湛江生物质发电厂是目前全球单机容量最大的生物质发电工程，其主厂房高度及跨度较大，且竖向荷载较大（14. 5m布置有料斗、16m层布置有除氧器、27m层布置有架空的皮带机等质量过于集中的设备），抗震问题较为突出。用普通混凝土计算时发现纵、横向框架柱截面高宽比较大，且承受很大的竖向荷载，其轴压比过大成为框架设计的突出问题。在其他电厂的主厂房计算中经常碰到这种情况：框架柱的截面大小由轴压比限值确定，而框架柱的配筋却由构造配筋率决定，这里就存在着不合理的地方，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机、秸秆颗粒机、秸秆压块机压制的生物质颗粒燃料。
在主厂房结构中应用高强混凝土则可以显著减小柱子的截面尺寸，减轻结构自重和减小钢筋用量，拉大柱距；另外还可以充分利用钢筋的强度，具有明显优点，可获得较高的经济效益，但高强混凝土在物理力学性能方面最主要的缺点是脆性较大、延性较差，不利于结构抗震。为了在设计过程中改善高强混凝土结构的抗震性能，本文结合湛江生物质发电项目工程主厂房的结构设计，在混凝土及钢筋强度等级的选取、柱子轴压比限值的选取、如何处理好程序计算与单个构件设计之间关系等方面阐述了所采取的相应措施。
2、生物质发电厂概况
本发电厂工程主要以湛江地区甘蔗叶和桉树加工剩余物如树皮、树枝和木块等为燃料发电。电厂规划容量4×50 MW机组，本期工程建设2台50MW凝汽式汽轮发电机组，配2台生物质燃料220 t/h高温高压循环流化床锅炉，预留再扩建2×50 MW机组的条件。
本工程抗震设防基本烈度为7度，设计基本地震加速度值为0. i0 9。主厂房框架抗震等级为二级。
主厂房为常规四列式布置，由汽机房、除氧间、炉前料仓间组成。汽轮发动机组纵向布置，除氧器露天布置于除氧间屋面，上料皮带从主厂房固定端及扩建端引入；集控楼布置在汽机房1～3轴之间，两机一控设计；设计方案充分体现了模块化、物理分散的设计原则。
主厂房采用现浇钢筋混凝土结构，横向为框排架结构体系，由汽机房A排柱及屋盖系统、除氧料仓间框架组成，纵向由纵梁与柱构成纵向框架受力体系，两机之间不设变形缝，两台机主厂房一次建成。汽机房各层平台与固定端、扩建端连成整体，减少抗风柱的计算高度，不另设抗风桁架。
主厂房柱矩9m，纵向总长88.0m(汽机房纵向总长72.0 m);汽机房跨度24.0 m，除氧间跨度7.0 m，料仓间跨度11.0m.A、B、C及D排柱均采用矩形断面。A、B、D排柱断面尺寸600 mm×1100 mm，C排柱断面尺寸600mm×1200 mm。
3、高强混凝土在湛江生物质电厂主厂房结构中的应用
3.1混凝土强度等级的选取
混凝土随着强度等级的提高，其脆性也越大，因此合理的选取强度等级很重要。选取⑩轴与◎轴相交的柱子，柱子截面大小为600 mm×1 200mm。计算结果表明，随着混凝土强度等级的提高，柱子的轴压比和层间位移角明显减小。当混凝土强度等级超过cso后，轴压比和层间位移角减小的幅度减少，特别是当混凝土强度等级超过C55后层间位移角几乎没有减小，也就是说当混凝土强度等级达到一定程度后，继续提高其强度等级对减小结构的层间位移角作用不大，综合考虑轴压比和结构的变形以及高标号混凝土的脆性后，主厂房的混凝土强度等级最终选用C50。
该电厂主厂房中由于荷载分布不均，各层柱子的轴压力差别较大。因此，主厂房框架的混凝土级别随着轴压比的减小而采用不同的等级：4m层和8m层为管道层，往上还有料斗及除氧器，框架柱轴压力较大，因此考虑在8m层及以下采用C50,8m层以上则采用C40，而在以受弯为主的次梁、楼板结构中，混凝土强度等级取C30，这样可以充分发挥混凝土的强度，达到预期的目的。
3.2钢筋强度等级的选取
高强混凝土的变形能力较差，而混凝土构件和结构的抗震能力与其延性密切相关，因此需要适当增强构件的延性。
高强混凝土的脆性随着强度提高而增大，所以在主要受力截面上的受压区高强混凝土必须设计成约束混凝土。混凝土受压时在侧向有膨胀趋势，这时应从侧向给受压的混凝土以约束，限制其横向的膨胀变形，封闭箍筋、焊接网片、外包钢管，或者在混凝土中掺加纤维都能起到约束作用，其中尤以封闭箍筋最为常用。但是过低的配箍率根本起不到约束作用，尤其是箍筋的约束并不能阻止箍筋外的混凝土保护层的剥落。
为了提高箍筋的约束效能，该主厂房柱子的箍筋采用较高强度的钢种( HRB335)以及采用复合箍的型式，并适当提高配箍率，同时柱子的纵向钢筋采用高强度的主筋( HRB400)，这样可以与高强混凝土的强度优势相匹配。
3.3轴压比限值的选取
