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型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房的制作方法

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型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房,包括汽機(jī)房排架、除氧間框架以及輔助跨框架三部分組成。其中,汽機(jī)房排架和除氧間框架采用內(nèi)置H型鋼的型鋼混凝土支柱,輔助跨部分采用鋼筋混凝土支柱;主廠房的縱向主梁采用鋼筋混凝土梁,橫向主梁采用內(nèi)置H型鋼的型鋼混凝土梁。本發(fā)明具有良好的抗震性能,并且可以滿足各種復(fù)雜工藝布置的要求。相對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系而言,具有結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良、梁和柱截面減小、空間更便于工藝布置等優(yōu)點(diǎn);相對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)體系而言,具有造價(jià)相對(duì)低廉、抗腐蝕性強(qiáng)、耐火性能好以及后期維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑領(lǐng)域,具體涉及一種型鋼混凝土(3%)結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房。

【背景技術(shù)】
[0002]核能具有穩(wěn)定性好、清潔等優(yōu)點(diǎn),是目前公認(rèn)的唯一可以大規(guī)模取代化石燃料的潔凈能源,也是我國(guó)解決能源與環(huán)境問(wèn)題最現(xiàn)實(shí)的途徑。積極推進(jìn)核電建設(shè),將有助于滿足我國(guó)不斷增長(zhǎng)的能源需求,保障能源供應(yīng)與安全,保護(hù)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展,提升我國(guó)綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力、工業(yè)技術(shù)水平和國(guó)際地位。
[0003]核電廠常規(guī)島主廠房作為重要的生命線工程,在地震作用下,一旦破壞,會(huì)造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失、人員傷亡以及不可挽回的環(huán)境破壞。但是由于核電廠生產(chǎn)工藝的要求限制,設(shè)備種類繁多,運(yùn)行參數(shù)復(fù)雜,導(dǎo)致常規(guī)島主廠房結(jié)構(gòu)整體布置不規(guī)則,空間整體性能較差,荷載傳遞路徑不夠明確。
[0004]目前在建及現(xiàn)役的核電廠常規(guī)島主廠房結(jié)構(gòu)體系主要采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。
[0005]對(duì)于鋼筋混凝土核電廠常規(guī)島主廠房結(jié)構(gòu)體系而言,框排架主廠房全部采用鋼筋混凝土梁和柱。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系本身的不足,其整體抗震性能差、抗震能力偏低,存在較多的薄弱環(huán)節(jié),結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備偏低,不宜在高烈度地區(qū)使用;框排梁、柱截面大,結(jié)構(gòu)自重也大、占據(jù)空間;混凝土結(jié)構(gòu)需埋設(shè)工藝專業(yè)的預(yù)埋件,埋件的品種多、數(shù)量大,施工時(shí)易漏埋、錯(cuò)埋。
[0006]對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房結(jié)構(gòu)體系而言,框排架主廠房全部采用鋼結(jié)構(gòu)梁和柱,同時(shí)加設(shè)鋼支撐。雖然鋼結(jié)構(gòu)自重輕、強(qiáng)度高、延性好,對(duì)地震有較好的適應(yīng)性,但是鋼結(jié)構(gòu)主廠房剛度小、整體和局部穩(wěn)性差;鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)高、耐火性能差;而且核電廠在運(yùn)行過(guò)程中要產(chǎn)生巨大的熱量,需要用水作為載體進(jìn)行散熱,同時(shí)考慮到大件設(shè)備的運(yùn)輸問(wèn)題,核電廠在選址時(shí)一般靠海,鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性能也較差。
[0007]因此,尋求一種抗震性能優(yōu)良、耐久性好、經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合性好的常規(guī)規(guī)島主廠房結(jié)構(gòu)形式具有重大的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有的常規(guī)島主廠房結(jié)構(gòu)體系存在的缺陷或不足,本發(fā)明的目的在于,提供一種適用于核電廠常規(guī)島主廠房的結(jié)構(gòu)體系,采用此種體系,能夠有效改善核電廠常規(guī)島主廠房的抗震性能、抗腐蝕性,保證核電廠常規(guī)島主廠房的安全運(yùn)行、降低后期維護(hù)費(fèi)用,使得該種結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)和技術(shù)性能同時(shí)得到提高。
[0009]為了完成上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房,包括依次相接的汽機(jī)房、除氧間和輔助跨;其特征在于,所述汽機(jī)房排架采用內(nèi)置II型鋼的型鋼混凝土柱;所述汽機(jī)房排架橫向的梁采用內(nèi)置II型鋼的型鋼混凝土梁;所述汽機(jī)房排架縱向的梁采用鋼筋混凝土梁;所述除氧間框架采用內(nèi)置II型鋼的型鋼混凝土柱;所述除氧間框架橫向的梁采用內(nèi)置II型鋼的型鋼混凝土梁;所述除氧間框架縱向的梁采用鋼筋混凝土梁。
[0011]進(jìn)一步的,所述輔助跨框架的柱采用鋼筋混凝土柱;輔助跨框架的梁采用鋼筋混凝土梁。
[0012]進(jìn)一步的,所述框排架部分的結(jié)構(gòu)采用混合結(jié)構(gòu)。
[0013]進(jìn)一步的,所述主廠房總長(zhǎng)度125%由11個(gè)開(kāi)間組成,共12條軸線,寬70米,分3跨;其中,汽機(jī)房寬42.50,除氧間寬130,輔助跨寬14.50 ;主廠房總高度為52.細(xì)工八?
