斜入射地震波作用下非基岩场地核电结构地震响应

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作者 刘又恺 梁建文 +2 位作者 巴振宁 王永光 马英 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2024年第6期102-116,共15页

由于可供选择的优质基岩场地越来越少,未来新建核电站将不可避免的选建于非基岩场地,此时土-结构相互作用是核电站抗震设防必须考虑的因素。针对我国某非基岩场地拟建“华龙一号”核电站,建立了场地-桩筏基础-核电结构三维有限元整体模... 由于可供选择的优质基岩场地越来越少,未来新建核电站将不可避免的选建于非基岩场地,此时土-结构相互作用是核电站抗震设防必须考虑的因素。针对我国某非基岩场地拟建“华龙一号”核电站,建立了场地-桩筏基础-核电结构三维有限元整体模型,采用直接刚度法和边界子结构方法实现斜入射地震波输入,研究了SV波以3种不同角度入射时核电结构的地震响应差异,并进一步分析了土-结构相互作用(soil-structure interaction,SSI)对结构响应的影响规律。研究结果表明:该核电站所在非基岩场地会显著放大基岩地震波,地震波垂直入射时安全壳底部峰值加速度放大系数能达到3.6;随着地震波入射角度增大,核电结构水平加速度响应减小、竖向加速度响应增大,同时水平和竖向加速度反应谱峰值分别向长周期和短周期方向偏移;SSI会显著影响非基岩场地核电结构的地震响应。 展开更多

关键词 核电结构 非基岩场地 入射角度 地震响应 直接刚度法 土-结构相互作用

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地下水位对核电结构地震反应的影响分析

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作者 吴绍恒 陈少林 +1 位作者 刘鸿泉 孙晓颖 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期556-564,共9页

核电结构大多沿海或沿江、河而建,在地下水位以下,土体孔隙中的流体对土层的地震响应有较大影响,进而影响核电结构的响应。本文采用饱和多孔介质模型,考虑土-结相互作用效应,分析地下水位对核电结构地震反应的影响。通过传递矩阵方法,... 核电结构大多沿海或沿江、河而建,在地下水位以下,土体孔隙中的流体对土层的地震响应有较大影响,进而影响核电结构的响应。本文采用饱和多孔介质模型,考虑土-结相互作用效应,分析地下水位对核电结构地震反应的影响。通过传递矩阵方法,得到干土-饱和土水平成层场地的自由场,并结合透射人工边界,实现土-结相互作用分析的波动输入;采用土-结相互作用的分区并行计算方法,实现饱和土和结构相互作用分析。其中,含地下水位的场地土体采用广义饱和多孔介质模型描述,通过自编FORTRAN程序用集中质量显式有限元结合透射人工边界进行模拟,结构通过ANSYS中的隐式有限元进行分析。以某一核电结构为例,分析了0,−10,−20,−30,−40 m不同地下水位的五种场地上,土-基础-核电结构体系的动力响应。结果表明,地下水位对基础和结构的位移影响不大,对加速度的影响较大。 展开更多

关键词 土-结相互作用 核电结构 地下水位 饱和多孔介质 集中质量显式有限元 人工边界

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考虑提离-滑移效应的核电结构-界面-地基相互作用模型研究

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作者 胡哲文 李建波 李志远 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期126-133,201,共9页

强震作用下,核岛公共筏基可能发生的提离-滑移对结构受力影响明显,精细模拟建基面的接触状态并将结构-界面-地基作为整体分析,有助于明确提离-滑移效应对结构地震反应的影响机理。采用罚函数法接触模型模拟筏基-地基间的接触力学行为,... 强震作用下,核岛公共筏基可能发生的提离-滑移对结构受力影响明显,精细模拟建基面的接触状态并将结构-界面-地基作为整体分析,有助于明确提离-滑移效应对结构地震反应的影响机理。采用罚函数法接触模型模拟筏基-地基间的接触力学行为,等价线性法描述地基土的动力非线性,黏弹性人工边界模拟半无限地基的辐射阻尼条件,建立考虑提离-滑移效应的结构-界面-地基相互作用模型。进而,以AP1000核岛厂房为例,考虑静-动力综合作用,对比筏基-地基绑定简化模型,结构加速度响应峰值及楼层谱的峰值和形状均发生了明显变化,表明强震作用下筏基提离-滑移对抗震安全性造成不利影响,在核电结构抗震设防时应加以考虑。 展开更多

