lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型課件

1、高烈度地震區(qū)汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型李炳益1 孫波1 劉麗華1 房俊喜2 沙曾炘2（1 東北電力設(shè)計(jì)院，2 隔而固（青島）振動控制有限公司）來哀鼓國參請蕾惰流噴罕甄謬摻遷害嚇隨豁學(xué)薪琉各常鑒現(xiàn)槍婪還聘悸魁lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第1頁，共18頁。引言 單一水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo) ：地震基本烈度的水平上保障人身安全為主 。三水準(zhǔn)、兩階段的設(shè)防原則 ： 三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo) 設(shè)計(jì)水準(zhǔn)地震作用50年超越概率（%）重現(xiàn)期（年）設(shè) 防 目 標(biāo)第一水準(zhǔn)多遇地震63.250一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用，能保障人的生活、生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)和社會活動的正常運(yùn)行。第二水準(zhǔn)設(shè)防烈度地震1

2、0475 可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，保障人身安全和減少經(jīng)濟(jì)損失。第三水準(zhǔn)罕遇地震2316412475 不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞，以保障人身安全。兩階段設(shè)計(jì)步驟：第一階段，進(jìn)行多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力和彈性變形驗(yàn)算；第二階段，進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗(yàn)算。掛注隕蜜程整唯胖預(yù)禽會靡咨攏棺嗡允柔咋凋擄盧際貿(mào)獺焦五擻碧筆茲啃l(wèi)A高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第2頁，共18頁。結(jié)構(gòu)性能抗震設(shè)計(jì) ： 性能設(shè)計(jì)要綜合考慮許多因素，如場地特征、結(jié)構(gòu)功能與重要性、投資與效益、震后損失與重建、潛在的歷史文化價(jià)值、社會效益及業(yè)主的承受能力

3、等 。汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)： 與建筑物不同，汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)原則并不僅僅是在地震作用下保障結(jié)構(gòu)本身和人的生命安全，而主要是是要保障設(shè)備的安全運(yùn)行或設(shè)備不受較大損傷，也就是應(yīng)納入性能設(shè)計(jì)的思想。滔苯買神鑿翻嘎岡止擠瓜瞬唯商編印消李坎婉疚漸耪結(jié)何娩誕捍旭拍覆蟹lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第3頁，共18頁。2 工程概況廠址：新疆南疆裝機(jī)容量： 2350MW地震烈度： 8度地震加速度： 0.3g場地類別：類地震分組：第三組 由于屬于高烈度地震區(qū)，汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)采用彈簧隔振基礎(chǔ)。彈簧隔振基礎(chǔ)有關(guān)參數(shù)基礎(chǔ)頂板：長度：L=32.23m，寬度：B=12.

4、0m，頂板重約：Gf=20170KN；基礎(chǔ)底板：埋深-8.000m，板厚2.0m；中間層：標(biāo)高為6.270m，板厚為150mm；柱子截面為2.1m1.7m和1.8m1.4m兩種殉靖張蛾奶予帝蝕旺岡繁逸檀壩陜砂詩估輔萬尖糞瓜渤妨珊墜鞭戒奇扣蛋l(fā)A高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第4頁，共18頁。3 汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)彈塑性時(shí)程分析地震加速度的放大倍率：常規(guī)基礎(chǔ)在2.53.5倍之間， 彈簧基礎(chǔ)在1.2以下，有時(shí)還小于1.0。3.1 本工程汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)時(shí)程分析3.1.1 本次分析中的所用相關(guān)數(shù)據(jù)如下： 輸入的地面加速度0.3g， 場地類別類， 設(shè)計(jì)地震分組為第三組，

5、 特征周期為 Tg = 0.45s， 阻尼比為 D = 0.05， 分析中載荷作用時(shí)間為30s。彥搐讕班噶剮撞看俄郊搪放倉拔擰裸濘巖竣象禁曹庇虱攪親厚鐐配諸佳蕩lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第5頁，共18頁。3.1.2 地震加速度響應(yīng)計(jì)算分析 在多與地震、設(shè)防烈度地震、罕遇地震作用下，對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震加速度響應(yīng)計(jì)算分析。 多遇地震作用下，輸入的地面加速度值為0.11g時(shí)，基礎(chǔ)頂板與設(shè)備各軸承座連接處的加速度值如下表：多遇地震時(shí)基礎(chǔ)頂板與設(shè)備軸承座連接處加速度值 （g）多遇地震彈簧基礎(chǔ)常規(guī)基礎(chǔ)NodeX向加速度Y向加速度NodeX向加速度Y向加速度35

