电气抗震设计范文

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篇1

0 引言

电力工业是国民经济的先行工业，它对于促进国民经济的发展和提高人民的物质文化生活水平起着重要的作用。变电站作为整个电力系统中不可分割的一部分，是实现输送电力、传递能源的关键所在。

1 变电建筑物的抗震要求

1.1 变电建筑物的抗震规定

（1）在《电力抗震规范》中，对电力设施的设防标准有明确的规定：

①对于电力设施的电气设施，当遭受到相当于设防烈度及以下的地震影响时，不受损坏，仍可继续使用；当遭受到高于设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致严重损坏，经修理后即可恢复使用。

②对于电力设施的建筑物和构筑物，当遭受到低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，不受损坏或不需修理仍可继续使用；当遭受到相当于本地区设防烈度的地震影响时，可能损坏，但经修理或不需修理仍可继续使用；当遭受到高于本地区设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或危害生命或造成使电气设施不可修复的严重破坏。

上两条的设防标准是考虑到我国目前的国民经济条件及实际发展水平而制定的。在既保证电力设施遭受地震作用时尽量减少设备损坏和人员伤亡，避免造成电力系统大面积、长时间的停止供电给国民经济带来重大损失，又不能因抗震设防标准过高而增加投资太多。其中的“电力设施”包括电气设施和建、构筑物两大类。遵照“小震不坏、大震不倒”的指导原则，并考虑到电气设施的抗震能力和使用要求与建、构筑物有所不同，尽量避免因电力系统无法供电造成国民经济的巨大损失，对电气设施的三个水准的设防要求，与建、构筑物的要求配套略有不同。建、构筑物在大震下也要求不致造成电气设施不可修复的严重破坏，这一点是《抗震规范》中没有的。

（2）电力设施中的建筑物根据其重要性可分为三类，并应符合下列规定：

①重要电力设施中的主要建筑物以及国家生命线工程中的供电建筑物为一类建筑物；

②一般电力设施中的主要建筑物和有连续生产运行设备的建筑物以及公用建筑物、重要材料库为二类建筑物；

③一类、二类以外的建筑物及次要建筑物等为三类建筑物。

由此可知，对于330kV及以上电压等级的变电建筑物应划分为一类建筑物，因而在之后的结构设计中应按照一类建筑物的标准进行结构计算和设计。这一点有别于《抗震规范》中的规定。在《抗震规范》中是根据建筑物使用功能的重要性，把建筑物划分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。

（3）《电力抗震规范》中，对地震影响系数的规定与《抗震规范》中亦不同：

计算地震作用的地震影响系数，应根据场地指数、场地特征周期和结构自振周期确定。

（4）场地分类根据场地指数划分为硬场地、中硬场地、中软场地和软场地四类，并符合相应规范的规定。

1.2 电力设施的抗震规定

《电力抗震规范》与《抗震规范》还有一点很大的不同，体现在对电、气设备的抗震要求上。

由于变电站的功能要求，它不同于普通建筑物的是，当遭受地震时，首要保护的是建筑物内的电气设备而不是建筑物本体，因此电气设备的抗震就显得尤为重要。

电力设施的抗震设计方法分为动力设计法和静力设计法，并应符合下列规定：

（1）对高压电器、高压电瓷、管型母线、封闭母线及串联补偿装置等构成的电气设施，应采用动力设计法；

（2）对变压器、电抗器、旋转电机、开关柜、控制保护屏、通信设备、蓄电池等构成的电气设施，可采用静力设计法。

2 《抗震规范》中有关电气设备的规定

在《抗震规范》中，没有对电气设备进行专门的论述，只是在介绍“非结构构件”时，以“建筑附属机电设备”的形式进行阐述。建筑结构抗震计算及非结构构件地震作用计算方法，应满足下列要求：

（1）地震作用计算时，应计入支承于结构构件的建筑构件和建筑附属机电设备的重力。

（2）对需要采用楼面谱计算的建筑附属机电设备，宜采用合适的简化计算模型计入设备和结构的相互作用。

（3）建筑附属机电设备的体系自振周期大于0.15且其重力超过所在楼层重力的1%，或建筑附属机电设备的重力超过所在楼层重力的10%时，宜采用楼面反应谱法。其中，与楼板非弹性连接的设备，可直接将设备与楼板作为一个质点计入整个结构的分析中得到设备所受的地震作用。

对于电气设备常用的计算方法是做出对应于“地面反应谱”的“楼面谱”，即反映支承电气设备的主体结构体系自身动力特性、电气设备所在楼层位置和支点数量、结构和电气设备阻尼特性对地面地震运动的放大作用。当电气设备的质量较大时或电气设备的自振特性和主结构体系的某一振型的振动特性相近时，电气设备还将与主结构的地震反应产生相互影响。一般情况下，可采用简化方法，即等效侧力法计算：同时计入支座间相对位移产生的附加内力。对刚性连接于楼板上的设备，当与楼层并为一个质点参与整个结构的计算分析时，则不必另外用楼面谱进行其地震作用计算。

3 规范中存在的问题

由前面关于两个规范的叙述内容可知，《抗震规范》和《电力抗震规范》分别对建筑物和电气设备的抗震设计作了较详细的规定，《抗震规范》主要侧重的是建筑物的抗震问题，而《电力抗震规范》侧重的是建筑物内的电气设备。如果单独对建筑物或电气设备进行抗震设计，分别参照相应的规范即可；如果要同时考虑二者的抗震设计，则这两个规范均未给出有效的方法。

针对这种情况，由于研究目标是建筑物和电气设备的双重保护，而上两个规范均未有这方面的规定，因此在保证满足规范规定的前提下，笔者认为把二者有机结合起来的新方法更有价值。

4 笔者建议的综合设计方法

由于隔震技术还未在变电建筑物中有所应用，考虑到隔震方法在电力设施中的应用还不成熟、它的可操作性不强，因此在计算假定时，把隔震层设在底层楼面与地下室柱顶之间，对整个上部结构（包括其内部的电气设备）进行隔震计算；地下室仍按传统的抗震方法设计。

由于户内式变电建筑物中电气设备的自重较大，超过了所在楼层重力的10%（有时甚至更多）。并且电气设备与楼板的连接采用螺栓连接，非常牢固，可看作刚性连接。因此，把底层楼面上放置的电气设备荷载按静力等效的原则进行简化是切实可行的，这种简化之后得到的近似解可以满足计算精度的要求。

为防止电气设备在隔震后与结构主体发生共振，把主要设备层的楼面反应谱与结构的地震反应谱相比较，只要设备层楼面反应谱的峰值与结构地震反应谱的峰值错开，尽可能避免两者发生共振，则可有效的实现既保护了建筑物又保护了电气设备，达到双重保护的目的。

5 结束语

总之，在现代社会中，电力关系到人类社会的各个方面，是现代社会最重要的能源支持。一旦失去了电力，不仅会给人们的日常生活造成各种不便，给社会生活造成很大的影响，给人们造成严重的经济损失，影响整个社会和国民经济的发展。因此，对于电力系统的安全正常运行是各个国家都非常关注的问题。

【参考文献】

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底层框架—抗震墙砌体房屋是我国砌体房屋中的一种特殊形式。底部框架砌体房屋是由底部托墙梁框架—抗震墙和上部砌体结构所组成。这种由上下不同材料组成的混合结构，其抗震性能存在明显的不利因素。事实证明，在历次地震震害中，这种结构的震害是相对比较重的。结合新规范，底层框架—抗震墙砌体房屋的抗震设计的基本要点如下：

一、房屋的平、立面布置应规则、对称。

历次震害调查说明，体型复杂或结构构件（墙体、柱网等）布置不合理，将加重房屋的震害．对于底层框架抗震墙砖房，其抗震性能相对于多层钢筋砼房屋要差一些。因此，这类房屋平、立面布置的规则要求应更严格一些，即房屋体型宜简单、对称，结构抗侧力构件的 布置也应尽量对称，这样可以减少水平地震作用下的扭转。

二、严格限制房屋层数和高度。

在唐山大地震、汶川大地震中，未经抗震设防的底层框架抗震墙砖房的破坏较为严重。其主要原因是 底层没有设置为框架抗震体系。在震害较为严重的底层框架砖房中，底层为半框架沿街一 跨为框架另一跨为砖墙承重体系，底层为内框架体系以及底层大部分为框架体系而山墙与楼梯间墙处不设框架梁柱等。基于总结震害经验等，《建筑抗震设计规范》GB50011一2010（以下简称2010规范）结合砌体的种类，按设防烈度对房屋的总层数及高度给予了强制性的限制。2010规范特别规定了乙类建筑，以及丙类建筑8度0.30g和9度设防时不推荐采用此类底部托墙梁框架—抗震墙上部砌体结构的房屋。

三、严格控制底部框-墙结构和上部砌体结构的侧移刚度比。

在地震作用下底层框架抗震墙砖房的弹性层间位移反应均匀和减少在强烈地震作用下的 弹塑性变形集中，能够能够提高房屋的整体抗震能力。2010规范对底层框架抗震墙砖房的弹性和弹塑性位移以及层间极限剪力系数进行了分析，强制性规定：第二层计入构造柱影响的砌体刚度与底层托墙梁框架—抗震墙的侧移刚度比，6、7度不大于2.5，8度不大于2.0，同时不小于1.0；底部两层托墙梁框架—抗震墙时，除底部一二层的侧移刚度应相互接近外，对第三层计入构造柱影响的砌体刚度与第二层侧移刚度比，6、7度不大于2.0，8度不大于1.5，且均不应小于1.0；

四、抗震墙的最大间距限值。

底层框架抗震墙砖房的抗震墙间距分为底层和上部砖房两部分，上部砖房备层的横墙间距要求应和多层砖房的要求一样；底层框架抗震墙部分，由于上面几层的地震作用要通过底层的楼盖传至底层抗震墙，楼盖产生的水平变形将比一般框架抗震墙房屋分层传递地震作用的楼盖水平变形要大。因此，在相同变形限制条件下，底层框架抗震墙砖房底层抗震墙的间距要比框架—抗震墙的间距要小一些。

五、合理布置上、下楼层的墙体。

首先应尽量使上层承重墙体落在下层框架梁上，即上部砌体抗震墙与底部框架梁“对齐”。不能落在框架梁上的砌体改为非抗震墙；若确实有困难时，可以部分落在框架次梁上，但是数量不能过多，以利于荷载传递。上部砌体抗震墙与底部框架梁的中心有偏差时，底部框架梁应考虑偏心引起的扭转。

