核電廠廠房結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析.pdf

1、近二十年間，由于改善能源結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長模式的需求，我國制定了大力發(fā)展核電的方針，在沿海各省建設(shè)多個核電站機(jī)組。但是以福島核電站泄露為代表的歷次核安全事故表明，核電廠抗震設(shè)計在核安全問題中至關(guān)重要。燃料廠房和安全廠房是與核安全直接相關(guān)的Ⅰ類物項(xiàng)，通常為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以剪力墻結(jié)構(gòu)為主，存在少量框架，環(huán)繞在安全殼周圍，結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜，且具有大空間、開洞多等不利于抗震的特點(diǎn)。燃料廠房和安全廠房具有重要的核安全職能，在地震作用下，能否保持

2、結(jié)構(gòu)完好且功能正常，對整個核電廠的安全十分重要，為此，本文針對典型的核電廠燃料廠房和安全廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模擬，旨在分析燃料廠房和安全廠房的振動特性、線性與非線性情形下的地震響應(yīng)，從而為相關(guān)廠房結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計提供依據(jù)。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1、建立基于板殼單元的廠房結(jié)構(gòu)彈性分析模型，通過模態(tài)分析研究其自振特性。分析結(jié)果表明廠房結(jié)構(gòu)的前3階振型體現(xiàn)為整體平動，從第4階振型開始出現(xiàn)整體扭轉(zhuǎn)，第8階開始產(chǎn)生較多局部振型，抗震計算

3、時需試算更多的振型個數(shù)，使結(jié)構(gòu)在水平方向上累計質(zhì)量參與系數(shù)達(dá)到90％以上；X、Y方向的自振周期和質(zhì)量參與系數(shù)比較接近，說明廠房結(jié)構(gòu)兩個水平方向剛度總體比較均勻；模態(tài)分析所得自振周期為0.4s,與經(jīng)驗(yàn)公式比較接近，因此此類廠房結(jié)構(gòu)在設(shè)計初期，自振周期可通過高層剪力墻結(jié)構(gòu)自振周期公式進(jìn)行估算；
　　2、采取譜分析和時程分析的方法分別對彈性階段廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行三方向地震動輸入，得出其在設(shè)計運(yùn)行安全地震動下的位移響應(yīng)與加速度響應(yīng)，并給出各樓層

4、地震作用效應(yīng)值作為設(shè)備地震反應(yīng)分析的參數(shù)估計。位移分析結(jié)果表明，在水平方向峰值加速度為0.15 g反應(yīng)譜與時程輸入下，結(jié)構(gòu)體系最大層間位移角僅為1/1156，仍處于彈性階段，結(jié)構(gòu)可保證安全運(yùn)行。樓層譜分析結(jié)果表明，樓層加速度在結(jié)構(gòu)自振周期附近有顯著放大效應(yīng)，在更高頻段與低頻段衰減較快，因此樓層設(shè)備應(yīng)注意避免與結(jié)構(gòu)自振頻率相近；
　　3、嘗試采用分層殼單元建立剪力墻彈塑性模型，通過兩個算例比較分析模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓羌芮€與對應(yīng)位移下

5、應(yīng)力狀態(tài)，驗(yàn)證了分析模型的可行性。在此基礎(chǔ)上，對基于分層殼單元建立的廠房結(jié)構(gòu)輸入以我國現(xiàn)有核電廠抗震設(shè)計規(guī)范設(shè)計譜為目標(biāo)譜所擬合的三向人工地震動，結(jié)果表明，在遭受加速度峰值為0.3g，即1.5倍于核電廠極限安全設(shè)計地震動時，燃料廠房和安全廠房均進(jìn)入弱非線性階段，最大層間位移角為1/549,約為我國抗震設(shè)計規(guī)范所規(guī)定剪力墻結(jié)構(gòu)極限彈塑性位移角的21.8%，整個結(jié)構(gòu)體系只發(fā)生輕微破壞。對結(jié)構(gòu)進(jìn)行P us ho ver分析，結(jié)果表明，廠房結(jié)構(gòu)