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核电站安全壳隔震支座刚度研究

文档作者：贾允蔡友军文档来源： 1．哈尔滨工业大学能源科学与工程学院 2．中国地震局工程力学研究所		点击数：	更新时间： 2023年04月27日
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贾允：核电站安全壳隔震支座剐度研究 51
DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．06．019
核电站安全壳隔震支座刚度研究
贾允 ， 蔡友军
(1．哈尔滨工业大学能源科学与工程学院。 哈尔滨150001； 2．中国地震局工程力学研究所， 哈尔滨150080)
【摘要】 自Et本“3．11大地震”诱发福岛核电站事故后，提高核电站的抗震能力成为各方的关注焦点。隔
震技术作为能有效提高结构抗震能力的手段，对于其在核电站结构中的运用工程界充满期待。文中以某核电安
全壳作为分析对象，利用Midas civil有限元软件模拟，运用时程分析方法对结构在三向地震动输入下的响应进行
精细分析。重点分析了隔震支座合理刚度的选择以及结构在有、无脉冲两类地震作用下的响应差异，为核电站的
隔震设计提供参考。
【关键词】核安全壳；隔震支座；刚度；地震；时程分析
【中图分类号】TU352．1 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2015)06—0051—03
0 引言
2011年3月11 Et东Et本大地震引发的福岛核电
站安全严重事故之后，国际原子能机构(IAEA)就立即
着手制定安全行动计划，全球核电国家随即响应。在
该计划中，其中一项重要内容就是核电站在地震作用
下的风险控制。作为提高结构抗震能力的重要手段，
隔震技术已经是一种成熟的技术，能有效的减轻地震
作用，在建筑工程、桥梁工程中得到广泛的运用 。
目前美国、Et本及欧洲等国家进行了大量的研
究 “ ，以便将隔震技术应用于核电工程的建设中。
我过学者孙锋¨ 、侯钢领 亦对此领域展开了相关
研究。
文中重点针对有、无脉冲两类地震探讨了如何合
理地设置隔震支座水平向刚度；并在此基础上通过具
体工程实例对比分析了设置隔震层后安全壳结构对
有、无脉冲两类地震的响应差异。
1 有限元模型
1．1 基本参数
反应堆厂房采用双层安全壳结构，内层为钢制安
全壳，外层是钢筋混凝土安全壳。这类结构坚固可靠，
增加了安全性，降低了泄漏率。外层安全壳由底板、筒
体墙、穹顶三部分组成，为钢筋混泥土结构。穹顶为长
轴半径21．5m、短轴半径15m的半椭圆面，板厚1m；筒
身高度55m，直径43m，板厚lm；底板为长轴半径
21．5m、短轴半径8m的下凹半椭圆面，板厚1m整个外
层底板与筒身采用C45混凝土现浇而成，穹顶由l6块
扇形(双曲拱)预制梁板拼接而成。底板与基础面之
间设有减震层，高度为0．5m。
1．2 有限元模拟
运用Midas civil有限元软件模拟安全壳外层结构
以及减震支座。对于穹顶和底板双曲面模拟采用“化
整为零，以直代曲”的方式实现，每个曲面划分为72
块细小三角形板单元和1080块四边形板单元；筒身划
分为360个板单元。底板与基础面之间布设577个减
震支座构成结构的减震层。结构有限元模型，如图1
所示。
图中显示的经线与纬线交点处即为支座布设的
位置。
支座采用HDR高阻尼减震橡胶支座，结构示意图
如图2所示。减震支座的基本参数：轴向刚度k =
434000kN／m；阻尼为10％ ，屈服强度15kN。支座只考
虑水平两个方向的耗能，本构模型为滞后系统。本构
关系如式1及图3所示。
图1结构有限元模型及支座布置示意图
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式中，弹性刚度k为弹簧屈服前的初期刚度；屈服
强度F 为弹簧的屈服强度；屈服后刚度与弹性刚度之
比r为屈服后的切线刚度与初期弹性刚度之比；文中
取r=0；屈服指数s为决定屈服位置曲线形状的参数；
文中取s：2；滞后循环参数( ，／3)为决定恢复力曲线
形状的参数；文中取 =0．5， =0．5。
2 支座刚度影响分析
时程分析中选用对两类地震动记录作为输入进
行结构地震响应分析，即有、无近场脉冲的两类记录。

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