抗震设计中反应谱的应用

地震响应的反应谱法与时程分析比较 (1)

发电厂房墙体地震响应的反应谱法与时程分析比较 1问题描述 发电厂房墙体的基本模型如图1所示： 图1 发电厂墙体几何模型 基本要求：依据class 9_10.pdf的最后一页的作业建立ansys模型,考虑两个水平向地震波的共同作用(地震载荷按RG1.60标准谱缩放,谱值如下)，主要计算底部跨中单宽上的剪力与弯矩最大值,及顶部水平位移。要求详细的ansys反应谱法命令流与手算验证过程。以时程法结果进行比较。分析不同阻尼值(0.02,0.05,0.10)的影响。 RG1.60标准谱 (1g=9.81m/s2) (设计地震动值为0.1g) 频率谱值(g) 33 0.1 9 0.261 2.5 0.313 0.25 0.047 与RG1.60标准谱对应的两条人工波见文件rg160x.txt与rg160y.txt 2数值分析框图思路与理论简介 2.1理论简介 该问题主要牵涉到结构动力分析当中的时程分析和谱分析。时程分析是用于确定承受任意随时间变化荷载的结构动力响应的一种方法。谱分析是模态分析的扩展，是用模态分析结果与已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术。 2.2 分析框架： 时程分析：在X和Z两个水平方向地震波作用下，提取底部跨中单宽上的剪力、弯矩值和顶部水平位移，并求出最大响应。 谱分析：先做模态分析，再求谱解，由于X和Z两个方向的单点谱激励，因此需进行两次谱分析，分别记入不同的工况最后组合进行后处理得出结够顶部水平位移、底部单宽上剪力和弯矩的最大响应。 3有限元模型与荷载说明 3.1 有限元模型 考虑结构的几何特性建立有限元模型，首先建立平面几何模型，并将模型进行合理的切割，采用plane42单元，使用映射划分网格的方法生产平面单元（XOY平面）。然后，采用solid45

核电厂抗震分析

核电站抗震分析 摘要：核电站抗震一直以来都是从设计、建设到运行时主要考虑的因素之一。拥有足够强度的结构，是发生地震时保证核电站各个设备的完整性，防止放射性物质向厂外泄露的必要条件。不同地区对核电站的抗震级别要求不同，需要根据当地的需求来设计、建造。随着核电发展和研究手段的进步，人类对核电站的抗震领域具有了较为成熟的经验和知识。本文根据日本福岛第一核电站事故，对核电站抗震问题进行简要分析，以及展望第三代反应堆AP1000、EPR在应付地震时的新措施。 关键词：核电站抗震、强度结构、完整性、第三代堆、新措施 核电站正常运行时不失为我们生活中的清洁能源，但核电站又具有很高的社会危险性，与一般工业建筑及民用建筑相比，核电站需具有较高的抗震要求。根据已经形成的国际惯例，核电站设计时要求依据两个地震危险水平进行。即：运行基准地震和安全停车地震。运行基准地震水平是核电站利用期间可能预计到的最大地震；安全停车地震水平是核电站场地内最大的可能性地震。对于核电站中，不管是建筑物及系统、设备及单元，某一元素的损坏都有可能导致核电厂放射性物质向周围环境泄露，对居民的健康和环境构成威胁。因为不同地区的核电站强度要求性能不同，所以要根据当地的实际情况来对核电站强度进行设计、建造，从而防止不必要的浪费。 2011年3月11日，日本附近海域发生了9.0级的地震，随之而来的是地震引起的10m高的海啸。福岛第一核电站的6台机组在地震时都紧急停堆，并启用了应急设备。但是海啸带来的海水将核电站备用的才有发电机给淹没，造成停堆后的堆芯的余热无法排除，引起堆芯的温度升高，堆芯融化，并引起堆芯燃料包壳锆和水蒸气发生反应，产生氢气，在安全壳内发生了爆炸，爆炸炸掀了安全壳的顶部，是防止放射性物质泄露的最后一层保护屏障也破坏了。最终导致了核电厂历史上的仅次于上世纪切尔诺贝利核电站放射性物质外泄的重大事故。 对于此次人类发展核电史的灾难，我们发现面对于这样的大自然灾害，虽说地震级数和海啸浪高是导致福岛第一核电站发生事故的根本因素，但仔细想想，

建筑结构抗震设计课后习题答案

武汉理工大学《建筑结构抗震设计》复试 第1章绪论 1、震级和烈度有什么区别和联系？ 震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。 2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？ 规范将建筑物按其用途分为四类： 甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。 1 ）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。 2 ）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3 ）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。 4 ）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3.怎样理解小震、中震与大震？ 小震就是发生机会较多的地震，50年年限，被超越概率为63.2%； 中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。 4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？ 建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。他们是一个不可割裂的整体。 5.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。 延性设计：通过适当控制结构物的刚度与强度，使结构构件在强烈地震时进入非弹性状态后仍具有较大的延性，从而可以通过塑性变形吸收更多地震输入能量，使结构物至少保证至少“坏而不倒”。延性越好,抗震越好.在设计中，可以通过构造措施和耗能手段来增强结构与构件的延性，提高抗震性能。 第2章场地与地基 1、场地土的固有周期和地震动的卓越周期有何区别和联系？ 由于地震动的周期成分很多，而仅与场地固有周期T接近的周期成分被较大的放大，因此场地固有周期T也将是地面运动的主要周期，称之为地震动的卓越周期。 2、为什么地基的抗震承载力大于静承载力？ 地震作用下只考虑地基土的弹性变形而不考虑永久变形。地震作用仅是附加于原有静荷载上

