核电站常规岛主厂房结构整体计算分析

第３６卷第２６期　２　０　１　０年９月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　ＶｏＩ＿３６　Ｎｏ．２６　Ｓｅｐ．２０１０　・７５・　

文章编号：１００９—６８２５（２０１０ｌ２６—００７５—０２　

核电站常规岛主厂房结构整体计算分析　

苗　磷　

摘要：通过核电站常规岛主厂房整体计算的设计实例，总结分析了核电站常规岛主厂房结构形式选择、整体计算分析　

的过程，并探讨了核电站常规岛主厂房结构整体计算的方法，为以后类似工程设计积累了经验。　

关键词：核电站，结构形式，结构计算分析，抗震分析　中图分类号：ＴＵ２７１．１　’　文献标识码：Ａ　

１　常规岛主厂房布置及结构形式　

１．１主厂房布置　

常规岛主厂房主要由汽机房（ＭＡ）、辅助间（ＭＢ）、润滑油传　

送问（Ｍ０）与凝结水精处理间（ＭＰ）等组成。润滑油传送问、凝结　

水精处理问与ＭＢ相邻，布置在③轴线外侧。　

汽机房（ＭＡ）：汽轮发电机为纵向布置，位于汽机房（ＭＡ）平　

面中央。在汽轮发电机基座外围是汽机房中间层与运转层。　

汽机房的东北角布置有润滑油室，北山墙布置有防止主蒸汽　

管甩击的防甩击结构装置。除此之外，汽机房设有两台（２００　ｔ／３０　ｔ）　

桥式吊车。　辅助间（ＭＢ）：８．２　ＩＴＩ层为凝结水精处理设备间；１６．２　ｍ层为　

电缆夹层；２０．２　ｍ层为配电间（配电间顶棚标高为２４．７　ｍ）；２８．２　ｍ　

层为除氧器层。　

１．２　结构形式　

汽机房④列、南山墙、北山墙１６．２　ｍ标高以下（１６．２　ｍ标高　

以上为钢结构）和辅助间为现浇混凝土框架结构。汽机房各层平　

台框架为钢结构，钢结构平台框架由梁柱及垂直和水平支撑组　

成，与混凝土框架形成空间结构体系。　

汽机房润滑油室是一个架空的现浇混凝土结构（油室底板、　

侧壁及支承油室的柱为现浇混凝土结构）；油室顶面采用预制钢　

筋混凝土梁、板结构。　吊车梁采用钢结构，支承在⑧轴、⑩轴柱３０．８　ｍ标高牛腿面　上。吊车梁顶部设置水平支撑与混凝土主框架柱和纵梁连接以　

传递吊车的水平荷载。　

汽机房（ＭＡ）各层楼面：３．４　Ｉ＇Ｄ－层和６．２　ｍ层（局部７．５　ｍ和　

９　ｍ标高）采用镀锌钢格栅板。１６．２　ｍ运转层楼面主要为采用镀　

锌压型钢板作永久底模上浇筑钢筋混凝土板结构形式，局部采用　

镀锌钢格栅板楼面。　

辅助间（ＭＢ）各层楼面：８．２　ｍ层的⑦轴～⑩轴、１６．２　ｍ层的　

⑦轴～⑩轴、２０．２　ｍ层的①轴～⑩轴以及２８．２　ｍ层的①轴～⑩轴楼　

面采用钢次梁，楼板采用以镀锌压型钢板作永久性底模上浇筑钢　

筋混凝土板结构形式；１６．２　ｍ层的①轴～⑦轴楼面采用预制钢　

筋混凝土次梁，楼板采用以镀锌压型钢板作永久底模上浇筑钢筋　

混凝土板结构形式；２４．７　ｍ层（配电间顶棚）采用现浇钢筋混凝土　

梁板结构；⑩轴～⑩轴的各层楼面和主楼梯均采用现浇钢筋混凝　

土结构。　厂房屋面以汽机房中心线为顶点向两边起坡，坡度约为１：　ｌ１，采用双坡梯形钢屋架体系，屋架两端与主框架按铰接连接。　

汽机房钢平台梁与混凝土主框架柱连接形式采用铰接，传递　

水平力与竖向力；钢平台梁与汽机基座采用滑动支座连接，只传　

递竖向力以及一定的摩擦力。汽机房钢柱柱脚与基础的连接采　

用刚接，梁与柱的连接除局部为刚接外，其他采用铰接。　

润滑油传送问、凝结水精处理间屋面横梁与⑥列柱连接形式　

采用铰接。　

