课题背景 大型结构模块是一种钢板外置内填混凝土并采用钢桁架连接的新型组合结构（即钢板混凝土结构模块，简称SC结构模块），具有承载能力高、抗震性能好、施工便捷等优点，在特种结构领域特别是核电结构中具有良好的应用前景。目前，此类结构已应用于我国的首批AP1000机组和CAP1400项目中。SC结构可实现模块化建造，即在工程建造时最大化的利用场外进行预制和组装，减少场内作业，缩短了施工工期。在预制厂的工作，改善了施工环境，提高了工程质量。 对于此类新型结构，国外进行了一定程度的研究，而国内的研究仍处于起步阶段，理论研究滞后于工程实践，且无成熟的规范体系指导工程设计。因此，有必要针对SC结构模块的力学性能和设计技术进行系统的研究。 主要研究内容 本成果主要针对典型结构模块墙体、楼板以及节点连接型式，开展了抗弯、抗剪、低周滞回、推出等力学加载试验及耐火试验，并通过改变关键设计参数（如剪跨比、抗剪槽钢、栓钉、荷载形式等）进行对比研究，共计完成试验54组。在试验研究的基础上，结合数值模拟和理论分析，较为全面地掌握了SC结构模块的受力机理和破坏特征，形成了SC结构模块的分析、设计方法及设计改进建议。另外，本成果还针对AP1000核电厂大型结构模块的全套设计技术进行了集成和验证。本成果不仅可以直接应用于核电厂结构模块设计，还可以推广至民用项目的钢板混凝土结构剪力墙设计。 关键创新点 本成果的关键创新点主要包括： （1）国内首次系统性地研究了AP1000核电厂大型结构模块的抗震性能，通过结构模块试验验证了ACI 349规范进行SC结构模块承载力计算的适用性； （2）国内首次在国家权威认证机构开展了针对AP1000大型SC结构模块的耐火性能试验； （3）通过SC结构模块力学性能试验及受力机理分析，自主提出了平面外抗弯、抗剪及平面内抗剪承载力计算模型及计算公式，提出了基于应力的承载能力判定方法和破坏判定准则。 技术经济指标 本成果直接回答了国家核安全当局针对三门依托项目以CA20为代表的抗震I类大型结构模块的评审问题，争得了国家核安全当局对结构模块的认可，顺利完成了相关评审工作，并为CAP1000标准化设计及后续项目的顺利实施创造了条件。 “抗震I类大型结构模块的力学实验方案和机理分析”是我国AP系列核电厂“引进、消化、吸收、再创新”的重要成果，使我国在结构模块的基础研究和设计应用方面达到了国际先进水平，这对大力推进结构模块在我国大型土建工程中，尤其是核电工程中的应用具有重要和积极的意义。 专利 本成果已获得实用新型专利1项。