田得元，劉如山，夏旭憶，王振輝

(1.中國地震局工程力學(xué)研究所 地震工程與工程振動實驗室，黑龍江 哈爾濱 150080；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)土木與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 深圳 518055)

0 引言

發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元，在地震中如果遭受嚴重的破壞，不僅會造成直接經(jīng)濟損失，同時由于其發(fā)電功能喪失，供電終止，還將會引發(fā)一系列連鎖危害，嚴重影響震后應(yīng)急救援、人民生產(chǎn)生活和災(zāi)后重建工作。電力能源包含火電、水電、核電、風(fēng)電、太陽能電等多種類型，其中火力發(fā)電是全球最廣泛采用的發(fā)電方式，在中國使用率甚至達到了80%以上。因此，研究火力發(fā)電廠的地震易損性具有重要意義。

過去人們對火力發(fā)電廠的土建設(shè)施和發(fā)變電設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗震措施和抗震能力評價等方面進行了大量研究(張治勇等，1999)，如Wang等(2018)研究了火力發(fā)電廠的結(jié)構(gòu)不規(guī)則性對其抗震性能的影響；Dai等(2018)通過單目標和多目標優(yōu)化程序設(shè)計了火力發(fā)電場PMI系統(tǒng)；還有學(xué)者采用增量動態(tài)分析方法對3個互聯(lián)的高壓變電站進行了抗震性能分析(Mohammadi，Tehrani，2014)等。對于火電廠的地震易損性研究，則是針對火電廠中個別土建設(shè)施或單體設(shè)備的易損性研究較多(周長東等，2017；鄭山鎖等，2020)。然而，對于地震災(zāi)害預(yù)測、經(jīng)濟損失評估或地震保險工作而言，需要將火力發(fā)電廠作為一個獨立的整體單元，根據(jù)其地震易損性矩陣中不同地震強度下不同破壞等級的破壞概率計算發(fā)電廠整體的地震損失，而不必詳細研究火力發(fā)電廠中每個設(shè)施或設(shè)備發(fā)生的具體破壞情況。因此以火力發(fā)電廠作為整體單元的地震易損性矩陣，確定其在不同地震動強度下各破壞等級的概率，對于制定相應(yīng)防災(zāi)政策和損失評估計算極其重要(馬玉宏等，2015；尹之潛，1996)。

由于火力發(fā)電廠組成構(gòu)件較多且各類構(gòu)件破壞原因和特點不同，以火力發(fā)電廠作為整體單元進行地震易損性分析是比較困難的事情。同時，相比于房屋建筑，火力發(fā)電廠實際震害資料以及整體破壞情況或經(jīng)濟損失的統(tǒng)計均較少，目前尚沒有以火力發(fā)電廠為單元的地震易損性矩陣研究成果。美國應(yīng)用技術(shù)委員會的ATC-25報告(ATC，1991)給出了火力發(fā)電廠在不同地震烈度下的破壞比曲線的計算式，但是依據(jù)此計算式依然不能得到火力發(fā)電廠的地震易損性矩陣，無法精細計算火力發(fā)電廠在不同地震動強度下發(fā)生各破壞等級的損失。

鑒于此，本文提出了一種計算火力發(fā)電廠地震易損性的方法。根據(jù)ATC-25報告中火力發(fā)電廠在不同地震烈度下的破壞比以及2008年汶川8.0地震中獲得的變電站實際震害統(tǒng)計數(shù)據(jù)，使用Beta分布函數(shù)計算基于烈度的地火力發(fā)電廠震易損性矩陣，然后利用對數(shù)正態(tài)分布擬合地震易損性曲線，獲得基于地震動峰值加速度的火力發(fā)電廠地震易損性矩陣，為火力發(fā)電廠地震風(fēng)險評估和損失計算工作提供參考。