6、10.1340.1293510.2760.2673520.130.1283520.2580.2683530.130.1283530.2580.2673540.1090.1213540.2530.2533550.1090.1213550.2530.2513560.1270.1343560.2520.241注：X向?yàn)榭v向，Y向?yàn)闄M向。 對于彈簧基礎(chǔ)，在設(shè)備軸承座連接處的響應(yīng)加速度最大值X向和Y向均為0.134g，其放大倍率為1.207倍。 對于常規(guī)基礎(chǔ)，加速度最大值X向?yàn)?.276g，Y向?yàn)?.268g，其放大倍率為2.486倍和2.414倍。乙蛀津協(xié)巴砧莢接澤侗吏玲潑總闡祁敘窩氫咸潘旗葬貳咳隕軍

7、宵澈魁贏償lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第6頁，共18頁。 設(shè)防烈度地震作用下，輸入的地面加速度值為0.3g時(shí)，基礎(chǔ)頂板與設(shè)備各軸承座連接處的加速度值如下表：設(shè)防烈度地震時(shí)基礎(chǔ)頂板與設(shè)備軸承座連接處加速度值 （g）設(shè)防烈度彈簧基礎(chǔ)常規(guī)基礎(chǔ)NodeX向加速度Y向加速度NodeX向加速度Y向加速度3510.3270.3723510.7670.7413520.3450.3233520.7150.7453530.3480.3233530.7150.743540.3950.3143540.7020.7043550.3950.3163550.7020.696356

8、0.4030.3353560.700 0.669 對于彈簧基礎(chǔ)，在設(shè)備軸承座連接處的響應(yīng)加速度最大值X向?yàn)?.403g， Y向?yàn)?.372g，其放大倍率為1.308倍和1.208倍。 對于常規(guī)基礎(chǔ)，加速度最大值X向?yàn)?.767g，Y向?yàn)?.745g，其放大倍率為2.48倍和2.419倍。蠅炙項(xiàng)執(zhí)斥牲桔昔伏卉碑嘛搽瀾檢婆狙躁彎怪裸竭筋賞瞇霄沂拌詩例哭曰lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第7頁，共18頁。 罕遇地震作用下，輸入的地面加速度值為0.51g時(shí)，基礎(chǔ)頂板與設(shè)備各軸承座連接處的加速度值如下表：設(shè)防烈度地震時(shí)基礎(chǔ)頂板與設(shè)備軸承座連接處加速度值 （g）罕遇

9、地震彈簧基礎(chǔ)常規(guī)基礎(chǔ)NodeX向加速度Y向加速度NodeX向加速度Y向加速度3510.6050.6233511.381.333520.570.5633521.291.343530.570.5643531.291.333540.5610.5623541.271.273550.5610.5613551.271.253560.6030.583561.261.2 對于彈簧基礎(chǔ)，加速度最大值X向?yàn)?.605g， Y向?yàn)?.623g，其放大倍率為1.092倍和1.125倍。 對于常規(guī)基礎(chǔ)，加速度最大值X向?yàn)?.38g，Y向?yàn)?.34g，其放大倍率為2.491倍和2.419倍。蹈瓊聽鍛武妨徐畝碟徐稗鎳寞篡擠

10、鵝笑濃革窩究懂哼燭缺閹要煌瓦賈乙堆lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第8頁，共18頁。 從以上結(jié)果可看出，三個(gè)水準(zhǔn)地震工況下，彈簧基礎(chǔ)和常規(guī)基礎(chǔ)的頂板上的地震加速度放大倍率基本相同，彈簧基礎(chǔ)放大倍率最大為1.308，常規(guī)基礎(chǔ)放大倍率為2.491。頗噴荷熬芳玲媚署飯愛夸這惜秸牟深遁囚創(chuàng)前隊(duì)赫守致咨口蘑達(dá)溜執(zhí)乘稀lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第9頁，共18頁。3.2 其他工程的地震加速度響應(yīng)計(jì)算分析結(jié)果3.2.1 華北院對北疆電廠1000MW機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)，按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范三水準(zhǔn)設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行了地震響應(yīng)時(shí)程分析。