六、加强拖墙梁及其楼盖和过渡层的墙体。

承托上层砌体墙的托墙梁，由于所受的荷载比较集中，在静力作用下可以考虑为墙梁的作用，使墙梁荷载由于内拱作用而有所分散。但是在地震作用下，尤其是抗震设防原则允许墙体裂而不倒，因此，对其墙梁作用的程度和荷载的大小，在计算上和静载下有不同的假设，可以参考有关资料确定。对于过渡层，作为刚度变化较大的楼层，理应加强处理，如考虑底部框架柱与上层构造柱的连接，楼盖水平刚度的加强，墙体适当配置水平钢筋等措施，以利竖向刚度的渐变。

七、提高底部托墙梁框架及抗震墙的抗震等级。

对底部的钢筋混凝土结构，通过抗震等级来确定其主要抗震措施。对于抗震墙，一般要求采用钢筋混凝土墙。对于底部框架-抗震墙的钢筋混凝土部分原则上都要求符合钢筋混凝土结构的要求。但对于抗震墙可针对低矮墙的特点设计或开设竖缝形成带缝混凝土墙。托墙梁框架的抗震等级要高于框架—抗震墙结构中框架的等级且接近抗震墙结构的框支层框架的要求。

底层框架—抗震墙砌体房屋除了按上述要点进行抗震设计外，尚需严格按照规范要求采取抗震构造措施。汶川地震震害表明，只要严格遵循《建筑抗震设计规范》，可以大大减轻地震对结构的破坏和倒塌。

参考文献

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Abstract: The bottom frame-aseismic wall masonry buildings is formed by the framework-aseismic wall and the upper masonry structure, which is a kind of special form of masonry structure of our country. Due to advantages of low cost, convenient installation and high cost performance, it is widely used in small-medium cities. However, there exists the unsatisfactory aseismic performance. Toimprove such aseismatic performance of building, meet the requirements for seismic resistance is a problem to be solved. According to the perfect investigation and simulation test of bottom-aseismic wall masonry buildings, the paper analyses the earthquake features, and from conceptual design, discusses the processes and measures to improve the vibration resistance. Theauthor puts that the bottom should apply the whole frame aseismic wall structure system and should set reasonable seismic wall arrangement, and choose appropriate up-down lateral stiffness ratio, and briefly explains the key points of the design calculation. All of the paper offers reference.

Keywords: the lateral stiffness ratio; the matching of seismic performance; low aseismic wall; complete framework-seismic wall system

中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

底部框架—抗震墙砌体房屋是多层砌体房屋的一种特殊形式。是由底部一二层框架—抗震墙结构和上部砌体结构组成的复合结构。是适合我国目前经济发展的中国式的建筑结构。这种结构的特点是由上下两部分不同的结构体系和不同材料组成上刚下柔的竖向不规则结构，是不利于抗震的。历次震害表明这种结构的震害是比较严重的。

随着理论分析，模型试验研究一级实际工作经验的积累总结，对这一类建筑抗震设计水平获得了进一步的提高。在房屋的设计中应重点解决结构体系。易损部位、薄弱层和过渡层、抗震能力匹配性等问题。做出增加房屋整体抗震能力合理设计，确保此类结构的抗震安全性能。以使这类房屋的抗震设计满足“小震”不坏，“中震”可修和“大震”不倒的抗震设防目标。

一,底部框架—抗震墙砌体房屋结构设计应满足抗震概念设计的要求，其内容有：

1，结构体系和结构布置

底部框架—抗震墙砌体房屋的结构布置要符合不规则结构概念设计要求，尽可能减小其不规则性，房屋体型宜简单对称。由于使用要求不可避免出现上部砌体凸凹不规则的情况时，应在局部凸凹部位的墙下设置框架柱，使主要上部砌体抗震墙下均设有落地框架柱。尽可能减小竖向抗测力构件不连续和平面结构体系复杂造成的不利影响。当建筑平面复杂，存在严重凸凹不规则时，可设抗震缝，降结构体系分为相对规则的几个结构单元。底层框架—抗震墙砌体房屋上部砌体抗震墙宜与底部框架梁或抗震墙除个别墙段外均应上下对齐或基本对齐。以利于荷载传递。尽量减小由次梁的二次转换。

2，底部框架—抗震墙砌体房屋底部应设置完整的框架—抗震体系。即在底部或底部两层均应沿纵横两个方向设置一定数量的抗震墙。使底部形成具有两边防线的双向的框架抗震墙体系，使个方向的抗震力接近，以利于提高底部整体的抗震能力。

3，抗震墙的布置是此类房屋结构抗震设计的重点。抗震墙的布置应使底部框架—抗震墙房屋，底部具有适宜的刚度承载力和变形能力。其布置原则是“均匀对称，分散周边，纵横相连，上下连续。”均匀对称，使上下结构的质量中心和刚度中心尽量重合以降低结构的扭转效应。而分散周边设置抗震墙不仅可以使结构受力均匀，较大的提高结构的抗扭能力。而上下连续：底部框架抗震墙与上部砌体抗震墙平面对齐或基本对齐又减少了抗震力的传力途径，减少局部破坏。

4，抗震墙的合理数量。应该使上下两部分的刚度比合理取值控制在一定的范围内。即上下层结构侧向的刚度和承载力的匹配性，是防止底部框架—抗震墙多层砌体房屋发生严重破坏的重要措施。底层框架—抗震墙多层砌体房屋的第二层与底层的刚度比不仅对地震作用下层间位移有影响，而且对层间极限剪力系数分布，薄弱层的位置和薄弱楼层在弹塑性变化的集中也有着重大影响。控制上下二层的刚度比，就是为了使底层框架—抗震墙砌体房屋的弹性位移反应较为均匀，以减小在剧烈地震作用下弹塑变形的集中。从而提高房屋整体的抗震能力。

抗震规范规定：底部框架—抗震墙砌体房屋纵横两个方向，第二层计入构柱影响的侧向刚度与底层侧向刚度的比值。6，7度时不应超过2.5（K2/K1

5，底部钢筋砼抗震墙的高宽比及低矮抗震墙的设计：

控制好底部钢筋砼抗震墙适宜的高宽比，即可以满足对底部框架—抗震墙侧向刚度不过大的要求，有要保证抗震墙的足够承载力和变形能力，是抗震墙设计的重要措施。

底部框架—抗震墙砌体房屋底部的抗震墙往往是低矮抗震墙，高宽比小于1.0，低矮钢筋砼抗震墙是以受剪为主，其破坏形态为脆性的剪切破坏，应予以改进。研究结果表明，对较长的抗震墙，放入板式钢筋砼板的开竖缝的钢筋砼抗震墙的性能明显优越整体钢筋砼低矮抗震墙。这种开竖缝抗震墙具有弹性刚度大，后期刚度较为稳定的特点。达到最大荷载后，其承载力没有明显降低，而其变形能力和耗能能力有较大提高，达到改善抗震性的目的。所以在底层框架—抗震墙砌体房屋，底层宜采用带边框的开竖缝钢筋砼抗震墙。将较长的抗震墙用竖缝分割若干个由暗柱和边框梁组成墙段。其墙段的高宽比控制在1.5左右为宜。这样很好解决底部与上部抗震性能匹配问题，从而提高房屋的整体抗震性能。

二，底部抗震墙砌体房屋设计的计算要点。其内容如下：

1，地震作用计算及地震作用效应的调整。

对于平立面布置规则，质量和刚度在平立面的分布比较规则的结构可采用底部剪力法。对于立面布置不规则宜采用振型分解反应谱法，对于平面不规则的宜采用考虑水平地震作用扭转影响的振型分解反应谱法。当采用阵型反应谱法应取足够的振型数。

为了减小底部的薄弱程度，根据概念设计的要求，“抗震规范”规定,底部框架—抗震墙砌体房屋底层横向与纵向地震剪力设计值均应乘以增大系数。其值根据上下层侧移刚度比在1.2~1.5范围内选用。其比值越大增加越多。可采用线托值法进行计算。第三层与第二层的刚度比大者应取大值。

2，底部框架—抗震墙部分地震剪力的分配

水平地震剪力要根据对应的框架—抗震墙结构中各构件的侧向刚度比例，并考虑塑性内力重分布来分配，使其符合多边设防的设计原则。抗震墙作为第一边防线，底部横向和纵向地震剪力设计值应全部由该方向的抗震墙承担。地震剪力按各抗震墙段的侧向刚度比例来分配。

在地震作用下，底部抗震墙开裂后，将产生塑性内力重分布。底部框架作为第二边防线，承担的地震剪力设计值，可按底部框架和抗震墙有效侧移刚度比例进行分配。

有效侧向刚度的取值：框架的侧向刚度不折减，钢筋砼抗震墙侧向刚度可乘以折减系数0.30，砖砌体可乘以折减系数0.20 。底部框架承担的地震剪力设计值，可按下式计算：

Vj=KjV/(∑Vj+0.30∑Kcwj+0.20∑Kbwj)

式中： Vj——第j榀框架承担的地震剪力

Kj——第j榀框架的弹性侧向刚度

V——底部总地震剪力

Kdwj——第j榀钢筋砼抗震墙弹性侧向刚度

Kbwj——第j榀普通砼抗震墙弹性侧向刚度

3，底部地震倾覆力矩的计算及分组

在建筑抗震设计规范中，对多层砌体一般不考虑地震倾覆力矩对墙体受剪的影响。而是按不同的基本烈度的抗震设防控制房屋的高宽比。在而对于底部框架—抗震墙砌体房屋，其底部和上部是由两种不同的而承重和抗侧力体系组成。应考虑倾覆力矩对底部框架—抗震墙结构构件的影响。

作用于底部框架—抗震墙砌体房屋的过渡层及以上各楼层的水平地震作用。对底层或底部两层引起倾覆力矩，将使底部抗震墙产生附加弯矩，并使底层框架柱产生附加轴力。在确定底部框架—抗震墙的地震作用效应时，应计入地震倾覆力矩对底部抗震墙产生的附加弯矩，相对底部框架产生的附加轴力影响。

在底层框架—抗震墙砌体房屋中，作用与整个房屋底层的地震倾覆力矩设计值，按下式计算：

M1=Reh∑Fi（Hi-H1）

式中：M1=作用房屋底层总的地震倾覆力矩。

Fi=第i楼层质点的水平地震作用的标准值。

Hi=第i楼层质点的计算高度。

当底部为二层框架—抗震墙砌体房屋中，作用与整个房屋第二层地震的倾覆力矩：

M2=Reh∑Fi（Hi-H2）

式中: M2——作用于房屋第二层总的地震倾覆力矩。

考虑实际计算的可操作性，现行的《抗震规范》规定，可将地震倾覆力矩在底部框架和抗震墙之间。按它们的侧喜爱那个刚度比例进行分配。

4，底部框架托墙梁的计算

底部框架托墙梁的受力状态是非常复杂的，大量的空间有限元分析表明底部框架—抗震墙砌体房屋第一层的框架托墙梁和底部两层的框架—抗震墙砌体房屋第二层框架托墙梁承担竖向荷载的特点和规律是相同的。在不考虑上部砌体开裂的前提下，且上部墙体墙未开洞时，对于其下部框架托墙梁的墙梁作用最为明显的。