影响构件延性的另一个主要因素是轴压比，因而在进行抗震设计时轴压比限值的选取是非常重要的。如果轴压比限值定得较低，则构件的破坏可以控制在大偏压破坏范围内，试件的延性较好，相应的约束箍筋的数量也较少，但是如果轴压比限值定得太低，柱截面的尺寸就较大，不能充分发挥高强混凝土的优势。高轴压比情况下，在水平荷载施加之前，柱子已经产生了较大的预压应变（预压应变降低截面的塑性转动能力），使构件的延性变差，因此柱子的轴压比限值也不能定得过高。
JGJ3-2002《高层建筑混凝土结构技术规程》与GB 50011-2001<建筑抗震设计规范》（2008版）中抗震等级为二级的框架轴压比限值均为0.8。考虑到工艺所提资的荷载较为粗糙，不能准确反映主厂房在正常运行后的实际工况；同时由于柱截面高度较大，在框架中多处形成短柱，因此在主厂房计算时适当降低了柱构件的轴压比限值，该工程取0.7。这样可以使构件在抗压、抗剪等方而留有充足的余地，保证主厂房结构的安全。
3.4相关的规程规范
CECS104：99《高强混凝土结构技术规程》为协会标准，“总则”中明确了除本规程己作规定者外，设计高强混凝土结构时必须同时遵循GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》的其他规定；设计地震区的高强混凝土结构时必须同时遵循GB 5001卜2001。本工程主厂房的除氧料仓间高44.8 m。按JGJ3-2002的规定超过28 m也算是高层了，由于该规范主要是针对民用建筑，因此在主厂房设计中若从其他规范找不到相关条文的则参照该规程执行。比如在确定风荷载作用下楼层层间最大位移与层高之比的限值时，就可参照JGJ3-2002。
3.5PKPM程序计算与单个构件设计之间关系的处理
结构计算采用的程序SATWE是按照高层设计规程和混凝土设计规范、抗震设计规范进行编制的，并没有把高强混凝土规程的要求也考虑进去。要弥补采用高强混凝土后SATWE程序计算的不足，最好是利用SATWE程序计算提供的内力，按照高强混凝土规程对构件重新进行设计，但这样做的计算工作量太大，而且操作不方便。因此，在进行主厂房的计算时，考虑了对SATWE程序计算中人工能干预输入的一些参数进行适当的调整，
1)调整周期折减系数，主厂房结构采用高强混凝土后，主体结构的抗侧移刚度增大，分配的水平剪力也增大。考虑到程序并不能完全准确地计算出结构的抗侧刚度变化，因此，在对非承重墙体的刚度影响进行周期折减的基础上再对周期进行二次调整。
2)竖向构件的轴向变形主要由三部分组成：轴力作用下的弹性变形（短期内完成）；自身的收缩变形(2-3 a)；长期压应力作用下的徐变变形(2～3 a)。SATWE程序提供几种计算方法：一次加载和模拟施工加载，而构件的真正变形是介于两者之间的。高强混凝土在轴力作用下的弹性变形较普通混凝土要小；自收缩变形初期大，后期小，结果与普通混凝土相差不大；徐变变形较普通混凝土要小得多，因此当柱子采用高强混凝土后，轴向变形计算更接近于模拟施工加载形式，所以在SATWE程序中选取模拟施工加载3这种工况，可以同时考虑刚度的逐层形成及荷载的逐层累加，更符合施工过程的实际情况。
3.6不同混凝土强度等级之间混凝土用量的比较
在主厂房中选取⑩轴所对应的一榀框排架来进行比较。
当轴压比相同时，随着混凝土强度等级的提高，一榀框排架的混凝土量明显减小，cso的用量是C35的75%，而C60的用量则是C35的66%。当混凝土强度等级超过cso后，框排架所用混凝土量减小的幅度减少。因此，当混凝土强度等级达到一定程度后，想通过提高其强度等级来减小结构的混凝土用量，作用不大。
4、结语和建议
1)随着混凝土强度等级的提高，其脆性也越大，因此，要根据主厂房的实际情况合理选取混凝土的强度等级，不宜盲目地选取高强度等级。
2)在主厂房中由于荷载分布不均，各层柱子的轴压力差别较大，应该充分考虑利用高强混凝土抗压强度高的特点，针对不同的结构部位、不同的轴压比采用不同的强度等级。
3)混凝土受压时在侧向有膨胀的趋势，为了提高箍筋的约束效能，柱子的箍筋应采用较高强度的钢种(HRB335)以及采用复合箍的型式，同时也应适当提高构件与节点的最小配筋率、配箍率，以增加其延性。
4)轴压比是影响构件延性的一个主要因素，主厂房结构及荷载复杂，与民用建筑差别较大，因此在进行抗震设计时要合理选取柱子的轴压比限值。
5)高强混凝土的抗拉、抗剪强度虽然随抗压强度的增加而增加，但它们与抗压强度的比值却随强度提高而变得愈来愈小，这点与普通混凝土有着很大的差别。而现有计算程序大都按普通混凝土来设计，因此，在进行结构计算时，应根据相应的规程规范处理好程序计算与单个构件设计之间的关系。
6)随着混凝土强度等级的提高，主厂房的混凝土用量相应地减小，当混凝土强度等级达到一定程度后，想通过提高其强度等级来减小结构的混凝土用量，作用不大。
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