1.2為汽機(jī)房,1.2?1.?為除氧間,1.??1.為輔助跨;各構(gòu)件截面尺寸如下:
[0014]八列柱:厶28.6111 以下山XII:800^1600 ;型鋼:?。?200X500X20X30,
[0015]厶28.6111 以上 4X11:800 X 1200 ;型鋼:冊(cè)00 X 500 X 20 X 30 ;
[0016]8、0 列柱:軸線⑴、(12)山 XI1:1000 X 1200 ;型鋼:!1800\500X20X30,
[0017]軸線(2)?(11)山X。:800 X 800 ;型鋼 ^500X500X20X30 ;
[0018]1/8,1/(3 列柱:軸線(12)山 XI1:1000 X 1200 ;型鋼:!1800\ 500X20X30,
[0019]軸線(10),(11)山XII:800\800 ;型鋼 #500X500X20X30 ;
[0020]列柱:軸線(1)山 XI1: 1000X1200 ;型鋼:??!800 X 500 X 20 X 30,
[0021〕軸線(2)、(3)山 X11:800 X 800 ;型鋼:腳0 X 500 X 20 X 30 ;
[0022]2 列柱:厶 28.6111 以下山X。:900^1700 ;型鋼:!!1300X600X20X30,
[0023]厶28.6111 以上 4X11:900 X 1300 ;型鋼:冊(cè)00 X 600 X 20 X 30 ;
[0024]?列柱:厶 19.2? 以下山X。:800^1600 ;型鋼:??!1200X500X20X30,
[0025]厶19.2? 以上山 XI1:800 X 1200 ;型鋼:冊(cè)00 X 500 X 20 X 30 ;
[0026]6列柱:鋼筋混凝土柱800 X 1000。
[0027]上述型鋼混凝土柱截面及內(nèi)置型鋼尺寸單位為皿。
[0028]與目前在建以及現(xiàn)役核電廠常規(guī)島主廠房結(jié)構(gòu)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:
[0029]相較于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系而言,型鋼混凝土結(jié)構(gòu)體系具有整體工作性能好、承載能力高、變形能力和延性好、截面尺寸小、使用性能好等優(yōu)點(diǎn)。
[0030]相較于鋼結(jié)構(gòu)體系而言,型鋼混凝土結(jié)具有剛度大、整體和局部穩(wěn)定性能好、造價(jià)相對(duì)低廉、抗腐蝕性強(qiáng)、耐火性能好以及后期維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0031]綜上,核電廠常規(guī)島主廠房采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)體系,能夠有效現(xiàn)有結(jié)構(gòu)體系的缺陷,在滿足高烈度地區(qū)大容量機(jī)組主廠房對(duì)于抗震的要求的同時(shí),達(dá)到抗震性能、抗腐蝕性與經(jīng)濟(jì)性等幾個(gè)方面的綜合平衡。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是本發(fā)明的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)體系的主視圖。
[0033]圖2是本發(fā)明的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)體系的平面布置示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]遵循本發(fā)明的技術(shù)方案,本實(shí)施例的核電廠常規(guī)島主廠房如圖1、2所示。為了方便說(shuō)明,將核電廠常規(guī)島主廠房的長(zhǎng)度方向稱為縱向,寬度方向稱為橫向。
[0035]本實(shí)施例的主廠房結(jié)構(gòu)體系的總長(zhǎng)度1250,由11個(gè)開(kāi)間組成,共12條軸線,寬70米,分3跨。其中,汽機(jī)房1寬42.50,除氧間2寬130,輔助跨3寬14.50 ;結(jié)構(gòu)體系總高度為52.細(xì)。丁.六?!'.2為汽機(jī)房1,丁.2.?為除氧間2,丁..6為輔助跨3。
[0036]運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為10.50%地下室頂板標(biāo)高為0.00“中間層),除氧間2中除氧器層的標(biāo)高為19.500。其中,除氧間2和輔助跨3為多層框架結(jié)構(gòu),汽機(jī)房1采用排架形式。
[0037]汽機(jī)房排架4和除氧間框架7采用內(nèi)置!I型鋼的型鋼混凝土柱;輔助跨部分采用鋼筋混凝土柱。主廠房縱向的梁采用鋼筋混凝土梁,橫向的梁采用內(nèi)置II型鋼的型鋼混凝土梁。
[0038]以下通過(guò)具體實(shí)施例及計(jì)算分析對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0039]以0\?1400型鋼混凝土(3%)結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房為原型,采用3八?2000有限元軟件進(jìn)行分析。