关键词 提离-滑移 接触算法 核电结构 土-结构相互作用 强震

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考虑土-结构相互作用的核电安全壳结构地震响应分析

4

作者 吴利华 蒋迪 +4 位作者 姚迪 吴杨周 赵密 高经纬 高志懂 《震灾防御技术》 北大核心 2025年第1期108-118,共11页

随着核电适建厂址减少,核电厂址的选择将不可避免地遇到非基岩场地,因此需要研究土-结构相互作用(SSI)对核电结构地震响应的影响。本研究建立了包括核安全壳结构、附属厂房和土体的精细化三维整体有限元模型,采用施加自由场荷载和黏弹... 随着核电适建厂址减少,核电厂址的选择将不可避免地遇到非基岩场地,因此需要研究土-结构相互作用(SSI)对核电结构地震响应的影响。本研究建立了包括核安全壳结构、附属厂房和土体的精细化三维整体有限元模型,采用施加自由场荷载和黏弹性人工边界的波动输入方法,研究了不同频谱特性的地震动作用下SSI效应和附属厂房对核电安全壳结构地震响应的影响。结果表明,相较于基岩场地,考虑SSI效应会增大结构的位移响应,对加速度响应的影响与输入地震动频谱特性相关,对楼面谱峰值附近的频段影响显著。SSI效应显著时,周围附属厂房的存在会增大结构的地震响应。当土体剪切波速大于1500 m/s时,SSI效应对结构地震响应的影响较小。 展开更多

关键词 核电安全壳结构 非基岩场地 土-结构相互作用 附属厂房 抗震分析

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远场和近场地震下核电隔震结构的摇摆响应分析

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作者 何文福 吉敏 +2 位作者 任逸飞 许浩 MIYAMA Takafumi 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期595-607,共13页

为了探究远场和近场地震动作用对核电隔震结构的不同影响,研究了核电隔震结构在远场和近场地震动作用下的摇摆响应和支座状态,主要讨论了地震特性对结构摇摆响应的影响,包括上部结构的摇摆角、隔震支座的拉压应力、隔震支座的剪切变形等... 为了探究远场和近场地震动作用对核电隔震结构的不同影响,研究了核电隔震结构在远场和近场地震动作用下的摇摆响应和支座状态,主要讨论了地震特性对结构摇摆响应的影响,包括上部结构的摇摆角、隔震支座的拉压应力、隔震支座的剪切变形等.分析发现:上部结构的摇摆角随地震动加速度幅值线性增加,其中近场地震动作用下上部结构的摇摆角明显大于远场地震动作用,且具有更大的离散性;当地震动加速度幅值为1.2 g时,近场地震动作用下上部结构摇摆角均值和标准差可达远场地震动作用下的2.88倍和3.90倍;近场地震动作用下,支座更容易进入非安定变形状态,也更容易出现支座受拉现象.该成果可为核电厂结构的隔震设计提供工程参考价值. 展开更多

关键词 远场和近场地震 橡胶支座 摇摆效应 动力响应 核电结构

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核电关键结构材料应力腐蚀裂纹裂尖微观力学特性分析 被引量：5

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作者 李永强 薛河 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2016年第3期380-384,共5页

