钢结构发电主厂房抗震性能评估

摘要

钢结构火电厂主厂房结构由于具有自重轻、布置灵活等特点，近年来逐渐成为高烈度区广泛使用的结构形式。随着工艺的要求日益复杂，支撑会因为受到管道布置的影响而不能完全按照有利于抗震设计的方式进行布置，造成主厂房结构的刚度分布不均匀，进而影响其抗震性能。另外，目前大多数钢结构主厂房设计时只进行多遇地震作用下的承载力和变形验算，不进行罕遇地震作用下的变形验算。因此，对钢结构主厂房不同地震作用水准下的抗震性能进行全面评估具有重要的意义。
　　本文首先详细对比了SAP2000中基于美国规范和中国规范定义塑性铰的差异，并分析了其对结构抗震性能的影响；然后，对典型的钢结构火电厂主厂房进行了多遇和罕遇地震作用下的抗震性能评估，分析并讨论了结构抗震性能方面存在的问题及成因；最后，针对该问题提出了结构优化方案并进行了验证。
　　基于上述工作，本文得出以下主要结论：
　　①通过对3跨中心支撑平面框架结构进行静力弹塑性分析，发现基于中国规范定义的塑性铰结构会先进入塑性阶段，且进入塑性时结构顶点位移和底部剪力均小于按美国规范定义的结构，表明采用美国规范会高估结构在地震作用下的抗震性能，设计时结构应基于中国规范定义塑性铰。
　　②通过弹塑性时程分析，发现钢结构主厂房普遍存在罕遇地震作用下抗震性能不满足规范要求的情况，具体有两种表现形式：一种是结构由于存在薄弱层导致层间位移角超出规范要求，另一种是由于局部构件达到其极限承载力后造成周边构件迅速进入屈服阶段，最终导致结构出现局部破坏。
　　③提出了钢结构主厂房基于多遇地震内力分析的抗震性能优化方法：对结构由下向上逐层优化，根据每层支撑、柱子的等效抗侧刚度比确定相应的优化方案，通过控制支撑轴压比和柱子的塑性强度使结构满足罕遇地震下的性能要求。

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目录

1 绪 论

1.1 背景及意义

1.2 研究现状综述

1.3 研究内容

2 钢结构主厂房有限元建模

2.1 模型的建立

2.2 塑性铰参数的定义

2.3 分析模型验证

2.4 小结

3 钢结构主厂房抗震性能评估

3.1 塑性铰参数对结构抗震性能的影响

3.2 主厂房弹塑性时程分析

3.3 结果分析与讨论

3.4 小结

4 钢结构主厂房的优化设计

4.1 引言

4.2 模型一优化（X向）

4.3 模型一优化（Y向）

4.4 优化方案验证

4.5 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 后续研究展望

致谢

参考文献