钢板混凝土模块平面外抗弯设计研究

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发布时间：2021-09-12

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钢板混凝土模块平面外抗弯设计研究
褚潆，
(1．上海核工程研究设计院，上海200233；
宋晓冰
2．上海交通大学土木工程系。上海200240 l
【摘要】文中针对目前核电厂钢板混凝土结构的设计规范，以国内外钢板混凝土结构试验为基础，对比分
析了几种钢板混凝土受弯承载力计算模型，对我国核电厂钢板混凝土结构设计的实际操作提出了建议。指出
ACI349规范在lfl前的钢板混凝土结构平面外抗弯承载力设计中具有一定的保守性。
【关键词】核电厂；钢板混凝土；抗弯承载力
【中图分类号】TU375．2 【文献标识码】B 【文章编号】1001—6864(2015)07-0030—03
在我国三门、海阳的核电站中大量采用钢板混凝
土(简称sc)结构模块技术。这种结构模块多采用外
表面双钢板剪力墙的形式，钢板通过焊接的栓钉与混
凝土组合在一起。施工顺序为：在工厂将外侧的两片
钢板通过中间的槽钢桁架连接(如图1)形成预制模
块，然后被运输至施工现场，以模块为单元吊装后拼装
就位，最后在模块内部浇筑混凝土形成钢板混凝土剪
力墙。由于外侧钢板既发挥受力钢筋的作用又兼作模
板，可以大量减少现场混凝土模板工作量，缩短施工周
期。因此在日本、韩国的核电站中曾广泛采用钢板混
凝土结构，在水池等区域使用钢板混凝土剪力墙作为
局部墙体构件，应用效果良好。
图1 核电厂钢板混凝土结构模块(mm)
目前世界上单独针对钢板混凝土结构的规范有
Et本JEAC4618和韩国KEPIC—SNG规范。我国针对
这一类型钢板混凝土结构设计规范也正在编制当中。
由于用钢板代替钢筋，在设计过程中钢板混凝土结构
与普通混凝土结构有很多相似之处。目前我国核电工
程设计主要参考美国混凝土协会的ACI一349规
范，以及日本电气协会核能标准委员会的JEAC
4618—2009(钢板混凝土结构抗震设计技术规程》。
韩国电力工业的核电站钢板混凝土结构模块化技术
标准(KEPIC—SrqG)p 也已经完成了2010版的修订。
作者针对钢板混凝土结构进行了足尺实验研究，
目的是研究钢板混凝土的破坏模式，比较各国规范的
保守性。并通过试验和设计理论方面的研究，为我
国规范编制提供依据。
1 核电站SC结构体系设计的特点
与民用建筑相比，核电站结构具有以下两点明显
差别：① 核电站设计时要具备抵抗万年一遇的安全停
堆地震(SSE)的能力并要求结构构件能够执行相应的
功能，所以美国最新版核电厂抗震规范ASCFA3—05
要求大型商用核电站结构在设计时要在地震荷载工
况时仍保持弹性状态；② 核电站sc结构应力状况复
杂，sc墙体多为四周围合的结构。所以墙体不仅要承
受平面内内力(薄膜内力)，还要承受墙体边界处或主
要设备支撑处的平面外弯剪内力以及更为复杂的扭
转内力。以上结构体系的设计特点赋予其独特的设计
思路和设计方法。同时由于sc墙体钢板与混凝土通
过栓钉形成组合截面，与普通钢筋混凝土的受力特征
很相似，但又略有不同。
2 sc平面外抗弯承载力的试验和计算分析
2．1 对称配筋情况的计算模型
sc构件平面外抗弯承载力的计算与对称配筋的
钢筋混凝土截面的抗弯承载力计算相似，不同之处在
于sC构件的钢板位于截面最外侧。当截面曲率很大
时，可以达到所有压力均由受压侧钢板承受的极限状
态。但是，如果控制截面曲率以保证构件不出现过大
变形，从平衡的角度考虑，则极限状态下只要混凝土对
受压有贡献，受压侧钢板就不可能受压屈服。抗弯承