抗震设计中反应谱的应用

抗震设计中反应谱的应用 一．什么是反应谱理论 在房屋工程抗震研究中，反应谱是重要的计算由结构动力特性所产生共振效应的方法。它的书面定义是“在给定的地震加速度作用期间内，单质点体系的最大位移反应、速度反应和加速度反应随质点自振周期变化的曲线。用作计算在地震作用下结构的内力和变形”，反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系，通过反应谱来计算由结构动力特性（自 振周期、振型和阻尼）所产生的共振效应，但其计算公式仍保留了早期静力理论的形式。地震时结构 所受的最大水平基底剪力，即总水平地震作用为： FEK = kβ(T)G 式中，k为地震系数，β(T)则是加速度反应谱Sa(T)与地震动最大加速度a的比值，它表示地震 时结构振动加速度的放大倍数。 β(T)=Sa(T)/a 反应谱理论建立在以下基本假定的基础上：1)结构的地震反应是线弹性的，可以采用叠加原理进行振型组合；2)结构物所有支承处的地震动完全相同：3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应：4)地震动的过程是平稳随机过程。 二．实际房屋抗震设计中的应用 为了进行建筑结构的抗震设计，必须首先求得地震作用下建筑结构各构件的内力。一般而言，求解建筑结构在地震作用下构件内力的方法主要有两种，一种是建立比较精确的动力学模型进行动力时程分析计算，这种方法比较费时费力，其精确度取决于动力学模型的准确性和所选取地震波是否适当，并且对于工程技术人员来说，这种方法不易掌握；第二种方法是根据地震作用下建筑结构的加速度反映，求出该结构体系的惯性力，将此惯性力作为一种反映地震影响的等效力，即地震作用，然后进行抗震计算，抗震规范实际上采用了第二种方法，即地震作用反应谱法。实践也证明此方法更适合工程技术人员采用。 由于目前抗震规范中的地震作用反应谱仅考虑结构发生弹性变形情况下所得的反应谱，因此当结构某些部位发生非线性变形时，抗震规范中的反应谱就不能适用，而应采用弹塑性反应谱来进行计算。因此选用合适的弹塑性反应谱并提出适当的地震作用计算方法在我国抗震设计中具有重要的现实意义。弹塑性反应谱种类繁多，主要包括等延性强度需求谱和等强度延性需求谱，其实质是确定强度折减系数R，延性系数μ，以及结构周期T之间的关系。下面就普通房屋设计中的弹塑性反应谱设计来举例说明。 反应谱是指单自由度体系对于某地面运动加速度的最大反应与体系的自振特性(自振周期和阻尼比)之间的函数关系。抗震规范中所采用的弹性反应谱如图1所示?，它是在计算了大量地面运 动加速度的基础上，确定地震影响系数α与特征周期T之间关系的曲线

地震反应谱分析实例

结构地震反应谱分析实例 在多位朋友的大力帮助下，经过半个多月的努力，鄙人终于对结构地震反应谱分析有了一定的了解，现将其求解步骤整理出来，以便各位参阅，同时，尚有一些问题，欢迎各位讨论！ 为叙述方便，举一简单实例： 在侧水压与顶部集中力作用下的柱子的地震反应谱分析，谱值为加速度反应谱，考虑X与Y向地震效应作用。已知地震影响系数a与周期T的关系： a(T)= 0.4853*(0.4444+2.2222*T) 0

!进行模态求解 ANTYPE,MODAL MODOPT,LANB,30 SOLVE FINISH !进行谱分析 /SOLU ANTYPE,SPECTR SPOPT,SPRS,30,YES SVTYP,2 !加速度反应谱 SED,1,1 !X与Y向 FREQ,0.2500,0.2632,0.2778,0.2941,0.3125,0.3333,0.3571,0.3846,0.4167 FREQ,0.4545,0.5000,0.5556,0.6250,0.7143,0.8333,1.1111,2.0000,10.0000 FREQ,25.0000,1000.0000 SV,0.05,0.0797,0.0861,0.0934,0.1018,0.1114,0.1228,0.1362,0.1522,0.1716 SV,0.05,0.1955,0.2255,0.2642,0.3152,0.3851,0.4853,0.4853,0.4853,0.4853 SV,0.05,0.2588,0.2167 SOLVE FINISH !进行模态求解(模态扩展) /SOLU ANTYPE,MODAL EXPASS,ON MXPAND,30,,,YES,0.005 SOLVE FINISH !进行谱分析(合并模态) /SOLU ANTYPE,SPECTR SRSS,0.15,disp SOLVE FINISH /POST1 SET,LIST !结果1 /INP,,mcom

