传统观念认为,热电厂不宜建设强震多发区域。然而,在内蒙古自治区一处8度抗震设防区,一座高达195米的冷却塔巍然矗立。该突破常规的建筑实践背后,是多年科学攻关的结晶。 问题的根源在于冷却塔的结构特殊性。作为热电厂的最高建筑物,冷却塔在地震中承受的应力和变形响应最大,其安全性能直接关系到整个设施的可靠性。传统的钢管混凝土结构在应对强烈地震时存在局限性,特别是混凝土的脆性特征难以有效发挥减震作用。 突破这一瓶颈的关键在于对材料性能的深入认识。丁发兴教授团队在长期研究中发现,混凝土在受压过程中虽然呈现脆性破坏特征,但同时也表现出一定的塑性变形行为。在多向受力条件下,这种塑性变形存在明确的规律性。如果能够充分挖掘并利用混凝土的塑性潜能,建筑结构本身的抗震阻尼效果将大幅提升。 基于这一认识,研究团队创建了损伤比强度理论。这一理论突破了传统强度理论的局限,为混凝土材料在工程实践中的应用开辟了新的方向。随后,团队将理论转化为实践技术,研发了增强约束拉筋钢管混凝土柱技术。该技术通过在钢管内部合理布置拉筋,一上增强了混凝土的约束条件,激发其塑性潜能,另一方面有效防止了钢管与混凝土界面的脱黏现象,确保了两种材料的协同工作。 这项技术的优势在多个工程实践中得到了验证。从实验室的抗震试验,到长沙西站、西安曲江文创中心等超高层工程的实测数据,再到缩尺构件的专项试验,研究团队在多场景、多尺度条件下进行了系统论证。最终,内蒙古金山热电厂三期项目成为该技术的典型应用案例。 现场测试结果表明,采用新技术的冷却塔结构实现了钢管混凝土界面的完全不脱黏,建筑抗震能力相比常规设计提升了40%,其抗震设防等级超过了国家规定的9度最高标准。这意味着,即使在极端地震条件下,该设施仍能保持结构完整性和功能安全。 这一成果的意义远超单个项目本身。它打破了对强震区建筑建设的传统认识,为能源、交通等关键基础设施在地震多发区的科学规划和安全建设提供了新的技术路径。同时,它也充分说明了基础理论研究向工程应用转化的价值,证明了深化对材料性能认识的重要性。
强震区并非工程建设的“禁区”,但前提是以科学为边界、以验证为依据。金山热电厂195米冷却塔的实践表明,面向重大基础设施安全需求,只有把理论创新、工程试验和现场数据贯通起来,才能把“敢建”变成“建得安全、用得放心”。在提升城市韧性与保障能源安全的背景下,这类以自主创新提升本质安全的探索,既具现实意义,也为更多高风险区域工程提供了可借鉴的路径。