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基于性能抗震分析的常规岛主厂房设计 摘要：基于性能抗震设计是结构抗震设计新的发展趋势，是抗震设计发展史上又一次突破。利用现有的性能设计理念，对核电站常规岛主厂房进行基于性能抗震分析设计。通过工程实例证明白基于性能抗震设计方法的可行性，同时提出基于性能的抗震设计方法有待进一步的完善。 关键词：抗震性能设计 性能目标 常规岛 主厂房 0 引言 现有的“三水准，两阶段”的抗震设防目标是以保障生命平安为主要设防目标的。而核电结构物的损坏不但造成严峻的经济损失，更严峻的是对社会和人的心理造成严峻的负面影响。在这样的背景下，基于性能的抗震设计理论被提出来了。本文针对核电常规岛主厂房结构，利用基于性能的抗震设计理念进行结构设计。 1 基于性能抗震设计的理念 美国SEAOC组织对基于性能抗震设计的描述是“性能设计应当是选择肯定的设计标准，恰当的结构形式，合理的规划和结构比例。保证建筑物的结构与非结构的细部构造设计，限制建立质量和长期维护水平，使得建筑物在遭遇肯定水平地震作用下，结构的破坏不超过一个特定的极限状态”1。 1.1 结构性能水准 结构的性能水准表示建筑物在特定的某设防地震等级作用下预期破坏的最大程度，依据结构的破坏程度可将结构的性能水准分为4个等级2，3： 基本完好：结构在地震后基本完好(含完好)，一般不需修理或稍加修理即可接着运用。稍微破坏：地震后结构薄弱部位和重要部位稍微损坏。修理后可接着平安运用。中等破坏：地震后结构，部分构件中等损坏，进入屈服，有明显裂缝，须要实行平安措施。经过修理、适当加固后才可接着运用。严峻破坏：结构在地震下发生明显损坏，多数构件中等损坏，进入屈服，有明显裂缝，部分构件严峻损坏；但整个结构不倒塌，人员会受到损害。 2 主厂房性能目标的确定 依据我国现在的抗震设计规范以及业主的要求，对主厂房结构拟采纳以下抗震设计目标，计算方法以及抗震构造措施4，5： 7度多遇地震下，结构完好，进行弹性设计，满意性能水准A；可不考虑地震内力调整系数；抗震构造措施为四级抗震；7度设防烈度下，稍微破坏，进行不屈服计算，满意性能水准B；允许有些选定的部位进入屈服阶段，但不得发生剪切等脆性破坏；抗震构造措施为三级抗震；7度大震下中等破坏，进入有限屈服状态，进行非线性分析计算，满意选定的变形要求，采纳性能水准C；应进行非线性计算；抗震构造措施为二级抗震。 3 工程实例 3.1 工程概况 本工程为某核电常规岛主厂房结构，主体结构为钢筋混凝土结构，依次由MX汽机房A轴排架、MA汽机房平台框架、MB协助间横向框架和防甩结构组成。主体结构分为三层：中间层、运转层和屋面。屋架部分采纳钢桁架结构。靠近核岛部分设置了防甩结构。该主厂房采纳SAP2000进行空间整体建模分析，模型如图3： 3.2 主厂房计算分析 相应于不同的抗震性能目标，采纳不同的计算方法和构造措施，计算得出以下结果： 3.2.1 对应于性能目标，结构完全处于弹性范围内：柱最大压应力为13Mpa，底板最大拉应力为1.8Mpa，结构各部分均处于弹性状态；各楼层的最大层间位移角为1/1412，满意抗震规范要求的不大于1/550。 3.2.2 对应于性能目标，7度中震弹性计算结果：梁的剪压比为0.07，柱剪压比为0.04，均小于现行标准对剪压比的限制要求0.15，有效的避开了结构出现脆性破坏的可能；同时柱的最大轴压比为0.69，满意抗震规范要求一级抗震等级的框架结构不大于0.7的要求。 3.2.3 对应于性能目标，7度罕遇地震下，结构进入非线性阶段，要对结构进行弹塑性分析，依据建筑抗震设计规范6举荐的静力弹塑性分析方法对主厂房进行非线性分析。 计算结果表明：主厂房结构能够满意大震下的抗震目标的要求，从X， Y向实力谱-需求谱曲线中可知，实力谱与需求谱有交点，况且性能点处于实力谱的弹性范围内，满意设防标准要求。 抗震设计规范要求大震下框架结构层间位移角最大值为1/50，现求得性能点处层间最大位移角为1/190，满意大震下塑性变形的要求。 4 总结 4.1 基于性能的抗震设计方法完全可以应用于实际工程结构中，依据业主和运用者的不同运用要求，供应相应的性能水准和性能目标，同时给设计人员供应了发挥自我才能的广袤空间和前所未有的挑战；这种抗震设计理念是将来结构抗震设计的必定趋势。 4.2 基于性能的抗震设计现在还很少应用于工程结构，一方面结构性能较难确定，存在很大的主观设想，设计人员很难把握，理论方面需进行更深层次的发掘；另一方面计算过程的困难性，必需具有行之有效的计算软件以达到业主和运用者对建筑功能要求。 参考文献： 1SEAOC Vision 2000 a Frame work for Performancebased EngineeringR.Structural Engineering Association of California，11015. 2马宏旺，吕西林.建筑结构基于性能抗震设计的几个问题J.同济高校学报，2002，30(12):14291434. 3徐培福，戴国莹.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的探讨J.土木工程学报，2022，38(1):1-10. 4何小银.基于性能的结构抗震设计概念的相识与应用J.四川建筑，2022，28(1):155157. 5张琴，张扬.核电厂常规岛厂房结构基于性能抗震设计的方法J.工业建筑，2022，40(4):5154. 6GB500112001，建筑抗震设计规范S. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页