为研究核电关键结构在服役过程中不同裂尖形貌的应力腐蚀开裂裂尖的微观力学状态。根据氧化膜破裂理论,以具有较好的高温耐腐蚀性的核电关键结构材料奥氏体不锈钢304L为实验材料,以影响核电关键结构破坏和失效的主要形式之一的应力腐蚀... 为研究核电关键结构在服役过程中不同裂尖形貌的应力腐蚀开裂裂尖的微观力学状态。根据氧化膜破裂理论,以具有较好的高温耐腐蚀性的核电关键结构材料奥氏体不锈钢304L为实验材料,以影响核电关键结构破坏和失效的主要形式之一的应力腐蚀开裂为研究对象,根据ATEM技术得到微观尺度下的裂纹裂尖形貌和结构特征,利用有限元分析方法对其含氧化膜SCC裂纹尖端微观力学状态进行了初步分析。结果表明裂尖氧化膜的形状对裂尖氧化膜和基体上的应力应变影响很大,随着氧化膜裂尖和基体金属裂尖之间的距离的增大,氧化膜上的高应力区增大,而基体上的减小。氧化膜裂尖区域应力远大于基体金属裂尖区域,所以应定义氧化膜裂尖为裂尖进行分析。模拟结果为精确预测核电一回路结构材料应力腐蚀开裂扩展速率奠定一定基础。 展开更多

关键词 核电结构材料 奥氏体不锈钢 应力腐蚀开裂 应力应变 有限元

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核电厂考虑结构参数不确定的地震易损性分析 被引量：1

7

作者 秦苗珺 赵衍刚 卢朝辉 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期1241-1250,共10页

为考虑核电厂结构参数不确定对结构地震易损性的影响,基于一次二阶矩法(First-Order Second-Moment, FOSM)进行地震易损性分析。以核电结构中混凝土材料的密度、弹性模量,泊松比和抗拉强度为不确定参数,建立有限元模型,并与试验结果对比... 为考虑核电厂结构参数不确定对结构地震易损性的影响,基于一次二阶矩法(First-Order Second-Moment, FOSM)进行地震易损性分析。以核电结构中混凝土材料的密度、弹性模量,泊松比和抗拉强度为不确定参数,建立有限元模型,并与试验结果对比,以验证模型的准确性。基于有限元数值模拟方法,通过增量动力法计算核电厂模型在多条地震记录下不同峰值加速度的动力响应,同时基于FOSM得到参数不确定下的对数标准差,进而得到核电厂结构考虑参数不确定的地震易损性曲线。结果表明,结构参数的不确定对核电结构有一定的影响,未考虑参数不确定的地震易损性结果会低估结构的失效概率。该方法可为核电结构基于参数不确定下的易损性分析提供一定的理论依据与实用价值。 展开更多

关键词 核电结构 参数不确定 一次二阶矩 地震易损性分析 增量动力法

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考虑土-结构相互作用和岩土参数不确定性的核电厂结构地震响应分析 被引量：17

8

作者 李忠献 李忠诚 梁万顺 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2006年第2期143-148,共6页

针对核电厂结构,在考虑土-结构相互作用(SSI)的情况下进行随机地震反应分析,探讨地基岩土参数的不确定性对反应堆厂房楼层反应谱(FRS)的影响。运用ANSYS软件模块建立核电厂(NPP)结构有限元模型,通过设置边界弹簧单元和阻尼装置来考虑SS... 针对核电厂结构,在考虑土-结构相互作用(SSI)的情况下进行随机地震反应分析,探讨地基岩土参数的不确定性对反应堆厂房楼层反应谱(FRS)的影响。运用ANSYS软件模块建立核电厂(NPP)结构有限元模型,通过设置边界弹簧单元和阻尼装置来考虑SSI效应;并且通过设置具有概率意义的弹簧刚度和阻尼系数,来模拟土特性参数的不确定性。随机响应分析与确定性分析的结果对比,揭示了岩性地基条件下SSI效应对核电厂FRS的影响以及地基岩土参数不确定性对FRS的影响程度。研究表明,在岩性地基条件下,亦不应忽略SSI效应;考虑SSI效应的随机分析模型同确定性模型相比,二者的分析结果较为接近,两方法都可用于NPP的FRS敏感性分析评估之中,并可进行相互比照。 展开更多

