均匀的变化，避免大的起伏，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。不规则的建筑物的平、立面布置受力复杂,结构分析难度大,易造成较多的抗震薄弱部位,在抗震措施处理上难免顾此失彼而留下破坏隐患。而体型规则的结构受力简单、明确,容易判断其地震时的反应,便于采取抗震构造措施和进行细部处理。而体型复杂、特别或严重不规则的结构则受力复杂,结构分析难度大,易造成较多的抗震薄弱部位,在抗震措施处理上难免顾此失彼而留下破坏隐患。 如不能避免，也应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施，使我们的设计更加完善合理少出问题。丽江地震 512汶川地震中用严重不规则的方案建筑遭受严重破坏，就是前车之鉴。

抗震结构体系的选取、构件的布置以及结构质量的规则分布 抗震结构体系的选取受震级大小，震中远近，场地好坏以及建筑材料，施工条件、经济条件等诸多因素影响，是一个综合的技术经济问题，须进行周密考虑确定。规范对建筑结构体系主要要求是达到体系受力明确，传力台理，传力线路不间断，具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。.保证结构延性能力的抗震措施合理选择了结构的屈服水准和延性要求后，就需要通过抗震结构体系的选取、构件的布置来保证结构确实具有所需的延性能力，从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的构件的布置，质量的规则分布措施包括以下几个方面内容：1.“强柱弱梁”：人为增大柱相对于梁的抗弯能力，使钢筋混凝土框架在大震下，梁端塑性铰出现较早，在达到最大非线性位移时塑性转动较大；而柱端塑性铰出现较晚，在达到最大非线性位移时塑性转动较小，甚至根本不出现塑性铰。水平地震作用下，梁的屈服先于柱的屈服，。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。2.“强剪弱弯”：剪切破坏基本上没有延性，一旦某部位发生剪切破坏，该部位就将彻底退出结构抗震能力，对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值，使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。

非结构构件的布置建筑非结构构件主要包括附属结构构件如附属机械电气设备系统，装饰物如幕墙，围护墙和隔墙等。构件与其结构主体支座和连接等需符合地震时对使用功能的要求。

我国是一个多地震的国家,建筑抗震很重要.现在随着计算机的发展，各种结构设计软件大量涌现，但抗震结构设计概念非常重要，设计人员什么时候都不能丢掉概念而一味地相信计算机。不能丢掉概念而一味地相信计算机。概念设计决定建筑物的抗震性能，如果概念设计不适宜于抗震，那么不管多“精密”的计算也无济于事。要在明确结构抗震概念设计的基础上合理运用。目前我国在学习借鉴世界其他国家抗震研究成果的基础上，逐渐形成了自己的大部分内容都符合现代抗震设计理念先进的抗震结构设计概念思路，但是也有许多要改进的地方，需要我们今后加以完善，通过遵循抗震概念设计的原则，使建筑物具有更可靠的抗震性能。

参考文献

1.聂东方 赵新英,浅谈建筑抗震概念设计，煤炭工程[J]，2009年11期

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关键词:建筑;结构;设计;问题

中图分类号:TU

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)07-0316-01

1 有关建筑结构设计

(1)建筑结构设计基本内容。结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础,墙,柱,梁,板,楼梯,大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系,包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容由上可知为:基础的设计上部结构的设计和下部设计。

(2)建筑结构设计基本原则。工程结构可靠度设计统一标准,该标准为统一工程结构可靠度设计的基本原则和方法,使设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求,制定本标准。本标准是制定房屋建筑、铁路、公路、港口、水利水电工程结构可靠度设计统一标准应遵守的准则。在各类工程结构的统一标准中尚应制定相应的具体规定。本标准适用于整个结构、组成整个结构的构件以及地基基础,适用于结构的施工阶段和使用阶段。工程结构必须满足下列功能要求:①在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用;②在正常使用时,具有良好的工作性能;③在正常维护下,具有足够的耐久性能;④在设计规定的偶然事件发生时和发生后,能保持必需的整体稳定性。结构在规定的时间内,在规定的条件下,对完成其预定功能应具有足够的可靠度,可靠度一般可用概率度量。确定结构可靠度及其有关设计参数时,应结合结构使用期选定适当的设计基准期作为结构可靠度设计所依据的时间参数。工程结构设计宜采用分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计方法。工程结构设计时,应根据结构破坏可能产生的后果(危及人的生命,造成经济损失,产生社会影响等)的严重性。