核电站抗震设计分析

核电站抗震设计分析 目录 ? 1.概述 ? 2.法规标准的采用 ? 3.设计基准输入的确定 ? 4.抗震分析方法 ? 5.抗震I类构筑物的设计 ? 6.结论 1.概述 为了保证核电厂的安全性，在我国的核安全导则中，要求核电厂的设计具有纵深防御的功能，设计中包括了多重的防御屏障。在核电厂的设计中，地震作为不可忽视的外在因素，得到了充分的考虑。在设计中，从采用的法规标准，地震输入水平的确定，计算分析的理论方法以及设计极限的采用方面，都有一套完整的、经过验证的程序。设计具有成熟的理论基础和经验积累。 在核电厂的设计当中，与核安全相关的重要物项，包括损坏后会直接或间接造成事故的物项；保证反应堆安全停堆并维持停堆状态及排出余热所需的物项，地震时和地震后为减轻核事故破坏后果所需的物项以及损坏或丧失功能后会危及上述物项的其他物项，均属于设计中的抗震I类物项。 我公司承担设计的核电站，核岛厂房的构筑物（包括反应堆厂房、燃料厂房、电气厂房、核辅助厂房、柴油机厂房），均属于抗震I类构筑物，按照核电厂最高的抗震设计要求来进行设计。 2．法规标准的采用 我们在抗震I类构筑物的抗震设计中，要遵循以下一系列的法规、导则和标准：HAF102 《核动力厂设计安全规定》 HAD101/01 《核电厂厂址选择中的地震问题》 HAD102/02 《核电厂的抗震设计与鉴定》 GB50267-97 《核电厂抗震设计规范》 此外，在上述规范的基础上，还要参考美国相关规范的要求，如：美国的标准审查大纲US NRC SRP；美国核安全相关构筑物的抗震设计规范ASCE 4-98等 3．设计基准输入的确定

在抗震I类构筑物的设计中，考虑两个水平的地震作用: ?运行安全地震作用（SL-1） ?极限安全地震作用（SL-2） 在运行安全地震作用下，抗震I类构筑物应能保证核电厂能够正常运行； 在极限安全地震作用下，抗震I类构筑物应能保证核电厂能够安全停堆，因此，此地震水平也被称作安全停堆地震(SSE)。 ●运行安全地震的年超越概率为2‰，也即五百年一遇的地震； ●安全停堆地震的年超越概率为0.1‰，即万年一遇的地震。 地震输入是根据地震部门在各个厂址地震安全性评价报告中给出的厂址地面运动最大加速度值（SL-2），以及场地相关谱或适用的标准谱（如RG1.60谱）。目前在核电厂址SL-2地震动参数的确定中，均采用确定性方法和概率论方法进行评价，并取两种方法计算的较大值，而且按照法规标准的要求此值不能小于0.15g。如：秦山地区厂址计算值为0.11g，实际设计取0.15g或更大（方家山由于翻版M310，核岛设计取0.2g）；福清厂址计算值为0.19g，核岛实际设计取0.2g。 4．抗震分析方法 核岛厂房的抗震分析，采用的是国际上具有成熟的理论基础的时程分析方法和反应谱法。这些方法，在我国的核安全导则、抗震规范、以及美国的核安全相关构筑物的抗震设计规范中均有规定。 抗震分析采用的是国际通用的考虑结构物与土壤的相互作用的反应谱计算软件SASSI以及国际通用的有限元分析软件ANSYS、ABAQUS。 通常情况下，核岛构筑物的抗震分析采用时程分析法和反应谱法。当有充分论据能保证安全时也可采用等效静力计算法。目前已建和在建的电采用时程分析方法，并考虑结构物与土壤的相互作用。设计时程采用人工拟合地震加速度时程。人工时程至少包括相互统计独立的三条时程，分别代表X，Y，Z三个方向。根据SRP的要求，拟合时程的总持时应足够长，最少持时为20s，此外还要求强震平稳段持时不低于6s和对功率谱密度的要求等，以保证所输入的地

结构抗震设计时程分地震波的选择

（1）设计用地震记录的选择和调整 用规范的确定性方法和地震危险性分析方法所确定的设计地震动参数，是选择天然地震加速度记录的依据。 (一)实际地震记录的选择方法 选择地震记录应考虑地震动三要素，即强度（峰值）、频谱和持续时间。对某一建筑的抗震设计，最好是选用该建筑所在场地曾经记录 到的地震加速度时间过程。但是，这种机会极少。为此，人们只能从现有的国内外常用的地震记录中去选择，尽可能挑选那些在震级、震中距和场地条件等方面都比较接近设计地震动参数的记录。他的文章给出了相应的地震数据的记录目录。 （二）实际地震记录的调整 1.强度调整。将地震记录的加速度值按适当的比例放大或缩小，使其峰值加速度等于事先所确定的设计地震加速度峰值。即令 其中a(为记录的加速度值为调整后的加速度值;A众为设计地震加速度峰值;。为记录的加速度峰值。这种调整只是针对原记录的强度进行的，基本上保留了实际地震记录的特征。也就是所说的（强度修正。将地震波的加速度峰值及所有的离散点都按比例放大或缩小以满足场地的烈度要求）

2.频率调整考虑到场地条件对地震地面运动的影响，原则上所选择的实际地震记录的富氏谱或功率谱的卓越周期乃至形状，应尽量与场地土相应的谱的特性一致。如果不一致，可以调整实际地震记录的时间步长，即将记录的时间轴“拉长”或“缩短”，以改变其卓越周期而加速度值不变也可以用数字滤波的方法滤去某些频率成分，改变谱的形状。另外，为了在计算中得到结构的最大反应，也可以根据建筑结构基本自振周期，调整实际地震记录的卓越周期，使二者接近。这种调整的结果，改变了实际地震记录的频率结构，从物理意义上分析是不合理的。 另外，在测定场地土和建筑结构的卓越周期时，运用不同的测试仪器和测试技术，往往得到不同的结果。即使是对同一个测试结果，在频谱上确定卓越周期时，不同的分析方法也会导致不同的结果。有的选取谱的第一个峰值所对应的周期作为卓越周期，有的选最大峰值时的，也有的取某一段周期等，很不一致。对如何确定地震加速度记录的卓越周期，也是各行其是，有的利用加速度反应谱，有的用伪速度谱，有的用富氏谱，结果当然是不一样的。上述各种作法在工程中引起了一些混乱。 王亚勇认为，用脉动测试方法测定场地土和结构的卓越周期及自振周期时，应采用速度摆型或加速度摆型的地震仪测定地运动和结构振动，然后计算其富氏谱或功率谱，以谱的最大峰值所对应的周期作为卓越周期和自振周期比较合适。反应而相应地根据记录的位移谱或速度谱。 这也就是所谓的滤波修正。可按要求设计滤波器，对地震波进行时域或频域的滤波修正。这样修正的地震资料不仅卓越周期满足要求，功率谱的形状和面积也可控制。卓越周期修正。将地震波的离散步长按人为比例改变，

