国内外核电厂抗震设计规范比较

1、第 30 卷，第 4 期2014 年 12 月世界地震工程WOLD EATHQUAKE ENGINEEINGVol 30 No 4 Dec 2014文章编号: 1007 6069( 2014) 04 0068 09国内外核电厂抗震设计规范比较刘国强2 ，金波1，3 ，高永武1( 1 中国地震局工程力学研究所，中国地震局地震工程与工程振动重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080;2 山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250013; 3 哈尔滨工程大学，黑龙江 哈尔滨 150001)摘 要: 核电厂抗震设计规范作为核电规范标准体系的重要组成，对于保障核电厂在遭遇地震作用 下能够安全停堆或安全

2、运行起着至关重要的作用。我国对现行核电厂抗震设计规范 GB50267 97 的修订工作已经完成，并于 2012 年形成了修订送审稿。本文针对核电厂抗震设计规范 GB50267 97 规范与 2012 年修订送审稿的差异，进行了全面的比较研究。同时，结合美国和法国两国核电标准中 有关抗震设计与中国 2012 修订送审稿的差异性进行了分析，探究造成不同规范间差异的原因及影 响。关键词: 核电厂; 抗震设计规范; GB50267 97; ASCE4 98; CC G中图分类号: P315文献标志码: AComparison of nuclear power plant seismic design

3、in chinese and foreign codeLIU Guoqiang2 ，JIN Bo1，3 ，GAO Yongwu1( 1 Laboratory of Earthquake Engineering Vibration，Institude of Engineering Mechanics，CEA，Harbin 150080，China; 2 Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Co td，Jinan 250013，China; 3 Harbin Engineering University，Harbin 1

4、50001，China)Abstract: The code for seismic design of the nuclear power plants is an important part of nuclear power code sys- tem，and it plays a visital role to insure the nuclear power plant to shut down or keep running saftly under the earth- quake Now our country has completed the revision work o

5、f the code for seismic design of the nuclear power plant GB50267 97，and formed the submitted version in 2012 In this paper，it is studied that the differences of differ- ent versions of the codes for seismic design of nuclear power plant，which include GB50267 97 and 2012 submit- ted version At the sa

6、me time，the seismic design codes of the nuclear power standards of the United States and France are compared with those of China，and it also studied the causes and influnences of the differences between different codesKey words: Nuclear power plant; Seismic design code; GB50267 97; ASCE4 98; CC G引言2

7、007 年 7 月，日本新泻地震导致柏崎刈羽核电站发生核泄漏事故。2011 年 3 月 11 日，日本地震引发巨 大海啸，导致福岛第一核电站发生核泄漏事故。福岛核事故后，各国都调整了本国的核电发展政策，我国也 对国内的核电设施进行了全面检查1。从 2011 年开始，我国对核电厂抗震设计规范 GB50267 97 进行修 订，并于 2012 年形成修订送审稿。籍此，本文对 GB50267 97 规范与 2012 修订送审稿进行了比较，并就中收稿日期: 2014 04 22;修订日期: 2014 07 13基金项目: : 黑龙江省自然科学基金项目( E201245) ; 中国地震局工程力学研究所基

8、本科研业务费专项( 2013B09) 作者简介: 刘国强( 1989 ) ，男，硕士，主要从事核电厂结构抗震研究 E mail: liuguoqiangrobert 163 com 通讯作者: 金 波，男，博士，副研究员，主要从事防灾减灾和计算机应用研究 E mail: jinbo iem net cn第 4 期刘国强，等: 国内外核电厂抗震设计规范比较69国、美国和法国核电厂抗震设计规范进行对比分析。 目前对核电厂抗震规范的比较研究主要集中在抗震设防标准、物项抗震分类和设计基准地震动等。在GB50267 97 规范制订过程中，胡聿贤和林皋7，9等比较了美国、日本和国际原子能机构核电标准中与核

