中美核安全相关混凝土结构规范抗震措施对比分析

对中国规范与美国规范中核安全相关混凝土结构抗震措施进行了对比分析。结果表明,中美规范核安全相关钢筋混凝土抗震设计对混凝土和钢筋材料的要求基本相同,框架梁纵筋最小配筋率、最大配筋率及最小配箍率、框架梁加密区的长度也基本相同,框架梁实现"强剪弱弯"的能力接近;框架柱纵向钢筋最小配筋率与美国规范的相当,最大配筋率比美国规范略小,框架柱普通箍筋最小体积配箍率与美国规范相比有大有小,框架柱抗震实现"强剪弱弯"的能力是相近的;中国规范实现"强柱弱梁"的能力比美国规范的高。中美规范框架节点区箍筋间距和箍筋最小直径均与框架柱的一致,中国规范框架节点的抗剪安全度比美国规范的略高。中国规范抗震墙的最小配筋率与美国规范是相同的。钢筋抗震锚固长度相差不大。     

基于塑性极限理论的核电厂钢筋混凝土墙平面内抗剪研究

基于塑性极限理论,对核电厂钢筋混凝土墙平面内抗剪问题进行了研究,给出了平面内受剪承载力的下限解和上限解。分析表明,当两个方向的钢筋均未屈服时,墙的平面内受剪承载力取决于混凝土的抗压强度;当一个方向的钢筋屈服而另一个方向的钢筋未屈服时,墙的平面内受剪承载力取决于钢筋的屈服强度和混凝土的强度;当两个方向的钢筋全部屈服时,墙的平面内受剪承载力取决于钢筋的屈服强度,此时混凝土的作用只是以压杆的形式将两个方向的钢筋连在一起并传递剪应力。对于两个方向钢筋均屈服的情况,下限解与上限解是相同的,因此属于理论上的精确解。     

大飞机撞击钢筋混凝土核安全壳模型试验研究增强出版（附加材料可在文章详情页“评审附件”下载）

美国9·11恐怖袭击事件后,核电厂房抵御大型商用飞机恶意撞击成为核安全领域备受关注的热点问题。为真实准确地研究大飞机撞击下核电厂房结构的损伤破坏及振动特性,基于某新型反应堆核电厂房结构,设计了大飞机撞击钢筋混凝土核安全壳模型试验,获得了核安全壳结构遭受大飞机撞击时相对完整的试验数据及物理参数。试验结果表明：当大飞机模型以我国核电厂厂址选择安全导则中建议的基准速度100 m/s撞击时,安全壳模型发生局部碎甲破坏,但壳体的主筋整体性能完好,钢筋网有效阻止了大飞机模型的侵入破坏。依据试验结果研究了钢筋混凝土安全壳结构在大飞机撞击作用下的损伤破坏规律和特点,分析了结构的撞击振动反应特性。根据试验结果反演至原型结构,安全壳结构的环梁牛腿处和筒体与穹顶连接处峰值加速度较大,分别为39.5g和47.2g,底板处水平和竖向峰值加速度相对较小,但仍达到3.45g和4.37g。壳体直接撞击区钢筋发生屈服,而在壳体碎甲区之外,各测点的钢筋应变均小于屈服应变,钢筋未发生屈服,钢筋混凝土壳体未发生由振动导致的破坏。     

核电厂钢筋混凝土结构基于双尺度结构分析的设计方法初探

核电厂构筑物的钢筋混凝土结构以长墙、异形板为主,在结构有限元分析中以壳单元模拟,所得结果为单元的内力,但现行的设计沿用民用建筑中基于墙或板构件的整体内力进行结构设计的方法,结构效应和抗力所面对的对象并不匹配。基于宏观和细观双尺度结构分析的设计方法,首先利用标准大小的壳单元(如1 m×1 m)进行宏观尺度的整体结构分析,提取单元内力或位移;再对单元建立参数化的精细模型,混凝土采用实体单元,钢筋采用线单元,钢筋与混凝土之间通过非线性切向弹簧模拟黏结滑移关系,施加整体分析所得的单元内力或位移作为荷载-位移边界条件,进行细观非线性分析,基于混凝土材料的拉应变、钢筋的拉应变以及弹簧力作为指标,分别识别单元体的损伤状态,进而验算整体结构的安全性。通过对某核电厂厂房在500年一遇的基准地震工况(OBE地震工况)下的局部外墙构件进行双尺度设计方法验证,基于混凝土材料的拉压损伤指标识别单元体的损伤状态,进而验算这一外墙构件的整体安全性。     

HTR-PM反应堆厂房单侧钢板混凝土空心组合屋盖建造技术

华能山东石岛湾核电厂高温气冷堆核电示范工程反应堆厂房屋盖系统采用单侧钢板混凝土空心组合结构,属于大跨度屋盖体系,施工采用了模块化技术。该技术包括各种模块的制作及吊装,设备吊装口处屋盖的施工,此外还要考虑电厂投入运行后在役期间对屋盖进行临时开洞及重新封堵的要求。介绍的建造技术可满足单侧钢板混凝土空心组合屋盖设计时假定的结构受力状态,即施工期间屋盖与侧墙铰接连接,只起到封闭厂房的作用;正常使用期间屋盖与墙体固定端连接,参与厂房的整体结构抗震作用。采用介绍的建造技术避免了设备安装与屋盖土建施工的交叉作业,降低了高空施工安全风险,可有效缩短总建设工期。     