1 研究思路

基于Beta分布函數(shù)的火力發(fā)電廠地震易損性研究思路為：①根據(jù)ATC-25報告中提出的火力發(fā)電廠的破壞比函數(shù)，確定不同地震烈度下火力發(fā)電廠的震害指數(shù)期望值。②由于變電站與火力發(fā)電廠構(gòu)件組成和震害特點上具有諸多相同點，都是由建構(gòu)筑物、電氣設(shè)備以及室內(nèi)監(jiān)控設(shè)備(發(fā)電廠除監(jiān)控設(shè)備外還包括機電設(shè)備)構(gòu)成，因此假設(shè)火力發(fā)電廠和變電站在震害指數(shù)期望值相同時，其震害指數(shù)分布的離散性也相同。根據(jù)這一假設(shè)，基于變電站震害指數(shù)的期望值和分布方差，采用線性插值法求得與火力發(fā)電廠不同震害指數(shù)期望值相對應(yīng)的震害指數(shù)離散分布方差。③以火力發(fā)電廠的震害指數(shù)期望值和方差為參數(shù)，使用Beta分布函數(shù)擬合基于地震烈度的火力發(fā)電廠地震易損性矩陣。④基于火力發(fā)電廠地震易損性矩陣和烈度與地震動峰值加速度的對應(yīng)關(guān)系，使用對數(shù)正態(tài)分布累積函數(shù)擬合火力發(fā)電廠的地震易損性曲線，確定基于地震峰值加速度的火力發(fā)電廠的地震易損性矩陣。計算流程如圖1所示。

圖1 火力發(fā)電廠地震易損性矩陣計算方法流程圖Fig.1 Flow chart of the calculation method for seismic vulnerability matrix of the thermal power plant

2 擬合參數(shù)的確定

2.1 震害指數(shù)期望值

火力發(fā)電廠的構(gòu)成十分復(fù)雜，由燃料系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)5個系統(tǒng)組成。各種構(gòu)件包括燃料室、燃燒室、汽機房、控制室、冷卻塔、煙囪等各種土建設(shè)施和鍋爐、發(fā)電機組以及各種變電設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備等。電廠的功能組成與實景示意如圖2所示。

圖 2 火力發(fā)電廠的功能構(gòu)成(a)與實景示意圖(b)Fig.2 Composition(a)and effect picture(b)of the thermal power plant

上述火力發(fā)電廠的設(shè)備設(shè)施可以分為3類：土建設(shè)施、機電設(shè)備、電氣設(shè)備。ATC-25報告中對火力發(fā)電廠地震易損性進行了研究，在計算火力發(fā)電廠整體的地震破壞比時綜合考慮了土建設(shè)施、機電設(shè)備和電氣設(shè)備的破壞特點，提出了3類設(shè)施設(shè)備破壞比的計算公式并確定它們在發(fā)電廠中的權(quán)重占比?；鹆Πl(fā)電廠每一類設(shè)施設(shè)備破壞比計算公式為(ATC，1991)：

=exp()

(1)

式中：為破壞比；為地震烈度；、為回歸系數(shù)，各類設(shè)備的回歸系數(shù)以及權(quán)重系數(shù)見表1。

由于不同設(shè)備使用功能和經(jīng)濟價值不同，因此不同設(shè)備的破壞在火力發(fā)電廠的整體破壞評價中占比不同，各類設(shè)備權(quán)重占比見表1。

表1 各類設(shè)施設(shè)備權(quán)重占比及回歸系數(shù)Tab.1 Weights and regression coefficients of various equipments

由表1中各類設(shè)備權(quán)重占比和回歸系數(shù)，結(jié)合火力發(fā)電廠設(shè)備地震破壞比計算公式，可得火電廠整體破壞比為：

()=02e-1202·4526+03e-1405·561+

05e-1481·5778

(2)