在静力计算时，框架托墙梁及其上部的砌体墙可做为墙梁进行计算。在抗震设计时，大震时，托墙梁上砌体严重开裂，若拉结不良则会出平面倒塌，震害十分严重。托墙梁与非抗震的墙梁受力状态有所差异，当按静力方法考虑有框架柱落地的托梁与上部砌体的组合作用时，需要根据其开裂程度调整计算参数。

作为简化计算，偏于安全。在托墙梁上部各层墙体不开洞和跨中1/3范围内开一个洞的情况也可以采用折减荷载的方法。

托墙梁弯矩的计算：由重力荷载代表值产生的弯矩，托墙梁上部楼层四层以下全部计入组合。四层以上可有所折减，取不少于四层的数值计入组合。

托墙梁的剪力计算：由重力荷载代表值产生的剪力不折减。此时对于框架柱的轴力，应对应于上部竖向荷载，对于钢筋砼抗震墙连接的托墙梁，应按框架—抗震墙的连梁计算其内力。

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中图分类号：TM62文献标识码： A

引 言

自2010年国家对新规范进行修改以来，土建结构设计面临着许多新的挑战，众多专家也迫切的需要对电力土建技术进行研究和开发。通过对旧规范进行修订，也标志着国内的土建标准正在逐渐开始拉近与世界先进的规范标准之间的距离。施工技术和土建设计需要满足大容量机组火电厂更加严格、更新、更高的需求。其修改过程对国际惯例以及国际的发展趋势进行了参照，修改后涵盖内容更广，安全水平更高。尤其是对执行强制性条文的把握上十分明显。新版行业标准的修订会遵循新抗震规范允许对行业有特殊要求的工业建筑按专门行业规定执行这一原则，并根据一些在电厂使用的特殊设计工艺，对一些条文的修改会与国家的抗震规范条文有所区别，但是要严格执行涉及到结构安全的重要强制性标准，并且有针对性的制定相关的规定限制。新规范中新增了结构抗震分析、抗震变形验算、楼层地震剪力控制和不规则建筑结构的概念设计等的相关规定，并对抗震措施设计要求进行了改进。针对诸如大容量、高参数机组厂房此类的电厂主厂房排架结构复杂的结构体系在改进过程中新出现的问题，为确保结构设计能够达到规定的安全标准，需要深入的对抗震设计理论进行研究。

1 结构概念设计原则

概念设计是在进行结构设计的同时，将厂房的结构总体地震反应放在考虑的第一位，然后根据结构的破坏过程以及破坏机制对地震设计准则进行灵活地运用。新抗震规范中新增对结构概念设计的强制性要求，并且对限制指标进行了具体要求，使严重不规则、特别不规则以及不规则程度的区分标准更加明确。根据这一衡量标准，应根据竖向和平面不规则、荷载不均匀分布等框排架结构在电厂主厂房实际应用过程中存在的一些超标情况，提出与之相对应的条件对其进行限值。设计人员在对结构进行设计时，需要对优化结构布置有足够的重视，在尽可能对工艺设计要求进行满足的同时，要对布置进行调整，为满足结构布置比较规则的要求，要对断面、层高进行优化，并对结构构件以及抗侧力构件进行均匀布置，最大程度地使结构布置中存在错层、短柱和薄弱层的现象得到减少或避免。所以在规定中还需要限值下列几个方面：

（1）若框架在由于工艺布置受到限值的情况下而使用错层结构，则对其采取的抗震措施需要严格进行。同时在 8、9 度区以及 7 度Ⅲ、Ⅳ类场地时，不应将错层结构用在该钢筋混凝土框架相邻跨上。

（2）宜在楼层或接近楼层的地方布置行车荷载作用点。

（3）钢梁与混凝土楼板之间应在结构分析需要考虑到楼板的刚度并且楼板梁采用钢梁时有可靠的连接。

（4）宜在楼层处梁高范围内布置框架与排架跨的联结点。在 8、9 度区以及7度Ⅲ、Ⅳ类场地时，不应在层间设置。

（5）应力求在沿竖直方向布置各层框架梁的过程中使各层间刚度的差异尽可能的减少，以防止薄弱层的形成。

（6）宜考虑将水平支撑设置在相邻的楼层或尽可能地让其他料斗或者煤仓的重心与支承点所在的楼层处靠近，以让地震作用得到传递，并且应使相应的楼层在水平方向具有足够的刚度。

2 发电厂合理的支撑布置形式

一般采用钢框架一中心支撑体系或者混凝土框架一抗震强墙（支撑）体系搭建高烈度区大机组发电厂的主厂房，有支撑结构承担地震引起的水平荷载。由于为了配合工作量的减少以及工艺布置的要求，结构往往被工艺专业要求将支撑布置减少甚至对布置于厂房两端的支撑进行严格限制。这样会造成地震作用因主厂房的支撑过于集中的布置而集中于某几个支座上。从实际上来讲，如果能够均匀的沿着纵向对支撑进行布置，虽然主厂房的总地震反应会增大、刚度会增大，但是支座反力在地震作用下却会减小得十分明显。对支撑进行合理的布置，能够使整体承载能力以及整体结构刚度分布得更加均匀，使刚度在各轴线侧向之间相互接近。对结构动力特性的差异在两个主轴方向的差异进行减小，并对汽机厂房外侧柱列的纵向刚度进行加强：宜在荷载较大的柱间布置支撑，对上下贯通。结构自振周期会随着整体结构的刚度的增加而减少，同时也会增大结构的地震反应。在不改变支撑在钢框架一支体系中的布置方式以及数量的情况下，若要使地震反应得到减小，可通过对支撑截面面积进行减小以让结构的刚度得到减少的方式来解决。所以并不是支撑的截面越大抗震反应越好，如果要既具有一定的经济性又能够满足结构安全，就需要通过精确的计算要求进行合理的选择。

3 抗震构造的改进

因为工艺对发电厂主厂房有很高的要求，同时各个厂房都具有其本身独特的优缺点导致结构整体较为复杂，导致主厂房的开间尺寸、荷载以及结构跨度较大，由此也就增大了与之相应的梁柱的断面。这就使电厂主厂房比民用建筑在抗震规范条文的执行上要困难许多，并且有时在执行过程中也不是十分适合实际情况。结合一系列的试验分析以及震骇的经验，并采取措施对一些相对薄弱的环节进行了加强。平面布置在主厂房中要力求有规则、整齐合理、简单、质量和刚度均匀对称、受力明确。应在局刚度中心比较近的位置设置质量大的设备，不适合在结构单元的边缘布置质量大的跨间，较长的悬臂结构要尽量减少使用，并且较重的设备不适合布置在悬臂结构上。

（1）新型技术以及新型材料的使用，有相对充裕的资金投入到新建建筑当中，在重要的设备以及重要的结构中，韧性、可焊性以及延性较好的专用钢筋应被优先使用到钢筋混凝土当中。布置工艺应与主厂房的竖向布置紧密结合起来，并尽可能低位布置相关的设备。并且为了就爱你各地主厂房的重心和高度，要对结构的自重以及工艺荷载进行适当的降低。要才采用减少厂区挖方的阶梯式布置形式，并对地形进行充分的利用，对厂区进行竖向布置。

（2）只有厂房的整体性得到了保证才能够让结构在经过大震之后不倒不塌，这就需要对支撑体系进行加强。首先要保证有齐备的支撑系统，使天窗架以及支撑柱间的抗震能力同时得到加强。其次屋面板的连续整体性也需要得到保证。

（3）应在设计中采用质量较轻的轻质墙板作为主厂房的围护，若砌体维护必须使用，则要加强在原有规范基础上的连接构造措施。

（4）在对汽机房屋面板的设计过程中，三个点焊接也十分重要，要减小端柱间的相对变形，并对端柱间的整体刚度进行加强，同时对该类型面板的焊接构造也要十分明确。

（5）建筑物的平面布置力求方正简洁，一些曲折凹凸的变化要尽量避免，空间和平面刚度要尽可能的保证均匀，尽量让刚度中心与房屋的质量中心接近或留有一定的重合。

4 结束语

综上，通过对发电厂主厂房土建结构进行一系列的抗震改造，相较于以前已经有了相当的进步，通过对一系列的理论的分析以及研究，大机组厂房面临的新问题都得到了进一步的解决，抗震措施已经变得经济有效。对设计标准的制定来讲，对比新老规范，并开展具有代表性的实验会让其可行性得到显著的提高。从行业发展的现状进行预测和判断，未来主厂房设计的基本规定将是三维空间分析，钢结构在主厂房中的应用将更加广泛，在高地震区尤为显著。

参考文献

[1]康灵果．大型火力发电厂少墙型钢混凝土框架主厂房抗震性能试验与设计方法研究．西安建筑科技大学．2009．

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隔震是抗震技术的一种， “隔震”，即隔离地震。在建筑物上部结构与基础之间以及上部建筑层间设置隔震层，隔离地震能量向上部结构传递。降低上部结构的地震作用，达到预期的防震要术，使建筑物的安全得到可靠的保证。它包括上部结构、隔震装置和下部结构三部分。隔震包括基础隔震和层间隔震。隔震体系能够减小结构的水平地震作用，减轻结构和非结构的地震损坏。提高建筑物及其内部设施、人员在地震时的安全性，增加震后建筑物继续使用的能力，已被理论和国内外实发地震所证实。基础隔震技术是用水平力很“柔”的隔震元件将上部建筑与基础隔离，由于隔震层的刚度很小。当地震发生时，隔震层将发挥“隔”的作用，承受地震动引起的位移运动，而上部结构只作近似平动。它能有效的提高建筑物的抗震能力，目前，作为一个较为成熟的高新技术，在世界各地得到了广泛的应用。在国内，这项技术的应用目前处于起步阶段，笔者最近参与设计的唐山新文化广场项目是国内首个采用隔震技术的超高层建筑，相信随着国内建筑市场的发展，以及人们对于抗震意识认识的提高，会有越来越多的建筑物采用这项技术。