9、电 厂抗震设计相关的规范。夏祖讽、王继东、李小军和姚伟达10，12等比较研究了不同核电厂抗震设计规范的 抗震设防标准和设计基准地震动。林皋、黄伟峰5等比较研究了不同核电厂物项抗震分类。孔宪京、夏祖 讽和钱稼茹9，10等研究了核电厂结构计算模型和计算方法。李忠诚、侯春林等研究了不同规范对核电厂设 计地震动合成技术要求6。谢礼立、郭玉学、王治山和李忠诚11等研究了不同规范核电厂设计地震反应谱。1 中美法核电厂抗震设计规范的发展1 1 中国核电厂抗震设计规范中国核电厂在设计时所涉及的抗震规范有: 核电厂抗震设计规范GB50267 97、核电厂的抗震设计 与鉴定HAD102 /02、核电厂厂址选择中的

10、地震问题HAD11 /01 和核动力厂设计安全规定HAF102 等。 其中核电厂抗震设计规范 GB50267 97 综合了核电厂抗震设计相关的全部内容，并与其他的抗震规范相协 调。中国第一部核电厂抗震设计规范自 1985 年开始编制，1994 年规范编制组完成了规范的编制工作并向 中国建设部标准定额司呈报了规范报批稿。1997 年 7 月 31 日，我国建设部正式批准核电厂抗震设计规 范GB50267 97 为强制性国家标准，自 1998 年 2 月 1 日开始施行。2011 年 2 月，核电厂抗震设计规范 GB50267 97 修订研讨会召开，就核电发展趋势及国内外相关抗震法规标准的变化进行

11、了讨论。在规范修 订期间，日本发生 3·11 大地震，并导致福岛第一核电站发生严重核泄漏事故。2012 年 11 月，核电厂抗震 设计规范GB50267 97 修订送审稿审查会召开并获得通过，规范修订组就进一步的修订后上报审批4。 1 2美国核电厂抗震设计规范美国的核电规范标准是目前世界上最为完善的体系，分为五个层次: 原子能法、联邦法规 10 ( 能源) 、 管理导则( G) 、核管会技术文件( NUG 文件) 、行业协会或学会核电标准和规范。在美国的核电规范体系 中，与核电厂抗震相关的法规标准包括以下文件: 10CF100 附录 A 核电站选址中地震和地质准则( 1971 年)

12、，G1 029 抗震设计分级( 2007 年) ，G1 060 抗震设计的设计反应谱( 1973 年) ，G1 061 核电厂扩展设 计阻尼值( 1973 年) ，G1 092 在地震反应分析中模态反应与特定分量的结合( 2006 年) ，G1 198 评价地震 土壤液化的程序和准则( 2003 年) ，G1 208 基于性能确定核电厂特定厂址地震动的方法( 2007 年) ，ASCE4 98 核电厂结构安全相关的地震分析及说明( 1998 年) 7。本文以 ASCE4 98 作为主要比较规范。1 3法国核电厂抗震设计规范法国的核电标准体系参考了美国的核电规范标准和国际标准，分 为四个层次:

13、法律法规、管 理导则 ( FS) 和技术标准文件( CC) 。法国核电标准 CC 系列中有关核电厂抗震设计的内容，主要是由 CC G 附录 A 给出的。CC G 规程由法国电力公司( EDF) 主编，法国核岛设备与建造规程协会( AFCEN) 出版， 规程适用于轻水压水堆核电站核岛安全级建筑物及构筑物，CC G 第一版于 1988 年 7 月定稿，给出了核 电站核岛土建设计、施工及试验的规则3。15，162中国核电厂抗震设计规范 GB50257 97 与 2012 年修订送审稿的比较GB50267 97 规范共有十章 34 节 8 个附录共 155 条，2012 年送审稿共有十章 38 节 1