式中：()為地震烈度下火力發(fā)電廠的破壞比；為地震烈度。

某地震動強度下的震害指數(shù)期望值是地震易損性矩陣中該地震動強度下各破壞等級所占比率與相對應(yīng)破壞等級的震害指數(shù)加權(quán)平均之和，可以表示火力發(fā)電廠的整體破壞程度情況，與整體的破壞比具有相同的實際意義(胡聿賢，2006)。因此采用式(2)計算獲得不同地震烈度下整體破壞比作為火力發(fā)電廠震害指數(shù)期望值(表2)。

表2 不同地震烈度下火力發(fā)電廠震害指數(shù)期望值Tab.2 Expected values of seismic damage indexes of the thermal power plant subjected to seismic intensities

2.2 震害指數(shù)分布方差

變電站與火力發(fā)電廠在設(shè)備組成和震害特點上存在許多相似點：①變電站也是由變壓器、控制設(shè)備等多種設(shè)備組合而成的主體，設(shè)備種類眾多，主要可以分為土建設(shè)施、室外高壓電氣設(shè)備以及室內(nèi)設(shè)備3類；②在歷史地震中，變電站的破壞原因主要分為兩類：一是由于地震導(dǎo)致各類設(shè)施的直接損壞，二是由于土建設(shè)施損壞造成內(nèi)部設(shè)施的間接損毀，與火力發(fā)電廠整體破壞的原因基本相同；③110 kV及以上變電站的室外高壓電氣設(shè)備、室內(nèi)設(shè)備以及土建設(shè)施的價值權(quán)重(劉如山等，2017)分別為0.671、0.201、0.128，與表1中火力發(fā)電廠各類設(shè)施經(jīng)濟價值權(quán)重相似。

由于變電站與火力發(fā)電廠在構(gòu)件組成、破壞類型以及權(quán)重系數(shù)方面的相似性，本文假設(shè)火力發(fā)電廠和變電站的地震易損性矩陣在不同破壞等級分布的離散性比較接近，即二者的震害指數(shù)期望值相同時，其離散性也相同，即震害指數(shù)分布方差相同。由于目前尚無火力發(fā)電廠的地震易損性矩陣研究，其震害指數(shù)的分布方差未知。因此本文基于上述假設(shè)，采用已有變電站地震易損性矩陣中震害指數(shù)的分布方差，插值計算獲得不同地震烈度下火力發(fā)電廠震害指數(shù)的分布方差。

劉如山等(2021)對四川電網(wǎng)中110 kV及以上的121個變電站進行了統(tǒng)計分析，得到變電站的地震易損性矩陣，其不同地震烈度下變電站的震害指數(shù)期望值和分布方差見表3。

表3 不同烈度下變電站震害指數(shù)期望值和方差Tab.3 Variances and expected values of seismic damage indexes of substation subjected to seismic intensities

本文在已有變電站震害指數(shù)期望值、分布方差以及火力發(fā)電廠震害指數(shù)期望值的基礎(chǔ)上，采取分段線性插值計算火力發(fā)電廠的震害指數(shù)分布方差為：

(3)

表4 不同烈度下火力發(fā)電廠震害指數(shù)分布方差Tab.4 Variances of the seismic damage indexes of the thermal power plant subjected to seismic intensities

3 基于地震烈度的地震易損性矩陣擬合

3.1 Beta函數(shù)性質(zhì)

多數(shù)隨機變量的概率分布范圍在一端或兩端是無界的，但是在一些工程應(yīng)用上，隨機變量的數(shù)值可能具有下限和上限。在此情況之下，采用具有上限和下限的概率分布函數(shù)相對更為合適。如果隨機變量是有界的，并且具有上限值和下限值，則適合選用Beta分布函數(shù)(Ang，Tang，2007)。

Beta函數(shù)的隨機變量有上下限值，當自變量的上下限區(qū)間為[0，1]時，稱為標準Beta分布。標準Beta分布的概率密度函數(shù)為：

(4)

式中：>0，>0，(，)表示為：

(5)

標準Beta分布函數(shù)的隨機變量期望值為：

(6)

方差計算式為：

(7)

顯然Beta分布概率密度函數(shù)在∈[0，1]內(nèi)符合全概率分布性質(zhì)，即：

(8)