结构设计中典型位置的原理如图所示：

2 隔震技术对电气专业的影响以及电气专业在采用隔震设计的建筑物中专门设计的必要

通过对隔震技术的描述可以看出，隔震技术比较独特的地方在于“隔”，要想隔离地震，首先要将建筑物进行科学的分隔。唐山新文化广场项目是按照抗震九度进行设防，地震发生的时候，隔震层上、下两部分结构会发生相对位移以达到抗震的作用。这种相对的位移最大可以达到几十厘米，一般设计中，不用考虑相对位移的影响，建筑物内部的桥架、金属管、母线等采用的是刚性连接；在采用隔震设计的建筑物中，如果上述构件也采用刚性连接，在地震发生、产生相对位移时，这些构件本身势必会遭到破坏，会造成楼内供电中止、信号中断、设备无法使用，甚至会对建筑物本身的安全产生不良影响。因此，在采用隔震设计的建筑物中，电气相关设备也必须采用相应的隔震设计，以减少地震造成的损失、降低建筑物的维护费用。

3 电气专业隔震技术综述

目前国内现行的规范中，对电气专业隔震技术进行阐述的相对较少。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010对机电设备支架的基本抗震措施进行了基本描述；另外，国家标准图集《建筑结构隔震构造详图 03SG610-1》中也列举了一些电气设备的隔震做法。其中，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第13.4.3条规定，对于有隔震装置的设备，应注意其强烈震动对连接件的影响，并防止设备和建筑结构发生谐振现象；第13.4.4条规定，管道和设备与建筑结构的连接，应能允许二者间有一定的相对变位。从一个侧面给了电气专业做隔震设计的有益提示，那就是，采用隔震设计的建筑物，电气的相关设计应主要考虑相对位置变动的影响，同时，在此类建筑中，地震时地震作用减小，对电气设备锚固的要求降低了。不过由于此类建筑中设备与楼板之间的相对位移会比常规设计的要大，强烈震动对隔震设计中的连接件的影响也会比常规设计的大很多，那么连接件是否连接牢靠，能否经得住强震的影响也就成了一个十分重要的内容。

电气专业隔震技术，主要是在隔震层对连接上部建筑与基础的相关电气原件进行软连接处理，通过软连接，吸收掉地震时建筑物上下两部分相对位移产生的能量，从而保证电气相关设备在地震中不被破坏。目前国内相关的规范、图集中涉及的相关做法主要有以下几种：

电缆入户做法（一）

如图所示，入户的位置穿结构墙体预埋入户管，电缆桥架吊装在楼板上，入户管和电缆桥架之间的电缆采用明敷，并且在长度上预留出一定的余量来（一般来说，这个余量不能小于隔震支座在罕见地震下的最大水平位移值的1.2倍，后面所属的“余量”与此要求相同）。结构专业的梁做的比较高，影响电缆走线的时候，可与结构专业协商，穿梁预埋套管，以方便电缆敷设。

电缆入户做法（二）

图示这种做法与第一种做法类似，这种做法与结构梁的高度、电缆桥架的安装高度都有关系；一般来说，在结构梁不是特别高，同时，与其它专业综合以后，电缆桥架可以在梁下安装的时候才能采用这种方式；这种方式的优点是不需要在结构的梁上预留套管，减少了专业间配合的时间，桥架安装的位置也相对自由，理论上，两个柱子之间的空间都可以用于安装桥架；不过考虑到地震时上下两部分结构的相对位移，建议采用此种安装方式时，桥架距离柱边至少留出1米的空间，并且要保证桥架的固定装置（吊杆等）均设在上层结构体上。

电缆入户做法（三）

图示为室外电缆直接引入室内配电箱的做法，上下结构体中分别做好预埋管以方便管线通过，预埋管之间电缆采用明敷，并预留一定的余量（具体要求参见第一种做法）。

避雷线连接做法

图示为防雷引下线穿过隔震层的做法。在采取隔震设计的建筑中，由于上下结构体是分离的，那么防雷引下线势必无法按照常规的做法引下跟接地体相连。这种情况下，就需要在隔震垫两侧的柱体上各做一个预埋件，导雷体（防雷引下线）通过明敷跨接在两个预埋件上，两个预埋件分别与柱子内的主筋做可靠连接。同样的，明装的导雷体（防雷引下线）也需要留出一定的余量来。

目前国内相关的规范、图集涉及到的关于电气设备的隔震措施主要有上述几种，当然了，在实际设计的过程中，可能会遇到更多的设备、元件需要做隔震，比如说密集型母线，建议进行如下处理：

如图所示，采用密集型母线进行供电的时候，密集型母线在穿过隔震层的时候改成电缆敷设，以防止地震时产生的相对位移带来的破坏。

在唐山新文化广场的项目中阅读了一些国外的隔震设计的资料，其中有一些关于电气设备的隔震设计的内容，下面摘录日本关于电力进线隔震设计的做法，以供探讨、研究。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部及中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

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中图分类号:F407.9文献标识码:A

地震灾害具有突发性,至今可预报性很低,给人类社会造成的损失严重是各类自然灾害中最严重的灾害之一。随着建筑结构抗震相关理论的不断发展,结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。设计思路经历了从弹性到非线性,从基于经验到基于非线性理论,从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服,并赋予结构一定的非弹性变形能力的“耗”的一系列转变。由于地震作用的随机性、复杂性、藕联性,每次地震所产生的波形各异,因而其对建筑物的作用各不相同,所产生的破坏程度也千差万别。因此,在进行结构的抗震设计时要综合考虑多方面因素,而切实做好抗震概念设计又显得尤为重要。

一、抗震概念设计的含义

建筑结构的抗震概念设计是指在进行结构抗震设计时,根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,从概念上,特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策,即正确地解决总体方案、材料使用和细部构造,以达到合理抗震设计的目的。

二、抗震概念设计的基本内容

1、建筑设计应重视建筑结构的规则性。建筑结构的规则性对抗震能力重要影响的认识始自若干现代建筑在地震中的表现。最为典型的例子是1972年2月23日南美洲的马那瓜地震。马那瓜有相距不远的两幢高层建筑,一幢为十五层高的中央银行大厦,另一幢为18层高的美洲银行大厦。当地地震烈度估计为8度。一幢破坏严重,震后拆除;另一幢轻微损坏,稍加修理便恢复使用。研究发现破坏较轻的建筑平、立、剖均较规则、对称;结构侧向刚度、材料强度和质量的分布也较均匀、连续,而另一栋建筑则恰恰相反,导致产生严重扭转、抗剪不足等而破坏严重。

2、合理选择建筑的结构体系。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题,结构方案的选取是否合理,对安全性和经济性起决定性作用。

(1)结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。要求结构体系受力明确、传力合理、传力路线不间断、抗震分析与实际表现相符合。

(2)应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。抗震设计的一个重要原则是结构应有必要的赘余度和内力重分配的功能。诸多震后实例均印证了它的重要性,设计时要引起足够重视。

(3)结构体系应具备必要的承载能力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。足够的承载力和变形能力是需要同时满足的。有较高的承载能力而缺少较大变形能力,如不加约束的砌体结构,很容易引起脆性破坏而倒塌。必要的承载能力和良好的变形能力的结合便是结构在地震作用下具有的耗能能力。

3、提高结构构件的延性。结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平。规范对各类结构采取的抗震措施,基本上是提高各类结构构件的延性水平。这些抗震措施如:采用水平向(圈梁)和竖向(构造柱、芯柱)混凝土构件,加强对砌体结构的约束,或采用配筋砌体;使砌体在发生裂缝后不致坍塌和散落,地震时不致丧失对重力荷载的承载能力;避免混凝土结构的脆性破坏(包括混凝土压碎、构件剪切破坏、钢筋同混凝土粘结破坏)先于钢筋的屈服;避免钢结构构件的整体和局部失稳,保证节点焊接部位(焊缝和母材)在地震时不致开裂等等。

4、抗震设计要注重非结构构件的设计。非结构构件包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备,自身及其与结构主体的连接,应进行抗震设计。结合相关震后资料,启示如下:(1)附着于楼、屋面结构上的非结构构件,应与主体结构有可靠的连接或锚固,避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备;(2)围护墙和隔墙应考虑对结构抗震的不利影响,避免不合理设置而导致主体结构的破坏;(3)幕墙、装饰贴面与主体结构应有可靠连接,避免地震时脱落伤人;(4)安装在建筑上的附属机械、电气设备系统的支座和连接应符合地震时使用功能的要求,且不应导致相关部件损坏。

三、结束语

“5.12”汶川大地震后,国家对《建筑抗震设计规范》重新进行了修定,不难看出新的规范对于抗震概念设计提出了更高的要求。一幢抗震性能优良的建筑除了进行必要的结构计算之外,概念设计更为重要。作为结构工程师来说,必须使这一理念贯穿于结构设计的整个过程当中,既要严格把握好设计的大原则,又要全面考虑诸多因素,最终才能保证设计的科学性和严谨性,为社会创造更多精品工程。

(作者单位:河北能源工程设计有限公司)

主要参考文献:

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从工程建设角度来看，土建工程是变电站建设中必不可少的重要环节。而起土建工程涉及到土建、给排水、采暖通风、电气设备安装专业等，它是电气安装工程的前提基础，其施工质量会直接影响到整个工程的质量和效益。因此，研究变电站土建工程建设中的关键技术是一项赋有现实意义的课题。

一、土建工程主建筑结构的抗震技术

对于土建工程而言，由于主建筑结构的安全性与耐久性设计是尤为重要的。因此，这涉及到主建筑结构抗震问题。要确保土建工程中主建筑结构的良好抗震性能，为此要做好以下几方面的工作：

1.选址的科学性。建筑物的抗震能力与场地条件有密切的关系，场地条件包括地质构造，地基土质和地形，对建筑物震害有着明显的影响，变电站建筑物如建在地震断裂带及其附近，地震时最易倒塌，因此，选址时应避开地震带。

2.结构选型。应根据建筑物的基本条件来决定，合理的结构选型，可加强结构的整体刚度。同时，增强结构构造连接，是减轻地震灾害，提高抗震能力的前提条件。结构选型应有明确的计算简图和合理的传力途径，结构内力分析应符合建筑物的实际情况，结构体系应有多道防线，应具有必要的强度和良好的变形能力，避免因部分构件失效而导致整个结构的破坏。

3.施工组织技术。在正确选择站址和地基基础按抗震设计的基础上，施工质量成为结构抗震的重要环节。目前施工质量存在问题是多方面的，有的施工单位抗震意识缺乏，对工程质量要求不严，设计意图不能落实，不按规程施工，偷工减料，给工程质量带来隐患，因此需要加强施工监督机制，完善施工质量体系，提高施工队伍的素质和质量意识。

二、土建工程的地基处理技术

对于变电站土建工程而言，地基处理技术尤为重要，因为基础打得牢固与否，处理是否科学合理，直接影响到后期的其他变电站工程建设。而土建工程的地基处理，主要包括以下三方面：