[0040]本實(shí)施例采用型鋼混凝土(3%)結(jié)構(gòu)框排架體系,為單框架、單排架和輔助跨組成的三列式結(jié)構(gòu)形式。按7度(0.153 III類場(chǎng)地設(shè)計(jì),構(gòu)造按8度考慮。結(jié)構(gòu)長(zhǎng)125%由11個(gè)開(kāi)間組成,柱距有100和130兩種;寬70米,共3跨(其中汽機(jī)房寬42.5%除氧間寬13111,輔助跨寬 14.5111)。
[0041]汽機(jī)房1頂部布置鋼桁架,下弦標(biāo)高為38.加,上弦兩端標(biāo)高為41.7%中間標(biāo)高為40.6111。汽機(jī)房1屋面采用100臟厚復(fù)合壓型鋼板輕型屋面,其他屋面采用100臟厚壓型鋼板(70111111高)做底模的組合樓板,10.5111層和夾層樓板采用150臟厚的混凝土樓板,19.5111層樓板采用120皿厚的混凝土樓板,其他樓板采用150皿混凝土樓板,結(jié)構(gòu)中所用混凝土均采用045強(qiáng)度的混凝土。
[0042]本實(shí)施例中,常規(guī)島主廠房的主要構(gòu)件截面尺寸如下:
[0043]八列柱:厶28.6111 以下山XII:800^1600 ;型鋼:!!1200X500X20X30,
[0044]厶28.6111 以上山 XI1:800 X 1200 ;型鋼:冊(cè)00 X 500 X 20 X 30 ;
[0045]8、0 列柱:軸線(1), (12)山 XI1:1000 X 1200 ;型鋼:!1800\ 50(^2(^ 30,
[0046]軸線(2)?(11)山X。:800 X 800 ;型鋼 ^500X500X20X30 ;
[0047]1/8,1/(3 列柱:軸線(12) 4X11:1000 X 1200 ;型鋼:!1800\ 50(^2(^ 30,
[0048]軸線(10),(11)山 XII:800\800 ;型鋼 #500X500X20X30 ;
[0049]列柱:軸線(1)山 XI1: 1000X1200 ;型鋼:??!800 X 500 X 20 X 30,
[0050]軸線(2)、(3)山X11:800 X 800 ;型鋼:腳0 X 500 X 20 X 30 ;
[0051]2 列柱:厶 28.6111 以下山X。:900^1700 ;型鋼:??!1300X600X20X30,
[0052]厶28.6111 以上 4X11:900 X 1300 ;型鋼:冊(cè)00 X 600 X 20 X 30 ;
[0053]?列柱:厶 19.2? 以下山X。:800^1600 ;型鋼:!!1200X500X20X30,
[0054]厶19.2? 以上山 XI1:800 X 1200 ;型鋼:冊(cè)00 X 500 X 20 X 30 ;
[0055]6列柱:鋼筋混凝土柱800 X 1000。
[0056]上述型鋼混凝土柱截面及內(nèi)置型鋼尺寸單位為111111。例如,13 XI!:800 X 1600表示該型鋼混凝土柱截面寬度為800臟,高度為1600臟0800X500 X 20X30,表示!I型鋼高度X寬度X腹板厚度X翼緣厚度,即該!I型鋼高800臟,寬500臟,腹板厚度20臟,翼緣厚度
30臟。
[0057]汽機(jī)房1布置兩臺(tái)吊車,需要在八28.6111處擱置吊車梁,因此,八、2兩列柱為變截面柱,上下截面及內(nèi)置型鋼尺寸均不同。
[0058]橫向梁為型鋼混凝土梁,縱向梁為鋼筋混凝土梁,數(shù)目以及截面種類較多。在進(jìn)行型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房的型鋼混凝土梁設(shè)計(jì)時(shí),參考《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(幾了 138-2001)1《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造與計(jì)算手冊(cè)》、《型鋼混凝土鋼筋排布及構(gòu)造詳圖(123(^904-1)》等相關(guān)規(guī)程與資料。
[0059]為了說(shuō)明本發(fā)明結(jié)構(gòu)體系的性能,以下給出對(duì)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)體系的荷載分析。
[0060]本實(shí)施例的荷載條件如下:
[0061]1、恒載:本發(fā)明的恒載主要包含結(jié)構(gòu)自重及外加恒載,計(jì)算分析時(shí)所有構(gòu)件的自重可以過(guò)“?有限元軟件根據(jù)其截面及構(gòu)件長(zhǎng)度自動(dòng)求得,經(jīng)統(tǒng)計(jì)該結(jié)構(gòu)恒載約為654323^0
[0062]2、活載:本發(fā)明的活載主要包括樓地面活載、屋面活載、管道荷載、檢修荷載、區(qū)域荷載等。
