EPR常规岛主厂房钢结构设计

１）抗 震 工 况 组 合 ； ２）安 装 工 况 组 合 ； ３）正 常 运 行 工 况 组 合 ； ４）试 水 工 况 组 合 ；
的．与常规火电项目主厂房相比，ＥＰＲ 常规岛主厂房 的自振周期较 小 ，其 主 要 原 因 为 核 电 厂 主 厂 房 的 设 备及管道荷载较大，从而要求结构的构件截面比 常 规火 电 项 目 要 大 ，所 以 核 电 厂 主 厂 房 结 构 刚 度 大 于
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武 汉 大 学 学 报 （工 学 版 ）
第 ４３ຫໍສະໝຸດ Baidu卷
图２ ＥＰＲ 常规岛主厂房整体计算模型
常 规 火 电 ，核 电 厂 主 厂 房 自 振 周 期 较 小 ．
３．３ 抗 震 设 计
台山核电 ＥＰＲ 常规岛主厂房框架结构弹性分 析 按 ７ 度 中 震 （αｍａｘ＝０．２３）计 算 水 平 地 震 作 用 ．
以发现 ＭＳＲ 设备对结 构 的 振 型 影 响 很 大．设 计 中
合理布置运转层与 ＭＳＲ 的 水 平 传 力 钢 梁，使 地 震 力 合 理 、明 确 地 传 到 框 架 结 构 上 ．
根据 ＥＰＲ 常规 岛 主 厂 房 的 布 置 特 点 可 知，除 周边结构为带支撑的框架结构以支撑为主要水平 抗震体系外，其余 各 榀 均 为 刚 框 架 结 构，由 主 框 架 结 构 自 身 承 受 水 平 地 震 力 ．主 厂 房 的 中 间 层 （－７．５ ｍ）及运转层（１０．９ ｍ）为 混 凝 土 楼 面 结 构，可 以 有 效地加强结构的整体性．
旷空间．汽轮发电 机 纵 向 布 置 在 常 规 岛 厂 房 中 央， 与 汽 机 基 座 柱 连 接 的 各 平 台 梁 采 用 滑 动 支 座 ．汽 水 分离再热器 （ＭＳＲ）采 用 立 式 布 置，底 部 球 铰 支 座 支承在混凝土立柱上，中部在 １０．９ ｍ 与结构 楼 层 连接，传递水平作 用 力．厂 房 内 配 有 一 台 额 定 起 重 量３００ｔ的主行车、一台额定起重量 ２０ｔ的辅助行 车以 及 一 台 悬 挂 在 主 行 车 大 车 上 额 定 起 重 量 ７０ｔ 的 ＭＳＲ 安装及检修吊 车．另 外 还 设 有 一 台 额 定 起 重量４０ｔ的吊车，悬挂在 ８、９ 轴 的 屋 架 下 弦，用 于 ＭＳＲ 安装及检修吊 车 的 拆 装．ＥＰＲ 常 规 岛 主 厂 房 断 面 图 见 图 １．
作 者 简 介 ：宋 扬 （１９８１－），男 ，工 学 硕 士 ，主 要 从 事 发 电 厂 土 建 结 构 设 计 工 作 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｏｎｇｙａｎｇ＠ｇｅｄｉ．ｃｏｍ．ｃｎ．
增刊
宋扬，等：ＥＰＲ 常规岛主厂房钢结构设计
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２ 常规岛厂房结构布置特点
台山核电一期工程常规岛厂房采用钢框架结 构，周边框架柱采 用 带 支 撑 的 结 构 体 系，柱 脚 与 基 础固接；各 层 钢 平 台 采 用 柱 脚 固 接 的 框 架 结 构 体 系，平台钢 梁 通 过 刚 接 方 式 与 平 台 柱 及 框 架 柱 连
ＳＯＮＧ Ｙａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｌｕｅｑｉｕ
（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６６３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ＩＩＩ ｎｕｃｌｅａｒ ｐｏｗｅｒ ＥＰＲ（Ｅｕｒｏｐｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅａｃｔｏｒ）ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｉｓｌａｎｄ ｉｓ ｍｕｃｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ＡＰ１０００，ＣＰＲ ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＥＰＲ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｉｓｌａｎｄ ｉｓ ｍｏｒｅ ｃｏｍ－ ｐｌｅｘ ａｎｄ ｉｒｒｅｇｕｌａｒ ｗｉｔｈ ｍａｎｙ ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓ ｉｎ ｉｔ．Ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ３Ｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｍａｉｎ ｐｏｗｅｒ－ ｈｏｕｓｅ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ Ｔａｉｓｈａｎ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｍａｉｎ ｐｏｗｅｒ－ｈｏｕｓｅ ｆｏｒ ＥＰＲ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｉｓｌａｎｄ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｓｏ ａｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｅｕｒｏｐｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅａｃｔｏｒ；ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ＩＩＩ ｎｕｃｌｅａｒ ｐｏｗｅｒ；ｍａｉｎ ｐｏｗｅｒ－ｈｏｕｓｅ；ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ； ａｓｅｉｓｍｉｃ ｄｅｓｉｇｎ
５）无 风 荷 载 、无 地 震 ，吊 车 空 载 工 况 组 合 ； ６）无 风 荷 载 、无 地 震 ，吊 车 满 载 工 况 组 合 ； ７）有 风 荷 载 、无 地 震 ，吊 车 满 载 工 况 组 合 ． ３．２ 自 振 特 性 ＥＰＲ 常规岛主厂房的主要设备如 ＭＳＲ、高低加 热器、除氧器等都集中在靠近 １ 轴线一侧，而 １０ 轴 一侧因设备少，荷载相应也小很多，因此荷载的合力 中心偏向于１轴线．结构布置上充分考虑荷载合 力 中心与结构刚度中心的重合问题，将 １ 轴一侧的 框 架、支撑截面 适 当 加 大 ，以 避 免 过 早 出 现 扭 转 振 型 ． 调整后结构的 前 三 阶 振 型 分 别 为 横 向 平 动 、纵 向 平 动及转动；周期分别为１．０６５、１．０４６、０．８２０ｓ，两个平 动周期相近，且大于转动周期较多，自振特性是合理
ＥＰＲ 常规岛主厂房 抗 震 由 位 移 控 制，ＭＳＲ 设 备要求运转层（１０．９ ｍ）在 地 震 作 用 下 控 制 位 移 不 超 过１８ｍｍ，柱 脚 标 高 －１４．５ｍ，柱 高ｈ＝２５．４ｍ， 层 间 位 移 角θｅ＝１／１４１１，远 小 于 《建 筑 抗 震 规 范 》规 定的多、高层钢结构［θｅ］＝１／３００．为 满 足 位 移 要 求 在运转层 以 下 周 边 框 架 均 设 置 交 叉 支 撑，增 加 刚 度 ，而 在 运 转 层 以 上 采 用 单 撑 ． ３．４ 屋 面 结 构 设 计
ＥＰＲ 常规岛主厂房设 计 主 要 荷 载：恒 荷 载，工 艺 荷 载 ，活 荷 载 ，吊 车 荷 载 ，风 荷 载 ，地 震 作 用 ． ３．１．２ 荷 载 组 合
ＥＰＲ 常规岛主厂房结 构 构 件 设 计 时 主 要 考 虑 以 下 几 种 荷 载 工 况 组 合 ，各 工 况 组 合 的 组 合 值 系 数 根据相应规范合理选取：
抗 震 分 析 采 用 振 型 分 解 反 应 谱 法 并 按 ＣＱＣ
组 合 方 式 计 算 横 向 和 纵 向 地 震 作 用 ．计 算 中 钢 结 构 阻尼比按多层钢结构考虑取 ０．０３５，计 算 重 力 荷 载 代表值的组合 值 系 数 Ψｉ（也 用 作 模 态 分 析 时 各 参 振 质 点 质 量 的 折 减 系 数 ）按 表 １ 取 用 ．
第４３卷 增刊 ２０１０ 年 ８ 月
武 汉 大 学 学 报 （工 学 版 ） Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｖｏｌ．４３Ｓｕｐ． Ａｕｇ．２０１０
文 章 编 号 ：１６７１－８８４４（２０１０）Ｓ１－０１４０－０４
ＥＰＲ 常规岛主厂房钢结构设计
宋 扬 ，张 略 秋
（广东省电力设计研究院，广东 广州 ５１０６６３）
摘要：三代核电 ＥＰＲ（Ｅｕｒｏｐｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｒｅａｃｔｏｒ）常规岛 布 置 与 ＡＰ１０００、ＣＰＲ 等 核 电 有 较 大 差 别，结 构 复 杂，局
