核电厂的抗震安全设计面临两大难题,一方面是结构-地基相互作用的复杂性,另一方面是工程中存在的不确定性。尽管现在的抗震设计已经开始考虑结构-地基共同作用,但随机分析理论仍处于起步阶段,远不如确定性分析理论成熟,使得随机分析和可靠度设计在工程中的应用较少。而采用确定性分析方法时,结构的设计偏于保守,经济性相对较差。核电厂作为具有重大安全和生产意义的设施,在设计时应给予更加精确的分析。为此,本文提出了一种基于谱随机有限元法的适用于核电常规岛主厂房结构的可靠度分析方法。主要研究工作和结论如下:提出了考虑结构-地基共同作用和地基参数随机性的谱随机有限元法。从随机场的数学理论出发,建立了地基参数的平稳正态随机场及相关模型,采用Karhunen-Loève级数展开法离散随机场,离散误差随展开变量数目的增加而减小。对于相关长度较小随机场,应适当增加Karhunen-Loève展开项数。在随机场离散的基础上,基于Winkler弹性地基模型和Eular梁理论,构造了考虑地基随机性的Winkler弹性地基梁单元。结合随机响应的混沌多项式展开,建立了同时考虑结构-地基共同作用及地基参数随机性的谱随机有限元方程。基于结构-地基共同作用的谱随机有限元法,在Matlab平台上开发了适用于结构-地基共同作用及可靠度分析的谱随机有限元程序SSI-SSFERUM。运用SSI-SSFERUM程序,首先,分析了竖向静力荷载作用下常规岛地基的位移随机响应。最大沉降均值和标准差均位于边柱处,且响应的变异系数大于输入参数的变异系数。其次,研究了地基随机场变异系数和相关长度对地基沉降可靠度的影响。地基沉降对限值的超越概率随地基随机场变异系数线性增加,随相关长度先增大后逐渐收敛。最后,通过与基于Latin Hypercube抽样技术的蒙特卡洛模拟结果的对比,分析了谱随机有限元法的计算效率和计算误差。以核电常规岛主厂房钢结构为分析对象,运用SSI-SSFERUM程序,分析了结构与地基相互作用对上部结构动力响应的影响。分析结果表明:SSI效应整体上增大了上部结构的位移响应,增幅在10%~50%之间,依工况不同存在较大差异;同时SSI效应减小了上部结构的加速度响应,柔性地基具有一定的减震效果。采用谱随机有限元法,分析了地震荷载作用下,结构的随机响应及可靠度。以结构的失效概率不超过0.10为目标,主厂房钢结构可承受烈度约为8.5度的罕遇地震。与蒙特卡洛模拟结果相比,谱随机有限元计算结果误差较小,且其计算效率较高。