[0063]3、風(fēng)荷載:風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算。地面粗糙度類別取八級(jí)。基本風(fēng)壓取為60年一遇由于結(jié)構(gòu)的高寬比小于1.5,故不考慮風(fēng)振對(duì)結(jié)構(gòu)的影響,即風(fēng)振系數(shù)取為1。
[0064]4、重力荷載代表值:計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震作用時(shí),重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管道等重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值和可變荷載組合值之和。
[0065]一、動(dòng)力特性分析
[0066]2000中的模態(tài)分析是線性分析。2000中通過(guò)生成一個(gè)分析工況,并將其設(shè)置為10也1來(lái)進(jìn)行振型分析。本實(shí)施例為半地下室結(jié)構(gòu),廠址區(qū)不存在影響地基穩(wěn)定性的地質(zhì)構(gòu)造和不良地質(zhì)作用,廠址區(qū)均為強(qiáng)度較高的硬質(zhì)巖類,不存在軟弱層及其夾層,地基不存在傾覆、滑移的可能。地面以下按粉土考慮,容重為201^^!3,由于廠房地處沿海,地下水位取為0%在計(jì)算側(cè)土壓力時(shí)候,取土的浮容重為計(jì)算提取該種結(jié)構(gòu)前130階模態(tài)。
[0067]二、單向地震作用反應(yīng)譜分析
[0068]反應(yīng)譜理論是以單質(zhì)點(diǎn)彈性體系在實(shí)際地震過(guò)程中的反應(yīng)為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)反應(yīng)分析的,反應(yīng)譜理論要求從現(xiàn)有的地震記錄中尋找有代表意義的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜。反應(yīng)譜理論理論考慮了結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性與地震動(dòng)特性之間的動(dòng)力關(guān)系,還保持了原有靜力理論的形式。該理論計(jì)算簡(jiǎn)單、概念合理,所以目前很多國(guó)家都采用這一計(jì)算理論。但反應(yīng)譜理論的概念中沒(méi)有很好的反映地震持時(shí)的影響。
[0069]由于核電廠汽機(jī)廠房框排架結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量沿豎向分布嚴(yán)重不均勻,扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯,結(jié)構(gòu)前幾階振型耦合作用明顯。底部剪力法不適用于該類結(jié)構(gòu)的地震作用計(jì)算。采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)作用的振型分解反應(yīng)譜法對(duì)其分析,同時(shí)進(jìn)行單向和雙向水平地震作用效應(yīng)對(duì)比分析。
[0070]三、雙向地震作用反應(yīng)譜分析
[0071]對(duì)于核電廠常規(guī)島主廠房這種水平和豎向的剛度、質(zhì)量都不規(guī)則的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)變形較為明顯,因此,考慮雙向水平地震動(dòng)輸入是必要的。
[0072]地震作用下不規(guī)則結(jié)構(gòu)不同于規(guī)則結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)在于其所發(fā)生的平扭耦聯(lián)反應(yīng),結(jié)構(gòu)沿某軸的水平振動(dòng)和繞某軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)均不再單獨(dú)出現(xiàn),而是在耦聯(lián)在一起。雙向地震作用下,結(jié)構(gòu)構(gòu)件還存在著強(qiáng)度和剛度相互影響,這些相互影響會(huì)使結(jié)構(gòu)在雙向地震作用下的反應(yīng)增大。
[0073]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(⑶50011)》關(guān)于結(jié)構(gòu)考慮雙向水平地震作用的規(guī)定體現(xiàn)在三個(gè)方面,一是要求內(nèi)力分析采用空間模型,二是計(jì)算單向水平地震作用效應(yīng)時(shí)要采用計(jì)及扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)效應(yīng)的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振型分解反應(yīng)譜法,三是對(duì)兩個(gè)方向地震作用所產(chǎn)生的同向地震作用效應(yīng)進(jìn)行組合。即雙向水平地震作用的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)通過(guò)在結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算水平地震作用及其效應(yīng),然后對(duì)兩個(gè)方向地震作用引起的效應(yīng)進(jìn)行組合,予以考慮。
