屋顶加层对核电站厂房楼层反应谱的影响评估

冯芝茂 于 晖

(中国核电工程有限公司，北京 100840)



屋顶加层对核电站厂房楼层反应谱的影响评估

冯芝茂 于 晖

(中国核电工程有限公司，北京 100840)

以某核电站厂房为分析对象，建立了该厂房屋顶加层变更结构计算模型，对变更后该厂房的楼层反应谱进行了计算，并与参考电站标准设计谱作了比较，评估了该变更对标准设计谱的影响。

核电站，楼层反应谱，厂房结构，计算模型

0 引言

十三五以来，国内核电已进入快速发展期，特定厂址的核电站设计与建造基本上是按照某种堆型的标准化设计来进行的。核电站厂房结构的楼层反应谱是相关工艺设备抗震设计的输入条件，对相关设备制造与认证具有重要意义[1]。

本文以特定厂址核电站某厂房为分析对象，结合设计过程中该厂房屋顶加层变更，采用三维连续半空间边界子结构法来考虑土—结构相互作用，同时考虑了多组地震动输入时程，来计算加层变更后该厂房的楼层反应谱，并与参考电站标准设计谱做了比较，评估了该变更对参考电站标准设计谱的影响。

1 计算模型与参数

1.1 计算模型

计算采用的软件为SASSI v2.30版，该软件采用三维连续半空间边界子结构法来计算土—结构相互作用,属于阻抗函数法。结构采用集中质量杆单元模型来模拟。参考电站厂房结构计算模型如图 1 所示，某特定厂址加层后厂房结构计算模型如图2所示，加层后影响的质点质量和质量惯量及梁单元的特性参数分别列于表1，表 2。

表1 质量和质量惯量

参数质量点号质量/×103kg质量惯量/×106kg·m2JXXJYY参考电站94910429859某厂址93675296487103478301317

1.2 地基参数

表2 杆单元特性

参考电站标准设计谱考虑的多组地基参数中，剪切波速为600 m/s～3 300 m/s，压缩波速为1 400 m/s～5 800 m/s，阻尼比为0.03～0.05；特定厂址的地基参数中，剪切波速为2 700 m/s，压缩波速为4 700 m/s，阻尼比为0.05。

1.3 地震动输入时程

计算中输入时程采用RG1.60反应谱拟合的4组统计独立的人工时程，每组时程包括2个水平方向和1个竖直方向。水平向地面运动峰值加速度为0.2g，竖向为0.134g。反应谱的结果取4组时程的平均值[2，3]。

2 反应谱计算结果

通过计算，分别得到了参考电站8种基岩条件下包络后的标准设计谱和特定厂址加层后厂房的楼层反应谱，这两组谱均包含水平方向和竖直方向，对应目标阻尼比2%，4%，5%，7%，10%。此处仅给出两组谱对应2%阻尼比在标高25.325 m(节点9)的楼层反应谱曲线(见图3，图4)。

3 加层对楼层反应谱的影响分析

3.1 对结构主频的影响

加层后厂房结构整体质量变大，整体刚度基本不变，导致结构X，Y，Z三个方向主频变小，主频对比结果见表3。

表3 结构主频

3.2 谱值的对比

表4 水平方向谱值的对比

表5 竖直方向谱值的对比

从表4，表5结合图3，图4可以看出:

1)一般情况下，特定厂址厂房的屋顶加层会使结构质量变大，进而使结构主频变小，加层后厂房水平方向和竖向方向的楼层反应谱峰值均发生明显左移，即反应谱峰值对应频率变小。2)以标高15.140 m和24.250 m为例，对于厂房较高楼层，特定厂址厂房的屋顶加层使水平方向的反应谱峰值变小，竖直方向的反应谱峰值变大。峰值相对变化量在-5.6%～+1.3%，影响较小；另一方面，对于低频点和零周期点，特定厂址厂房的楼层反应谱均可被参考电站的标准设计谱所包络。

4 结语

通过比较特定厂址某加层后厂房楼层反应谱与参考电站标准设计谱的差异，评估了该变更对参考电站标准设计谱的影响。屋顶加层使厂房结构总质量增加5%以内时，对水平方向与竖向楼层反应谱的影响较小。而对主频的影响较大，具体体现在反应谱峰值随着主频变小向左移动。综合来讲，屋顶加层对楼层反应谱的影响有限，结果在可接受范围。

[1] 李忠献，李忠诚,沈望霞.核反应堆厂房结构楼层反应谱的敏感性分析[J].核动力工程，2005(1):44-50.

[2] 林 皋，李建波，钟 红.考虑地震动不确定性的核电厂楼层反应谱分析[J].大连理工大学学报，2012(3):387-392.

[3] 王海涛，何树延，张征明.同时满足反应谱匹配和功率谱密度包络要求的人工时程生成算法[J].核动力工程，2009(1):112-115.

On influence evaluation of the added floors on the floor response spectrum of workshops in nuclear power stations

Feng Zhimao Yu Hui

(ChinaNuclearPowerEngineeringCo.,Ltd,Beijing100840,China)

It regards one workshop in a nuclear power plant as the analytical object. Establishes the calculation model for the added floors alteration of roofs in the workshops. It calculates floor response spectrum after the design change. The differences between floor response spectrum after the design change and reference are compared. The impact of change on standard design spectrum is evaluated.

nuclear power plant, floor response spectrum, workshop structure, calculation model

1009-6825(2016)11-0048-02

2016-02-01

冯芝茂(1987- )，男，工程师； 于 晖(1982- )，男，工程师

TU311

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