在配电综合楼设计中运用抗震设计研究

马占寒

马占寒(甘肃省电力设计院甘肃兰州730050)

摘要：地震常常造成严重人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。文章统计近年来国内外强烈地震所引发的配电综合楼损坏事故，从抗震设计思路、抗震措施等方面，阐述抗震设计在配电综合楼设计中的运用。最后对配电综合楼抗震研究的发展趋势作了预测和展望。

关键词：配电综合楼；地震；抗震设计；展望

前言

由于人类的活动，自然灾害频发，在这些自然灾害中，对电力系统威胁最大的应属地震。由于地震的发生，各种电力设施会遭到严重损坏，更为严重时，整个系统都会瘫痪，人们正常的生产和生活秩序将受到严重影响。除此之外，抗震救灾工作也无法有效的开展。而且火灾等次生灾害也随时会发生，这些对人民群众的生命财产安全构成了巨大威胁。在这些破坏性强烈的地震中，电力系统中配电综合楼的损坏情况最严重。

自上个世纪70年代以来，几乎每一次强烈的地震都有关于配电综合楼的震害报道。大量的震害事例说明，配电综合楼的抗震可靠性亟待加强。因此，如何确保配电综合楼在强震作用下的可靠运行是当前抗震领域研究的热点问题，对配电综合楼设计中运用抗震设计进行研究也是必要的。

1配电综合楼震害统计及原因分析

配电综合楼这类建筑在强烈地震中往往表现出较弱的抗震性能，很容易损毁，建筑物多为框架结构，冗余度较小，且楼层放置占地较大的电气设备，造成建筑物空旷，抗侧移刚度小，加之设备的荷载很大，并随着地震效应放大了的楼板一起运动，导致此类建筑在地震中表现出较低的可靠性。国内外大地震造成的配电综合楼损坏情况如表1所示。

表1国内外大地震造成的配电综合楼的损坏情况统计

地震名称日期震级配电综合楼损毁/座

唐山地震1976年7月7.833

日本阪神地震1995年1月7.248

台湾地震1999年9月7.35

日本新泻地震2004年10月6.811

汶川地震2008年5月8.0245

2配电综合楼的设计内容

2．1基础设计

当配电综合楼的基础采用天然基础设计时，如果宽度大于4m时，选择柱下条基是比较合理利用的。这时候还要考虑在节点的地方基础底面积带来的影响，这个时候就要进行适当的加宽操作。

一般情况下，应根据配电综合楼的地质情况和相关的资料来进行桩型的选择，如果淤泥层较厚，就需要考虑附摩擦的这种情况了。必须在混凝土基础下打好垫层，如果存在防水层，防水层的厚度应给予考虑。当地基的承载力已经满足设计标准的要求时，可不再进行外伸，这样对于防水是很有好处的。

2．2结构平面设计

在进行配电综合楼的结构平面设计时，横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系有很多优势，应优先选择。墙体布置应满足地震作用，保证有合理的传递途径。避免因局部削弱或突变造成薄弱部位，产生塑性变形集中以及应力集中的情况发生；认真分析研究可能出现的薄弱部位，应采取有效措施进而提高其抗震能力。在进行配电综合楼的结构平面设计时，要有一定的设计经验和理论基础，这样，才能确保设计既经济又合理。

2．3楼梯设计

在进行配电综合楼的结构楼梯设计时，首先要明确楼梯梯段板的计算方法。当休息平台板厚为80-100，梯段板厚100-130，梯段板跨度小于4m时，应采用1／10的计算系数，并且上下配筋相同；当体息平台板为悬挑板时，其内部的楼梯梯段板负筋成大于休息平台板的板上筋，长度也应该大于平台板筋。楼层处休息平台板的配筋应该与楼层板统一考虑配筋，主要是板的负筋。