這與地震易損性矩陣中某烈度下結(jié)構(gòu)各個破壞等級概率分布之和為1具有同樣的性質(zhì)。當其參數(shù)和不同且小于1時，標準Beta分布的概率密度函數(shù)都具有單峰值的性質(zhì)。因此，如果將火力發(fā)電廠的震害指數(shù)作為變量，就可以用Beta分布概率密度函數(shù)來擬合火力發(fā)電廠的地震易損性矩陣。這里，震害指數(shù)是連續(xù)型變量。

3.2 基于地震烈度的地震易損性矩陣擬合

劉如山等(2009)提出以地震動峰值加速度作為擬合參數(shù)，利用Beta分布函數(shù)對不同地震烈度下結(jié)構(gòu)各破壞等級的概率分布進行擬合，研究房屋結(jié)構(gòu)的地震易損性矩陣的方法，并應(yīng)用于某些地區(qū)老舊房屋的地震易損性研究(Liu，2020)。由于地震易損性矩陣各個破壞等級概率密度之和為1，與標準Beta分布的概率密度函數(shù)具有同樣的性質(zhì)，上述研究結(jié)果也表明使用Beta分布函數(shù)擬合地震易損性矩陣擬合結(jié)果良好。因此本文將震害指數(shù)作為連續(xù)變量，以不同地震烈度下震害指數(shù)的期望值和分布方差為擬合參數(shù)，使用Beta分布函數(shù)擬合火力發(fā)電廠整體破壞情況的地震易損性矩陣方法過程如下：

由式(6)(7)中Beta分布函數(shù)參數(shù)和與期望值和方差的關(guān)系，可以推導(dǎo)出使用震害指數(shù)期望值和方差計算烈度下Beta分布函數(shù)的參數(shù)和為：

(9)

(10)

將參數(shù)、代入式(4)，則烈度下震害指數(shù)的Beta分布的概率密度函數(shù)可表示為：

(11)

對火力發(fā)電廠在不同地震烈度下各破壞等級的破壞概率進行分段積分擬合，最終得到火力發(fā)電廠的地震易損性矩陣，公式為：

(12)

式中：為震害指數(shù)連續(xù)型變量；為烈度下發(fā)生級破壞的概率值；1、2分別為級破壞的震害指數(shù)區(qū)間下限值和上限值。

考慮到電力設(shè)施更強調(diào)功能性，這里將火力發(fā)電廠震害指數(shù)取值范圍與破壞等級對應(yīng)關(guān)系參考采用美國的做法，見表5(應(yīng)用技術(shù)委員會，1991)。這一關(guān)系有別于我國建筑設(shè)施的震害指數(shù)與破壞等級的對應(yīng)關(guān)系。將表2、4中火力發(fā)電廠震害指數(shù)期望值和分布方差代入式(9)、式(10)中可計算得到參數(shù)、，計算結(jié)果見表6。

表5 火力發(fā)電廠震害指數(shù)區(qū)間與破壞等級對應(yīng)關(guān)系Tab.5 The corresponding relationship between the intervals of seismic damage indexes and seismic damage levels of the thermal power plant

表 不同烈度下火力發(fā)電廠Beta分布的 概率密度分布擬合參數(shù)Tab.6 The fitting parameter aj and bj of probability density distribution of the Beta distribution of the thermal power plant

將表6中火力發(fā)電廠擬合參數(shù)、值代入式(11)，得到不同地震烈度下火力發(fā)電廠的分布的概率密度分布曲線(圖3)。由圖3可以看出，低烈度區(qū)的火力發(fā)電廠的震害指數(shù)的概率密度值在震害指數(shù)值較小的區(qū)域比較大。隨著震害指數(shù)值的增大，概率密度值迅速減小，說明在低烈度區(qū)火力發(fā)電廠的破壞主要為輕微破壞。隨著烈度的增大，火力發(fā)電廠的震害指數(shù)概率密度值在震害指數(shù)較大的范圍內(nèi)逐漸增長，說明在高烈度區(qū)火力發(fā)電廠開始出現(xiàn)較大破壞等級的震害。