关键词 核电厂结构 地震反应 楼层反应谱 土-结构相互作用 土参数不确定性 随机分析 确定性分析

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核电厂隔震结构支座力学性能多因素耦合地震响应研究 被引量：4

9

作者 何文福 黄一沈 +1 位作者 刘文光 刘文燕 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第17期72-78,共7页

针对隔震支座力学性能与水平变形及竖向荷载的耦合特性,对其进行水平、竖向力学性能相关性试验研究,并输入12条剪切波速不同的地震波,对比分析考虑耦合特性与非耦合特性对核电厂隔震结构在地震作用下动力响应的影响。结果表明理论耦合... 针对隔震支座力学性能与水平变形及竖向荷载的耦合特性,对其进行水平、竖向力学性能相关性试验研究,并输入12条剪切波速不同的地震波,对比分析考虑耦合特性与非耦合特性对核电厂隔震结构在地震作用下动力响应的影响。结果表明理论耦合力学模型与试验结果一致;数值结果显示AP1000在地震作用下考虑耦合模型同一工况下的隔震层竖向刚度衰减大于水平刚度衰减;不同地震动因剪切波速的差异对核电隔震结构的响应有较大影响,对于剪切波速较小的软土场地,双向刚度衰减程度最为显著;考虑耦合效应模型上部结构的位移响应显著大于非耦合模型。在超设计基准地震下其位移响应和刚度衰减率都有突变趋势,表明考虑耦合效应模型的支座会进入屈曲破坏阶段,上部结构进入突变倒塌。因此对超设计基准地震下核电隔震结构响应不考虑支座力学性能的耦合将低估结构地震响应。 展开更多

关键词 核电厂隔震结构 多因素耦合 地震响应 超设计基准地震

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核电站结构地震响应分析——基于不同计算方法考虑基础提离

10

作者 王国波 王亚西 +1 位作者 于艳丽 鲁伟 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第S2期203-209,共7页

为克服传统接触面单元方法中非线性计算收敛困难的问题,首先提出一种新的考虑基础提离的方法——弹簧单元法,即在结构基础与下卧地基土之间设置弹簧单元考虑土-结构相互作用,再通过设置弹簧单元的荷载-变形曲线(即F-D曲线)使弹簧单元只... 为克服传统接触面单元方法中非线性计算收敛困难的问题,首先提出一种新的考虑基础提离的方法——弹簧单元法,即在结构基础与下卧地基土之间设置弹簧单元考虑土-结构相互作用,再通过设置弹簧单元的荷载-变形曲线(即F-D曲线)使弹簧单元只能提供压力,而不能提供拉力考虑结构基础的提离效应;然后基于某简化核电站结构计,对比分析两种方法的计算效率及结构地震响应。对比分析表明:1弹簧单元法在计算效率上显著优于传统的接触面单元方法;2由于两种方法得到的结构响应差异较小,且弹簧单元法更合理,因而推荐采用文中提出的弹簧单元法考虑基础的提离效应。本文的研究成果可为核电站结构抗震设计分析方法的完善提供参考。 展开更多

