谈一谈：CEFR钢筋混凝土承压房间强度CAE分析

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验堆(CEFR)钠工艺间内因钠漏引起钠火时，房间内压增大，可能影响事故房间的结构完整性，从而影响相应的安全重要物项的安全功能。该问题是核安全局关注的PSAR的遗留问题之一。本文根据工程要求，对具有代表性的309#及813#房间结构的强度进行计算分析。计算程序为有限元分析程序ANSYS。有限元分析的相关知识也可以到网站具体了解一下，有专业的客服人员为您全面解读，相信会有一个好的合作！http://www.nataid.com/

1)309#是一回路放性钠火的典型房间，是堆外钠系统众多管道的交叉处；813#是二回路非放性钠火的典型房间，为二回路主泵装置间。两房间内管道及泵内钠漏发生钠火的概率较大。

2)根据已有的事故分析结果，发生钠火内压增大后，两房间的气体压力较高。

3)对于房间结构的考虑。将房间墙壁当作板处理，根据板壳力学，板的长宽比与发生在板中心处的比较大挠度成正比。因此，选取房间长宽高中其中一个尺寸比另外两个大许多的，这种结构比较危险。309#为南北走向长型走廊，813#的立面墙高度值较大。

混凝土结构设计规范为GB50010-2022。

根据上述结构参数，墙体08035(813#)与墙体0319(309#)的结构强度较低，因此，仅选取这两面墙进行强度分析。

钢筋混凝土有限元模型根据钢筋的处理方式主要分为3种：整体式、分离式和组合式模型。常用的为整体式和分离式。整体式有限元模型采用S65单元，它将钢筋弥散于整个单元中，将加筋混凝土视为连续均匀材料。分离式模型一般采用S65与L8或S65与P16的组合方式，L8与P16可用来模拟钢筋，S65模拟混凝土，钢筋和混凝土共用节点。整体式方法建模简单，分析效率高，能够得到准确的位移结果，但得到的应力值却不够准确。所以，选取分离式方法进行建模，能够得到准确的应力结果。

采用分离式模型中的S65与P16的组合单元。S65单元是ANSYS单元库中提供的用于模拟钢筋混凝土的单元。此单元比较重要在于其对材料非线性的处理。其可模拟混凝土的开裂(3个正交方向)、压碎、塑性变形。

钢筋单元的模拟采用ANSYS单元库中的P16单元，P16单元能承受拉应力、压应力以及L8单元不能承受的弯曲及扭转，其体模型可进行拉伸、压缩、塑性变形分析。

边界条件的模拟有四边简支与四边固定两种，真情况介于两者之间。

选取四边简支模拟边界条件原因如下：

1)国内同行专家的经验；

2)四边简支处理边界条件更加保守。

对813#房间08035墙举例分析，对四边简支与四边固定模拟边界条件的应力结果进行比较，施加载荷均为均布压力荷载0018MP。四边简支比较大拉应力为140MP；四边固定比较大拉应力为049M。

在事故工况下钠漏量为10%时，按比较大相对内压施加均布荷载。施加载荷：309#，813#房间比较大相对内压分别为0006，0018M。

对于一般要求不出现裂缝的构件，构件受拉混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度标准值，安全系数不应小于10，本文取10。

混凝土的比较大拉应力出现在墙外层的中心位置，由于堆房间的墙壁较厚，房间内部温度的升高对发生在墙外层的比较大拉应力太大影响，可忽略温度的作用。

按混凝土结构设计规范GB50010-2022，发生钠火房间内压增大时，两房间的设计强度均满足要求。在小挠度及线弹性范围内，比较大拉应力与所受压力呈线性关系，求得813#和309#房间能承受的比较大内压分别为00258和00709M。