這座熱電廠為啥敢建在地震帶上

丁發興

在地處8度抗震設防區，內蒙古金山熱電廠竟然矗立起一座高達195米的冷卻塔。

一般來說，熱電廠不能建在強震多發區，而冷卻塔是熱電廠最高的建筑物，如果發生地震，其受力和變形響應最大。

那么，內蒙古金山熱電廠為啥敢將地址選在地震區，高達195米的冷卻塔的安全又是如何保證的？

這就要談到我們自主研發的增強約束拉筋鋼管混凝土柱技術。這項新技術依據的是我們創建的損傷比強度理論，挖掘混凝土塑性潛能，經過深入研究、比較與優化，我們將普通鋼管混凝土柱升級為增強約束拉筋鋼管混凝土柱。這一技術具有有效避免界面脫黏，發揮直接約束混凝土和促進鋼管抗彎等效能。

我們知道，鋼管混凝土柱在超高層建筑、大型高鐵站房和機場航站樓等大跨度建筑中有著廣泛的應用。鋼管混凝土柱由外層鋼管和內部填充混凝土組合而成。在遭遇地震時，具有塑性特征的鋼管部分可充當阻尼器，抵消震動的耗能。混凝土柱則因其脆性特征而難以承擔“阻尼器”角色。

有一次，在一項混凝土單方向受壓實驗中，我注意到混凝土隨著受力增大，直至被壓碎破壞的過程中，混凝土在縱向和橫向變形中都呈現出了少量的塑性行為，且多方向受力模式下橫向和縱向塑性變形的比例關系都有明確規律。如果能讓混凝土呈現更多塑性時，建筑體自身的抗震“阻尼”效果將大幅提升。經過長期攻關，我創建了新強度理論并將其命名為損傷比理論。

在獲得了損傷比理論后，我帶領團隊著手考量如何將混凝土在理論上表征出的塑性行為應用于建筑工程領域。

我們通過在實驗室抗震試驗、長沙西站和西安曲江文創中心超高層工程實測等多場景、多尺度條件下進行有效測試，進一步論證了鋼管內部合理的拉筋布局方式。除增強混凝土塑性外，拉筋還具備有效防止鋼管混凝土界面脫黏的效果。

正是經過不斷的科學探索發現，以及反復實驗和測試，我們有信心將熱電廠建在地震帶上。最終，經現場原位測試、縮尺構件實驗驗證與整體結構模型分析，最新建設的內蒙古金山熱電廠三期項目使用我們研發的這項新技術做到了鋼管混凝土界面不脫黏，冷卻塔建筑抗震能力提升了40%，超過國家標準9度抗震設防最高等級。

作者簡介：丁發興，中南大學教授，長期從事土木工程教學和科研工作，在混凝土、瀝青路面、巖石、土、冰和金屬等材料強度理論和鋼管混凝土結構抗震技術等領域取得創新成果。