常規(guī)島主廠房在sl-2地震作用下彈塑性變形驗算的簡化計算方法

1、<p>　　常規(guī)島主廠房在SL-2地震作用下彈塑性變形驗算的簡化計算方法</p><p>　　摘要：根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定的彈塑性變形簡化計算方法，采用國標罕遇反應譜包絡極限安全地震SL-2反應譜，用計算程序PKPM進行核電常規(guī)島主廠房在SL-2地震作用下的彈塑性變形驗算。 </p><p>　　關鍵詞：核電常規(guī)島主廠房；極限安全地震；彈塑性變形驗算； </p>

2、<p>　　中圖分類號：[TL48] 文獻標識碼：A </p><p><b>　　概述 </b></p><p>　　核電工程的常規(guī)島主廠房，是核安全無關物項（抗震Ⅲ類物項），但它往往與核安全有關的重要物項（抗震Ⅰ類物項）相鄰。為了確?？拐稷耦愇镯椀陌踩?，一般保證在極限安全地震SL-2作用下，常規(guī)島主廠房能夠保持結構的完整性（不倒塌）。 </p&

3、gt;<p>　　本文提出并論述說明對于常規(guī)島主廠房，利用民用規(guī)范的抗震計算方法和計算程序進行在SL-2地震作用下結構完整性的簡單校核計算方法。 </p><p>　　常規(guī)民用工程與核電廠的抗震設計要求 </p><p>　　2.1常規(guī)民用工程的抗震要求 </p><p>　　《建筑抗震設計規(guī)范》是以“三個水準”為抗震設防目標的，即“小震不壞，中震可修

4、，大震不倒”。在設計中采用兩階段設計實現(xiàn)上述的設防目標，即：第一階段設計是承載力驗算、第二階段設計是彈塑性變形驗算。 </p><p>　　2.2核電廠的抗震設計要求 </p><p>　　在HAD102/02《核電廠抗震設計與鑒定》中規(guī)定，與核安全有關的重要物項要考慮：SL-1（運行安全地震）和SL-2（極限安全地震）。在SL-1地震水平下，與核安全有關的重要物項應保持正常運行狀態(tài)，要求

5、結構處于彈性范圍。在SL-2地震水平下，對于與核安全有關的重要物項而言，驗收準則要比SL-1時有所降低，一般允許進入彈塑性范圍。 </p><p>　　2.3常規(guī)民用工程與核電廠的抗震設計要求對比 </p><p>　?。?）二者的所考慮的地震水平的超越概率不同。例如根據(jù)《建筑抗震設葉規(guī)范》，當抗震設防烈度為8度時所對應的設計基本地震加速度值為0.2g，此值與SL-2地震峰值加速度0.2g

6、的含義是不同的，前者對應的是475年一遇的地震，而后者對應的是10000年一遇的地震。 </p><p>　?。?）《建筑抗震設計規(guī)范》和核電廠所使用的設計反應譜不同。核電廠設計中使用較多的是美國NRC的RG1.60反應譜或廠址特定反應譜?！督ㄖ拐鹪O計規(guī)范》給出了地震標準反應譜。 </p><p>　　以8度區(qū)、第二組、Ⅱ類場地為例（基本加速度值為0.2，阻尼比為0.05），根據(jù)《建筑抗

7、震設計規(guī)范》給出的計算公式可得水平方向加速度如表1所示。 </p><p>　　表1 8度地震區(qū)、Ⅱ類場地標定的加速度反應譜 g </p><p><b>　　地震影響 周期 </b></p><p>　　0 s 0.1s 0.4s 2s 6s </p><p>　　多遇地震 0.07 0.16 0.16 0.035 0

8、.025 </p><p>　　相應地，用0.2g標定的RG1.60反應譜（阻尼比取為0.05）所得到的結果如表2所示。 </p><p>　　表20.20g標定的RG1.60反應譜g </p><p>　　阻尼比 控制點放大系數(shù) </p><p>　　0.03s 0.11s 0.4s 4s </p><p>　　0.

9、05 0.20 0.522 0.626 0.094 </p><p>　　二者的對比曲線圖，見圖1所示。 </p><p>　　圖18度地震區(qū)標定的加速度反應譜與RG1.60反應譜對比曲線 </p><p>　　通過對比可以看出，RG1.60反應譜遠大于《建筑抗震設計規(guī)范》的標定的反應譜。《建筑抗震設計規(guī)范》的設計基本地震加速度O.2g，與核電廠設計基準地震動O.2

10、g的含義是不同的：一方面是超越概率有所不同，另一方面，對于相同的設計地震加速度0.2g，核電廠的抗震設計安全要求高于《建筑抗震設計規(guī)范》的安全要求。 </p><p>　　簡化計算方法的基本思路 </p><p>　　常規(guī)島主廠房作為抗震Ⅲ類物項，抗震設計一般按國家民用規(guī)范進行設計。為了保證在SL-2地震作用下結構的完整性，在建和已建常規(guī)島主廠房設計方法有：采取將抗震設防烈度提高度1度的方

11、法；也有采取中震彈性的計算方法。均提高了廠房的抗震設計要求。但給廠房結構帶來多大的安全性與保守性沒有一個量化的概念，能否說明廠房在SL-2地震作用不倒塌呢？這就需要從以下兩個方面進行論證說明。 </p><p>　　首先，應保證在進行結構彈塑性變形驗算時采用的罕遇地震作用水平應與SL-2地震作用水平相當（或者說前者不低于后者）。 </p><p>　　其次，在罕遇地震作用不低于核電廠SL-