关键词 基础提离 地震响应 接触单元 弹簧单元 核电站结构 土-结构相互作用

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核电SC结构典型接头应力变形研究 被引量：1

11

作者 丁立南 刘川 +1 位作者 于华宽 邹家生 《热加工工艺》 北大核心 2021年第21期146-151,共6页

基于ANSYS有限元分析软件,开发了考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热弹塑性有限元计算方法,用于模拟厚板多层多道焊的温度场和应力变形场。利用所开发的数值计算方法研究了板厚为40 mm的核电SC结构典型接头横焊和立焊的应力变形... 基于ANSYS有限元分析软件,开发了考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热弹塑性有限元计算方法,用于模拟厚板多层多道焊的温度场和应力变形场。利用所开发的数值计算方法研究了板厚为40 mm的核电SC结构典型接头横焊和立焊的应力变形情况并作对比。同时,试验测试了焊接热循环、角变形和表面应力分布情况。通过数值模拟结果和试验测量值作比较,验证了所开发的有限元计算方法的准确性。结果表明,横焊和立焊表面应力分布趋势整体一致,不受接头形式影响。在焊缝区域,两种接头的横向应力均存在明显的应力梯度。横焊的纵向峰值应力大于焊缝填充金属的室温屈服强度。横焊的纵向和横向峰值应力均大于立焊的约60 MPa。横焊的动态角变形过程呈现出较明显的变形和稳定两个阶段,立焊整体处于变形阶段。横焊的残余角变形要大于立焊约46%。 展开更多

关键词 核电SC结构 横焊 立焊 应力 变形

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核电厂结构系统参数不确定性分析

12

作者 孙爱荣 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1995年第1期108-115,共8页

全面系统地分析了核电厂预应力混凝土安全壳、钢筋混凝土剪力墙主厂房的结构参数和荷载参数的不确定性。分别给出了确定性参数和不确定性参数下核电厂结构的极限状态概率计算结果，两者对比分析表明，系统参数不确定性对核电厂结构可靠... 全面系统地分析了核电厂预应力混凝土安全壳、钢筋混凝土剪力墙主厂房的结构参数和荷载参数的不确定性。分别给出了确定性参数和不确定性参数下核电厂结构的极限状态概率计算结果，两者对比分析表明，系统参数不确定性对核电厂结构可靠度有较大影响。 展开更多

关键词 核电厂结构 结构参数 荷载参数 不确定性

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软土地基核电厂房动力响应振动台试验 被引量：2

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作者 景立平 张嘉辉 +3 位作者 汪刚 陆新宇 吴凡 张建林 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2022年第3期10-18,共9页

为了分析软土地基-筏基础核电厂房结构地震反应规律和特征,利用地震模拟振动台开展了软土地基-筏基础-核电厂房动力相互作用问题的试验研究。分别进行了表面水平土体模型和表面凹陷土体模型的运动相互作用试验、地基土-筏基础-核电厂房... 为了分析软土地基-筏基础核电厂房结构地震反应规律和特征,利用地震模拟振动台开展了软土地基-筏基础-核电厂房动力相互作用问题的试验研究。分别进行了表面水平土体模型和表面凹陷土体模型的运动相互作用试验、地基土-筏基础-核电厂房振动台相互作用试验、核电厂房直接固定在振动台面上的刚性基底振动台试验。试验采用圆形叠层剪切模型箱,地基土模型为某工程场地的均匀粉质粘土,其剪切波速为213 m/s;核电厂房简化为3层框架剪力墙结构模型。试验输入波形为美国核电规范常用的RG1.60反应谱合成得到的人工地震动时程。振动台试验结果对比分析表明:土-结构体系中系统的振动周期和阻尼明显大于刚性基底下结构的振动周期和阻尼;相同地震作用下在土-结构动力相互作用体系中结构加速度明显小于刚性基底下的结构加速度反应;而位移明显大于刚性基底下结构的位移。本文的研究成果可为软土地基建立核岛厂房的适应研究提供参考。 展开更多