梁来代替楼板，但对二侧墙支撑作用的削弱将通过结构优化来弥　［３］薜效珉，宋承文．高强度锚杆和锚索联合支护技术的应用　

补。缩短了建井工期，是主要硐室支护改革的一种创新，充分体　［Ｊ］．山西建筑，２００３，２９（２）：７２—７３．　

现了优质、快速、低耗建设矿井的优越性。该项技术对于其他建　［４］何炳银，王珏．沿空巷道锚杆与锚索破断的调查分析［Ｊ］．　

设或改扩建矿井具有参考价值，值得推广。　矿山压力与顶板管理，２００５（１）：９５—９６．　参考文献：　［５］华士友．浅谈组装硐室的安全施工ＥＪ］．煤炭技术，２００３（９）：　

［１］庄茂明，黄建民，曹占柱．锚杆、锚索、喷射混凝土联合支护　１３—１４．　

技术在箕斗装载硐室施工中的应用［Ｊ］．建井技术，２００１（４）：　［６］李广兴．锚杆锚索联合支护在巷道掘进中的应用［Ｊ］．矿山　

３８—３９．　压力与顶板管理，２００３（３）：６７—６８．　［２］孔凡贵，王辉，褚衍伟，等．锚网索支护在大断面硐室Ｌ＿ｖ－　［７］　曹永为．浅谈锚索在巷道支护中的应用［Ｊ］．煤矿开采，２００３　

中的应用［Ｊ］．煤炭技术，２００７（３）：１４１—１４２．　（４）：５４—５５．　

Ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｃａｓｅ　ｆｏｒ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｓｋｉｐ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｃｈａｍｂｅｒ　

ＹＡＮＧ　Ｇｕｏ－ｌｉｎ　ＺＨＡＯ　Ｍｉｎｇ－ｑｉａｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｐｒｏｊｅｃｔ，ｉｔ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｃａｓｅ　ｆｏｒ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｓｋｉｐ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｃｈａｍｂｅｒ．Ａｄｏｐｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔｅｅｌ　ｂｅａｍ　ｔｏ　

ｓｔａｎｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｌｏｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｕｐ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｗｏ－ｓｉｄｅ　ｗａｌ１．Ｉｔ　ｇｅｔｓ　ａ　ｇｏｏｄ　ｅｆｆｅｃｔ　

ａｎｄ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｓ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｏｊｅｃｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｓｋｉｐ　ｌｏａＮｎｇ　ｃｈａｍｂｅｒ，ｓｕｐｐｏｒｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｅｎｓｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ａｎｃｈｏｒ　ｃａｂｌｅ　