1.建筑基础的处理。在设计前一般会对整个站址进行地质勘察，设计过程中要选择其适合的基础形式。变电站的建筑物基础形式有两种：即独立基础和条形基础。在施工过程中，如果出现基坑（槽）挖至设计标高明地的问题，就要对基底土质采取触探实验的处理措施，如果实验结果显示地基承载力达到设计要求时，则可进入下一道工序。若实验结果显示地基承载力达不到设计要求时就要采取相关处理措施：①片石垫层：若出现的情况是该处基础填土区域填土不深时，可用M10水泥砂浆和片石砌筑至设计标高，且开挖至符合设计要求的持力层；②扩大基础的底面积处理方法，此处理方法是针对当地基承载力与设计要求相关不大时的情况；③挤密桩处理技术，该法是针对于基础部处于软弱土层且无法判断该土层厚度时的情况。

2.围墙基础的处理技术。围墙分布在变电站的四周，挖土区的围墙基础一般不会出现什么问题，如果填土区填土厚度不大时，设计时围墙可砌在挡土墙上，这样可节约用地。情况相反时，即填土厚度较大时，这对挡土墙设计和工艺要求，却相对要高，无疑这会增大工程造价。建议设计时采用自然放坡的处理形式，在坡底砌筑不高的挡土墙，一般不宜砌在挡土墙上，这是为了整个围墙的美学效果考虑，处理方法可砌在填土区域，可用桩基础或地基梁。

3.变压器等基础的处理技术。变压器、构支架基础都属于独立基础，不同的是其上部的设备和管线都是相连的，据此，设计处理时有必要将其沉降控制在允许范围内，其沉降控制范围要根据规范要求进行调控。如果出现基础不良地基，建议采取片石垫层或其它有效的处理技术；而如果出现大部分构支架基础处理较深的填土无时，建议用桩基础处理技术。

三、土建设计中的防火防噪技术

建筑防火防噪问题，也是变电站土建工程建设需考虑的重点内容。为此也需要采取相应的技术措施与方法：

1.土建设计中的防火。就变电站建筑物而言，国家电力防火规范规定最低耐火等级为二级，火灾危险性类别主控制室和继电器室为戊类，配电室为丙或丁类；建筑物的屋面应采用非燃烧体。主控制室、继电器室、微波载波机房的墙面可采用较高等级的难然烧材料及自熄型饰面材料，隔墙、顶棚宜采用非燃烧材料。同时，建筑物安全疏散出口数量设置、防火门等级要求及其开启方向等方面的设计均应满足规范要求，且在建筑物内还需配置一定数量的消防器材。变电站的火灾事故绝大部分是由电气设备特别是带油设备所引起的，这类火灾用水扑救的作用不大。电缆是容易燃烧引起火灾的物体，在站内其分布较广，采用固定灭火设施来应对由电缆起火引起的火灾不太经济，也不现实。所以，电缆消防应采用的主要措施是分隔及阻燃。变压器是变电站内最重要的设备，防火要求更高，应在设计中加以重视。国家规范规定，主变压器对主要生产建筑物及屋外配电装置最小防火安全距离要求不得小于10m。设计人员在设计过程中要严格检查主变压器之间、主变压器与其他充油设备以及主变压器与建筑物之间的距离，当防火净距小于规范要求时，就应在设置防火隔墙，同时防火墙的耐火极限需达到《火力发电厂与变电所设计防火规范》规定的具体时限。

2.土建设计中的防噪。变电站内的电气设备在运行过程中会产生较大的噪音，会影响附近居民的生活。在变电站土建设计时要考虑到这一点，合理地规划布局，优化通风设计，减少噪声污染。因此，变电站选址时，在满足供电规划的前提下，可首先考虑把变电站建在背景噪声比较大、或对噪声可以起到缓冲作用的区域；其次是优化变电站的通风设计，在进风口设置消音设备，降低噪声污染。

综上所述，变电站土建工程建设是电气安装工程的前提与基础，其建设质量直接影响到变电站的正常运行与维护。因此，对土建工程的建设过程对工程容不得半点马虎，在施工过程中必须对各关键技术加以严格的控制，进而提高工程建设质量，从而实现保证电网建设的高效和安全。

参考文献：

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【关键词】变电站 移动 车载变电站

车载移动变电站属于电力系统中的特殊变电站，是一种有效的应急供电设计，是“电力系统突发事件应急预案”的重要组成部分。主要由平板拖车、抗震型高压侧组合电器、抗震型低高度变压器、抗震型中开关系统以及相应的自动化控制保护系统等构成，具备运输方便、灵活可靠等特点，能在数小时内投入运行，可在事故、抢修和自然灾害等情况下，迅速替代常规变电站，发挥应急供电的作用。车载移动变电站具有非常好的灵活性、使用方便、操作简单，选址灵活、运输方便，投资成本少，见效快，可提供不间断的送电，快速性。并且具有极其重要的特殊应急意义。

1 车载移动变电站定义

车载移动变电站属于电力系统特殊变电站的制造技术领域，根据需要，车载移动变电站由两个以上车载设备组成，其中包括高压车载变电站设备、中压车载成套设备、车载电容器设备、车载自动化通信设备、移动值班车等，主要由半挂车活平板拖车、抗震型高压组合电器、抗震型低高度变压器、站用电源系统等互相连接构成。

2 车载移动变电站设计

车载移动变电站是一个集一、二次设备于一体的组合设备，他首先应当安全，可靠，其次应当使用快捷，方便，还应当便于运输和迁移。其中技术指标就是抗震，防腐，抗干扰性能。车载移动变电站的电气设备都与通常的固定设备有较大区别。很多实例证明，使用常规电气设备拼凑起来的车载移动变电站的性能远不能适应“车载”和“移动”的使用要求。

目前，我国还没有颁布车载移动变电站电气设备抗震标准规范和具体要求。因此，专业设计中对抗震的要求缺乏有力的依据。车载移动变电站设备除电站底盘和变压器在刚度计算和应力复核时考虑震动作用力外，其他设备考虑的很少，甚至根本没有考虑。经与辅机设备制造厂交流，震动设防烈度要求与设备本身设计是基本一样，重点考虑的是设备的布置，连接和防雷，抗腐蚀等方面的技术要求，特别是在车载移动变电站行驶时的震动力的影响。特别注意的是如何确保车载移动变电站运行地点更换后的立即投入电网的要求，这也是移动变电站特殊运行环境的要求。

3 车载移动变电站的抗震设计原则

车载移动变电站的制造应根据在特定的地区环境、经常行驶的道路等级和最长的运输距离作为设计条件，分为市区用车载移动变电站和野外用车车载移动变电站。所有设备保持完好状态，可以使车载移动变电站到达目的地后迅速投入电网运行。

（1）为提高车载移动变电站的整天抗震能力，变电站中所有的电气设备都需要明确相应的抗震参数。

（2）各个主设备支撑架设计应牢固，每个整体设备应尽量采用同一个支撑架，并且要与车体钢构件形成可靠的连接方式，避免采用无支撑架的安装方式。

（3）车载移动变电站中断路器的可靠动作受自动化设备的影响很大，为保证断路器的正确动作，必须使自动化装置结构、布置配线、柜体选料等方面有足够的抗震能力，从而保证经常性震动后在整提结构和机柜间连接不发生松动才能保证开关的正确动作。

（4）金属材料的力学特性决定了其有较强的抗冲击、震动等动荷载的能力，依据所采用设计规范，材料屈服强度极限和容许应力之间尚有1.5～2.0的安全系数，超设计载荷的能力较强。

（5）在车载移动变电站行驶过程中，因道路状况而受到震动时，电气设备安装的金属构架及相关的加固点不应发生变形和损坏。

（6）车载移动变电站变压器选型和布置方面，应设法降低高度，尽量减轻车辆承受载重。固定变压器的基础应当与车体连接应牢固可靠，防止震动移位。变压器、高压组合电器、中压保护控制小室于车体间均设置可靠基础的连接螺栓，并有防震脱离装置，确保在震动时不发生松动。

（7）多于高压开关设备、避雷器等，要尽量降低他们的安装位置和重心位置，改变细长比。为了防止断路器各相间及操动机构发生移动，多于断路器及其操动机构的基础，要尽量设置在同一个底板上面。

4 移动变电站的电气设备设计原则

车载移动变电站电气设备要遵循“确保安全、留有裕度”的原则，确保车载移动变电站电气设备及辅助设备子啊设计工况下满足“到达目的地时，基本完好，短时间可以投入电网”的要求。最大限度减少故障的几率。车载移动变电站长距离运输承受大震动后电气设备应具备几种情况：

（1）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动大于校核震工况时，必须对所有电气设备进行全面的检查和必要的机械和电气实验，实验合格并对发现的缺陷进行处理后方可投入运行。

（2）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动达到校核震工况时：车载移动变电站电气设备可以运行；但必须事先仔细对相关设备进行外观检查和安排简单的实验，确认无问题后方可将设备投入运行。

（3）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动小于校核震工况时，也应该进行外观检查和必要的试验，根据检查试验情况进行必要的维护后即可恢复使用，通常情况下车载移动变电站的运输路面条件差得多，很难预料到路口环境。

（4）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动小于校核震工况时，车载移动变电站电气设备自身状态基本保持完好，可以迅速投入电网。

5 结束语

近年来，车载移动变电站在国外供电系统得到了广泛应用，在我国，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，社会各界对供电质量和不间断供电的要求日益强烈，需要电力企业进一步提高供电可靠性、减少停电时间，对车载移动变电站的需求逐渐显现。

参考文献

[1]岳保良，包红旗.电气运行[M].北京：中国水利水电出版社，1998.

