引言
汶川地震发生后,根据建设部落实国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》的要求,相关部门在2008 年7 月底推出了针对GB 50011-2001《建筑抗震设计规范》的修订2008 版(以下简称新“抗规”),变电站是电网的重要组成部分,变电站的抗震设计十分重要,笔者就近两年来新“抗规”在变电工程中的应用做经验总结并提出设计建议,以供同类工程参考。
1.更加重视山区变电站的选址工作
变电站的选址是建设变电工程的首要步骤,对工程建设的投资和建设速度有重大影响,是工程经济效益和社会效益的决定性因素之一。
新“抗规”的3.3.5 条是本次修订新增的条款,针对山区房屋选址和地基基础设计,提出明确的抗震要求:“1.山区建筑场地应根据地质、地形条件和使用要求,因地制宜设置符合抗震设防要求的边坡工程;边坡应避免深挖高填,坡高大且稳定性差的边坡应采用后仰放坡或分阶放坡。2. 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。”
在兼顾出线规划及工艺布局的前提下,山区变电站应结合自然地形布置,高差较大区根据配电装置区分成台阶式布置,边坡较多的采用了分阶放坡的方式。主控楼、配电间及构支架靠近边坡布置时,其基础距坡顶和坡脚的安全距离应据抗震设防烈度确定。新“抗规”的4.1.8条也更加明确了不利地段的地震影响系数最大值应乘以增大系数,其值“在1.1~1.6范围内采用”。山区变电站选址时若无法避开、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段不利地段时,必须按增大系数认真核算地震作用的影响。
2.变电站内建筑物要考虑楼梯间对整体结构的影响
地震中出现的楼梯破坏形态,以楼梯的扭转破坏、梯板的剪拉破坏以及梯梁、梯柱的破坏这几种形式为主。可见,楼梯的抗震设计是关乎生命的重要内容。传统的计算在软件建模时,多数情况下是将楼梯间开洞或者设板厚为零,将楼梯的竖向荷载传递到相应框架梁、柱或墙上,并未将楼梯的构件作为结构的一部分来考虑,然后再使用其他软件对楼梯构件进行补充计算。经过这样的处理,虽然是简化了计算,但是却忽略了楼梯间对整体结构的影响,与实际受力情况有很大出入。事实上,整个楼梯在地震荷载作用下起到了一个K形支撑的作用,楼梯平台板的平面面内刚度相当大,地震时会将较大的水平力传递到楼梯的平台梁以及梯段板,导致平台梁发生剪扭破坏,梯段板则会发生拉弯破坏、压弯破坏。若是把平台梁和梯段板仅作为受弯构件来考虑,显然偏于不安全。
新“抗规”对建筑方案的各种不规则性,分别给出处理对策,以提高建筑设计和结构设计的协调性。今后的变电站建筑物设计中,尽量避免不规则的平、立面。同时,楼梯间不宜布设在主控楼、配电装置楼的端部或拐角处。新“抗规”3.6.6条中明确要求“计算中应考虑楼梯构件的影响”;7.3.8条也对楼梯间提出了几项具体要求提高楼梯间的构造措施“1.顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋;7~9度时其它各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚的钢筋混凝土带或配筋砖带,其砂浆强度等级不应低于M7.5, 纵向钢筋不应少于2φ10。2.楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm, 并应与圈梁连接。3.装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接;不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯,不应采用无筋砖砌栏板。4.突出屋顶的楼、电梯间,构造柱应伸到顶部,并与顶部圈梁连接,内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设2φ6通长拉结钢筋。”改进计算方法的关键就是要建立楼梯间正确的计算模型,将楼梯参与整体计算,以考虑地震作用。此外,建议适当加厚梯板,并将负筋拉通,使其刚度均匀;梯板和平台板均采用双面双向配筋,以提高延性;平台梁受扭较明显,也要适当加大截面, 并加强其上、下的纵筋和箍筋;梯柱的体积配箍率也可以相应加大,箍筋沿柱全高加密,控制剪压比,避免梯柱过早产生脆性破坏;在梯板转角处要局部加强构造措施。
3.注意材料性能指标的修改
在新“抗规”中,3.9.2条及3.9.3条分别对结构材料性能指标应符合的最低要求及宜符合的要求进行了修改。3.9.2条中把“普通粘土砖”改成了“普通砖”,“多孔粘土砖”改成了“多孔砖”,今后在选择变电站建构筑物的砌体结构材料时,适用范围更宽了些;由于钢筋伸长率是控制钢筋延性的重要性能指标,对抗震等级为一、二级的框架结构的钢筋性能增加了新的要求:“钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%”;结构钢材的性能指标,也将分子、分母对换,改为“屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值”。3.9.3 条对普通钢筋的性能更明确了纵向受力钢筋宜选用“符合抗震性能指标”的要求,而箍筋宜选用的型号中不再将HPB235 级钢筋列入其中。变电站中钢筋及钢材的应用很广,其材料性能指标必须引起重视,以保证建构筑物的质量。
4.认真执行新增的强制性条文
新“抗规”的3.7.4条、3.9.4条、3.9.6条、5.4.3条、7.3.6条等,是将原来的一般性条文修订为新的强制性条文。
设计过程中,变电站的主控楼及配电装置楼多采用框架结构,其围护墙和隔墙即使是属于建筑非结构构件,也应根据新“抗规”3.7.4条考虑其设置对结构抗震的不利影响,以加强这些构件的抗震安全性。当仅考虑竖向地震作用时,新“抗规”5.4.3条也明确了“各类结构构件的承载力抗震调整系数均应采用1.0”,建模计算时要注意相关参数的取值。
有的变电站在施工过程中,由于采购原因或现场具体情况,有时施工或监理会提出以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向受力钢筋,此时,必须严格按照新“抗规”3.9.4条的规定“按照钢筋承载力设计值相等的原则换算,并应满足最小配筋率、抗裂验算等要求。”只有满足了这些要求,才可以同意进行钢筋替换。还有新“抗规”3.9.6条的要求“钢筋混凝土构造柱、芯柱和底部框架-抗震墙砖房中砖抗震墙的施工,应先砌墙后浇构造柱、芯柱和框架梁柱。”这些都是为了实现预期的抗震设防目标,将构造要求和施工顺序具体化,从而加强了对施工质量的监督和控制。 (责任编辑:南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网)