14、2 个附录共 194 条。2012 年修订送审稿章节划分与 GB50267 97 规范相同，但在各章小节以及规范条文上均进行了修改。 2012 年修订送审稿中对附录进行了修改，删掉了 GB50267 97 中两个附录: 地震动衰减规律、附录 H 本规 范用词说明。2012 年修订送审稿增加了六个规范性附录: 地基与结构的相互作用分析、地震作用最大值的 组合、多点输入地震反应分析、标准设计反应谱、目标功率谱密度的计算方法、工艺管道应力限值和应力指 数。同时增加了一个资料性附录: 基于性能的抗震安全概率评估方法13，14。2 1核电厂抗震设计规范适用范围及抗震设防目标GB50267 97 规范适用

15、于极限安全地震动 PGA 不大于 0 5g 地区，并且的只针对压水堆核电厂中与核70世 界 地 震 工 程第 30 卷安全相关物项的抗震设计。2012 年修订送审稿在 GB50267 97 规范的基础上扩大了适用堆型，由适用压水 堆核电厂扩大到了重水堆、气冷堆和快中子堆核电厂，以适应目前我国核电发展的需要。2012 年送审稿相较于 GB50267 97 规范见表 1，对第一级设计地震设防目标的改变不大，但在第二级 设计地震增加了停堆安全检查一项，这主要是基于为核电厂正常运行提供更多安全裕量。另外，两版规范对 于设计基准地震动水准进行了修改，这也导致核电厂在达到相应设防目标时的设计要求有所区别。

16、表 1 GB50267 97 规范与 2012 年送审稿抗震设防目标对比Table 1 Comparison of seismic fortification goals in GB50267 97 specification and 2012 submitted version项目GB50267 972012 送审稿 确保反应堆安全停堆第一级设计地震确保反应堆冷却剂压力边界完整、反应堆安全停堆、维持安全停堆状态 放射性物质的外逸不超过国家规定限值维持安全停堆状态放射性物质释放对环境的影响不超过国家规定的限 值需停堆进行安全检查第二级设计地震正常运行在确认核电厂保持安全功能的前提下可恢复正常运

17、行2 2物项抗震分类及设防标准GB50267 97 规范将核电厂的物项抗震分类分为三类见表 2，2012 年送审稿在物项抗震分类的标准上 未作大的修改，但是在规范性附录抗震物项分类示例里面增加了新的物项示例，将与乏燃料贮存和冷却有关 的物项划归类物项，增加少数完整性受损后可能危及类物项的建、构筑物和设备为类物项等。就抗震 物项分类而言，2012 年送审稿适当提高了核电厂整体的抗震安全要求。表 2 GB50267 97 规范与 2012 年送审稿物项抗震分类对比Table 2 Comparison of seismic classifications of items in GB50267 97

18、 specification and 2012 submitted version项目GB50267 972012 年送审稿类物项物 项 抗 震 分类 类物项损坏后会直接或间接造成事故的物项 保证反应堆安全停堆并维持停堆状态及排出余热所需 的物项 地震时和地震后为减轻核事故破坏后果所需的物项 损坏或丧失功能后会危及上述物项的其他物项 核电厂中除类物项外与核安全有关的物项 损坏或丧失功能后会危及上述物项的与核安全无关的 物项损坏后会直接或间接造成事故的物项 保证反应堆安全停堆并维持停堆状态及余热导出所需 的物项、 对上述功能进行监测所需的物项、防止或缓解放射性释放超过国家规定限值所需的物项 不属

19、于抗震类、但为防止放射性物质释放超过正常运 行限值所需的物项 防止或缓解核电厂放射性事故工况所需的物项类物项 核电厂中与核安全无关的物项。与核安全无关的物项2 3核电厂抗震计算模型在 GB50267 97 规范及 2012 送审稿相关条文中，对于抗震计算模型的细节要求主要集中在两处: 一是 计算地基与结构的相互作用，二是主结构与子结构的耦联计算。此外还需考虑支撑构件刚度对其动力反应 的影响、液体晃动效应和其他液压效应、P 效应等。GB50267 97 规范中，判断计算模型是 否计入地基与结构相互作用时，主要是根据 地基岩土的平均剪切波速来判断。在 2012 送审稿中的判断依据，除剪切 波速外，