圖3 不同地震烈度下火力發(fā)電廠震害指數(shù)的概率密度分布Fig.3 Probability density distribution of the seismic damage index of the thermal power plant subjected to seismic intensities

在Beta分布的概率密度分布函數(shù)基礎(chǔ)上，利用式(12)計算獲得不同烈度下火力發(fā)電廠整體破壞的地震易損性矩陣，見表7。由表7可見，當?shù)卣鹆叶葹棰龆葧r，火力發(fā)電廠基本未發(fā)生破壞；當?shù)卣鹆叶葹棰鞫群廷葧r，火力發(fā)電廠開始出現(xiàn)輕微破壞和中等破壞，破壞等級較低；當?shù)卣鹆叶葹棰葧r，火力發(fā)電廠發(fā)生中等破壞的破壞概率最高，部分火電廠可能發(fā)生嚴重破壞；當?shù)卣鹆叶娶葧r，火力發(fā)電廠破壞相對嚴重，破壞等級主要為嚴重破壞，毀壞的概率約為15%。

表7 基于地震烈度的火力發(fā)電廠地震易損性矩陣(%)Tab.7 Seismic vulnerability matrix of the thermal power plant based on seismic intensity(%)

基于本文方法擬合獲得的火力發(fā)電廠地震易損性矩陣，計算得到不同地震烈度下火力發(fā)電廠震害指數(shù)期望值。由表8可見，對比使用Beta分布函數(shù)擬合獲得的震害指數(shù)期望值與美國ATC-25報告中的原始期望值，在不同地震烈度下，震害指數(shù)期望值的擬合誤差均低于0.03，說明擬合的易損性矩陣在反算震害指數(shù)期望值時不存在系統(tǒng)偏差，使用Beta分布函數(shù)擬合火力發(fā)電廠地震易損性矩陣擬合效果較好。

表8 火力發(fā)電廠震害指數(shù)期望值的擬合值與原始值對比Tab.8 Comparison between the fitted expected value and the original expected value of the seismic damage index of the thermal power plant

4 基于峰值加速度的火力發(fā)電廠地震易損性曲線擬合

由于地震烈度是由房屋結(jié)構(gòu)的破壞、人的感覺以及地表破壞的表觀現(xiàn)象等因素來評定的，它并不是一個物理量，因此烈度的評定結(jié)果存在一定不確定性。隨著防震減災(zāi)研究的發(fā)展，不論是地震動強度觀測、建構(gòu)筑物的抗震設(shè)計或地震易損性評定，都大量使用地震動峰值加速度來表示地震動強度。根據(jù)地震烈度與地震動峰值加速度的基本對應(yīng)關(guān)系，本文采用對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)將基于烈度的地震易損性矩陣轉(zhuǎn)化為基于地震動峰值加速度的地震易損性矩陣。

使用對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)擬合地震易損性曲線的方法在過往研究中得到了廣泛的應(yīng)用(陳波等，2018；Yamazaki，2000)。為了獲得火力發(fā)電廠在不同地震動峰值加速度下的詳細破壞與損失情況，本文基于擬合得到的地震易損性矩陣，采用雙參數(shù)對數(shù)正態(tài)累積分布函數(shù)對火力發(fā)電廠進行不同破壞等級下的地震易損性曲線擬合，函數(shù)表達式為：

(13)

式中：()為火力發(fā)電廠達到某破壞等級的超越概率；為地震動峰值加速度；為標準正態(tài)分布函數(shù)；和分別為易損性函數(shù)的中位值和對數(shù)標準差?；鹆Πl(fā)電廠破壞等級超越概率為：

(14)

