土耳其某大型火力發(fā)電廠集控樓靜力彈塑性分析

陳世璽 黃友強(qiáng)

(國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,北京 100094)

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土耳其某大型火力發(fā)電廠集控樓靜力彈塑性分析

陳世璽 黃友強(qiáng)

(國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,北京 100094)

采用有限元軟件SAP2000，對(duì)土耳其某火力發(fā)電廠集控樓進(jìn)行了靜力彈塑性分析，研究了鋼框架—中心支撐結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的受力性能，結(jié)果表明，在罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的各方面性能均滿足抗震要求。

火力發(fā)電廠，集控樓，靜力彈塑性分析，有限元軟件

地震是危害人類生命財(cái)產(chǎn)的自然災(zāi)害之一，具有突發(fā)性強(qiáng)、難以預(yù)測(cè)的特點(diǎn)。地震不僅會(huì)造成巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)引起嚴(yán)重的次生災(zāi)害[1]。土耳其某2×660 MW火力發(fā)電廠集控樓采用鋼框架—中心支撐結(jié)構(gòu)，位于高烈度區(qū)，地震區(qū)域?yàn)?區(qū)(與《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的抗震設(shè)防9度區(qū)較接近)，建筑物場(chǎng)地類別為Z2類。由于火力發(fā)電廠較少建設(shè)在高烈度區(qū)，所以研究高烈度區(qū)鋼框架—中心支撐結(jié)構(gòu)集控樓在罕遇地震作用下的抗震性能顯得尤為重要。

靜力彈塑性分析也稱Pushover分析方法，沿結(jié)構(gòu)的高度施加按一定形式分布的模擬地震的等效側(cè)力，并從小到大逐步增加側(cè)力的強(qiáng)度，使結(jié)構(gòu)由彈性工作狀態(tài)逐步進(jìn)入到塑性工作狀態(tài)，最終達(dá)到并超過(guò)規(guī)定的彈塑性位移。這是目前較為實(shí)用的簡(jiǎn)化的彈塑性分析技術(shù)，相比于動(dòng)力彈塑性分析，它更加節(jié)約了時(shí)間[2]。

1 土耳其抗震規(guī)范設(shè)計(jì)反應(yīng)譜簡(jiǎn)介

《Turkish Seismic Code》[3]中給出了50年超越概率10%的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線計(jì)算方法，詳見式(1)，式(2)。

A(T)=A0IS(T)

(1)

(2)

其中，A(T)為譜加速度系數(shù)；A0為地面有效加速度系數(shù)；I為樓房建筑物重要性系數(shù)；S(T)為正規(guī)化的5%阻尼比的彈性設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜；α(T)為地震影響系數(shù)；R為結(jié)構(gòu)行為系數(shù)。

A0取值方法見表1。

表1 地面有效加速度系數(shù)(A0)

S(T)取值方法見式(3)～式(5)及圖1。

S(T)=1+1.5T/TA(0≤T≤TA)

(3)

S(T)=2.5 (TA

(4)

S(T)=2.5(TB/T)0.8(TB

(5)

其中，TA，TB均為反應(yīng)譜的特征周期，由建筑物場(chǎng)地類別決定，詳見表2。

表2 反應(yīng)譜特征周期表 s

火力發(fā)電廠作為地震后必須立刻使用的樓房建筑I取值為1.5。本項(xiàng)目按高柔性體系設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)行為系數(shù)R取6。

更詳細(xì)的反應(yīng)譜介紹見《Turkish Seismic Code》和《淺談土耳其規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》[4]。

2 分析模型的建立

根據(jù)工藝要求，本工程集控樓縱向長(zhǎng)度28.5 m，橫向長(zhǎng)度28.4 m，最高處為30.5 m。集控樓三維模型見圖2。

采用有限元軟件SAP2000建立集控樓整體模型，沿結(jié)構(gòu)的x向和y向分別加載。本工程采用能力譜法進(jìn)行分析。其基本思路是，建立兩條相同基準(zhǔn)的譜線：一條由荷載—位移曲線轉(zhuǎn)化成的能力譜線，另一條是由加速度反應(yīng)譜轉(zhuǎn)化成的需求譜曲線，將兩條曲線放在同一個(gè)圖上，兩條曲線的交點(diǎn)定位“結(jié)構(gòu)抗震性能點(diǎn)”，從而判斷罕遇地震下結(jié)構(gòu)的性能[5]。

3 分析結(jié)果

表3 罕遇地震作用下的各樓層最大層間側(cè)移角

樓層/層x向各樓層最大層間側(cè)移角y向各樓層最大層間側(cè)移角11/2121/19621/2251/20031/2401/20041/2401/21251/2551/22061/2601/23071/2651/245

通過(guò)上述分析結(jié)果可以看出：

2)在罕遇地震作用下的各樓層最大層間側(cè)移角均較小，說(shuō)明結(jié)構(gòu)未進(jìn)入倒塌狀態(tài)，本結(jié)構(gòu)還具有一定的安全儲(chǔ)備。

4 結(jié)語(yǔ)

采用有限元軟件SAP2000對(duì)高烈度區(qū)土耳其某2×660 MW火力發(fā)電廠集控樓進(jìn)行靜力彈塑性分析，研究在罕遇地震作用下下集控樓的受力性能。研究表明在高烈度區(qū)火力發(fā)電廠集控樓采用框架—中心支撐結(jié)構(gòu)形式是比較合適的，在罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的各方面性能均滿足抗震要求。

[1] 張玉超，王長(zhǎng)山.某大型火力發(fā)電廠集控樓抗震性能分析[J].世界地震工程，2014(1)：134-138.

[2] 李幗昌，邵文帥，王占飛，等.基于不同側(cè)向加載模式下超限高層的靜力彈塑性分析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2012，42(S2)：168-169.

[3] Turkish Seismic Code[S].

[4] 歐添雁，饒幼初.淺談土耳其規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2010，43(Z)：132-134.

[5] 北京金土木軟件技術(shù)有限公司.SAP2000中文版使用指南[Z].

Pushover analysis of a central control building of a power plant in Turkish

Chen Shixi Huang Youqiang

(StateNuclearElectricPowerPlanning,Design&ResearchInstitute,Beijing100094,China)

Using the finite element software SAP2000, this paper made static elastic-plastic analysis on a large thermal power plant set control building in Turkey, researched the stress performance of steel frame-center support structure under rare earthquake, the results showed that the each aspect performance of component and structure under rare earthquake could satisfy the seismic design requirements.

thermal power plant, set control building, static elastic-plastic analysis, finite element software

1009-6825(2016)28-0051-02

2016-07-25

陳世璽(1983- )，男，碩士，工程師

TU311

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