部夹层较多，不规则．以采用三维空间整体模型对主厂房钢结构进行有限元分析的台山核电厂一 期 工 程 为 例 ，介 绍 ＥＰＲ 常规岛主厂房的结构型式及设计要点，可供其他工程结构设计参考．
抗 震 分 析 时 按 主 行 车 停 靠 在 １ 轴 一 侧 （主 行 车 的停车位置）进行 质 量 源 计 算，不 考 虑 主 行 车 运 行
在其他位置上的地震作用．
表 １ 重 力 荷 载 代 表 值 的 组 合 值 系 数
荷载类别 恒荷载 一 般 设 备 荷 载 （如 管 道 、设 备 支 架 等 ） ＭＳＲ（包 含 设 备 和 运 行 工 况 水 重 ） 除氧器和加热 器 （包 含 设 备 重 和 运 行 工 况水重）
组合值系数 Ψｉ １．０ １．０ ０．８
０．８
吊 车 （行 车 吊 车 与 单 轨 吊 ）自 重 计算框架用的楼面活荷载 汽机房屋面荷载
１．０ ０．５
０
ＭＳＲ 立式布 置 是 抗 震 不 利 的 布 置 方 式，其 下 部铰接，只传递竖 向 力，中 部 与 运 转 层 楼 面 水 平 向
连接，所受地震力 全 部 传 到 运 转 层，模 态 分 析 时 可
１ 工程概况
台山 核 电 厂 一 期 工 程 采 用 第 三 代 核 电 技 术———ＥＰＲ 机组，装机容量２×１ ７５０ ＭＷ．常规岛 厂房纵 向 长 度 １０９．８５ ｍ，共 １０ 排 柱，最 大 柱 距 １４．５ ｍ，其 他 柱 距 在 ８～１３．５ ｍ；横 向 仅 一 跨 ，跨 度 ５７．２ｍ．厂房柱柱脚标高－１４．５ ｍ，零 米 层 以 下 除 －７．５ｍ 作为中间层外，某些局部还有一些夹层作 为设备平台．厂房 零 米 层 仅 南 端 的 局 部 有 楼 板，其 余位置开空．零米 以 上 的 主 要 楼 层 为 标 高 １０．９ ｍ 的运转层，在零米 和 运 转 层 间 有 局 部 设 备 夹 层．运 转层以上直到 标 高 约 为 ４２．３ ｍ 的 屋 架 下 弦 为 空
接 ；平 台 钢 梁 与 汽 机 基 础 的 连 接 采 用 滑 动 支 座 的 方 式．屋盖采用双坡 梯 形 钢 屋 架，屋 架 上 下 弦 杆 均 与 框架柱连接，形成 钢 屋 架 与 钢 柱 间 刚 接 结 构 体 系， 以减小柱的计算 长 度．框 架 柱 截 面 为 上 下 小、中 间 大 的 型 式 ，充 分 考 虑 构 件 的 受 力 需 求 ．
由抗震分析 可 知，在 纵 向 地 震 作 用 下，因 设 备 质量分布均匀，结 构 的 抗 震 性 能 良 好，两 侧 支 撑 承 担大部分水平地 震 力；而 在 横 向 地 震 作 用 下，因 设 备集中在１ 轴 一 侧，此 侧 水 平 地 震 力 远 大 于 另 一 侧，所以设计中将 １ 轴 处 垂 直 支 撑 加 大，另 一 方 面 因为支撑截面的加大，１轴处的抗 侧 向 力 刚 度 也 有 显著提高，结构的 刚 度 中 心 向 此 侧 偏 移，接 近 横 向 水 平 地 震 力 合 力 中 心 ，结 构 更 加 合 理 ．
图１ ＥＰＲ 常规岛主厂房断面图
３ 常规岛厂房结构分析
ＥＰＲ 常规岛主厂房采 用 大 型 空 间 有 限 元 软 件 ＳＡＰ２０００建立整体模型 进 行 结 构 分 析、构 件 设 计． 三 维 空 间 有 限 元 模 型 见 图 ２． ３．１ 设 计 荷 载 及 组 合 ３．１．１ 荷 载 工 况
关 键 词 ：ＥＰＲ；三 代 核 电 ；主 厂 房 ；钢 结 构 ；抗 震 设 计 中 图 分 类 号 ：ＴＵ ３９８ 文 献 标 志 码 ：Ａ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｍａｉｎ ｐｏｗｅｒ－ｈｏｕｓｅ ｆｏｒ Ｅｕｒｏｐｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅａｃｔｏｒ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｉｓｌａｎｄ
台山核电 ＥＰＲ 常规岛主厂房采用有檩体系 双
增刊
宋扬，等：ＥＰＲ 常规岛主厂房钢结构设计
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层压型钢板轻型屋面，主要有以下 ３ 个特点：１）横 向跨度大，达５７．２ｍ，属 于 大 跨 度 屋 面 结 构；２）主 厂房框架结构 设 计 要 求 屋 架 与 框 架 柱 刚 接；３）屋 架 上 需 考 虑 设 置 一 台 ４０ｔ的 吊 车 ．