臺(tái)泥、亞泥未受6.7級(jí)地震影響 水泥廠應(yīng)該如何防震(附方案)
中國地震臺(tái)網(wǎng)正式測(cè)定:4月18日13時(shí)01分在臺(tái)灣花蓮縣海域(北緯24.02度,東經(jīng)121.65度)發(fā)生6.7級(jí)地震,震源深度24千米。震中位于花蓮縣附近海域,距海岸僅1公里。
今年以來,臺(tái)灣共發(fā)生四級(jí)以上地震21次,其中4.0到4.9級(jí)15次,5.0到5.9級(jí)5次,6.0級(jí)以上1次,最大地震是本次地震。近一年來,臺(tái)灣共發(fā)生四級(jí)以上地震52次,其中4.0到4.9級(jí)41次,5.0到5.9級(jí)8次,6.0級(jí)以上3次,最大地震也是本次地震,同時(shí)也是臺(tái)灣2016年以來最大地震。
臺(tái)灣水泥和亞洲水泥在花蓮當(dāng)?shù)囟加猩a(chǎn)廠家。中國水泥網(wǎng)第一時(shí)間與對(duì)方取得聯(lián)系。在回復(fù)中,雙方均表示此次地震對(duì)于水泥生產(chǎn)未造成影響。另據(jù)當(dāng)?shù)孛襟w報(bào)道,亞泥新城廠在地震后出現(xiàn)揚(yáng)灰情況,但經(jīng)亞泥確認(rèn)為水泥原料灰塵揚(yáng)起,機(jī)具皆無大礙。
據(jù)了解,臺(tái)灣歷來地震較多,臺(tái)泥和亞泥也一直將安全生產(chǎn)和防災(zāi)減災(zāi)放在了工廠生產(chǎn)經(jīng)營的突出位置,此生產(chǎn)線抗震能力強(qiáng)。
另外,據(jù)中國水泥網(wǎng)統(tǒng)計(jì),臺(tái)泥在花蓮擁有三條生產(chǎn)線,產(chǎn)能約680萬噸。亞泥在花蓮地區(qū)也有三條生產(chǎn)線,產(chǎn)能在400萬噸左右。
我們來看看水泥廠的抗震設(shè)計(jì)要怎么做?
抗震設(shè)防烈度9度與8度時(shí)水泥廠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)比
在中國地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖中,設(shè)計(jì)基本地震加速度值≥0.40g、也就是抗震設(shè)防烈度為9度及以上的區(qū)域很少,我們的工作中也很少遇到在抗震設(shè)防烈度為9度及以上區(qū)域的工程。那么,在此烈度條件下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有何特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)的工程量與低烈度條件下有多大差別呢?我院在2011年同時(shí)承接了兩條規(guī)模相同的水泥生產(chǎn)線,分別位于抗震設(shè)防烈度為8度(設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.20g)和9度(0.40g)的地區(qū),其中有些車間的尺寸及荷載相似,在此,筆者從結(jié)構(gòu)方案和工程量總結(jié)、對(duì)比了其中一些相似的車間,希望能對(duì)大家在遇到類似的情況時(shí)有一些借鑒。
下面,筆者主要選擇了窯頭廠房(單層)和旋風(fēng)筒樓(多層)分別進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)構(gòu)計(jì)算程序采用PKPM,工程量也是由程序統(tǒng)計(jì)的。因兩工程的地質(zhì)情況不同,基礎(chǔ)方案不同,本文僅對(duì)比了兩車間的上部結(jié)構(gòu)。為簡化,下文中將位于抗震設(shè)防烈度為8度區(qū)的工程簡稱為8度工程,將位于9度區(qū)的工程簡稱為9度工程。
1 窯頭廠房
1.1 廠房尺寸。廠房為單層,頂面高度為8.000m,柱底高度為-2.000m,平面尺寸參見圖1:
1.2 8度工程設(shè)計(jì)。此工程采用常規(guī)的框架結(jié)構(gòu)方案,框架柱的尺寸從600x600~800x800mm。
1.3 9度工程設(shè)計(jì)。此工程如果仍采用與8度工程相同的框架截面,結(jié)構(gòu)的層間位移角將達(dá)到1/298,不滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011中第5.5.1條中規(guī)定的框架結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值1/550的要求,因此,需增加結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度。在設(shè)計(jì)過程中,我們對(duì)比了加大框架截面尺寸和設(shè)置抗震墻兩種方案,從對(duì)比的結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用設(shè)置抗震墻的方案工程量更省,我們最終的設(shè)計(jì)即采用了框架-抗震墻的方案,在下圖1所示位置設(shè)置了抗震墻,墻厚為300mm。所有柱截面尺寸均為600×600mm。