平面内和平面外竖向荷载下低矮钢筋混凝土墙水平承载力研究

民用建筑中的剪力墙高宽比通常大于1,而高温气冷堆内的钢筋混凝土墙的高宽比一般小于1。为了研究低矮钢筋混凝土墙的失效机理,本文对平面内和平面外竖向荷载下,高宽比分别为0.33、0.5和1的12片低矮钢筋混凝土墙进行了水平承载力试验,对提出的墙水平承载力计算公式进行了验证。试验表明：低矮钢筋混凝土墙的破坏方式与一般的钢筋混凝土梁和柱有很大区别。在轴力和水平剪力作用下,低矮钢筋混凝土墙的破坏为斜开裂-剪摩擦机制;对于高度相同的墙,高宽比越小,剪切破坏时沿墙底剪摩擦段的长度越长;墙高宽比、轴压比和配筋率均对墙的水平承载力有影响;平面外竖向荷载下墙的水平承载力小于平面内竖向荷载下墙的水平承载力,墙水平承载力与平面外弯矩近似符合1/4圆关系。本文公式计算结果与试验结果符合良好。     

钢板夹心混凝土组合剪力墙试验研究

本文完成了8片钢板夹心混凝土组合剪力墙面内抗震性能试验,研究了钢板夹心混凝土组合剪力墙的承载力、抗震性能及破坏模式,以及剪跨比、含钢率和栓钉间距对其性能的影响。研究表明,剪跨比1.0~1.5的所有试件破坏形态均为压弯破坏;试件滞回曲线比较饱满,极限位移角大于或接近1/100,试件的耗能能力及变形能力均较强;剪跨比小于1.5时,钢板的抗剪能力发挥充分,试件的变形能力较好;含钢率越大,抗侧承载力越高,变形能力相对强;在试验所采用的栓钉间距范围内,栓钉间距对试件承载力、变形、延性性能影响均不明显。基于叠加原理提出了钢板夹心混凝土剪力墙压弯承载力的建议公式,该公式与试验结果吻合较好,并具有适当的安全度。     

基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法

双钢板混凝土组合结构结合了钢与混凝土两种材料的优势、力学性能以及耐久性优越,且施工快速便捷,正越来越广泛地应用于核电工程中。双钢板混凝土组合墙与钢筋混凝土筏板基础的锚固节点是其优越性能充分发挥的关键之一。插筋式节点相较于传统嵌入式节点和埋件式节点可以显著提高施工效率,从而得到更多青睐,但是目前关于该类节点锚固性能的研究较少。该文设计了4个1∶2缩尺的双钢板混凝土组合墙-钢筋混凝土基础插筋锚固节点,对其进行静力单调拉伸试验。通过对试件承载力、刚度、裂缝形态、钢筋及钢板应变等开展分析,探究了搭接钢筋布置方式以及对拉钢筋配置对于节点锚固性能的影响规律,并针对可能的破坏模式提出了相应的设计方法。试验结果表明：该类节点可以实现等强连接,且延性较好;对拉钢筋对控制裂缝发展,提高节点整体性具有重要作用,且沿长度方向对拉钢筋应变呈非线性分布;随着搭接钢筋与钢板距离的增大,钢筋与钢板间的不平衡力矩增加,导致对拉钢筋应变增大,但搭接钢筋的滑移有所降低。该文研究结果为插筋式节点的锚固设计提供了重要依据。     

基于随机模拟一致危险性谱的核电厂抗震性能分析

为改善概率地震危险性分析对震源传播特性考虑的不足,提出采用随机模拟与概率地震危险性分析结合的方法,充分考虑反应谱生成中震源机制、传播路径和场地效应等影响,生成更为精确的一致危险性谱。结合核电厂具体场地条件对场地近两千年的历史地震进行模拟,并生成同一超越概率下的一致危险性谱（UHS）。为了比较已有的厂址谱（SL-2）和安评报告中的UHS及美国RG1.60谱所生成的地震动对结构抗震性能的影响,以某核电结构为例,建立三维有限元模型,进行动力时程分析。结果表明：不同反应谱对结构的动力响应差别较大,UHS与SL-2对结构的响应较为接近,且略大于SL-2,但小于美国RG1.60谱。基于随机模拟方法生成的一致危险性谱可为核电厂抗震设计提供参考。     

大跨半钢板混凝土简支梁承载力性能试验研究

为了研究大跨半钢板混凝土组合梁的承载力和变形性能, 对一个1∶3缩尺的大跨简支梁试件进行了静载试验研究。通过分析试件在加载过程中的挠度、应变和裂缝的发展, 研究了此类构件的受力特点和破坏形态, 结果表明该类型构件中的钢板、混凝土和钢筋能够很好的协同工作, 整个构件具有较高的承载力和刚度, 同时表现出很好的延性。最后, 通过对比实测数据和理论计算结果, 检验了现行规程中组合梁正截面抗弯承载力和短期刚度的计算公式, 为工程设计提供参考。