反应谱与时程理论对比

反应谱是在给定的地震加速度作用期间内，单质点体系的最大位移反应、速度反应和加速度反应随质点自振周期变化的曲线。用作计算在地震作用下结构的内力和变形。更直观的定义为：一组具有相同阻尼、不同自振周期的单质点体系，在某一地震动时程作用下的最大反应，为该地震动的反应谱。 反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系，通过反应谱来计算由结构动力特性(自振周期、振型和阻尼)所产生的共振效应，但其计算公式仍保留了早期静 力理论的形式。地震时结构所受的最大水平基底剪力，即总水平地震作用为: FEK= αG 其中α为地震影响系数，即单质点弹性体系在地震时最大反应加速度。另一方面地震影响系数也可视为作用在质点上的地震作用与结构重力荷载代表值之比。 目前，反应谱分析法比较成熟，一些主要国家的抗震规范均将它作为基本设计方法。不过，它主要适合用于规则结构。对于不规则结构以及高层建筑，各国规范多要求采用时程分析法进行补充计算。 地震作用反应谱分析本质上是一种拟动力分析，它首先使用动力法计算质点地震响应，并使用统计的方法形成反应谱曲线，然后使用静力法进行结构分析。但它并不是结构真实的动力响应分析，只是对于结构动力响应最大值进行估算的近似方法，在线弹性范围内，反应谱分析法被认为是高效而且合理的方法。反应谱分为加速度反应谱、速度反应谱和位移反应谱。基于不同周期结构相应峰值的大小，我们可以绘制结构速度及加速度的反应谱曲线。一般情况下，随着周期的延长，位移反应谱为上升曲线，速度反应谱为平直曲线，加速度反应谱为下降曲线，目前结构设计主要依据加速度反应谱。 加速度反应谱在短周期部分为快速上升曲线，并且在结构周期与场地特征周期接近时出现峰值，后面更大范围为逐渐下降阶段。峰值出现的时间与对应的结构周期和场地特征周期有关。一般来说结构自振周期的延长，地震作用将减小。当结构自振周期接近场地特征周期时，地震作用最大。 反应谱分析方法需要先求解一个方向地震作用响应，再基于三个正交方向的分量考虑结构总响应，即基于振型组合求解一个方向的地震响应，再基于方向组合求解结构总响应。 振型组合方法有SRSS法，CQC法。 1.SRSS法 SRSS法是平方和平方根法，这种方法假定所有最大模态值在统计上都是相互独立的，通过求各参与阵型的平方和平方根来进行组合。该法不考虑各振型间的藕联作用，实际上结构模态都是相互关联的，不可避免的存在藕联效应，对那些相邻周期几乎相等的结构，或者不规则结构不适用此法。《抗规》GB50011-2010规定的SRSS法为如下所示：

对核电站工程抗震设防的十二条建议

对核电站工程抗震设防的十二条建议 在东日本大地震后，造成福岛第一核电厂的事故以来，人们普遍对核电站的抗震安全性产生了怀疑。我认为人类认识自然的历史过程总是曲折的，和平利用核能的方向不能动摇，人类的任何工业发展活动对环境都会有影响。核电站相对火电站来说还是一种更清洁的能源，只要保证了它的安全性、可靠性，那么它不但比火电站运行成本低得多（其燃料运输量只有火电站的数千分子一），而且泄露的放射性物质也不会高于火电站（因为在不少燃煤中也存在放射性物质），更不要说其他污染方面吧，当然设计都应保证在容许范围之内。因此关键是如何保证它的安全性与可靠性。现在第四代高温气冷石墨球床反应堆，可以说在工艺本身的安全方面已经到了比较完满的地步，不过它在工艺和设备方面有没有考虑地震作用尚不知道。 总之，技术进步与完善是没有止境的，很多方面常常来源于事故的教训。人类建造核电站的历史还仅仅只有50多年，其中发生过三次大事故，即1) 1979年3月28日凌晨发生在美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈纳河三里岛核电站的一次部分堆芯融毁事故； 2)1986年4月25日凌晨发生在原苏联的切尔诺贝利核电站的反应堆爆炸事故；3）今年3月11日的东日本大地震和海啸造成福岛第一核电厂的应急供电系统遭到海啸袭击损毁，而造成冷却系统失效，进而导致大面积的核泄漏的事故。从有关资料中可以知道，这些事故其主观原因可归纳为设计不周（包括对自然灾害的考虑不足、方案较陈旧等）、