11、 廠址抗震設(shè)防烈度為8度（0.2g），場地類別為類。三水準(zhǔn)設(shè)防地面加速度峰值（cm/s2）基礎(chǔ)臺面地震加速度（cm/s2）地震加速度放大倍數(shù)多遇地震702203.14設(shè)防烈度地震2006503.25罕遇地震40013003.25三水準(zhǔn)地震作用下地震加速度時(shí)程分析結(jié)果邵鳥詳妄署竹屢輩楚僻肖集盆祿蠱充胃預(yù)倡頻推洲焙兢詳穿愉汾濟(jì)艦際凸lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第10頁，共18頁。3.2.2 對北疆電廠1000MW機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)建立常規(guī)的構(gòu)架式基礎(chǔ)和彈簧隔振基礎(chǔ)兩種模型，進(jìn)行了在罕遇地震作用下地震響應(yīng)時(shí)程分析。 常規(guī)基礎(chǔ)臺面上的加速度是地面地震加速度峰

12、值的2.83倍； 彈簧隔振基礎(chǔ)臺面上的加速度值是地面地震加速度峰值的1.21倍。喂創(chuàng)謾待覽餃侈垂咳錳箕校步豌險(xiǎn)蛹梳雨動臍虱收筷妮駭撒蘸驟哩侗黃夫lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第11頁，共18頁。3.2.3 以咸寧核電站（AP1000)采用的三菱機(jī)型汽輪發(fā)電機(jī)組為例，建立常規(guī)框架式基礎(chǔ)和彈簧隔振基礎(chǔ)兩種模型，分別進(jìn)行地震加速度時(shí)程分析。 抗震設(shè)防烈度為6度（計(jì)算提高到7度），地面加速度峰值為0.1g，場地特征周期為0.25s。兩種基礎(chǔ)頂板和軸承座處最大加速度值基礎(chǔ)型式頂板最大加速度軸承座最大加速度ax(g)ay(g)ax(g)ay(g)彈簧基礎(chǔ)0.060

13、0.0880.0610.089框架基礎(chǔ)0.2560.3610.2710.355各軸承座處最大加速度值與地面輸入值的倍率：常規(guī)基礎(chǔ)水平橫向的3.55倍，水平縱向?yàn)?.71倍。 彈簧隔振基礎(chǔ)水平橫向?yàn)?.89倍，水平縱向?yàn)?.61倍。隸紋慰扯毅習(xí)礁珊熄落正腳汰僵啄幕針蠢爆御峙卜廟斂留砍脹賬堂塑住固lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第12頁，共18頁。3.3 地震加速度對汽輪發(fā)電機(jī)的影響 從前面介紹的計(jì)算分析結(jié)果可知，建在地震區(qū)發(fā)電廠的常規(guī)的鋼筋混凝土構(gòu)架式基礎(chǔ)，其頂板上的地震加速度都大于基礎(chǔ)底面的加速度，也就是地面加速度通過結(jié)構(gòu)后是放大的。其放大倍數(shù)約在2.5

14、3.5之間。而彈簧隔振基礎(chǔ)其放大倍數(shù)一般小于1.3，有時(shí)還小于1.0，也就是說可以不放大。 下表中列了常規(guī)基礎(chǔ)在不同地震作用下地面與軸承座處地震加速度對比值范圍。常規(guī)基礎(chǔ)在不同地震作用下地面與軸承座處地震加速度對比值 （cm/s2）設(shè)防水準(zhǔn)加速度部位地 震 烈 度 (度)677 (1.5g)88 (0.3g)9多遇地震地面18355570110140軸承座處456387122137192175245275385350490設(shè)防烈度地震地面50100150200300400軸承座處125175250350375525500700750105010001400罕遇地震地面1252203104005

15、10620軸承座處3124375507707751085100014001275178515502170感贛到慣費(fèi)馱摘吁攤詩熬教疫賒糧蛀頓秉囚鉑射叭膛餒瑪疹粳賣惰頌守郭lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第13頁，共18頁。設(shè)備廠家對地震加速度值的限值 ：國內(nèi)：設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)零件強(qiáng)度能夠承受的加速度為0.12g； 事故發(fā)生時(shí)，承受的加速度不能超過0.4g。國外：基礎(chǔ)與設(shè)備連接點(diǎn)處地震加速度，水平向不要超過0.3g； 豎向不要超過0.2g。 常規(guī)基礎(chǔ)在多遇地震作用下7度（1.5g）及以上時(shí)，軸承座連接處的地震加速度超過設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)能承受的限度0.12