[2]陈化钢.电力设备一次运行及事故处理手册[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

作者简介

刘永耀（1983-），男，河南省平顶山市人。现为许继电气股份有限公司工程师，从事营N管理工作。

龙勇（1983-），男，四川省泸州市人。现为许继电气股份有限公司工程师，从事服务管理工作。

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建筑设计（ArchitecturalDesign）是指在建筑物施工之前，设计者对建造过程中可能会遇到的各种问题，进行预先的全面设想，并提出恰当的解决办法、方案，以保证工程在保质保量的前提下安全而又顺利地完成。设计工作一般可分为方案设计、初步设计及施工图设计三个阶段。本文主要对施工图设计阶段中建筑结构设计、建筑节能设计及建筑电气设计三方面的设计工作中的常见问题进行分析，并提出相应的应对措施。

一、建筑结构设计

工程中，经常提到一句话：“结构决定性能”。在建筑施工图设计中亦然，只有对建筑物的结构进行优化合理地选型设计，才能确保建筑物的质量及施工的安全可靠性[2]。

（一）因地制宜，建筑结构设计应适应当地的地质条件

1.抗震性要求

地震是对建筑物破坏程度最大的地质灾害之一，严重威胁着人们的生命财产安全。《建筑工程抗震设计规范》规定，抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。为此，建筑结构设计人员在设计时就应考虑建筑物的抗震设防分类和设防标准，以达到抗震设计的要求，从而确保建筑物的质量。

在多层砌体住宅结构中不宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐，应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。不应采用砌体墙和砼墙混合承重的结构体系。纵横墙的布置宜均匀对称、沿平面内宜对齐、沿竖向应上下连续；楼梯间应避免设置在房屋的尽端或转角处。

对于钢筋混凝土多层和高层结构建筑物，为了更好的承担来自平行于抗侧力结构平面方向的地震力，框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置。通过控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比，保证抗震墙本身的刚度，采取合理措施来保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接才能更好的维持框剪体系的各抗侧力结构形成空间共同工作状态。对体型复杂结构，通过设置变形缝（伸缩缝、防震缝、沉降缝）使之形成体型规则结构，从而提高建筑物的抗震性能。

2.地基结构

为了避免地基的沉降引起构件的破坏，可以从结构措施、地基和基础措施等方面为出发点，对其加以控制。诸如：尽量采用结构均匀对称的平面布置；对立面体形变化加以控制；将结构复杂，各部分变动较大的建筑物细化处理，下分为若干个有序单元；加强基础和上部结构的刚度；对于同一建筑物，地基应尽可能埋置于同一深度的土层中，并采用相同类型的基础。对于高层建筑来说。基础一般采用桩箱基础或桩筏结合的形式以适应较深埋置深度的需要。基础箱体的整体刚度应得到保证，同时，群桩布置的形心与下部结构的重心应相互吻合。若土层有较大变动，应尽可能将同一建筑结构下的桩端置于同一土层之中，并应避免下部地基土层可能对其产生的液化影响。对于普通多层建筑，尤其是在土层较软的地区，一般都需要对地基进行各种处理，以减少建筑物沉降。

（二）结构计算及构造方面的相关要求

1．结构计算中应注意的问题。

底框砌体结构验算时应注意的问题主要包括：（1）底部剪力法不可滥用，该法适用在刚度较为均匀的多层结构之中，当底层框架混合结构具有薄弱层时，塑性变形集中的影响不可忽略。（2）在底层框架混合结构中，不可简单地按框架抗震墙法进行剪力分配，应采用比较偏安全的方法：使全部剪力由抗震墙承担，框架所承担的剪力做为安全储备，即第二道防线。（3）在计算刚度时，抗震墙折减至弹性刚度的20％-30％，框架不折减。（4）连续板的计算不可简单地被单向板计算方法所代替；双向板查表计算时，材料泊松比的影响不可忽略，否则，将导致计算值偏小。（5）对于电算结果的判断和应用，应与工程设计的经验数据进行对比分析，确保其正确性与合理性后再应用。

2．从构造角度看应注意的问题。

严格遵守《规范》中的相关规定，控制构件的最大配筋率和最小配筋率。保证不同部位的钢筋需求得到满足，钢筋的选材也应满足强度要求。当遭遇地震时，建筑结构应具有一定延性，且满足最小配筋率的要求。选取恰当的通风散热措施，避免由于屋面温度波动引起的墙体开裂。墙体和楼板、圈梁与构造柱的拉接必须符合规范要求。

二、建筑节能设计

建筑节能是指在充分保证建筑舒适性的前提下，合理使用能源，提高能源利用效率。在国家大力倡导“低碳化”的大背景下，建筑的节能设计是未来的建筑发展趋势之一[3]。在建筑设计时应注意以下几点：

（一）把握当地气候环境特征，合理选址

充分把握当地自然环境条件。比如：对当地地形、湖泊、绿化等自然条件加以充分的利用，为建筑物内部微气候创造一个良好的天然条件，尽可能避免对建筑设备的依赖。

（二）优化建筑物形体构造

利用建筑物自身所处的大气候条件，对建筑物的形体进行合理设计。在建筑物设计时可与利用相关软件进行辅助设计，比如：Fluent，PHOENICS等模拟软件，分析建筑物内外空气的流动状况。

（三）围护结构的优化

围护结构的优化对于建筑节能设计有着重大的意义。据统计，当围护结构在总投资中占的比例为3%-6%时，可实现节能效果20%-40%。改善围护结构各个构件的热工性能，选择合理的围护结构组合方法。

此外，还应对相关节能设计标准有所了解，对各种保温、隔热材料的性能指标、适用范围及施工技术要求有所掌握，为建筑节能理念的健全及在现实中的推广应用打好基础。

三、建筑电气设计

（一）防雷击相关问题

《规范》中对三级防雷标准的定义主要有两条：一是当年雷击次数大于或等于0.05时，或是经调查需要防雷处理的建筑物；二是建筑物中最高高度高于周围建筑物20m以上。实际设计时，为求简单，设计人员往往直接使用第二条处理。为了保证防雷安全，应通过经验公式：N=0.024K1.3dTAe，求出雷击次数确定一个建筑物是否需要进行防雷处理，使设计更有依据性。

（二）消防线路的敷设问题

在实际设计中，对消防线路的保护经常采用穿塑料管处理，并在吊顶中走线。对此，应严格遵守《规范》中的相关规定：消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播等线路，应采取穿金属管保护，并暗敷在非燃烧体结构内，其保护层厚度不应小于3cm。当必须明敷时，应在金属管上采取防水措施。

（三）树干式供电干线末端保护问题

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1999年的土耳其大地震，引起了该国最大的石油提炼企业蒂普拉什联合炼油公司发生大火，并导致了连锁大爆炸，造成的直接经济损失高达50亿美元，引起该国油料的严重短缺，相关工业陷入瘫痪，其间接损失更是难以估量。资料显示，仅地震次生火灾造成蒂普拉什联合炼油公司的直接经济损失就占了这次大地震全部直接经济损失的1／4强，更不用说还有无法计算的巨大间接经济损失。地震次生火灾的危害之大由此可见斑。在同年发生的台湾大地震中，地震次生火灾给生产绍兴酒和白兰地酒的南投酿酒公司也带来了沉重的打击。该公司厂房因地震起火后，导致存储量约达470多吨的大型酒罐爆炸，大火持续烧了两天两夜，直接经济损失高达60亿新台币。

除了石化公司、酿酒厂等储藏有大量易燃易爆物品的场所外，地震中普通的生活设施也是极易引发次生火灾的。因为强震发生时，建筑物倒塌会使生活用燃气管道破裂泄漏，可燃性气体旦遭遇明火便会引起火灾。即使强震过后的余震期间，由于停电，人们常常使用蜡烛等明火照明，而且暂住的防震棚又大多是用芦席、油毡、竹竿、塑料布等易燃物搭建的，稍不注意也会失火，一旦失火便可能引发“火烧连营”的大灾情。1923年9月1日，日本关东地区发生8.2级地震。震后，在距震中区100余公里的东京城内引发了136起次生火灾，大火很快联成一片，持续燃烧了三天两夜，东京地区至少2／3的房屋被烧毁。这次关东大地震共死亡近10万人，其中绝大部分是被大火活活烧死的。

地震中，汽车、火车、船舶、飞机等交通工具相互碰撞起火也是次生火灾的个重要成因。在地震发生时，汽车、火车等交通工具失控而引发碰撞事故，从而导致交通工具自身起火或所载货物起火，再加上交通工具还有流动性，起火后往往会引燃周围建筑或设施。电线、电器火灾也是地震次生火灾的重要成因。地震时，大地突然强烈震动，建筑物纷纷发生变形甚至倒塌，城乡电网因此受到极大的破坏，极易引起电线短路而出现超负荷电流，从而引起相连电器发生过载火灾。在我国地震记录中，由于地震造成工矿企业的输电线路短路，引起输电变压器火灾，从而造成较大经济损失的案例是很多的。

除了上述种种地震次生火灾外，还有其他些情形的次生火灾。例如，地震产生的裂缝就可能使甲烷等地下可燃气体逸出，这些可燃气体遇到明火便会引发火灾。这类火灾在我国1975年海城地震、1976年唐山地震时都曾出现过。

二、地震次生火灾的特点

(一)地震次生火灾与地震的伴生性

地震时，由于电线短路、煤气泄漏、油管破裂、炉灶倒等原因，往往造成火灾。如：1964年美国阿拉斯加地震，一个大型油罐受震爆炸起火。1 964年日本新泻地震，一个大型油罐受震破裂，爆炸起火导致煤气管线破坏75％。而且强烈地震将使大量房屋倒塌，遇到失控的火源、电源后，同样也将发生火灾。地震发生后，供居民临时避难用的抗震棚也极易引发火灾的发生。唐山大地震仅抗震棚失火，天津就发生了452起。1923年日本东京和横滨地震有38000人被烧死在广场。1975年海城地震，由于抗震棚失火，共烧死424人，比震死的人还多。

(二)地震次生火灾的同时多发性

强烈地震发生后，对地震区的破坏往往是全范围性的，常常使得震区内同时有多处起火，这是地震次生火灾的一大显著特征。1906年美国旧金山8.3级大地震，全城五十多处起火。海城地震发生当天就起火36起。唐山地震和1996年丽江地震，也出现了数处同时起火。在横滨和东京地震中，横滨地区共有208处、东京地区共有136处同时起火，总烧毁447000幢房屋，烧死56000人。

(三)地震次生火灾的难以扑救性

由于地震次生火灾具有易发性和多发性，给消防队扑救工作带来了困难。除此之外，地震往往导致电气线路中断，桥梁隧道等交通干线毁坏，通讯中断，消防站倒塌，消防器材遭到破坏，从而使电厂停电、水厂停水、消火栓内没有水源，消防队不能像往常一样及时出动，到达火场迅速展开灭火救援活动。

三、地震次生火灾的预防措施

(一)地震区的城市总体布局

由于地震和地震次生火灾的广泛破坏性，地震区城市消防规划应考虑在城市的总体布局中。对易燃易爆单位和公众聚集场所应充分考虑风向和安全防火间距，石化企业应布置在河流下流，尽量避开地震断裂带和古河道。地震区内的消防站，应将站内的车库、通讯，值班，值勤位置以及相关的建筑物按当地地震基本裂度提高一度进行抗震设施，并尽可能地留出备用场地和备用出口，以保证抗震救灾的要求。

(二)建筑物的抗震加固设计

地震往往导致大量房屋的倒塌，将增加地震次生火灾发生的可能性。由此，建筑物的抗震加固设计是预防地震次生火灾的一个出发点。建筑物的抗震加固设计，包括基础的抗震加固设计和结构的抗震加固设计。

