火电厂主厂房结构基于性能的抗震评估方法及应用

摘要

电力系统作为生命线系统的重要组成部分,在国民经济中发挥着极其重要的作用,其安全性问题会对国家的生产建设产生重大影响。历次大震证明,地震中生命线工程的严重破坏会影响到抗震救灾工作的顺利进行,而产生重大损失。因此,正确获知火电厂主厂房结构这类重点设防建筑在遭受地震作用时的地震响应具有重要的理论意义及工程实用价值,而基于性能的抗震理论可以详细地评价结构的抗震性能,全面了解结构的地震反应,故本文采用该方法对火电厂主厂房结构的抗震性能进行研究,主要工作包括以下几方面:
　　(1)总结了基于性能抗震设计的几种方法,目前常用的是基于位移的设计方法,本文对基于位移的设计方法进行了概述,并对其中的能力谱方法基本理论进行了详细阐述,包括能力谱和需求谱曲线的建立、需求谱曲线的折减、ATC-40方法和中国规范反应谱相关的参数转换以及性能点的确定。
　　(2)采用SAP2000有限元分析软件对大型火电厂主厂房结构体系进行了模态分析和单、双向地震作用下的反应谱分析以及静力弹塑性(Pushover)分析,重点研究了振型加载模式和加速度加载模式下结构地震响应的差异,以及X、Y两个方向加载、正反方向加载对推覆结果的影响。
　　(3)针对不同结构形式的火电厂主厂房结构提出了相应的性能水平及其量化指标,对主厂房少墙型钢混凝土框架结构体系进行了多遇地震、设防烈度地震、罕遇地震以及极大震作用下的抗震性能评估,并将有限元分析结果和试验结果进行了对比分析,验证了Pushover分析方法的准确性。
　　(4)在能力谱方法的基础上研究了简化的损伤评估方法,给出了相应的损伤指数与性能目标,对主厂房少墙型钢混凝土框架结构体系进行了设防烈度地震、罕遇地震、极大震作用下的损伤评估,并对正反方向加载以及两种不同加载模式作用下的损伤进行了对比分析。
　　研究结果表明,火电厂主厂房结构体系基于性能的抗震评估方法简单实用,便于操作,且分析结果可靠。采用振型加载模式进行推覆产生的位移响应大于加速度加载模式产生的位移响应,负向加载产生的损伤大于正向加载产生的损伤。研究结果还表明,在不同的加载方向及不同的加载模式作用下火电厂主厂房结构均能满足规范要求的“小震不坏、中震可修,大震不倒”的抗震设防目标,且能够满足文中提出的性能目标。

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1 绪 论

1. 1 课题研究背景及意义

1. 2 火电厂主厂房结构的形式、特点及研究现状

1. 3 基于性能的抗震理论研究现状及其基本思想

1. 4 本文研究内容

2 基于性能的抗震设计方法的基本理论

2. 1 基于性能的抗震设计方法

2. 2 能力谱曲线的建立

2. 3 需求谱曲线的建立与折减

2. 4 与规范反应谱相关的参数转换

2. 5 性能点的确定

2. 6 本章小结

3 火电厂主厂房结构的Pushover分析

3. 1 火电厂主厂房结构及模型

3. 2 火电厂主厂房结构的模态分析

3. 3 单、双向地震作用下的反应谱分析

3.4 静力弹塑性（Pushover）分析

3. 5 火电厂主厂房结构的Pus hover分析

3. 6 本章小结

4 火电厂主厂房结构基于能力谱法的抗震性能评估

4. 1 结构性能水平与性能目标

4. 2 火电厂主厂房结构性能水平的划分及量化

4. 3 火电厂主厂房结构抗震性能评估

4. 4 P us ho ver分析结果和试验结果对比分析

4. 5 本章小结

5 火电厂主厂房结构基于Pushover分析的损伤评估

5. 1 方法简介

5. 2 损伤指数与性能目标

5. 3 结构损伤性能评估

5. 4 本章小结

6 结论与展望

6. 1 结论

6. 2 展望

致谢

参考文献

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