型钢混凝土结构核电厂常规岛主厂房结构性能与地震反应分析

摘要

自2007年国家发布《核电中长期发展规划（2005-2020）》以来，我国的核电产业开始快速发展。依据“十三五”规划，到2020年中国核电的总规模将达到在运与在建共8800万千瓦的规模。核电厂是维持城市生存功能，对国计民生有重大影响的生命线工程，保障核电厂结构安全的重要性不言而喻。 核电厂常规岛主厂房作为核电厂结构的重要组成部分，在整个核电厂的安全体系中占据重要地位。然而由于核电厂生产工艺的要求限制，设备种类繁多，运行参数复杂，导致常规岛主厂房结构整体布置不规则，空间整体性能较差，荷载传递路径不够明确。而现有的两种结构形式缺点明显，钢筋混凝土结构整体抗震性能差，存在较多的薄弱环节，结构安全储备偏低、耐久性不足，不宜在高烈度地区使用，同时框架梁、柱截面大，结构自重也大；钢结构刚度小、整体和局部稳定性差，造价高，耐火性能差，且目前核电站主要建在海边，钢结构的耐腐蚀性能也较差。针对以上问题，需要为核电厂常规岛主厂房探索一种具有优良的抗震性能、能够在高烈度区采用，造价相对低且后期维护费用少的新型结构体系。 本文通过收集、查阅相关资料及前期计算，提出了型钢混凝土结构核电厂常规岛主厂房的结构形式，建立了结构的SAP2000有限元分析模型，并对此种结构进行了动力特性与地震反应分析，具体内容如下： （1）在调查研究的基础上，确定了结构的具体结构形式、柱网布置和构件尺寸，建立了SRC结构核电厂常规岛主厂房SAP2000有限元计算模型，对结构进行了动力特性分析，得到结构的基本周期、周期比、振型与频率等； （2）分别对结构进行了单、双向地震作用下的反应谱分析，并对两种地震作用下得到的结构位移和受力特点做了对比分析，得出了结构的薄弱部位，提出了应采用双向地震作用下反应谱分析进行反应谱分析的设计建议； （3）选取了EL-Centro波、Taft波和SL-2波三条地震波对结构进行了弹性时程计算分析，得出了结构各层的侧向位移和层间位移角，并将单条地震波作用下时程反应的基底剪力、三条地震波的时程反应基底剪力均值与反应谱分析的基底剪力进行了对比； （4）对现有模型进行了Pushover分析，得出了结构的最大基底剪力、基底剪力-顶点位移曲线以及塑性铰的发展顺序，对比分析了两种加载模式下结构的Pushover分析结果，为结构设计提供了有益的参考。 研究结果表明，型钢混凝土结构核电厂常规岛主厂房具有较好的抗震性能。相关研究内容可以为核电厂常规岛主厂房及同类结构的设计提供理论依据，同时，也可以为完善相关规范提供基础资料。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 研究现状

1.4 主要研究内容

1.5 研究技术路线

2 型钢混凝土结构核电厂常规岛主厂房模型建立与动力特性计算分析

2.1 柱网布置及构件尺寸

2.2 模型的简化

2.3 荷载条件与荷载组合

2.4 结构动力特性的分析结果

2.5 模态分析结果

2.6 本章小结

3 型钢混凝土结构核电厂常规岛主厂房地震作用反应谱计算分析

3.1 核电厂常规岛主厂房结构空间振动模型

3.2 单向地震作用下结构的地震反应

3.3 双向地震作用下结构的地震反应

3.4 单、双向地震作用计算结果对比分析

3.5 本章小结

4 型钢混凝土结构核电厂常规岛主厂房弹性时程分析

4.1 时程分析基本理论

4.2 地震波选取

4.3 时程分析结果

4.4 本章小结

5 型钢混凝土结构核电厂常规岛主厂房静力弹塑性分析

5.1 静力弹塑性分析（Pushover）基本原理

5.2 水平侧向力分布形式

5.3 SAP2000中静力弹塑性分析的基本原理

5.4 静力弹塑性分析结果

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论及建议

6.2 展望

致谢

参考文献

附录