管理不善、操作失误、对紧急事件的处理能力不足等等几方面。如切尔诺贝利核电站事故导火线是操作失误，但是其设计方案的落后，没有安全壳，其中压力管式石墨慢化沸水反应堆的设计缺陷，尤其是控制棒的设计问题才是导致事故的根本原因；再如美国三里岛核电站事故的直接原因也是设备机械故障和运行人员的操作错误，当然深层次的原因，也是上述的几方面。但是，此事故没有对公共安全和经济方面造成严重损害，主要是安全壳发挥了重要作用，这说明了安全壳作为核电站最后一道安全防线的重要作用；还有今年3月11日福岛第一核电厂的事故，当然导火线是地震与海啸，但是如果设计上再考虑周到一些，也许会大大减少其后患，如它的热能利用是采用一回路的老式沸水堆方案，这样在供汽轮机发电的高压蒸汽中就带有放射性；它的备用电源单一；土建设施考虑预防自然灾害能力偏低（如地震与海啸）；可能对工艺与设备设计中没有考虑地震作用产生的动力效应，如此等等。从这里知道，如果我们以后的核电站能够吸取以往的教训，进一步完善设计（除了采用更先进的工艺外，应该考虑更多方面的不利因素影响）、完善管理监督体系、完善灾害产生后的应急体系等等，这样核电站完全能够做到十分安全的。以下仅仅从我自己的专业出发，对此就技术和管理两方面提出十二点建议，仅供有关方面参考，其中错误希望得到有关专家不吝指正： 一）抗震技术方面的建议： 1）考虑到以往工程的抗震设防主要是侧重于建筑结构。对工艺设备设计安装，很少考虑地震响应的影响。比如对在核电站的设计反应堆

抗震设计方法概述

本学期的“工程结构抗震分析”课程首先介绍了地震与地震震害以及结构抗震分析的必要性和其方法的发展过程，然后简单回顾了一下结构动力学基础，接下来认识了地震波与强震地面运动的特性，以及地震作用下结构的动力方程，最后重点讲述了几种抗震设计分析方法——反应谱分析法，时程分析法（弹性和弹塑性），和静力弹塑性分析法。通过一个学期的学习，本人对强震地面运动特征和抗震设计原理和方法有了一定的了解和把握。 在进行建筑、桥梁以及其它结构物的抗震设计时，一般都要遵循以下五个步骤：抗震设防标准选定、抗震概念设计、地震反应分析、抗震性能验算以及抗震构造设计，其流程如图1 所示。 本文将着眼于图1流程中的第3个步骤， 从我国现行规范中的3种最常用的结构响应分 析方法出发，简单介绍一下其各自的基本概念 和适应范围（具体原理和计算过程在此不再详 述，读者可另查阅相关课本和规范），以及现有 抗震设计规范中存在的问题，以便初学者对结 构抗震设计分析方法有个初步的认识，也作为 本人对本课程的学习总结。 一．3种最常用的结构响应分析方法 1．底部剪力法 定义：根据地震反应谱理论，以工程结构 底部的总地震剪力与等效单质点的水平地震作 用相等来确定结构总地震作用的一种计算方 法。 底部剪力法适用于基本振型主导的规则和 高宽比很小的结构，此时结构的高阶振型对于 结构剪力的影响有限，而对于倾覆弯矩则几乎 没有什么影响，因此采用简化的方式也可满足 工程设计精度的要求。 高规规定：高度不超过40m、以剪切变形 为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层 建筑结构，可采用底部剪力法。 底部剪力法尚有一个重要的意义就是我们可以用它的理念，简化的估算建筑结构的地震响应，从而至少在静力的概念上把握结构的抗震能力，它还是很有用的。 2．振型分解反应谱法 定义：振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。振型分解反应谱法一般可考虑为计算两种类型的地震作用：不考虑扭转影响的水平地震作用和考虑平扭藕联效应的地震作用。 反应谱的振型分解组合法常用的有两种：SRSS和CQC。虽然说反应谱法是将并非同一时刻发生的地震峰值响应做组合，仅作为一个随机振动理论意义上的精确，但是从实际上它对于结构峰值响应的捕捉效果还是很不错的。一般而言，对于那些对结构反应起重要作用的振型所对应频率稀疏的结构，并且地震此时长，阻尼不太小（工程上一般都可以满足）时，SRSS是精确的，频率稀疏表面上的反应就是结构的振型周期拉的比较开；而对于那些结构

ANSYS地震反应谱SRSS分析共24页

ANSYS地震反应谱SRSS分析 我在ANSYS中作地震分解反应谱分析，一次X方向，一次Y 方向，他们要求是独立互不干扰的，可是采用直进行一次模态分析的话，他生成的*.mcom文件好像是包含了前面的计算 结果，命令流如下： !进入PREP7并建模 /PREP7 B=15 !基本尺寸 A1=1000 !第一个面积 A2=1000 !第二个面积 A3=1000 !第三个面积 ET,1,beam4 !二维杆单元 R,1,0.25,0.0052,0.0052,0.5,0.5 !以参数形式的实参 MP,EX,1,2.0E11 !杨氏模量 mp,PRXY,1,,0.3 mp,dens,1,7.8e3 N,1,-B,0,0 !定义结点 N,2,0,0,0 N,3,-B,0,b

