当前,随着我国核电建设的快速发展,沿海适合核电建设的基岩场地已日趋饱和,核电建设不可避免地转向内地非基岩场地.场地条件是一个影响建筑震害的重要因素[1],而核电工程具有上部结构质量大,刚度大的特点[2],非基岩土层地基上建造核电厂房在国内相对缺乏工程经验,考虑到核电站抗震安全性能提升的需求,有必要对非基岩场地核电厂房的地震响应进行深入研究.
现行《核电厂抗震设计标准》(GB50267—2019)[3]第3.2.1条规定,对地基土平均剪切波速不大于2 400 m/s或地基刚度不大于结构刚度两倍的地基,应计入地基与结构的相互作用; 第3.3.1条规定,结构应就两个正交水平方向和一个竖直方向计算地震作用.同时,大量试验研究表明,相比于单向水平地震作用,多向地震作用会对建筑结构水平方向的动力反应产生影响[4-9],且多为放大作用.但是,上述研究工作,大多针对未考虑地基土体影响的刚性地基结构.Ioannis Politopoulos[10]指出,对于非隔震结构,考虑SSI效应后,竖向激励与水平响应的耦合关系可能会发生变化,但未对此进行进一步的研究.
尽管目前众多学者已针对核岛厂房的地震反应完成了一些试验研究工作,但大多将地基视为刚性,未考虑土质地基的影响[11-14],或在试验中建立了地基土体模型,但受限于所采用土箱,不便进行三向加载,仅沿水平单向输入地震动后进行分析[15-16].王晓辉[17]的试验中虽然对土质地基的AP1000核电厂房结构模型进行了单向、双向及三向的地震动输入,但未对不同输入工况下核电厂房的水平地震响应进行比较.
本文研究内容是某核电公司为针对某土质地基第三代核电厂安全厂房的地基适应性进行分析,而开展的“软土地基核岛厂房动力响应研究”项目中的一部分,本文通过地震模拟振动台试验以及有限元计算,分析了多向地震的耦合及组合效应对地基土-核电结构体系水平响应的影响.