[0074]根據(jù)強(qiáng)震觀測(cè)記錄的統(tǒng)計(jì)分析,兩個(gè)方向地震加速度的最大值不相等,二者之比約為1:0.85 ;而且兩個(gè)方向的最大值不一定同時(shí)發(fā)生。為此將地震地面加速度作用在X、?向,振型組合采用(:%法,方向組合采用修正的法。
[0075]按下列公式的較大值確定雙向水平地震作用的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、:
8 隊(duì)=7巧+(0.85^)2
[0076]
8^=^^-+(0.8581)2
[0077]式中,、8,分別為X向、V向單向水平地震作用下按計(jì)及扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的(:%組合法則的振型分解反應(yīng)譜計(jì)算的單向扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
[0078]四、彈性時(shí)程分析
[0079]選取了三條地震波(兩條天然波八10 81^0波、報(bào)11'⑶55波和一條人工冊(cè)21(^045 ^)對(duì)型鋼混凝土(3%)結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房進(jìn)行彈性時(shí)程分析。結(jié)果表明,本發(fā)明的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)主廠房結(jié)構(gòu)彈性時(shí)程分析結(jié)果滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)時(shí)程分析法的規(guī)定,即每條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65 %,多條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80%的規(guī)定。在結(jié)構(gòu)的彈性階段,時(shí)程分析法的結(jié)果滿足規(guī)范的相關(guān)規(guī)定,可以采用反應(yīng)譜分析法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性階段的設(shè)計(jì)、分析。
[0080]五、結(jié)論
[0081](1)模態(tài)分析中,型鋼混凝土結(jié)構(gòu)主廠房的振動(dòng)以前三階振型為主,第一振型為縱向平動(dòng),基本無(wú)扭轉(zhuǎn),第二振型為橫向平動(dòng),基本無(wú)扭轉(zhuǎn),第三振型以扭轉(zhuǎn)為主,其扭轉(zhuǎn)周期與第一振型時(shí)平動(dòng)的周期之比為0.78。
[0082](2)反應(yīng)譜分析中,結(jié)構(gòu)受橫向地震作用時(shí),層間位移角的最大值出現(xiàn)在38.層,達(dá)到1/685,結(jié)構(gòu)最大位移為29.4臟;縱向地震作用時(shí),層間位移角最大值出現(xiàn)在38.加層,達(dá)到1/714,結(jié)構(gòu)最大位移為30.4皿,滿足規(guī)范對(duì)于層間位移間限值的要求。
[0083](3)單向地震作用下型鋼混凝土結(jié)構(gòu)主廠房結(jié)構(gòu)變形呈彎剪型,結(jié)構(gòu)下部變形以彎曲變形為主,上部變形接近剪切變形。
[0084](4)雙向地震反應(yīng)譜分析與單向地震作用的計(jì)算結(jié)果相比,雙向地震比單向地震下剪力平均增加0.4%,增加量很小,說(shuō)明結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)很小;雙向輸入地震作用,結(jié)構(gòu)個(gè)別列柱的平均位移與單向地震作用下結(jié)構(gòu)的位移略有增大,總體與單向上位移值基本一致。
[0085](5)地震作用下,結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較小。在雙向地震力作用下,結(jié)構(gòu)的內(nèi)力比單向作用略有增大。
