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大型火电厂主厂房钢框排架抗震性能试验及时程反应分析

茅荣华  
【摘要】:火电厂属于重要的生命线工程,框排架结构是我国火电厂主厂房最常用的结构形式,其破坏机理和抗震性能一直是火电厂研究的重点。近年来随着大容量机组的引进,钢框排架结构已成为我国大型火电厂主厂房的首选结构形式。钢框排架结构具有布置灵活、强度高、自重轻、施工快、抗震性能好等优点,更适合在抗震设防地区使用。然而,目前我国对钢框排架结构抗震性能的研究尚处于探讨阶段,相关规范对其抗震设计要求还没有明确的规定。因此,对钢框排架结构抗震性能研究具有非常重要的意义。 本文通过对三跨单榀钢框排架1:10模型先后进行了拟动力和拟静力试验,研究了模型结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、变形性能、刚度退化和塑性铰分布。研究结果表明,滞回曲线比较饱满,说明结构具有较强的抗震耗能能力。框排架破坏时,结构整体的位移延性系数为2.6,明显偏小,结构变形能力不足。钢框排架的层间位移角以及整体位移角均未超过规范规定的限值,满足抗震设防“三水准”要求。钢框排架的承载力稳定,刚度退化不明显。煤斗梁截面刚度较大,该楼层表现出明显的“强梁弱柱”,塑性铰出现在柱上。 结合火电厂钢结构主厂房的原型,用SAP2000软件对原型结构进行时程反应分析,得到的结果与试验结果吻合较好。在此基础上,研究了该类结构的动力特性、框架与排架内力分配、错层对相应楼层各柱剪力分配的影响、煤斗层质量、刚度分布不均匀对结构抗震性能的影响等。 试验与有限元分析结果可为钢框排架结构的抗震设计提供一定的理论依据,还可为相关行业规程的制定提供参考和基础性资料。


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