关键词 土-结构动力相互作用 振动台试验 核电结构 地震反应 动力特性 软土地基

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考虑地震动非相干性的时域土-结相互作用分析

14

作者 崔华杰 陈少林 孙晓颖 《震灾防御技术》 北大核心 2025年第2期372-384,共13页

目前核电领域考虑地震动非相干性的土-结相互作用分析主要为频域方法,其在考虑土体强非线性和接触非线性方面存在不足。本文考虑时域分析方法,首先采用相干效应分解和多尺度方案对采用Cholesky分解的非相干地震动条件模拟方法进行了改进... 目前核电领域考虑地震动非相干性的土-结相互作用分析主要为频域方法,其在考虑土体强非线性和接触非线性方面存在不足。本文考虑时域分析方法,首先采用相干效应分解和多尺度方案对采用Cholesky分解的非相干地震动条件模拟方法进行了改进,使其可稳定高效地模拟大规模非相干地震动场;然后以非相干地震动场作为输入,采用PASSI方法进行土-结相互作用分析。采用上述时域方法,以CAP1400核电结构模型为例,分析了地震动非相干性对其反应的影响。算例结果表明:(1)本文提出的条件模拟改进方法可以用于大规模非相干地震动场的模拟,模拟结果可以反映所采用的相干模型特性;(2)地震动非相干性加大了核电结构位移反应峰值,在控制点地震动主要频段范围,地震动非相干性略微增加了低频加速度反应谱值,减小了中高频反应谱值。 展开更多

关键词 相干模型 非相干地震动模拟 CHOLESKY分解 土-结相互作用 核电结构

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单桩-土-结构振动台试验模型数值计算分析 被引量：8

15

作者 于磊 景立平 +2 位作者 汪刚 李嘉瑞 何斌 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2020年第3期151-160,共10页

为研究地震荷载作用下桩基-土-核电结构的抗震性能及土结动力反应规律,对拟开展的地震模拟振动试验模型进行数值计算分析。核电工程结构上部质量大和刚度大,试验模型不同于一般的工程结构,为检验振动台试验模型设计、传感器布设方案,对... 为研究地震荷载作用下桩基-土-核电结构的抗震性能及土结动力反应规律,对拟开展的地震模拟振动试验模型进行数值计算分析。核电工程结构上部质量大和刚度大,试验模型不同于一般的工程结构,为检验振动台试验模型设计、传感器布设方案,对试验模型进行了数值模拟。数值模拟以单端承桩为研究对象,计算了上部结构质量和刚度变化时,在脉冲荷载及基于RG1.60谱人工合成地震动作用下桩身的地震反应规律。数值模拟表明:在水平地震动作用下,桩身剪力和弯矩包络线呈“X”状分布,桩底和顶处剪力弯矩较大;上部结构质量越大,桩身的剪力与弯矩越大;上部结构的刚度越大,桩身的剪力与弯矩越小;随着上部结构质量的增大和刚度的减小,反弯点逐渐向桩顶移动。桩顶发生最大位移时所对应的桩身挠度随着上部结构质量的增加而增大并且随着上部结构刚度的增大而减小。土层分界面处,桩身内力发生突变。此外,在脉冲荷载输入下,桩身反弯点位置与输入荷载的周期有关。计算结果为振动台试验模型设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 桩基 核电结构 土结相互作用 振动台试验

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计算核电厂楼层反应谱的直接法及其对比分析 被引量：8

16

作者 刘燕军 林皋 +1 位作者 李建波 钟红 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2011年第2期93-99,共7页

核电厂的楼层反应谱分析是核电厂房主结构和设备子系统抗震设计的主要依据。楼层谱计算方法可分为2种类型,一种是通过地震动反应谱输入直接得到楼层谱的计算方法,简称直接法;另一种是通过地震波输入的时程分析计算方法,简称时程法,文中... 核电厂的楼层反应谱分析是核电厂房主结构和设备子系统抗震设计的主要依据。楼层谱计算方法可分为2种类型,一种是通过地震动反应谱输入直接得到楼层谱的计算方法,简称直接法;另一种是通过地震波输入的时程分析计算方法,简称时程法,文中主要研究前者。首先简要评述了几种具代表性的直接法,例如B iggs方法、Kapur方法、S ingh方法等,并对它们的优缺点进行了分析。然后总结了我们的工程经验,并在B iggs和Kapur方法的基础上,提出一种修正模态法,既考虑了结构-地基动力相互作用的影响,又计算简便易行,也可获得比较满意的精确度。 展开更多

关键词 核电厂结构 楼层反应谱 直接法 结构-地基动力相互作用

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