N,4,0,0,b N,5,-B,0,2*b N,6,0,0,2*b N,7,-B,0,3*b N,8,0,0,3*b E,1,3 !定义单元 E,2,4 E,3,5 E,4,6 E,3,4 E,5,6 e,5,7 e,6,8 e,7,8 D,1,ALL,0,,2 FINISH ! !进入求解器，定义载荷和求解 /SOLU D,1,ALL,0,,2 !结点UX=UY=0

sfbeam,1,1,PRES,100000, sfbeam,3,1,PRES,100000, sfbeam,7,1,PRES,100000, SOLVE FINISH allsel NMODE=10 /SOL !* ANTYPE,2 !* MSAVE,0 !* MODOPT,LANB,NMODE EQSLV,SPAR MXPAND,NMODE , , ,1 LUMPM,0 PSTRES,0 !* MODOPT,LANB,NMODE ,0,0, ,OFF

核电站用泵的抗震分析

https://www.sodocs.net/doc/7a14858825.html, 2009年 第9期 通用机械 64 GM in Electric Power 大连大学 二、地震的输入及抗震分析要求 地震输入其实就是确定地震时设备所在标高楼层图1 楼层反应谱 地震谱通常分为O B E（运行基准地震楼层反应 【摘 要】析的重视。 【关键词】分析 一、前言 加”——“A 醒核电站一定要重视设备的抗震性能。

2009年 第9期 https://www.sodocs.net/doc/7a14858825.html, 65 通用机械 GM in Electric Power 谱）和S S E（安全停堆地震楼层反应谱），或者叫S L1（运行安全地震楼层反应谱）和S L2（极限安全地震楼层反应谱）。谱线中有将X 、Y 、Z 方向分别描述的，也有在一张谱线中体现的。每张谱线通常会包含五条阻尼曲线，分别为临界阻尼的2%、4%、5%、7%和10% 。对于泵产品O B E的阻尼比值通常是临界阻尼的2%，而SSE的响应值小于或等于OBE的2倍。 抗震分析的目的在于证明泵设备在O B E和S S E地震期间或之后，能保证结构完整性，包括承压边界完整性以及泵的可运行性。通常要求如下分析。 1）承压部件即泵壳及轴承座部件的完整性。2）泵支撑件和连接螺栓以及地脚螺栓满足强度要求。3）在运行工况、地震和最大接管载荷共同作用下，保持可运行性，在转动件与静止件之间的相对变形应小于它们之间的间隙，不影响运转。 抗震分析也可以帮助分析泵壳承压边界应力分布、泵转子系统应力分布、泵体、轴承箱和底座的抗震分析等。从这个角度理解抗震分析可以作为设计验证的一种方法。 三、抗震分析程序、机构和方法 国内目前采用的抗震分析都是通过计算机模拟实体进行有限元分析，而多数泵制造厂没有该方面的程序或者程序不够权威或专业，所以只能求助于各大科研院所和核电设计院。仅以清华大学为例，根据泵厂提供的设备设计制造图样，采用三维C A D软件建立泵的几何模型，在MSC.Patran软件中建立泵的有限元分析模型，采用MSC.Nastran有限元程序进行抗震分析，并根据分析结果来校验泵各部位是否满足上述抗震要求。M S C.Nastran和MSC.Patran均是当前国际上比较权威的结构分析软件，被我国相关审查机关所认可。早期也用Super S A P w i n d o w s，它是美国A L G O R公司开发的一个结构分析程序。 四、分析过程 1.计算模型的建立 利用有限元分析程序进行分析首先要构建模型，建造的模型要与程序中的数学基础相符合，规定的假设条件尽可能与真实设备结构相近，模型的单元划分要合理。根据泵体、轴承箱和底座的几何结构特点，将其简 化成若干集中质量单元、梁单元和实体单元，然后建模。以大连苏尔寿泵及压缩机有限公司承制的设备冷却水泵为例，将叶轮、耐磨板和连轴器等作为集中质量处理；泵体、轴承箱在同一轴线上，泵轴用梁单元来模拟；泵体、轴承箱和底座都用实体单元描述。实体网格采用10节点4面体单元，包含泵体、出入口法兰、轴承箱和底座。泵体内水的质量被平均分配到泵体上。泵轴上相连的部件按照相应的集中质量表示，整个模型共有2个质量单元，54个梁单元，171 839个实体单元，300 044个节点。另外在两个法兰上还有两个多点约束单元，用于向法兰施加接管载荷中的3个力矩。有限元网格模型如图2所示。 图2 有限元网格模型 2.模态分析 抗震计算的第一步是对结构进行模态分析，以了解结构的基本动力学特性。对上面描述的有限元模型进行模态分析，得到其前5阶或10阶固有频率和各震形图。卧式泵结构简单，壳体等部件通常其基频（最低共振频率）高于截断频率 (其值通常接近33H z)，可认为其是刚性的；而立式泵的结构复杂，常有较大的偏心质量，固有频率较低，不能假设它们是刚性的。泵的1阶固有频率大于截断频率，振型图为整体振型，可判定其为刚性设备， 根据核安全法规H A F0215，对刚性设备进行抗震分析时可以采用等效静力法。 按照楼层反应谱，读取零周期时X 、Y 、Z 方向的加速度。进行地震分析时，将3个方向的加速度乘以安全系数1.5后，以惯性力方式加载在质心。 3.材料特性、应力极限准则和载荷组合 核电站用泵的各部件的材料的力学性能参数不