1　基础一般而言，地震波是通过地层内的不同介质到达地球表现，并通过建筑物场地对建筑物施加影响的。场地的地震反应因场地的类别而异，其影响因素是多方面的，地震时地基液化失效，会造成建筑物下沉、浮升、倾斜、开裂及滑移。为此，在地震设防区，应制定出较为精确的地震基本裂度，对建筑物场地进行周密而细致的勘察，选择地势平坦，较为开阔的场地，避免在陡坡、深沟、峡谷地带以及处于断

层的地段来建筑房屋，采取设置地下连续墙等方式使地基的剪切变形受到约束。

2　建筑结构。建筑结构的抗震设计，应考虑其强度、变形能力、整体性能等诸方面的要素。分别从建筑结构形式、建筑结构体系以及建筑构件和材料上充分考虑抗震强度。

3　抗震棚。抗震棚是地震发生之后供人们临时避难用的场所。由于其多为临时搭建，构造简单，采用的建筑材料多为可燃物，室内物品堆放杂乱，缺少必要的灭火器材。加上火源管理困难，往往容易引起火灾的发生，造成人员伤亡和财产损失。应注意抗震棚的选址、材质、照明设施达到防火安全要求，特别要留心抗震棚周围应有固定的消防水池和天然水源，以利于火灾的扑救。

(三)燃气、煤气管道抗震设计

纵观几次大地震次生火灾，大都由于城市燃气、煤气管道遭到破坏之后发生破裂泄漏引起的。因此，燃气、煤气管道的抗震设计是预防地震次生火灾的关键所在。

城市燃气、煤气管线均应采用钢管，且宜铺设在管沟内，采取相应的防静电措施。并且还要注意与建筑物、构筑物或相邻管道之间保持定的防火间距。

储油罐区，应按当地抗震基本裂度提高一度进行设防。对已建的罐，在罐底圈壁上加二至三圈钢筋箍带进行加固处理，以减轻塑性变形。

油库、油站等建筑物、设备要进行严格的抗震设防和可靠地基的处理，架空管道采取防下滑措施。

(四)地震区的消防水源

强烈地震引起的火灾。往往因为城市供水管道破裂，消火栓内没有水源，消防队无法开展灭火救援活动。因此，在地震区，不仅要对城市供水管道进行抗震设计，而且必须预备一定的消防水源。

1　城市给水设施抗震设计。城市给水输配管应铺设在土质良好的地区，不宜设置在抗液化能力较差的场地。给水管道一般采用钢管、灰口铸铁管、预应力混凝土管和石棉水泥管。管道埋置深度适当。管网应布置成环状。且各环要相互连通。供水区域较大时。可划分为几个小供水区，设置的管道控制阀，每隔100米左右设置1个。

水塔应用钢筋混凝土或钢材料建筑，设法加入斜构件。水塔建筑成圆筒开，并保证水塔附属设施与其紧密连成个整体。

2　应急消防水源及贮配装置。尽管对给水设施进行了抗震设计，但在强烈地震发生之后，最方便、实效的还是应用天然水源，同时。还应设置定的贮水装备，以满足应急需要。

在地震区，要有计划地增加消防水池数量，并充分利用天然水源。在公园、校园、大型公共场所及地下建筑设置一定的消防水池，与此同时，要开掘定数目的水井。给消防队配备补水车以及构筑定数量的贮水槽。

(五)交通道路的抗震设计

地震引起火灾之后，受灾区迫切需要解决的问题是消灾、灭火。交通道路的破坏，将给消防人员带来困难。因此，保证道路畅通是预防地震次生火灾的一个重要条件。

在道路的技术勘察设计过程中，铁路或公路定线必须考虑与局部地震效应有关的全部工程条件。选定路线要尽可能绕避基本裂度大于9度的高裂度地震区，避开地震时可能坍塌而严重中断公路交通的各种构筑物，桥梁宜采用梁式桥梁，优先采用简支桥梁，尽量减少多儿拱桥、弯桥、斜桥，桥墩宜采用低坡台、低档墙、低路堤。

在地震区，还应修建段供震备用的低标准的辅助道路，城市应设置两个或两个以上不在同经纬线上的对外联系的出口，并加强与临近公路的联系。

(六)地震区的消防通讯

强烈地震发生之后，通讯设施往往遭到定程度的破坏，从而影响了火灾报警和火场的指挥调动。因此。须认真做好通信设施的抗震设防和震后应急的通信工作。

城市通信要有幅射成网的通信网络，市话建设采取有线和无线相结合的通信系统，且两者的机房应分开设置。

要对通讯建筑进行加固，推广使用抗震柜、蓄电池抗震框架，采用地下电缆连接通信线路。

消防部门应建立计算机指挥中心，建立无线通讯网络，给消防车装备车载无线电台。以满足火灾扑救的需要。

(七)供电系统抗震设计

强烈地震发生之后，将使电力系统遭到破坏，一方面将会产生大量失控的电源。成为地震次生火灾的点火源；另一方面，将带来系列的负面影响。为此，应对供电系统进行抗震设防。

城市供电，应采用多电源环路供电。变配电所、控制室及调度室等建筑物的设计，应按当地抗震基本裂度提高一度进行抗震设防。电气产品，采用高强度材料或产品自振周期大于或小于地震波卓越周期的产品，选择最佳的减震体系以减小地震引起设备的内力突变，提高设备的抗震能力。

四、地震期间的火灾扑救

尽管采取了一系列的预防措施，但强烈地震旦发生，地震次生火灾便不可避免。消防部门担负着抢险救援的神圣使命，在地震发生期间仍需克服重重困难开展灭火救援活动。因此，做好震前的准备工作，合理运用灭火战术，是扑救地震次生火灾的关键所在。

(一)地震前的准备工作

随着现代科技的发展，科技手段愈来愈先进，当有地震预报通知时，消防部门应着手做好扑救火灾的准备工作。要组织官兵学习有关地震科普知识，掌握地震次生火灾的特点和扑救地震次生火灾的技战术措施；确定出地震区内的消防重点保护单位。绘制出天然水源分布位置图，并估算出贮水量；在便利的场所设置消防器材装备、油料、灭火剂和汽车零配件等物质储备供给点；制订无线电话、电台组网联络方案、应急联络信号和方法。并给各单位配发无线通信器材，除此之外，还要向群众宣传地震知识。使他们掌握预防和扑救地震次生火灾的方法。

(二)抢险救灾过程中的火灾扑救

1　迅速掌握震后灾情。地震发生后。各级消防部队应立即向上级报告灾情。各级消防指挥机关向震区消防部队了解地震破坏情况，如消防队人员伤亡、消防车辆和装备器材的损坏程度等。

2　统一调配灭火力量。在火灾中，各级消防指挥机关应贯彻“先重点，后一般”，“先救人，后救物”，“先市区，后效区”的出动原则，把消防队投入到最急需要的地方。总指挥应统观全局，及时准确地调派、部署灭火力量，依据火场情况，向上级部门报告，请示调派增援力量。

3　合理搭配人员。由于地震引起的破坏是多方面的，消防部队在进行灭火战斗时必须合理搭配人员。组织小分队，配备推车装载手抬机动消防泵、水带和破拆救援工具等奔赴现场作战。

4　组织群众参战。地震次生火灾的同时多发性，决定了消防力量的不足。因此，要向群众宣传防火，灭火常识，立足于自救互救。在地震区成立群众性防火组织，组织群众参战灭火。

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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。

根据电气设备的需要，有的大型设备如筑变压器、GIS设备等有时要布置在室内，因此结构常常要布设跨度不小于6m大梁。新“抗规”补充规定了大跨混凝土梁支承构件的构造和承载力要求，不允许采用一般的砖柱或砖墙，要严格按照7.3.6条对相应构件进行可靠连接，并采用一定的加强措施。

结语

随着变电技术的不断发展，变电站内建构筑物的高度越来越高、体型变化更为复杂，各种新型结构体系也在不断出现，我们在认真执行新“新抗规”设计的同时，为保证变电站的安全运行，还需要进一步去探讨抗震设计理念。

参考文献:

【1】建筑抗震设计规范（2008版）（GB50011-2001）

【2】建筑抗震设计规范（GB50011-2001）

【3】王亚勇. 概论汶川地震后我国建筑抗震设计标准的修订. 土木工程学报, 2009

【4】王亚勇、戴国莹. 《建筑抗震设计规范》的发展沿革和最新修订.建筑结构学报，2010

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中图分类号：S972文献标识码： A

一、电气设备的机柜设计方法

（1）、环境设计

环境的种类繁多，不同的研究对象对环境的分类各不相同，电子设备所处的环境，大体上可分为自然环境、工业环境和特殊使用环境三大类，其中自然环境的影响因素主要包括温度、湿度、气压、盐雾、降水及生物因素等，大港油田所处地区属北半球暖温带半湿润大陆性季风气候，总的气候特征为：四季分明，光照充足，温度适中，雨热同期。年降水分布不均，具有春旱、夏涝、秋吊的特点。电气设备机柜的环境防护设计，是指对元器件、材料的选择及防护措施，尤其是环境温度、湿度及灰尘将对电子设备中产生不良的影响及后果。

因此，电气机柜的选材、结构与表面处理要满足温度，湿度，盐雾，灰尘和沙，大风等气候条件对设备的要求，电气机柜的正常使用条件为周围空气温度不超过+55℃，而且在24h内其平均温度不超过+35℃。周围空气温度下限为-10℃；大气条件为空气清洁，相对湿度为20%～80%，无凝露产生。机柜为户内安装，安装在周围空气清洁、无导电、无爆炸尘埃、无强烈振动和冲击的场所。宜采用市场通用机柜，如我司为南瑞、四方、长源、鲁能配套满足国网规范-国网柜以及专属用柜；若使用场所不符合正常使用条件时，应根据有关产品标准或根据制造商和用户的协议进行设计和使用，加防尘、防水、防电磁结构装置以及温控设备。当机柜在适于霉菌生长的场所使用时，机柜应具有防尘抗霉菌的能力；当机柜用于海边时，机柜应具有抗盐雾腐蚀抗凝露的能力。电气机柜的防水要从机柜的结构上入手，如机柜顶板适当外沿、门框翻边结构、接缝处采用密封胶条等，选用密封胶条时要选用耐高温，抗老化材料。可以在通风口处加用过滤网来实现电气机柜的防尘。

（2）、防直接接触保护设计

绝缘防护是采用绝缘技术将带电的部分与外界全部隔开，杜绝正常工作状态下与危险的带电部分的接触，这是一种完全的防护。使用的绝缘必须能长期承受在运行中可能受到的电气、化学、机械及热应力的影响（例如碰撞、摩擦、拉压、扭曲、电蚀、大气污秽、高低温及变化、电解液）等对应力产生的影响。用作直接接触防护的绝缘材料应满足介质强度、绝缘电阻、泄漏电流的考核要求。但一般如能以安全距离加热缩套管保证