12、2地震作用水平的基礎上，利用民用規(guī)范的結構抗震計算方法和工具進行結構完整性校核計算（結構彈塑性變形驗算）。 </p><p>　　簡化計算方法的主要步驟 </p><p>　　用《建筑抗震設計規(guī)范》的計算方法和工具進行常規(guī)島主廠房在SL-2地震作用下的完整性驗算的主要過程可以歸納如下： </p><p>　?。?）根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》，確定特征周期Tg、確定結構

13、的阻尼比； </p><p>　?。?）將廠房的抗震設防烈度按《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定的抗震設防烈度提高一度； </p><p>　?。?）將以設計基準地震SL-2峰值加速度標定的反應譜與以抗震設防烈度提高后的罕遇地震標定的《建筑抗震設計規(guī)范》反應譜進行對比，確認在周期0s至主廠房結構第一自振周期（最大周期—T1）范圍內(nèi)前者被后者所包絡； </p><p>　　如果

14、出現(xiàn)不能包絡的情況，還需要進一步提高抗震設防烈度，重復上述步驟，直至確定包絡關系。 </p><p>　?。?）確認包絡關系后，利用民用規(guī)范的結構抗震計算方法和工具進行罕遇地震下彈塑性變形驗算，校核結構的完整性，以層間位移是否滿足《建筑抗震設計規(guī)范》要求作為判斷標準。 </p><p>　　簡化計算方法的應用實例 </p><p>　　以某工程為例，結構按中震彈性進

15、行抗震計算，對常規(guī)島主廠房在SL-2地震作用下廠房保持完整性的校核計算方法進行論述說明。 </p><p>　?。?）廠址與核安全無關的抗震設計參數(shù)： </p><p>　　抗震設防烈度為6度；基本地震加速度值為0.05g；設計地震分組為第三組；場地土類別I1類；場地特征周期為0.40s（罕遇地震作用時）。 </p><p>　?。?）極限安全地震（SL-2級）：

16、</p><p>　　廠址特定SL-2級基巖水平向峰值加速度值為0.12g。水平向和豎直向加速度反應譜（5%阻尼比）參數(shù)值見表3所示。 </p><p>　　表 3廠址特定SL-2級基巖加速度反應譜參數(shù)（5%阻尼比） </p><p>　　周期值(sec) 0.03 0.16 0.40 1.20 4.00 </p><p>　　水平向加速度反

17、應譜(g) 0.12 0.36 0.24 0.12 0.033 </p><p>　?。?）廠址SL-2級地震反應譜與不同烈度的罕遇地震反應譜的對比： </p><p>　　廠址SL-2級地震反應譜與7度、8度的罕遇地震的反應譜進行對比分析，見表4及圖2所示。 </p><p>　　表4 廠址SL-2與7度的罕遇地震反應譜值（5%阻尼比） g </p>

18、<p>　　周期（s） 0.00 0.03 0.11 0.16 0.40 0.80 1.20 2.00 4.00 </p><p>　　廠址特定SL-2 0.12 0.268 0.360 0.240 0.180 0.120 0.098 0.033 </p><p>　　7度大震 0.225 0.308 0.500 0.500 0.500 0.268 0.186 0.117 0.

19、097 </p><p>　　圖2廠址SL-2與7度的罕遇地震反應譜值對比曲線圖（5%阻尼比） </p><p>　　通過上表可知：7度的罕遇地震能將廠址特定SL-2級反應譜完全包絡。 </p><p>　?。?）計算程序的計算步驟： </p><p>　　結構計算采用的計算程序PMSAP。在PMSAP參數(shù)修改菜單中輸入：按中震彈性設計、指定

20、地震影響系數(shù)最大值為0.12g，地震設防烈度定義為7度。此時程序會按照6度中震彈性進行結構抗震計算，同時按照7度大震進行結構的彈塑性變形驗算。 </p><p>　　從輸入地震參數(shù)的角度看，設防烈度提高后罕遇地震的加速度峰值和反應譜曲線都可以包絡SL-2地震的相應參數(shù)，并且具有一定的保守性。在此基礎上進行罕遇地震下彈塑性變形驗算，如果結構的彈塑性層間位移滿足《建筑抗震設計規(guī)范》的相關要求，就可以判定在廠址SL-2

21、地震作用下，被驗算結構不會倒塌。 </p><p><b>　　幾點說明 </b></p><p>　?。?）簡化計算方法的出發(fā)點是為了充分利用常規(guī)民用設計規(guī)范的計算方法和工具進行常規(guī)島主廠房在SL-2地震作用下的結構完整性校核計算，并不能說明計算中所用的提高設防烈度后的罕遇地震與SL-2之間在地震安全性上的對應關系。 </p><p>　?。?/p>

22、2）設防烈度后提高后的罕遇地震與SL-2相比，不論在峰值上和反應譜形狀上都具有保守性，如果計算結果不能滿足層間位移的限值要求，并不能說明被驗算廠房在SL-2下一定不滿足完整性的要求。 </p><p>　?。?）如果計算程序采用SATEW，就可以認為定義罕遇地震的水平地震影響系數(shù)最大值，使其與SL-2級地震反應譜盡量的吻合，不至于有較大包絡。 </p><p>　　總之，本專題所述的簡化論