20、还 增表 3 GB50267 97 规范与 2012 送审稿抗震计算模型对比Table 3 The comparison of seismic calculation model in GB50267 97 specification and 2012 submitted version 项目规范条文加了“地基刚度大于上部结构刚度的两倍”的要求，并且将临界剪切波速 1100m / s 变为地基与结构相互作用是否计入模型选择平均剪切波速地基刚度集中质量模型有限元模型2400m / s。2012 送审稿对于平均剪切波速的 修改，主要是参考近年对平均剪切波速的研主结构子结构耦联计算质量比和频率比动力

21、相互作用多点支撑究及参考美国规范相关条文的改变。2012 送审稿中增加了通过地基刚度与上部结构刚度的比较作为判断 准则，主要是从工程应用的角度着眼，动力相互作用对上部结构影响的大小跟上部结构刚度与地基刚度的比 值有很大关系。第 4 期刘国强，等: 国内外核电厂抗震设计规范比较712012 年送审稿对于单点支承主结构与子结构是否耦联计算的判断方法延续了 GB50267 97 规范的要 求。2012 年送审稿删掉了关于连接刚度对模型质量影响的要求。增加了对于多点支撑情况的要求: 当子结 构以两点或两点以上支承于主结构、且子结构对主结构的质量和刚度产生不可忽略的影响时，应采用耦联模 型进行分析。2

22、4核电厂地震作用计算方法GB50267 97 规范中提供了反应谱方法、时程分析法和等效静力法见表 4，在 2012 年送审稿中增加了 频域传递函数法。2012 年送审稿中规定对于强非线性结构的计算可采用弹塑性方法，而 GB50267 97 规范 中是通过计入阻尼和刚度变化来处理的。显然 2012 年送审稿的规定更为宽松，比如对于简单、规则和第一 振型控制的结构，可采用结合 PUSHOVE 分析能力的反应谱法进行弹塑性分析。另外，对于土体及某些其 他可发生弹塑性变形的结构可采用等效线性化方法。表 4 GB50267 97 规范与 2012 年送审稿地震作用计算方法对比Table 4 Compar

23、ison of seismic calculation methods in GB50267 97 specification and 2012 submitted version项目GB50267 972012 送审稿结果对象计算方法线性分析方法反应谱方法 时程分析法 等效静力法反应谱方法 时程分析法 频域传递函数法 等效静力法力、力矩计算 地震响应分析极限承载力评价一般弹性结构 弱非线性结构 非线性土体 弹塑性支撑构件非线性分析方法计入阻尼、刚度变化弹塑性方法地震裕量分析强非线性结构2 5设计地震动2012 年修订送审稿在设计地震动加速度时程方面增加了许多细节要求，并且增加了非基准点处的设

24、计 地震动的规定。2012 年送审稿舍弃了原 GB50267 规范提供的标准设计反应谱，推荐目前应用较多美国 G1 60 反应谱。有关设计地震动的对比在下节与国外规范一同进行比较说明。3中国、美国和法国核电厂抗震设计规范相关条文对比3 1核电厂抗震设计规范适用范围及抗震设防目标就核电厂抗震设计规范适用范围，中国规范和美国规范对于 PGA 均要求不大于 0 5g，而法国 CC 规范 没有具体要求见表 5。法国是少震国家，其 PGA 一般偏低。在对功率的要求方面，中国和美国没有具体要 求，法国 CC 系列则主要针对于 90、130 和 140 三个功率水平5。其中 CC G 适用于 130 万千瓦

