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核電站安全殼隔震支座剛度研究

文檔作者：賈允蔡友軍文檔來源： 1．哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院 2．中國地震局工程力學(xué)研究所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年04月27日
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賈允：核電站安全殼隔震支座剮度研究 51
DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．06．019
核電站安全殼隔震支座剛度研究
賈允 ， 蔡友軍
(1．哈爾濱工業(yè)大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院。 哈爾濱150001； 2．中國地震局工程力學(xué)研究所， 哈爾濱150080)
【摘要】 自Et本“3．11大地震”誘發(fā)福島核電站事故后，提高核電站的抗震能力成為各方的關(guān)注焦點(diǎn)。隔
震技術(shù)作為能有效提高結(jié)構(gòu)抗震能力的手段，對于其在核電站結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用工程界充滿期待。文中以某核電安
全殼作為分析對象，利用Midas civil有限元軟件模擬，運(yùn)用時(shí)程分析方法對結(jié)構(gòu)在三向地震動(dòng)輸入下的響應(yīng)進(jìn)行
精細(xì)分析。重點(diǎn)分析了隔震支座合理剛度的選擇以及結(jié)構(gòu)在有、無脈沖兩類地震作用下的響應(yīng)差異，為核電站的
隔震設(shè)計(jì)提供參考。
【關(guān)鍵詞】核安全殼；隔震支座；剛度；地震；時(shí)程分析
【中圖分類號(hào)】TU352．1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 B 【文章編號(hào)】 1001—6864(2015)06—0051—03
0 引言
2011年3月11 Et東Et本大地震引發(fā)的福島核電
站安全嚴(yán)重事故之后，國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)就立即
著手制定安全行動(dòng)計(jì)劃，全球核電國家隨即響應(yīng)。在
該計(jì)劃中，其中一項(xiàng)重要內(nèi)容就是核電站在地震作用
下的風(fēng)險(xiǎn)控制。作為提高結(jié)構(gòu)抗震能力的重要手段，
隔震技術(shù)已經(jīng)是一種成熟的技術(shù)，能有效的減輕地震
作用，在建筑工程、橋梁工程中得到廣泛的運(yùn)用 。
目前美國、Et本及歐洲等國家進(jìn)行了大量的研
究 “ ，以便將隔震技術(shù)應(yīng)用于核電工程的建設(shè)中。
我過學(xué)者孫鋒¨ 、侯鋼領(lǐng) 亦對此領(lǐng)域展開了相關(guān)
研究。
文中重點(diǎn)針對有、無脈沖兩類地震探討了如何合
理地設(shè)置隔震支座水平向剛度；并在此基礎(chǔ)上通過具
體工程實(shí)例對比分析了設(shè)置隔震層后安全殼結(jié)構(gòu)對
有、無脈沖兩類地震的響應(yīng)差異。
1 有限元模型
1．1 基本參數(shù)
反應(yīng)堆廠房采用雙層安全殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為鋼制安
全殼，外層是鋼筋混凝土安全殼。這類結(jié)構(gòu)堅(jiān)固可靠，
增加了安全性，降低了泄漏率。外層安全殼由底板、筒
體墻、穹頂三部分組成，為鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)。穹頂為長
軸半徑21．5m、短軸半徑15m的半橢圓面，板厚1m；筒
身高度55m，直徑43m，板厚lm；底板為長軸半徑
21．5m、短軸半徑8m的下凹半橢圓面，板厚1m整個(gè)外
層底板與筒身采用C45混凝土現(xiàn)澆而成，穹頂由l6塊
扇形(雙曲拱)預(yù)制梁板拼接而成。底板與基礎(chǔ)面之
間設(shè)有減震層，高度為0．5m。
1．2 有限元模擬
運(yùn)用Midas civil有限元軟件模擬安全殼外層結(jié)構(gòu)
以及減震支座。對于穹頂和底板雙曲面模擬采用“化
整為零，以直代曲”的方式實(shí)現(xiàn)，每個(gè)曲面劃分為72
塊細(xì)小三角形板單元和1080塊四邊形板單元；筒身劃
分為360個(gè)板單元。底板與基礎(chǔ)面之間布設(shè)577個(gè)減
震支座構(gòu)成結(jié)構(gòu)的減震層。結(jié)構(gòu)有限元模型，如圖1
所示。
圖中顯示的經(jīng)線與緯線交點(diǎn)處即為支座布設(shè)的
位置。
支座采用HDR高阻尼減震橡膠支座，結(jié)構(gòu)示意圖
如圖2所示。減震支座的基本參數(shù)：軸向剛度k =
434000kN／m；阻尼為10％ ，屈服強(qiáng)度15kN。支座只考
慮水平兩個(gè)方向的耗能，本構(gòu)模型為滯后系統(tǒng)。本構(gòu)
關(guān)系如式1及圖3所示。
圖1結(jié)構(gòu)有限元模型及支座布置示意圖
rf=r·K·d+(1一r)F ·z
JI ，． ． ．(1)
= {1一l；l [&amp;amp;·Singn(d·。)+盧]}d‘‘
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式中，彈性剛度k為彈簧屈服前的初期剛度；屈服
強(qiáng)度F 為彈簧的屈服強(qiáng)度；屈服后剛度與彈性剛度之
比r為屈服后的切線剛度與初期彈性剛度之比；文中
取r=0；屈服指數(shù)s為決定屈服位置曲線形狀的參數(shù)；
文中取s：2；滯后循環(huán)參數(shù)( ，／3)為決定恢復(fù)力曲線
形狀的參數(shù)；文中取 =0．5， =0．5。
2 支座剛度影響分析
時(shí)程分析中選用對兩類地震動(dòng)記錄作為輸入進(jìn)
行結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析，即有、無近場脈沖的兩類記錄。

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