式中：為烈度下在破壞等級的超越概率值；為烈度下發(fā)生破壞等級的概率值。

本文根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011―2010)中地震烈度與地震動峰值加速度之間的對應(yīng)關(guān)系，將火力發(fā)電廠地震易損性矩陣的輸入?yún)?shù)由地震烈度轉(zhuǎn)換為地震動峰值加速度，見表9。根據(jù)表7和表9，利用式(14)，計算得到以地震動峰值加速度為輸入?yún)?shù)的火力發(fā)電廠超越概率矩陣，見表10。

表9 地震烈度與地震動峰值加速度對應(yīng)值Tab.9 The PGA corresponding to seismic intensities

根據(jù)表10和式(13)可計算得到火力發(fā)電廠的地震易損性函數(shù)曲線，即各破壞等級的超越概率曲線，如圖4所示。擬合得到的各個破壞等級的超越概率函數(shù)曲線的中位值參數(shù)值()與對數(shù)標準差參數(shù)值()見表11。

表10 不同地震動峰值加速度下火力發(fā)電廠 超越概率矩陣(%)Tab.10 Exceedance probability matrix of the thermal power plant based on ground motion peak accelerations (%)

表11 火力發(fā)電廠地震易損性函數(shù)的中位值與對數(shù)標準差Tab.11 Median values and logarithmic standard deviation of seismic vulnerability function of the thermal power plant

圖4 火力發(fā)電廠地震易損性曲線Fig.4 Seismic vulnerability curves of the thermal power plant

根據(jù)擬合得到的火力發(fā)電廠地震易損性曲線，可以計算得到不同地震動峰值加速度下的火力發(fā)電廠破壞比曲線。將ATC-25報告中火力發(fā)電廠破壞比-烈度的關(guān)系根據(jù)表9中烈度與地震動峰值加速度對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換為破壞比-地震動峰值加速度的對應(yīng)關(guān)系，也可得到相應(yīng)的火力發(fā)電廠破壞比曲線。本文方法計算得到的火力發(fā)電廠破壞比和ATC-25報告中火力發(fā)電廠破壞比的對比圖如圖5所示。

由圖5可知，本文方法計算得到的火力發(fā)電廠破壞比值與ATC-25報告相比，雖然數(shù)值稍偏大，但是兩者差別較小，并且隨著地震動峰值加速度的增大，二者趨于相同。該對比結(jié)果雖然不能證明易損性曲線是正確的，但能夠很好地說明使用本文建立的地震易損性曲線計算給定地震動強度下火力發(fā)電廠破壞比沒有偏離原來的數(shù)值，即沒有偏離ATC-25報告中的結(jié)果。

圖5 火力發(fā)電廠地震破壞比對比曲線Fig.5 Comparison of seismic damage ratio curves of the thermal power plant

5 地震易損性的適用性討論

ATC-25報告中火電廠破壞比曲線適用于美國廣泛存在的普通火力發(fā)電廠，抗震設(shè)防水平上沒有特別說明。美國的火力發(fā)電廠大都是以天然氣和燃煤做為燃料的發(fā)電廠，其廠房多數(shù)為鋼結(jié)構(gòu)，部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。我國的發(fā)電廠抗震設(shè)計標準基本是參考美、日等國的設(shè)防標準，火力發(fā)電廠的房屋結(jié)構(gòu)類型以及燃料種類與美國相同，抗震設(shè)防水平與美國相比雖然有差別但不是很大。因此，本文計算方法得到的火力發(fā)電廠易損性研究結(jié)果亦適用于中國普通的以燃煤和天然氣作為燃料的火力發(fā)電廠。

本文以ATC-25報告中的火力發(fā)電廠破壞比值為期望值，借助變電站的地震破壞比的離散性參數(shù)來構(gòu)建火力發(fā)電廠地震易損性曲線，之所以采用該方法，關(guān)鍵原因在于實際地震中，火力發(fā)電廠震害樣本很少，不能通過統(tǒng)計的方法直接得到發(fā)電廠易損性。因此，構(gòu)建的易損性曲線不可能通過我國某一兩個實際震害的例子來完全驗證火電廠易損性曲線的期望值與離散性的合理性。

