三门核电站主厂房地震响应分析

摘要

核电站的重要性不言而喻，作为新能源产业的代表，它关系着国计民生。现有物主拟在浙江省台州市三门地区建一大型核电站，该核电站是继中国第一座自行设计、建造的核电站-泰山核电站之后，获准在浙江省境内建设的第二个核电基地。三门核电站总占地面积740万平方米，将建造6台单机装机容量为125万千瓦的AP1000核电机组，分三期建设。一期工程是国家首个核电自主化依托项目，其中一号机组为全球首台AP1000核电机组。
　　 对于重大工程抗震问题研究来讲，工程场址地震动输入是前提和基础。工程场址地震动输入机制涉及范围很广，是一门跨学科、跨领域的前沿课题。它涉及到地震学、地质学、防灾减灾和环境等学科，需要研究人员具有相对完善的综合知识，因此难度较大，至今尚未得到很好的解决。
　　 现阶段，重大工程结构弹塑性阶段抗震分析方法可以归结为两大类：时程分析方法和静力弹塑性分析方法。时程分析方法可以较真实地模拟地震作用过程，如果结构模型采用较精确的梁、杆、索、板、墙等单元形式，则可以较准确地得到结构响应，但是到目前为止，时程分析方法还主要停留在科学研究阶段，，应用于实际建筑结构罕遇地震分析还十分困难；静力弹塑性分析(push-over)法作为一种结构非线性响应的简化计算方法，在多数情况下它能够得出更多的重要信息，且操作简便，近来引起了广大学者和工程设计人员的关注。
　　 本文以三门核电站主厂房为研究对象，做了以下几点工作。
　　 首先，确定了地震动输入参数。我国抗震设计规范的设计基准期默认为50年，而此实际工程的设计使用期为60年，需对规范规定做相应的调整。通过查阅相关历史地震记录、参考地震烈度区划图，在三门工作区域内划分了潜在震源，分别计算了地震活动性参数、地震动的衰减、空间分布函数和地震年平均发生，而后对比地震危险性概率分析法、最大历史地震法和地震构造法的计算结果，综合得到了设计基准期为60年的厂址地震动参数，为该厂房的建筑抗震设计提供了依据，也为后来的抗震性能分析打好了基础。
　　 其次，对实际工程主体结构进行了静力弹塑性分析，采用不同的水平荷载分布模式，得出结构在极限安全地震作用下各个阶段的顶部位移-基底剪力、各楼层的层间位移、层间位移角，并进行相互比较。针对此空间模型的复杂性，合理的布置了塑性铰，并对模型相对薄弱的地方做出了些许修改。通过观察静力弹塑性分析结果，可发现结构在极限安全地震作用下的位移响应远小于规范限制，结构偏于安全。
　　 再其次，对实际工程主体结构进行了时程分析，选取了合适的计算方法、力学模型、地震波，利用有限元软件建立有限元模型，并且进行了极限安全地震作用下的弹塑性时程分析。通过与静力弹塑性结果的对比，同时验证了两种方法的正确性。
　　 最后，通过两者比较，总结了结构抗震性能。通过对比两种分析方法的输出结果，评价结构的抗震性能，给出工程上的建议。针对具体工程出现的问题，提出改进方法，为以后的探索研究提供参考。

目录

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表格索引

第一章 绪论

1.1 地震的危害性

1.2 三门核电站简介

1.3 工程厂址地震动输入研究现状

1.4 结构抗震分析研究现状

1.4.1 静力理论

1.4.2 反应谱理论

1.4.3 动力理论

1.4.4 静力弹塑性方法(Pushover方法)

1.4.5 各种方法优劣比较

1.5 本文的主要研究工作

参考文献

第二章 60年基准期下的地震作用取值

2.1 地震危险性分析原理

2.1.1 基本假定

2.1.2 基本步骤

2.2 工程背景

2.3 本工程的地震危险性分析

2.3.1 确定工作区域

2.3.2 划分潜在震源

2.3.3 历史地震记录

2.3.4 确定地震活动性参数

2.3.5 地震动衰减关系

2.3.6 因子赋值的计算

2.3.7 空间分布函数的计算

2.3.8 地震年平均发生率的分配

2.3.9 综合概率法计算结果

2.3.10 地震构造法结果

2.3.11 最大历史地震法结果

2.4 本章小结

参考文献

第三章 主厂房静力弹塑性分析

3.1 三门核电站主厂房概况

3.2 静力弹塑性方法简介

3.2.1 静力弹塑性分析方法的发展

3.2.2 静力弹塑性分析方法的工作原理

3.2.3 静力弹塑性分析方法的基本假定

3.2.4 静力弹塑性分析方法的缺点

3.3 分析软件介绍

3.4 塑性铰的布置

3.4.1 塑性铰的定义

3.4.2 塑性铰的工作原理

3.4.3 常用塑性铰

3.4.4 本工程中塑性铰的布置

3.5 Pushover中的反应谱

3.5.1 反应谱的转换

3.5.2 性能点的确定

3.6 侧向加载模式

3.7 荷载控制方式

3.8 本工程的Pushover分析

3.9 结果提取

3.9.1 模态结果

3.9.2 Push1,Push3工况结果提取(Y方向)

3.9.3 Push2,Push4工况结果提取(X方向)

3.10 本章小结

参考文献

第四章 水平地震作用下的时程分析

4.1 时程分析方法介绍

4.1.1 进行时程分析的必要性

4.1.2 时程分析的基本理论

4.1.3 Newmark--β法原理

4.2 地震波的选择

4.3 恢复力特性曲线

4.4 本工程的时程分析

4.5 结果提取

4.5.1 X向作用地震力结果

4.5.2 Y向作用地震力结果

4.6 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

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