摘要
循环水泵房在电厂的稳定安全运行中扮演着重要角色，其安全性和可靠性对于保障电厂的整体安全关系重大。在地震来临时，泵房上部的钢结构可能会发生构件破坏甚至整体倒塌以致于堵塞下方进水口，也可能造成内部的设备损毁，并威胁建筑物内操作人员的生命安全。鉴此，本文依托某实际工程对循环水泵房的钢结构在地震作用下的抗倒塌能力及在超设计地震作用下的倒塌过程进行以下探索和研究： （1）采用ANSYS/LS-DYNA软件，依据图纸建立某核电厂循环水泵房上部钢结构的有限元分析模型，不考虑泵房下部钢筋混凝土箱型结构与上部钢结构的相互作用，将钢结构各柱脚的已知加速度时程作为输入地震动，详细介绍了各种参数的选取及依据，确保模型能够真实反映实际结构的力学行为。 （2）首先，假定一致地震激励方式，分析钢结构在不同地震峰值加速度下的响应和破坏模式，重点关注其变形、应力分布以及能量耗散等情况。结果表明，峰值加速度PGA=220cm/s2时受力最大的构件是柱间支撑和框架柱，但仅发生微小塑性变形，最大层间位移角远小于规范限值。随着地震动峰值不断加大，钢结构的受力和变形加剧，在PGA=980cm/s2时经历了从弹性变形到塑性变形，最终发生倒塌破坏的过程；结构破坏的关键是柱间支撑的平面外失稳和中部框架柱的柱脚屈服破坏，倒塌的顺序是从右侧中部沿纵向向两端倒塌，紧接着左侧柱列也全部倒塌。 （3）考虑各柱脚输入地震动的差异性，采用非一致激励的方式分析钢结构的倒塌行为和机理。结果表明，相同峰值加速度下，非一致激励的响应结果要大于一致激励情况。在PGA=880cm/s2时结构倒塌，倒塌顺序是从左侧柱列的后部沿纵向向前倒塌，然后右侧柱列也全部倒塌。对比两种地震输入方式的倒塌过程，发现尽管构件的破坏顺序呈现一定的相似性，但在倒塌的时间和整体顺序上，两者存在显著差异。在非一致激励的情况下，结构倒塌的临界加速度峰值更小，倒塌时间更短，因此在结构设计和抗震分析中应充分考虑非一致激励的影响。 （4）依据上述分析结果，提出三种优化设计方案：更改柱间支撑截面形式、增设竖向柱间支撑和更改框架柱翼缘宽度。结果表明，采用工字型截面的柱间支撑并适当增加框架柱的翼缘宽度，既可增加结构的抗倒塌能力，又兼具经济性。
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