抗震设计中反应谱的应用

抗震设计中反应谱的应用 一．什么就是反应谱理论 在房屋工程抗震研究中,反应谱就是重要的计算由结构动力特性所产生共振效应的方法。它的书面定义就是“在给定的地震加速度作用期间内,单质点体系的最大位移反应、速度反应与加速度反应随质点自振周期变化的曲线。用作计算在地震作用下结构的内力与变形”,反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系,通过反应谱来计算由结构动力特性(自振周期、振型与阻尼)所产生的共振效应,但其计算公式仍保留了早期静力理论的形式。地震时结构所受的最大水平基底剪力,即总水平地震作用为: FEK = kβ(T)G 式中,k为地震系数,β(T)则就是加速度反应谱Sa(T)与地震动最大加速度a的比值,它表示地震时结构振动加速度的放大倍数。 β(T)=Sa(T)/a 反应谱理论建立在以下基本假定的基础上:1)结构的地震反应就是线弹性的,可以采用叠加原理进行振型组合;2)结构物所有支承处的地震动完全相同:3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应:4)地震动的过程就是平稳随机过程。 二．实际房屋抗震设计中的应用 为了进行建筑结构的抗震设计,必须首先求得地震作用下建筑结构各构件的内力。一般而言,求解建筑结构在地震作用下构件内力的方法主要有两种,一种就是建立比较精确的动力学模型进行动力时程分析计算,这种方法比较费时费力,其精确度取决于动力学模型的准确性与所选取地震波就是否适当,并且对于工程技术人员来说,这种方法不易掌握;第二种方法就是根据地震作用下建筑结构的加速度反映,求出该结构体系的惯性力,将此惯性力作为一种反映地震影响的等效力,即地震作用,然后进行抗震计算,抗震规范实际上采用了第二种方法,即地震作用反应谱法。实践也证明此方法更适合工程技术人员采用。 由于目前抗震规范中的地震作用反应谱仅考虑结构发生弹性变形情况下所得的反应谱,因此当结构某些部位发生非线性变形时,抗震规范中的反应谱就不能适用,而应采用弹塑性反应谱来进行计算。因此选用合适的弹塑性反应谱并提出适当的地震作用计算方法在我国抗震设计中具有重要的现实意义。弹塑性反应谱种类繁多,主要包括等延性强度需求谱与等强度延性需求谱,其实质就是确定强度折减系数R,延性系数,以及结构周期T之间的关系。下面就普通房屋设计中的弹塑性反应谱设计来举例说明。 反应谱就是指单自由度体系对于某地面运动加速度的最大反应与体系的自振特性(自振周期与阻尼比)之间的函数关系。抗震规范中所采用的弹性反应谱如图1所示? ,它就是在计算了大量地面运动加速度的基础上,确定地震影响系数与特征周期T之间关系的曲线

RG.1.61核电厂抗震设计阻尼值

核电厂抗震设计阻尼值 DAMPING VALUES FOR SEISMIC DESIGN OF NUCLEAR POWER PLANTS 美国核管理委员会USNRC RG 1.61 （2007年3月第一次修订版） 环境保护部核与辐射安全中心 二〇一二年九月

美国核管理委员会2007年3月 第一次修订版 管理导则 核监管研究办公室 管理导则1.61 （草案编号DG-1157，2006年10月出版） 核电厂抗震设计阻尼值 1.61 (2007026) A.引言 根据HAF102要求，本导则为核电厂Ⅰ类抗震结构、系统和部件（SSCs）地震反应分析中所使用、可接受的阻尼值提供指导。 特别地，HAD102/02 要求对安全重要的SSCs设计应抵御诸如地震等自然灾害的影响而不能失去其正常的安全性能。这些SSCs也应设计成适应灾害影响并适应与正常环境条件有关的运行事件和假想事件。 我国核安全监管当局认为本导则规定的阻尼值符合有关地震反应分析的规范和导则的要求。指定的阻尼值用于弹性模态地震反应分析，其中能量耗散用粘滞阻尼模拟（即，阻尼力与速度成比例）。 -------------------------------------------------------------------- B.讨论 背景 阻尼是衡量动力荷载作用下材料或结构系统能量耗散的尺度，用于描述动力系统能量耗散的数学模型及求解过程的专业术语。开展弹性系统地震反应分析时，可以通过在模型中指定粘滞性阻尼大小（即阻尼力与速度成正比）来考虑能量耗散。 核工业界和许可证持有者建议核安全局接受更合理的阻尼值以用于SSCs的抗震分析与设计。 结构阻尼 1993年最初版本Rg1.61提供了结构适用的阻尼值，有关结果见文献NUREG/CR-6011[3]，分析了有关数据以确定能显著影响结构阻尼的参数。基于此项研究，最初版本Rg1.61阻尼值是合适的，但需要必要的修订。特别是，对于钢结构，Rg1.61规范应区分摩擦型镙拴连接和承压型镙拴连接。摩擦型镙拴连接也称为“临界滑动连接”。这些连接方式中，螺栓预紧力应足够高以确保不超出摩擦力，螺杆不承受剪力。监管立场1更新了结构阻尼值。