（3）、外壳或遮栏的防护的设计

要求采用遮栏或外壳将危险的带电部分与外部完全隔开，以此避免从经常接近的方向或任何方向的直接触及危险的带电部分，是一种完全的保护。外壳防护除最少符合GB4208―2008规定的IP20外，且:

1、外壳防护的壳体应该是封闭的连续体，并且在规定的位置上固定，设计制造得使用者或第三者不得借于工具进行拆卸或打开；

2、外壳应有足够的稳定性及机械强度，即结构、材料、尺寸具备足够的稳定性和耐久性，能承受正常使用中可能出现的机械压力、碰撞和不正常操作引起的应力变化。

（4）、噪声、振动和抗震

1、噪声

降低噪声对人员的影响，特别是对操作人员的影响是安全设计的重要目标。噪声设计要依据规定的噪声限值和测量方法的规定进行。降低噪声的设计往往会明显增加制造的成本，因此应优先考虑有针对性的设计。

2、振动

在设计上，要从以下几个主要方面限制振动对人的影响：

振动强度：以加速度来描述，计量单位为m／s2；

振动频率：范围为8Hz-10000Hz。振动可能是周期性的，也可能是具有分布频谱的随机或非周期性，还可能为某频带范围内的连续冲击型激振；

振动方向：以心脏为原点，直角座标系相应方向（X、Y、Z）上进行；

振动持续时间：指人体在振动环境中的连续暴露时间，它的限值与振动强度值有关。

3、抗震

抗震设计的目的主要是为了降低地震条件下对机柜的影响，以及这种影响对人体的危害。抗震设计的根据是，对地震破坏影响和设计对象对使用环境的地震情况的估计。（抗震能否移第3条外壳应有足够的稳定性及机械强度中）

（4）、防止过热和低温

机柜外壳温度过高（过热）或过低（低温）易灼伤人体的皮肤，外壳的热辐射还会影响周围设备的安全运行，对此应有设计措施加以防护。应研究机柜外壳表面的功能状况，例如区分功能性热表面及其相邻的表面、过冷表面等，以针对不同的表面对人体伤害的影响大小提出设计上的措施。主要应加温控设备防止柜内温度过热和低温，防止设备误动作，保证设备使用寿命。

二、提高电气设备中的机柜设计的应用措施

（1）、新工艺，新材料在设计中的应用

在机柜设计中使用了一些新的零件工艺，精饰就是其中之一。在对机柜右侧？19寸标准插箱设计时，要对其元件非有效装配区域用面板来进行装饰，面板的外观处理可以有几种处理方法，如喷柒表面、氧化及一些传统的工艺方法，但如何能够使其整体效果统一，通过多次实验，最终确定使用与19寸机箱风格、外观效果接近一致的精饰新工艺，既达到了与19寸机箱外观的一致，又使其整机效果提高同时，提高了设备的档次。 在机械零件的设计中，设计还使用了新材料，使用了玻璃钢材料来制作零件。在护罩的设计时，由于其形状特殊复杂，工艺复杂。如选择的一般材料加工很难完成；如使用工程塑料，则成本提高且又没有批量，故使用了玻璃钢材料。既降低了成本，又满足了使用要求，同时达到了设计效果。

（2）、新结构在机柜设计中的应用

机柜的结构设计已成为实现产品技术指标的重要组成部分。对机箱机柜设计提出以下基本要求：

1、保证产品技术性能、指标的实现；

2、便于设备的操作使用和安装维修；

3、良好的结构工艺性；

4、易于贯彻执行标准化；

5、重量轻体积小；

因此，机柜设计中使用了新的结构。使用了19寸标准机柜铝型材连接的立柜式机架机柜结构，顶板和底版均为铝合金铸件，代替了传统的焊结和铆接结构。内部使用了高度进制为44-45mm的标准尺寸系列积木化结构的插箱、插件。

铝型材结构简单、易于安装维修并有良好的结构工艺性；使整机在装配过程中降低了装配难度，同时却提高了装配精度和装配质量；在装配质量和配合精度上由于其批量生产的情况均比焊接结构容易得到保障，尤以大型机箱（柜）上反应更为突出；对装配人员的素质要求相应降低，容易实现批量流水化的生产装配。

铝型材外表面，给人一种柔软，光泽的感觉，并具有较高的表面光洁度和综合表面质量重量轻体积小。因此我司帮一些要用机、动车上的客户利用铝型材做为机柜骨架，利用其外观表面质量，利用型材表面衬托出结构轮廓的棱边，使机柜整体给人以清爽、美观的效果，同时又不喧宾夺主，起到了很好的装配与造型效果。

（3）、提高开孔的屏蔽效能的措施

阵列孔对于屏蔽影响因素最大的是孔的深度，其次是孔的最大尺寸。当散热与屏蔽存在矛盾时，比较理想的方式是增加孔的深度，同时增加孔的最大尺寸，或是减小孔的最大尺寸，同时减小孔间距（增加孔的数量）。工程实际中，阵列孔的屏蔽效能最高为30db/1GHZ。如果需要更高等级，或是屏蔽和散热矛盾十分突出，可以考虑采用波导通风板（较常用的蜂窝板）。波导通风板的屏蔽效能可以十分高，孔隙率大，是一种理想的通风方式。但必须注意其昂贵的价格，一般情况下不建议使用。通风孔的屏蔽效能稳定性、一致性十分好，设计时基本上不必考虑安全余量问题。为了减少辐射，一般情况下对开孔。活动门可以进行屏蔽。并注意保证开孔板与屏蔽材料、活动部件与主体无间隙导电连接。屏蔽材料大致分为5类，金属丝网，打孔金属板，波导通风窗，铝带叠压网通风窗，发泡金属通风窗。

三、结语

总而言之，在电气设备的机柜设计过程中，要优先考虑安全技术、方便使用与满足经济效益上的要求，细化每台设备的机柜设计方案，为每个环节设定清晰的目标，对各环节设计及性能做好相关的测试。机柜设计不是表面化的东西，因此，相关人员应该提高认识与重视，注意通用化。

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中图分类号:TU

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)07-0316-01

1 有关建筑结构设计

(1)建筑结构设计基本内容。结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础,墙,柱,梁,板,楼梯,大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系,包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容由上可知为:基础的设计上部结构的设计和下部设计。

(2)建筑结构设计基本原则。工程结构可靠度设计统一标准,该标准为统一工程结构可靠度设计的基本原则和方法,使设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求,制定本标准。本标准是制定房屋建筑、铁路、公路、港口、水利水电工程结构可靠度设计统一标准应遵守的准则。在各类工程结构的统一标准中尚应制定相应的具体规定。本标准适用于整个结构、组成整个结构的构件以及地基基础,适用于结构的施工阶段和使用阶段。工程结构必须满足下列功能要求:①在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用;②在正常使用时,具有良好的工作性能;③在正常维护下,具有足够的耐久性能;④在设计规定的偶然事件发生时和发生后,能保持必需的整体稳定性。结构在规定的时间内,在规定的条件下,对完成其预定功能应具有足够的可靠度,可靠度一般可用概率度量。确定结构可靠度及其有关设计参数时,应结合结构使用期选定适当的设计基准期作为结构可靠度设计所依据的时间参数。工程结构设计宜采用分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计方法。工程结构设计时,应根据结构破坏可能产生的后果(危及人的生命,造成经济损失,产生社会影响等)的严重性。

(3)建筑结构设计的基本方法。结构设计的阶段大体可以分为三个阶段:结构方案阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段。以方案阶段为例,方案阶段的内容为:根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度、工程地质勘查报告、建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式(例如,砖混结构、框架结构、框剪结构、剪力墙结构、筒体结构、混合结构等等,以及由这些结构来组合而成的结构形式)。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。

2 我国建筑结构设计应该注意的问题

2.1 切实提高设计质量

(1)提高设计质量保证结构安全。中央多次强调同时也制定了一些重要的法规,第68号令和质量条例,对各方责任主体的违法违纪行为作出了具体的规定。质量责任制重在责任追究,从设计行业来看,在有些方面还需继续完善。①制定合理设计周期。②建立工程设计各级行政和技术人员责任制。③工程设计签字制度统一规定。(2)推行工程设计咨询和强化设计审查。设计院对某些已建成工程进行回访时,甲方反映在工程开始阶段对发展趋势不了解,建成后在使用功能和内部设施方面感到滞后,留下不少遗憾,希望设计单位在工程前期多介绍一些超前的设计思想。可以预见,开展设计咨询的必要性将会逐步被认识。设计审查有利于政府对设计质量实行监督。设计是工程建设的龙头,抓好设计审查对保证结构安全,节约投资将起到重要作用。

2.2 建筑结构设计与电气专业设计的协调

电气专业的室内敷线,原则上应以导线在金属管中沿墙及楼板暗设,这对于预制装配整体框架、框架一剪力墙结构是很困难的。穿梁的垂直管道要在预制梁制作时预留孔道,并且梁宽和墙厚尽量一致,如不一致则要求墙的一侧与梁的侧面平齐,使穿梁管不露墙外。高层建筑平面电梯井道的位置确定后,电梯机房位置也就确定下来,电梯机房内孔洞、预埋件较多,电梯机房荷载也比较大,因此应详细了解所选型号电梯土建条件并注意单台布置和多台布置的差别。由于电梯井道一般作为钢筋混凝土剪力墙,除承受竖向荷载外,还承受水平力作用,因此应校核洞口削弱后的强度。

2.3 在多高层结构设计时,应尽可能避免短柱

其主要的目的是使同层各柱在相同的水平位移时,能同时达到最大承载能力,但随着建筑物的高度与层数的加大,巨大的竖向和水平荷载使底层柱截面越来越大,从而造成高层建筑的底部数层出现大量短柱,为了避免这种现象的出现,对于大截面柱,可以通过对柱截面开竖槽,使矩形柱成为田形柱,从而增大长细比,避免短柱的出现,这样就能使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下,达到最大的水平承载力。

3 今后建筑结构设计的发展展望

(1)概念设计将发挥越来越大的作用。概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造的问题,以达到合理抗震设计的目的。概念设计是根据抗震设计的复杂胜、难以精确计算而提出来的一种从宏观上实现合理抗震,避免不必要的繁琐计算,同时为抗震设计创造有利条件,使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况的设计方法。

(2)采用先进的计算理论。空间受力分析,非弹性变形分析,塑性内力分析,由加载到破坏的全过程受力分析,时程分析,最优化设计,方案优化等先进科学的设计方法、设计理论将得到越来越多的应用。

(3)采用主动设计,使设计更合理、更经济。今后的设计除了提高结构抗力,还应考虑尽可育跳咧氏作用效应。因为阳氏作用效应,对增加结构安全性,阳氏造价,节约投资意义重大。