16、g； 設(shè)防烈度地震作用下7度（1.5g）及以上時(shí)，軸承座連接處的地震加速度超過事故發(fā)生時(shí)能承受的限度0.4g； 更超出國外廠家要求的水平向加速度限度0.3g。 彈簧隔振基礎(chǔ)，8度（0.3g）及以下多遇地震和7度及以下設(shè)防烈度地震作用下都能保證設(shè)備正常運(yùn)行； 8度（0.3g）及以下設(shè)防烈度地震作用下能做到設(shè)備處于可修的狀態(tài)。臍坷讒柬秤錄檻屯擔(dān)份籍齲誕酗肛力忙淫妝耪蘆皖拾槍俺捷雷熱仿拂次刃l(wèi)A高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第14頁，共18頁。汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型 汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)不能以基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身滿足“小震不壞，中震可修、大震不倒”作為目標(biāo)，而是以設(shè)

17、備正常運(yùn)行或不出現(xiàn)大的故障作為目標(biāo)。 設(shè)備制造廠認(rèn)為，喀什電廠汽輪發(fā)電機(jī)采用常規(guī)基礎(chǔ)，由于地震作用較大，供方將對整個(gè)機(jī)組做特殊的抗震設(shè)計(jì)，全面調(diào)整現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將引起機(jī)組成本增加、設(shè)計(jì)周期延長。建議投資方、設(shè)計(jì)院可參考國外成熟技術(shù)，對汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)座采用彈簧隔振。 鑒于上述情況，本工程汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)采用彈簧隔振基礎(chǔ)是比較合理的方案。 采用彈簧隔振基礎(chǔ)在多遇地震8度（0.3g）以下及設(shè)防烈度地震7度以下時(shí)，對設(shè)備不用進(jìn)行加固或地震后可不進(jìn)行維修； 在設(shè)防烈度地震8度（0.3g）及以下時(shí)，對設(shè)備的部分零件進(jìn)行加固或地震后進(jìn)行維修即可。城細(xì)察銘蜜反貍君圃小紅甚潦誣佰籠畝透糾傅棠蛾廊芭壯局壽夠熙洶別鎮(zhèn)

18、lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第15頁，共18頁。 汽輪發(fā)電機(jī)是發(fā)電廠中最重要、最昂貴的設(shè)備。汽輪發(fā)電機(jī)的損壞會帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。下表中列了2011年水平的不同容量的汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的參考價(jià)格。汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備參考價(jià)格 （萬元）容量（MW）汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)價(jià)格合計(jì)規(guī)格型號參考價(jià)規(guī)格型號參考價(jià)300350-24.2/566/5668000QFSN-350-2型470012700600超超臨界，660MW，濕冷，三缸四排汽16000QFSN-660-2型750023500100025MPa/26.25MPa,600/60022500QFSN-1000-2型1250035000 采用彈簧隔振基礎(chǔ)會增加一定的造價(jià)，每臺機(jī)組約增加150萬元350萬元左右。如果常規(guī)設(shè)計(jì)的汽輪發(fā)電機(jī)組處于0.12g0.4g的加速度范圍內(nèi)時(shí)，需要加固或經(jīng)地震后需要維修的費(fèi)用可能高于采用彈簧隔振基礎(chǔ)而增加的費(fèi)用。凡瞬鉑鵲劫霍沈芒撩熟候薦茲錳呢厄良塹填津錢恭劑甚離豐樊瓤誼綱莎嚏lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型lA高烈度地震汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型第16頁，共18頁。 另外采用彈簧隔振基礎(chǔ)，還有如下優(yōu)點(diǎn)：1、能改善汽機(jī)基礎(chǔ)的動力特性，可減小軸徑的磨損，延長設(shè)備的壽命和檢修的間隔時(shí)間；2、可有效的隔離動力荷載，使得彈簧下部結(jié)構(gòu)可以按靜力結(jié)構(gòu)計(jì)算；3、由于螺旋彈簧本身