(3)建筑结构设计的基本方法。结构设计的阶段大体可以分为三个阶段:结构方案阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段。以方案阶段为例,方案阶段的内容为:根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度、工程地质勘查报告、建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式(例如,砖混结构、框架结构、框剪结构、剪力墙结构、筒体结构、混合结构等等,以及由这些结构来组合而成的结构形式)。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。

2 我国建筑结构设计应该注意的问题

2.1 切实提高设计质量

(1)提高设计质量保证结构安全。中央多次强调同时也制定了一些重要的法规,第68号令和质量条例,对各方责任主体的违法违纪行为作出了具体的规定。质量责任制重在责任追究,从设计行业来看,在有些方面还需继续完善。①制定合理设计周期。②建立工程设计各级行政和技术人员责任制。③工程设计签字制度统一规定。(2)推行工程设计咨询和强化设计审查。设计院对某些已建成工程进行回访时,甲方反映在工程开始阶段对发展趋势不了解,建成后在使用功能和内部设施方面感到滞后,留下不少遗憾,希望设计单位在工程前期多介绍一些超前的设计思想。可以预见,开展设计咨询的必要性将会逐步被认识。设计审查有利于政府对设计质量实行监督。设计是工程建设的龙头,抓好设计审查对保证结构安全,节约投资将起到重要作用。

2.2 建筑结构设计与电气专业设计的协调

电气专业的室内敷线,原则上应以导线在金属管中沿墙及楼板暗设,这对于预制装配整体框架、框架一剪力墙结构是很困难的。穿梁的垂直管道要在预制梁制作时预留孔道,并且梁宽和墙厚尽量一致,如不一致则要求墙的一侧与梁的侧面平齐,使穿梁管不露墙外。高层建筑平面电梯井道的位置确定后,电梯机房位置也就确定下来,电梯机房内孔洞、预埋件较多,电梯机房荷载也比较大,因此应详细了解所选型号电梯土建条件并注意单台布置和多台布置的差别。由于电梯井道一般作为钢筋混凝土剪力墙,除承受竖向荷载外,还承受水平力作用,因此应校核洞口削弱后的强度。

2.3 在多高层结构设计时,应尽可能避免短柱

其主要的目的是使同层各柱在相同的水平位移时,能同时达到最大承载能力,但随着建筑物的高度与层数的加大,巨大的竖向和水平荷载使底层柱截面越来越大,从而造成高层建筑的底部数层出现大量短柱,为了避免这种现象的出现,对于大截面柱,可以通过对柱截面开竖槽,使矩形柱成为田形柱,从而增大长细比,避免短柱的出现,这样就能使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下,达到最大的水平承载力。

3 今后建筑结构设计的发展展望

(1)概念设计将发挥越来越大的作用。概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造的问题,以达到合理抗震设计的目的。概念设计是根据抗震设计的复杂胜、难以精确计算而提出来的一种从宏观上实现合理抗震,避免不必要的繁琐计算,同时为抗震设计创造有利条件,使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况的设计方法。

(2)采用先进的计算理论。空间受力分析,非弹性变形分析,塑性内力分析,由加载到破坏的全过程受力分析,时程分析,最优化设计,方案优化等先进科学的设计方法、设计理论将得到越来越多的应用。

(3)采用主动设计,使设计更合理、更经济。今后的设计除了提高结构抗力,还应考虑尽可育跳咧氏作用效应。因为阳氏作用效应,对增加结构安全性,阳氏造价,节约投资意义重大。

参考文献