[0086](6)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)主廠房結(jié)構(gòu)彈性時(shí)程分析結(jié)果滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)時(shí)程分析法的規(guī)定,即每條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65 %,多條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80%的規(guī)定。其中,橫向基底縱剪力為反應(yīng)譜分析結(jié)果的100.7%左右,縱向約為91.8%。在結(jié)構(gòu)的彈性階段,時(shí)程分析法的結(jié)果滿足規(guī)范的相關(guān)規(guī)定,可以采用反應(yīng)譜分析法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性階段的設(shè)計(jì)、分析。
[0087](7)采用有限元軟件對(duì)型鋼混凝土(3%)結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房進(jìn)行了模態(tài)分析、反應(yīng)譜分析和彈性時(shí)程分析。計(jì)算分析結(jié)果表明:本發(fā)明的結(jié)構(gòu)體系抗震及使用性能優(yōu)良,延性好,具有較大的安全儲(chǔ)備,符合生命線工程的基本要求。
[0088]六、與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房的計(jì)算分析對(duì)比
[0089]為了與型鋼混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)比,通過(guò)2000建立了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房有限元計(jì)算模型。汽機(jī)房平面布置參考上述型鋼混凝土結(jié)構(gòu)汽機(jī)廠房設(shè)計(jì)方案,主要構(gòu)件尺寸及其配筋根據(jù)前期計(jì)算結(jié)果及型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房主要構(gòu)件尺寸確定。按7度III類場(chǎng)地設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)長(zhǎng)1250,由11個(gè)開(kāi)間組成,柱距有100和130兩種;寬70米,共3跨(其中汽機(jī)房寬42.50,除氧間寬130,輔助跨寬14.5111),結(jié)構(gòu)總高度為 41.70111。
[0090]所施加的荷載與本發(fā)明實(shí)施例的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房相同。
[0091]有限元模型建立完成后,進(jìn)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性分析、單向地震反應(yīng)譜分析、雙向地震反應(yīng)譜分析以及彈性時(shí)程分析。
[0092]通過(guò)計(jì)算分析,得出了以下結(jié)論:
[0093](1)模態(tài)分析中,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)核電廠汽機(jī)廠房的基本周期在1.258左右,第二振型與第一振型周期之比為0.975,第三振型周期(第一扭轉(zhuǎn)周期)與第一振型周期(第一平動(dòng)周期)之比為0.81。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)比較明顯,前兩階振型為平動(dòng)中帶扭轉(zhuǎn),第三階振型以扭轉(zhuǎn)為主。
[0094]與型鋼混凝土結(jié)構(gòu)相比,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)作用較為明顯,對(duì)抗震不利。
[0095](2)單向地震反應(yīng)譜分析中,結(jié)構(gòu)受橫向地震作用時(shí),層間位移角的最大值出現(xiàn)在34.450,達(dá)到1/571,結(jié)構(gòu)最大位移為37.31^ ;縱向地震作用時(shí),層間位移角最大值出現(xiàn)在38.1111層,達(dá)到1/708,結(jié)構(gòu)最大位移為35.4臟。
[0096]與型鋼混凝土結(jié)構(gòu)相比,在核電廠常規(guī)島主廠房梁、柱截面基本相同的條件下,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在單向地震作用下,結(jié)構(gòu)的位移較大,最大層間位移也更接近規(guī)范的限值。因此,和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的變形能力更強(qiáng),抗震性能更好。
[0097](3)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房質(zhì)量、剛度分布不均勻,排架跨下面布置密集,上面空曠,并且由于柱上梁在縱向和橫向布置存在標(biāo)高差,或者縱向布置的梁和橫向布置的梁存在標(biāo)高差,都會(huì)造成局部短柱,產(chǎn)生剪力突變。地震作用下,這些短柱柱承受了較大的剪力、彎矩,在設(shè)計(jì)中應(yīng)給予重視。