1978年唐山7.8級地震造成陡河火電廠鋼筋混凝土框排架主廠房部分倒塌，帶來電力供應(yīng)中斷(劉恢先，1986)。自此以后，我國學(xué)者對火力發(fā)電廠鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu)開始進行了深入的分析研究，并制訂了《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定》(DL 5022—93)等相應(yīng)行業(yè)規(guī)程。唐山地震由于年代久遠，當時發(fā)電廠的抗震能力已經(jīng)不能反映我國現(xiàn)在火力發(fā)電廠抗震能力的真實水平。

近十幾年來，我國發(fā)生的破壞性地震中，震災(zāi)區(qū)存在火電廠破壞的案例很少，如2008年汶川8.0地震中，江油火力發(fā)電廠造成了嚴重破壞。江油火力發(fā)電廠是西南地區(qū)最大的火力發(fā)電廠之一，建成于1958年。江油火力發(fā)電廠是川西地區(qū)重要電源支撐點，汶川地震時在運行的有2×330 MW燃煤發(fā)電機組和2×300 MW燃煤發(fā)電機組。其中2×300 MW機組(#33、#34機)于2005年建成并投入使用。建構(gòu)筑物的抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，設(shè)計所依據(jù)的規(guī)范為《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2001)。

汶川地震發(fā)生后，江油市火力發(fā)電廠廠址評定的地震烈度為Ⅷ度或稍強，根據(jù)ATC-25報告的推算式，其破壞比期望值在0.2以下。由于33號汽機房圈梁非完全性閉合，地震時外側(cè)柱外閃較大，致使33號汽機房網(wǎng)架屋蓋塌落(圖6)，將汽機組砸壞，這也成為電廠停運的最主要的原因之一。另外，由于電廠建設(shè)年代較早，抗震設(shè)防水平較低，廠區(qū)內(nèi)行政辦公樓、工程公司辦公樓、綜合樓、檔案樓、生產(chǎn)樓、鍋爐車間辦公樓、化學(xué)車間辦公樓、廠大門、物資庫房等建筑出現(xiàn)較嚴重震害現(xiàn)象，多數(shù)成為危樓。2×330 MW汽機房樓層柱體根部混凝土也有脫落和鋼筋外漏、混凝土牛腿壓碎的現(xiàn)象。由于上述原因，實際震害較推算結(jié)果更為嚴重一些。如果去除以上因素，綜合目前我國抗震設(shè)防情況，本文構(gòu)建的地震易損性還是能夠為我國的火電廠提供參考的。

圖6 汽機房網(wǎng)架屋頂震害Fig.6 Earthquake damage of the steam turbine room

6 結(jié)論

本文提出了一種火力發(fā)電廠地震易損性計算方法。通過ATC-25報告中火力發(fā)電廠的研究成果和汶川地震變電站的地震易損性矩陣，獲得了火力發(fā)電廠整體破壞情況的震害指數(shù)期望值和方差；使用Beta分布的概率密度函數(shù)擬合了不同地震烈度下火力發(fā)電廠的地震易損性矩陣；最后使用標準對數(shù)正態(tài)分布的累積函數(shù)式，擬合得到了火力發(fā)電廠的地震易損性曲線，確定了基于地震動峰值加速度的火力發(fā)電廠地震易損性矩陣。利用該方法計算得到火力發(fā)電廠的破壞比與ATC-25報告結(jié)果接近，滿足預(yù)期要求。

本文方法思路簡明、易于實現(xiàn)，對火力發(fā)電廠地震災(zāi)害損失風(fēng)險分析，實際操作性強。由于火力發(fā)電廠實際震害資料較少，進行火力發(fā)電廠地震易損性矩陣擬合所使用的破壞比-地震烈度關(guān)系曲線以及離散性參數(shù)，仍需將來通過實證和理論做進一步研究。