水工建筑物抗震设计规范

中华人民共和国行业标准 SL203-97 水工建筑物抗震设计规范 Specificatins for seismic design of hydraulic structures 1997-08-04发布 1997-10-01实施 中华人民共和国水利部发布 中华人民共和国行业标准 主编单位：中国水利水电科学研究院 批准部门：中华人民共和国水利部施行日期：1997年10月1日 中华人民共和国水利部 关于发布《水工建筑物抗震设计规范》SL203-97的通知 水科技［1997］439号 根据部水利水电技术标准制定,修订计划,由水利水电规划设计总院主持,以中国水利水电科学研究院为主编单位修订的《水工建筑物抗震设计规范》,经审查批准为水利行业标准,现予以发布.标准的名称和编号为：SL203-97.原《水工建筑物抗震设计规范》SDJ10-78同时废止. 本标准自1997年10月1日起实施.在实施过程中各单位应注意总结经验,如有问题请函告主持部门,并由其负责解释. 本标准文本由中国水利水电出版社出版发行.一九九七年八月四日 前言 本规范是根据原能源部,水利部水利水电规划设计总院(91)水规设便字第35号文的通知,由中国水利水电科学研究院会同有关设计研究院和高等院校对原水利电力部于1978年发布试行的SDJ10-78《水工建筑物抗震设计规范》进行修订而成. 本规范在修订过程中,主编单位会同各协编单位开展了广泛的专题研究,调查总结了近年来国内外大地震的经验教训,吸收采用了地震工程新的科研成果,考虑了我国的经济条件和工程实际,提出修订稿后,在全国广泛征求了有关设计,施工,科研,教学单位及管理部门和有关专家的意见,经过反复讨论,修改和试设计,最后由电力工业部水电水利规划设计管理局会同水利部水利水电规划设计管理局组织审查定稿. 本规范为强制性行业标准,替代SDJ10-78. 本规范共分11章和1个标准的附录.这次修订的主要内容有：进一步明确了规范适用的烈度范围,水工建筑物等级和类型,并扩大了建筑物类型和坝高的适用范围；提出了对重要水工建筑物进行专门的工程场地地震危险性分析以确定地震动参数的要求,并给出了相应的设防概率水准；增加了场地分类标准,并相应修改了设计反应谱；改进了地基中可液化土的判别方法和抗液化措施；根据1994年国家批准发布的GB50199-94《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》的原则和要求,在保持规范连续性的条件下,区别不同情况,把各类主要水工建筑物的抗震计算从定值安全系数法向分项系数概率极限状态的体系"转轨,套改",并给出了各类水工建筑物相应的结构系数；采用了对混凝土水工建筑物以计入结构,地基和库水相互作用的动力法为主和拟静力法为辅的抗震计算方法,对土石坝采用按设计烈度取相应动态分布系数的拟静力抗震计算方法；在编写的格局上改为按水工建筑物类型分章,各章分别给出抗震计算和抗震措施,并补充了内容. 希望有关单位在执行本规范的过程中,结合工程实际,注意总结经验和积累资料,如发现需要修改和补充之处,请将意见和有关资料寄交归口管理单位,以便今后再次修订时考虑. 本规范由原能源部,水利部水利水电规划设计总院提出修订. 本规范由水利部水利水电规划设计管理局归口.

三 设计地震动反应谱确定的规范方法

三设计地震动反应谱确定的规范方法 设计地震动是通过对地震环境和场地环境的分析判断和分类方法确定。工程勘察单位至少提供： 设计基本地震加速度和设计特征周期 场地环境：覆盖层厚度、剪切波速、土层钻孔资料 1.设计基本地震加速度和设计特征周期 根据场地在中国地震动参数区划图上的位置判断确定。

土层剪切波速的测量应符合下列要求: 1 在场地初步勘察阶段对大面积的同一地质单元测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于3。 2 在场地详细勘察阶段对单幢建筑测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2 个数据变化较大时可适量增加对小区中处于同一地质单元的密集高层建筑群测量土层剪切波速的钻孔数量可适量减少但每幢高层建筑下不得少于一个。 3 对丁类建筑及层数不超过10 层且高度不超过30m 的丙类建筑当无实测剪切波速时可根据岩土名称和性状按表 4.1.3 划分土的类型再利用当地经验在下表的剪切波速范围内估计各土层的剪切波速.

建筑场地覆盖层厚度的确定应符合下列要求: 1 一般情况下应按地面至剪切波速大于500m/s 的土层顶面的距离确定（且其下卧层沿途的剪切波速均不小于500m/s）。 2 当地面5m 以下存在剪切波速大于（其上部各土层）相邻上层土剪切波速2.5 倍的土层且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s 时可按地面至该土层顶面的距离确定 3 剪切波速大于500m/s 的孤石、透镜体应视同周围土层 4.土层中的火山岩硬夹层应视为刚体其厚度应从覆盖土层中扣除

例题：某类建筑场地位于7度烈度区，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.1g，建筑结构自振周期T=1.4s，阻尼比为0.08，该场地在建筑多遇地震条件下地震影响系数a为多少。 同一个场地上甲乙两座建筑物的结构自震周期分别为T甲=0.25sT乙=0.60s，一建筑场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，若两座建筑的阻尼比都取0.05，问在抗震验算时甲、乙两座建筑的地震影响系数之比最接近下列那个选项。 A 1.6 B 1.2 C 0.6 D 条件不足无法计算 例题：吉林省松原市某民用建筑场地地质资料如下： （1）0-5m粉土，=150 =180m/s (2) 5-12m中砂土=200 =240m/s （3）12-24m粗砂土=230 =310m/s (4) 24-45m硬塑粘土=260 =300m/s （5）45-60m泥岩=500 =520m/s 建筑物采用浅基础，埋深2m，地下水位2.0m，阻尼比为0.05，自震周期为1.8s该建筑进行抗震设计时 （1）进行第一阶段设计时，地震影响系数应取多少 （2）进行第二阶段设计时，地震影响系数应取多少 例题：吉林省松原市某民用建筑场地地质资料如下： （1）0-5m粉土，=150 =180m/s (2) 5-12m中砂土=200 =240m/s