收稿日期：２０１０—０５。２１　作者简介：苗磷（１９７７一），女，工程师，广东省电力设计研究院，广东广州

５１０６６３　．７　．　第３６卷篁２６智　山　西　建　筑２　０　１　０　９　・７６・　年　月　山　赶　抄　

２常规岛主厂房结构计算分析　

２．１计算总体信息　

本工程的使用年限为５０年，建筑结构安全等级为二级，大跨　

度屋架为一级。风荷载按常规岛百年一遇基本风压为１．０　ｋＮ／ｍ２，　

厂址属Ａ类地面。根据厂址设计数据，建筑场地类别为Ⅱ类，地　震设防烈度属７度，设计基本地震加速度值为０．１ｇ、第一组。　

２．２建模计算参数分析　

主厂房上部结构使用的是ＳＡＰ２０００（Ｖ９．１９中文版）软件进　

行的整体建模，并独立进行了空间分析和中国规范检验。其中计　

算参数的输入及杆件定义，现总结出以下几个重要方面：　构件偏心：梁、柱构件、墙板均按实际截面偏心输入。　

杆件端部自由度释放：钢柱与钢梁节点除个别按刚接，其他　

均按铰接进行自由度释放。　

虚面：不考虑面质量、重量与刚度。虚面主要用于导面荷载，　

如风荷载，屋面恒载与活载，砖墙与墙板重。　

虚梁：定义截面为１００×１００，不考虑其质量、重量与刚度，主　

要用于导荷载，此外在混凝土框架双梁位置用于立面显示双梁位置。　

考虑楼面活荷载折减，并考虑活荷载项系数１．３／１．４的换算。　

２．３荷载取值　

１）恒荷载：主要为结构自重，包括梁柱构件、楼板（压型钢板、　

格栅）、屋面系统、砖墙及墙板重等。　

２）工艺荷载：包括管道吊重、设备重量，检修吊车荷载等。　

３）楼面活荷载、屋面活荷载。　４）行车吊车荷载及吊车自重：ＭＡ汽机房内共设有两台　

２００　ｔ／３０　ｔ桥式吊车，桥式吊车不考虑非正常运行条件。行车在　

设备安装和检修时的起吊最重构件为发电机定子，重３５５　ｔ。　

５）风荷载：考虑前、后、左、右来风。　

６）地震作用：考虑横向、纵向水平地震作用。　

２．４地震作用　

１）混凝土主框架、①轴线结构及防甩击结构：ａ．采用Ｓ１级地　

面运动（运行安全地震震动，又常称为运行基准地震，简称ＯＢＥ）　

计算地震作用，其地面运动加速度值为０．１ｇ（相当于常规地震烈　

度下的７度中震，水平地震作用影响系数最大值经插值计算，约　

为０．２２８）；ｂ．补充Ｓ２级地面运动（极限安全地震震动，又常称为　

安全停堆地震，简称ｓｓＥ）作用下的结构弹塑性变形验算，保证在　

ＳＳＥ作用下不倒塌，Ｓ２级地面运动加速度值为０．２ｇ。实际在进　

行结构弹塑性变形验算时，水平地震作用影响系数最大值取０．５，　

地面加速度相当于地震烈度为７度时的罕遇地震加速度值　

０．２２ｇ，这比Ｓ２级地面加速度０．２ｇ略大。　２）其他结构。ａ．按《建筑抗震设计规范》，进行７度多遇地震　

（小震）下的地震作用计算，水平地震作用影响系数最大值为　０，０８；ｂ．补充进行７度罕遇地震（相当于ｓｓＥ）下弹塑性变形验算，　水平地震作用影响系数最大值为０．５，保证结构在７度大震作用　

下不倒塌。　２．５计算及结果分析　

根据所选的结构形式，采用有限元方法进行分析计算，得出　

各种最不利内力组合，并进行了混凝土构件及钢结构构件检验，　

其中混凝土柱轴压比小于０．７（按一级控制），框架顶点横向水平　

位移小于Ｈ／５００（Ｈ为框架柱总高）。　

由于工艺专业布置的局限，使得主厂房结构布置、质量、刚度　

分布显著不对称，结构扭转效应明显。因此本工程抗震计算按如　

下方法：在弹性阶段计算时，采用扭转耦联振型分解反应谱法计　算地震作用：先按ＣＱｃ（完全二次型）法进行振型组合得出单向水　

平地震作用扭转效应（Ｅ，Ｅ），再按《建筑抗震设计规范》式　５．２．３—７～８计算双向水平地震作用的扭转效应，接着按抗震设计　

规范进行地震组合和内力调整，根据调整后的内力进行混凝土构　

件和钢结构构件检验，最后进行罕遇地震弹塑性变形验算。　

考虑到常规岛主厂房结构变形特征更趋向于纯空间框架结　

构变形特征，不具备“层”变形特点，最多也就是楼板小范围呈现　

“层”变形特点。也就是主厂房结构没有“楼层两端弹性水平位　移”和“层问位移”概念。因而不需要按《建筑抗震设计规范》考虑　

“楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼　

层两端弹性水平位移和层间位移平均值的１．５倍”这条，但可以　

考察单根竖向构件水平位移角和局部连续楼板的变形比例。　

３结语　

主厂房框架计算是核电站常规岛设计中的最核心的部分，也　

是技术难度最高的部分，在计算时必须对框架结构的受力分析清　晰，明确设计思路，除常规的计算设计外还应考虑框架结构各部　

分的抗震分析，使结构设计更趋于安全合理，以上是对核电站主　

厂房结构整体计算分析的一点经验，希望能为同类主厂房结构设　

计提供设计参考。　

参考文献：　

［１］ＧＢ　５００１１—２００１，建筑抗震设计规范（２００８年版）［Ｓ］．　［２］ＧＢ　５０００９—２００１，建筑结构荷载规范（２００６年版）［Ｓ］．　

［３］Ｉ）Ｉ／］ｒ　５０９５．２００７，火力发电厂主厂房荷载设计技术规程　

［Ｓ］．　

［４］ＧＢ　５０２６７—９７，核电厂抗震设计规范［Ｓ］．　

［５］ＧＢ　５０２２３—２００４，建筑抗震设防分类标准［Ｓ］．　［６］ＨＡＦ０１０２，核电厂设计安全规定［Ｓ］．　

［７］张　顺，腾永刚，杨媛媛．单层钢结构厂房的改造与加固　

ｌ　Ｊ】．山西建筑，２００９，３５（１１）：５６—５７．