1.4 工程量及造價(jià)對(duì)比。上述兩種方案的對(duì)比見下表:
注:表中混凝土單價(jià)按860元/m3、鋼筋單價(jià)按6500元/t計(jì)算,下表相同。
2 旋風(fēng)筒樓
2.1 廠房尺寸。廠房的平、立面尺寸見圖2。兩工程的基礎(chǔ)埋深有些差別,其中:A軸基礎(chǔ)埋深相同,為1軸處-9.000m、3軸處-10.800m;其他軸處8度工程埋深均為-6.500m,9度工程埋深均為-3.500m。
2.2 8度工程設(shè)計(jì)。此工程采用常規(guī)的框架結(jié)構(gòu)方案,框架柱的尺寸從700x900~1000x1200mm。
2.3 9度工程設(shè)計(jì)。在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011中第6.1.1條的表6.1.1中規(guī)定,9度時(shí)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋適用的最大高度為24m,本廠房的高度已超過這一要求。因此,我們選用了框架-抗震墻的結(jié)構(gòu)方案,在B、C軸之間設(shè)置了抗震墻。
2.4 工程量及造價(jià)對(duì)比。上述兩種方案的對(duì)比見下表:
3 分析、總結(jié)
通過以上兩個(gè)廠房的對(duì)比,我們可以看到,對(duì)于混凝土框架結(jié)構(gòu),當(dāng)抗震設(shè)防烈度從8度提高到9度后,工程的造價(jià)會(huì)提高30%以上。根據(jù)我們以前搜集的資料,對(duì)于鋼筋混凝土抗彎框架,當(dāng)設(shè)計(jì)基本地震加速度值從0.05g提高到0.10g時(shí),投資增加約1%;從0.10g提高到0.20g時(shí),投資增加約6%,增加額并不大。這從我們以前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也可以驗(yàn)證以上的數(shù)據(jù),當(dāng)設(shè)防烈度為7度時(shí),采用與6度相同的框架截面僅配筋稍做增加,即可滿足抗震設(shè)計(jì)要求;當(dāng)設(shè)防烈度為8度時(shí),與7度時(shí)相比,配筋或截面及配筋稍做增加,也可滿足要求。通過本次9度工程的設(shè)計(jì),我們注意到,對(duì)于混凝土框架結(jié)構(gòu),無論是單層還是多層,框架的截面及配筋比8度條件下增加很多才能滿足抗震設(shè)計(jì)的要求。而較大的梁、柱截面有時(shí)會(huì)影響到建筑的使用或美觀,此時(shí),應(yīng)考慮采取不同的結(jié)構(gòu)方案來進(jìn)行設(shè)計(jì),在此情況下,框架-抗震墻結(jié)構(gòu)是一個(gè)可選擇的方案。在本工程中,包裝車間(高度20.4m)、辦公樓(4層、總高13.5m)最終都是采用的框架-抗震墻結(jié)構(gòu)。
在抗震設(shè)防烈度為9度時(shí),地震作用成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制作用,不僅是對(duì)框架結(jié)構(gòu),對(duì)水泥廠中的其他結(jié)構(gòu)也一樣。例如,對(duì)于筒倉結(jié)構(gòu),當(dāng)筒倉較高時(shí),在地震作用下,筒壁內(nèi)會(huì)產(chǎn)生拉力,筒壁的豎向配筋不能再按構(gòu)造配筋,應(yīng)按計(jì)算增加豎向抗拉鋼筋;另外,有些庫在水平地震作用下產(chǎn)生的剪力已經(jīng)大于筒倉支撐結(jié)構(gòu)的抗剪承載力,需要增加支撐結(jié)構(gòu)的截面或提高其混凝土強(qiáng)度等級(jí)。
4 結(jié)語
抗震設(shè)防烈度為9度時(shí),結(jié)構(gòu)的工程量及造價(jià)較低烈度條件下有較大增加,本文通過實(shí)際工程做了一些對(duì)比、總結(jié)。由于筆者水平有限,有些方面可能并不全面,謹(jǐn)希望能通過本文給大家提供一些有益的幫助。
編輯:梁愛光
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