大容量火电机组空冷混合结构地震作用效应与设计方法试验研究

直接空冷凝汽器冷却水技术因其良好的节水和环保效果，将在我国大型火电厂中被普遍采用。由于缺乏国家和行业设计规程、规范，我国无力独立对空冷支架结构体系进行设计。为了占据我国空冷市场，外方对空冷核心技术长期保密。本课题拟通过模型结构拟动力试验，研究结构的破坏机理、薄弱部位；结构的变形特性及耗能能力；结构动力特性、内力分布规律和刚度退化规律；建立空冷结构地震作用计算方法和抗震设计方法。通过空冷支架结构节点和柱构件拟静力试验，了解结构节点、柱构件的受力机理以及抗震性能，建立节点、构件设计方法与抗震构造措施；基于结构性能、经济、施工等因素，分析三种结构体系的优缺点，对空冷凝汽器支架结构进行体系创新研究，提出适合中国国情、工作性能良好的新型空冷支架结构体系。研究成果将为制定我国空冷凝汽器支架结构体系土建设计规程提供技术依据，亦对促进空冷结构技术在国内的应用和设计国产化，摆脱对外方的技术依赖有重要意义。

直接空冷凝汽器冷却水技术因其显著的节水和环保效果在大型火电厂中具有广泛的应用前景。空冷结构体系是火电厂中支撑空冷凝汽器冷却系统的重要结构设施，也是一种新型的工业结构，属生命线工程。空冷结构体系是典型的刚度和质量沿结构竖向分布均不均匀的钢-砼混合结构，也属对抗震不利的高脚“鸡腿”式结构。由于缺少国家设计规程和规范，加之外方对空冷核心技术长期保密，我国无力独立对空冷结构支架体系进行设计，导致我国大型空冷设计市场长期被国外公司占据的现状。为改变国外公司垄断的局面、提升我国电力行业的竞争力和推动空冷结构在我国的应用，本课题组通过大容量火电机组空冷混合结构地震作用效应与设计方法试验研究，旨在掌握该结构的地震作用效应性状和反应规律，建立该结构的地震作用计算和抗震设计方法。.本课题通过对外方设计的国内四个不同电厂的空冷结构体系动力特性进行现场实测，获取了空冷支架结构的实际动力特性参数。使用有限元对空冷结构体系进行建模和模态分析，比较了实测和有限元计算结果。通过模型结构拟动力试验，研究了结构破坏机理、薄弱部位、耗能能力、结构动力特性、内力分布规律和刚度退化规律，建立了空冷结构地震作用计算方法和抗震设计方法。对空冷支架结构节点和管柱进行拟静力试验，了解了结构中的关键受力节点、大尺寸薄壁钢筋混凝土管柱的受力机理和抗震性能，建立了节点、构件设计方法与抗震构造措施。基于结构性能、经济、施工等因素，分析了三种结构体系优缺点，对空冷凝汽器支架结构体系进行结构体系创新研究，提出了一种适合中国国情、工作性能良好的新型空冷支架结构体系。.研究成果为制定我国空冷凝汽器支架结构体系土建设计规程提供技术依据（已被纳入电力行业设计导则），对促进空冷结构技术在国内的应用和设计国产化、摆脱对外方的技术依赖有重要意义。本项目研究成果已获省部级科技进步奖一、二等奖各1项，授权发明专利2项，发表科研论文13篇。