25、的压水 型反应堆核电厂。除了土建设计抗震设计，对于机械设备的抗震也有功率的规定5。三国规范都适用于压 水堆，其基本原则相互适用。目前国际上常用的抗震设防目标原则大多分为两级设防，这在美国和法国的核电标准体系中体现非常 明显。三国规范第一级地震动设防目标基本一致，而第二级设防目标略有区别。表 5 中、美和法核电厂抗震设计规范抗震设防目标对比Table 5 Comparison of seismic fortification goals in China，USA，France codes国家目标第一级地震动第二级地震动1 停堆并维持安全停堆状态中国2 放射性物质释放对环境的影响不超过国家规定的限

26、值1 保持反应堆冷却剂压力边界完整性美国2 停堆并维持安全停堆状态3 防止可能使厂外剂量超过规定限值的事故或减轻其后果1 需停堆进行安全检查2 确认核电厂保持安全功能的前提下可恢复正常运行1 核电厂继续运行2 不给公众健康和安全造成过量风险所需的物项应仍能执行 其功能法国保障安全正常运行设计基准地震动与抗震设防目标相对应见表 6，中国的设计基准地震动分为极限安全地震动和运行安 全地震动，美国分为安全停堆地震动和运行基准地震动，法国为最大历史地震和安全事件地震。三国规范在 年超越概率以及地震动加速度上有所区别。72世 界 地 震 工 程第 30 卷表 6 中、美和法核电厂抗震设计规范抗震设防水准

27、对比Table 6 Comparison of seismic fortification levels in China，USA，France codes国家设计基准地震年超越概率地震动加速度 / gal中国极限安全地震动 SL20 1150运行安全地震动 SL1275美国安全停堆地震动 SSE10 100 750运行基准地震动 OBE10 50 375法国最大历史地震 SMHV10 10 100安全设计地震 SMS10 200在核电设计过程中，两级设计地震动在进行抗震设计时存在许多矛盾之处，比如不同规范 OBE 循环次 数不同、OBE 与 SSE 阻尼比系数及应力限值不同等，这些问题将抗震

28、设计复杂化14。当前，国外核电厂抗 震设计发展的趋向之一是仅将极限安全地震动作为抗震设计基准，运行安全地震动则作为停堆检查的指标， 如 AP1000 和 EP 核电站。然而，AP1000 的抗震设计又规定，仅当运行安全地震动小于 1 /3 极限安全地震 动时方可不予考虑，当其大于 1 /3 极限安全地震动时，仍需证明在其作用下的物项抗震安全性; 在设备和部 件的抗震设计中规定，在设计载荷效应与运行安全地震作用效应叠加时，地震作用效应取极限安全地震作用 效应的 1 /10; 在 A 级或 B 级使用载荷效应与运行安全地震作用效应叠加时，地震作用效应取极限安全地震 动作用效应的 1 /3。这表明，

29、运行安全地震动作为设计基准地震动的较低一级，在抗震设计中仍有使用。我国核电厂抗震设计规范( GB50267 97) 规定的抗震类物项的作用效应组合中，存在含运行安全 地震动作用效应在内的荷载组合对结构抗震设计起控制作用的情况。为保持我国核电厂抗震设计的连续 性，且不降低抗震安全裕度。在目前尚缺乏充分的经济和安全性评估和长期经验验证之前，在抗震类物项 的抗震设计中，仍保留含运行安全地震动作用效应的组合是适宜的和可行的。3 2抗震物项分类比较国际上核电厂物项的抗震分类有 2 类 4 类不等，但分类原则并无重大差异见表 7。美国核电规范将抗 震物项分为两类: 抗震 I 类和非抗震 I 类。这主要是依

30、据 2007 年版美国核管会 NC 管理导则 G1 29 的规 定，在 1978 年版与我国 GB50267 97 规范类似，分为抗震 I 类、抗震 II 类和非抗震类三类18。法国 CC 系 列经抗震物项分为两类: 抗震 I 类和非抗震 I 类，抗震 I 类是与安全相关的重要物项，非抗震一类是无抗震要 求的非安全物项。CC 系列规范首先将安全重要物项分为三大类: 土建结构、机械设备和电气设备，然后分 类设定不同的安全等级5。表 7 中、美和法物项抗震分类比较Table 7 Comparison of seismic classification of items in China，USA，F

