核电厂安全壳结构模型简化方法及楼板谱对比分析研究

摘要

核岛是复杂耦联的空间结构体系,开展楼板谱分析时,为考虑子结构动力特征影响和计算效率,需将必要的子结构进行简化.为评估常用的空间集中质量-杆系模型与三维模型的动力特征的差异及其对楼板谱的影响,本文基于结构力学及材料力学基本原理,推导了空间三维模型向空间杆系模型的简化方和基于有限元程序的操作步骤.以某核电厂安全壳为例,建立了三维精细化壳元模型和杆系简化模型,开展了模态分析时程分析,对比了差异性和符合程度;编制了反应谱批处理计算程序,对比了两种模型不同阻尼比的楼板谱.结果表明:空间杆系简化模型显著缩减了自由度数目,大大提高了计算效率;空间杆系模型忽略了结构的局部振型特征,保留了结构整体的动力特征,参与质量大的振型的频率符合良好;简化模型水平向反应谱值在高频段偏小,在低频频段与三维模型一致;在中间频段,在小阻尼比时,简化模型反应谱值偏大,而在较大的阻尼比时,反应谱值偏小;空间杆系模型得到反应谱一般而言平滑;此外,对于大跨度的楼板,简化模型与三维模型的反应谱存在一定的差异,尤其是在竖向的反应谱.