[0098]七、與鋼結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房的分析對(duì)比
[0099]核電廠在選址時(shí)一般靠海。海洋腐蝕對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。海洋大氣環(huán)境中的鹽塵、鹽霧在鋼結(jié)構(gòu)表面上產(chǎn)生吸濕潮解作用,使暴露在空中的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面液膜的電導(dǎo)增大,加之氯離子本身具有很強(qiáng)的浸蝕性,因而會(huì)加劇腐蝕。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)由于有外包的混凝土,阻礙了型鋼、鋼筋與外部侵蝕性環(huán)境的直接接觸,因此,可以看出,相比于型鋼混凝土結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房的抗腐蝕性和耐久性差,后期維護(hù)的成本較高。
[0100]綜上,型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房結(jié)構(gòu)體系,能夠有效克服鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺陷缺點(diǎn),滿足高烈度地區(qū)大容量機(jī)組主廠房對(duì)于抗震的要求,達(dá)到抗震性能、抗腐蝕性與經(jīng)濟(jì)性等幾個(gè)方面的綜合平衡。
【權(quán)利要求】
1.一種型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房,包括依次相接的汽機(jī)房(I)、除氧間(2)和輔助跨⑶;其特征在于,所述汽機(jī)房排架⑷采用內(nèi)置H型鋼的型鋼混凝土柱;所述汽機(jī)房排架橫向的梁(5)采用內(nèi)置H型鋼的型鋼混凝土梁;所述汽機(jī)房排架縱向的梁(6)采用鋼筋混凝土梁;所述除氧間框架(7)采用內(nèi)置H型鋼的型鋼混凝土柱;所述除氧間框架橫向的梁(8)采用內(nèi)置H型鋼的型鋼混凝土梁;所述除氧間框架縱向的梁(9)采用鋼筋混凝土梁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房,其特征在于,所述輔助跨框架的柱(10)采用鋼筋混凝土柱;輔助跨框架的梁(11)采用鋼筋混凝土梁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)核電廠常規(guī)島主廠房,其特征在于,所述主廠房的總長(zhǎng)度125m,由11個(gè)開(kāi)間組成,共12條軸線,寬70米,分3跨;其中,汽機(jī)房(I)寬42.5m,除氧間(2)寬13m,輔助跨(3)寬14.5m ;主廠房總高度為52.9m ;T.A?T.E為汽機(jī)房(I),T.E?T.F為除氧間⑵,Τ.F?Τ.G為輔助跨(3);各構(gòu)件截面尺寸如下: A 列柱:Δ 28.6m 以下:bXh:800X1600 ;型鋼:H1200X500X20X30,
Δ 28.6m 以上:bXh:800 X 1200 ;型鋼:H900 X 500 X 20 X 30 ; B、D 列柱:軸線(I)、(12):bXh =1000X1200 ;型鋼:H800X500X20X30, 軸線(2)?(11):bXh:800X800 ;型鋼:H500X500X20X30 ;1/B,1/C 列柱:軸線(12):bXh:1000X 1200 ;型鋼:H800X500X20X30, 軸線(10)、(11):bXh:800X800 ;型鋼:H500X500X20X30 ; C 列柱:軸線(I):bXh =1000X1200 ;型鋼:H800X500X20X30, 軸線(2)、(3):bXh:800X800 ;型鋼:H500X500X20X30 ; E 列柱:Δ 28.6m 以下:bXh:900X1700 ;型鋼:H1300X600X20X30,
Δ 28.6m 以上:bXh:900 X 1300 ;型鋼:H900 X 600 X 20 X 30 ; F 列柱:Δ 19.24m 以下:bXh:800X1600 ;型鋼:H1200X500X20X30, Δ 19.24m 以上:bXh:800X 1200 ;型鋼:H900X500X20X30 ; G列柱:鋼筋混凝土柱800 X 1000。 上述型鋼混凝土柱截面及內(nèi)置型鋼尺寸單位為_(kāi)。
【文檔編號(hào)】E04H5/02GK104295129SQ201410558573
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】白國(guó)良, 杜寧軍, 趙金全, 趙欣剛, 程思淵, 王夢(mèng)杰, 謝波, 高涵 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)
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