2．4粱设计

在进行配电综合楼的粱设计时，通常要选择小直径、小间距的粱纵筋，这样做的目的是有利于抗裂，但应注意钢筋间距要满足设计标准的要求，并与粱的断面相适应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距，箍筋肢距可不等。小断面的连续粱或框架粱，上、下部纵筋均应采用同直径的，尽量不在支座处搭接。端部与框架粱相交或弹性支承在墙体上的次粱，粱端支座可按简支考虑，但粱端箍筋应加密。

挑梁宜做成等截面。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，做成变截不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，很难施工。变截面粱的挠度也大于等截面粱。挑梁端部有次粱时，注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承载力不足。对于大挑粱．粱的下部宜配受压钢筋以减小挠度，挑粱配筋应留有余地。粱上开洞时，不但要计算洞口加筋，更应验算粱洞口下偏拉部分的裂缝宽度。粱从构造上保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。

3配电综合楼抗震设计的设计原则

在配电综合楼的抗震设计中，应该贯彻执行“以预防为主”的地震工作方针，满足三个水准的设防要求，即“小震不坏、中震能修、大震不倒”。具体解释如下：

（1）所谓“小震不坏”是指：配电综合楼在遭遇频率较高、强度较低地震时，不坏或不需要修理，结构按强度要求进行截面设计。

（2）所谓“中震能修”：建筑在遭遇基本烈度地震影响时，允许结构达到或超过屈服极限，依靠结构的塑性耗能能力，使结构保存下来，并能修复使用，结构抗震设计按变形要求进行。

（3）所谓“大震不倒”是指：避免建筑在估计的罕见强烈地震时倒塌或危及生命的严重破坏，应该按照可以防止倒塌的要求进行相关的抗震设计。

3配电综合楼抗震措施的研究展望

3．1基于震害的配电综合楼抗震设计优化

要全面的检查地震区配电综合楼的破坏状况，积累相关的数据，探索地震破坏作用和结构震害机理。因此，有必要总结好历次配电综合楼震害的经验和教训，在这样的一个基础上，进行配电综合楼的抗震设计优化，包括基本理论、计算方法，特别是构造的抗震措施，进行有效的数据处理和总结，并建立起和完善好地震区配电综合楼内建筑物、电气设备、母线等震害状况的整体数据库。

3．2配电综合楼的抗震安全性能评估

通过对国内外的地震资料进行研究总结后发现，地震断裂带上往往会发生远高于设防烈度的强烈地震，这就会发生严重的后果，配电综合楼的设施会遭到严重损毁，因此，对我国地震断裂带上的配电综合楼进行地震危险性分析和抗震可靠性鉴定意义重大，应该从以下几个方面深入研究。

3．2．1改善抗震能力评估的方法

为了实现“大震不倒”的目标，对配电综合楼进行抗震能力评估的必须进行的。目前工程界公认的方法是静力弹塑性分析方法，如Pushover法和能力谱法，这些方法简单而有效。但在实际的配电工程分析中，由于存在人为假定的影响，评估结果的准确性将受到一定的限制，因此，如何解决上面的问题是应该引起重视和重点研究的。

3．2．2开发定量评估配电综合楼抗震性能的软件

现有的有限元程序存在一定的不足，只能对配电综合楼的抗震性能进行一些定性的分析，缺乏对定量数据的相应支持，这就造成了难以有效的确定配电综合楼结构的抗震加固方案。因此，按照我国最新的建筑抗震设计规范为标准，加大科研力度，不断创新，研发可以定量评估配电综合楼抗震性能的使用软件，这将会改变目前有限元程序的不足，使得在评估配电综合楼抗震性能方面发挥作用。

结语

随着经济社会的发展，配电系统的地位越来越重要了，配电综合楼的设计涉及到人民的生产、生活等诸多问题，为了保证人民财产安全不受损失，配电综合楼的设计一定要进行抗震设计，不但造型要美观，而且设计结构和抗震都要严格遵守我国最新的建筑抗震设计规范GB50011-2010。科研人员也要加大研究力度，研发出高效的评估配电综合楼抗震性能的使用软件，为配电综合楼的抗震设计提供参考。

参考文献：

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