31、rance codes国家抗震物项分类定义设计基准地震中国类物项与核安全相关重要物项SL2、SL1类物项不属于抗震类的其他物项SL1类物项与核安全无关美国抗震类反应堆有关设施SSE、OBE非抗震类其他物项法国抗震类安全重要物项SMHV、SMS非抗震类无抗震要求的非安全物项3 3设计地震动时程比较( 1) 时程组数GB50267 97 规范没有具体要求，2012 年送审稿要求时程组数需单组或多组，每组包括两个正交水平 方向和一个竖直方向的时程，但没有具体分析方式的区分。ASCE4 98 中也没有对采用一组或多组的条件 进行具体规定。另外在 AP1000 机组设计证书中按照美国标准审查大纲要求采用

32、单组时程进行结构抗震 分析，采用多组时程进行抗震裕量评估8。( 2) 时程持时GB50267 97 规范中对时程持时没有具体规定，要求应满足时程包络函数的要求。2012 年送审稿要求 每条设计地震动时程的总持续时间不宜小于 25s。美国 ASCE4 98 规范，持时与震级和距离有关，并给出具第 4 期刘国强，等: 国内外核电厂抗震设计规范比较73体规定。表 8 中、美和法核电厂抗震设计规范设计地震动加速度时程比较Table 8 Comparison of the design ground motion acceleration time history in China，USA，France

33、 codes规范时程生成 方法时程组数持时反应谱频段 采样范围控制频率 点数时程反应谱对目标 反应谱的包络要求应包络 阻尼比地震动时程间 的相关性三 角 级 数 法实 测 强 震无无0 2Hz 33Hz低于目标反应谱的 点数5 个、相 对误 差10%75控制点处纵坐标总5% 20%无加 速 度 时和不得低于目标反 程调整应谱的相应值中国GB50267 97中国GB50267 2012 送 审 稿三 角 级 数 叠加方法 实 测 强 震 加 速 度 时 程调整单组 或多组25s0 2Hz 33Hz75s低于目标反应谱的 点数5 个 相对误差10%控制点处纵坐标总 和不得低于目标反 应谱的相应值无

34、具体要求互 相 关 系 数0 16美国ASCE4 98法 国 CC合 成 地 震 动时程 修正记录单组 或多组与震级和 距离有关，并给出0 5Hz 34Hz72 或 42具体规定无具体要求对于结构、系统或构 件的相关频率范围 内平均反应谱与设 计谱的比值应大于 等于 1，平 均谱不能 有低于设计 谱 10% 的点无具体要求互 相 关 系 数0 3 G ( 3) 反应谱频段采样范围和控制点数GB50267 97 规范对地震动时程频段采样范围从 0 2Hz 到 33Hz，反应谱的控制点数不少于 75 个。 2012 送审稿延续了 GB50267 97 规范的规定。美国 ASCE4 98 对频段采样

35、范围稍有区别，在低频段的采 样范围由 0 2Hz 3 0Hz 缩短至 0 5Hz 3 0Hz，高频端扩展至 22 0Hz 34 0Hz。另外，还可以通过选择频 率使其增量控制在前一频率的 10% 以内8。( 4) 时程反应谱对目标反应谱的包络及功率谱密度的要求 设计地震动加速度时程反应谱对目标反应谱的包络程度，在 GB50267 97 规范中要求设计时程反应谱低于目标反应谱的控制点数不能超过 5 个，且相对误差不大于 10% ，且反应谱控制点处纵坐标总和必须大 于目标反应谱的相应值13。2012 年送审稿延续了 GB50267 97 规范的规定，并且增加了有关地震动加速 度时程的具体要求，对于

36、单组设计地震动加速度时程，基于功率调整加速度时程和基于反应谱调整加速度时 程的具体要求。对于生成多组( 至少 4 组) 设计地震动加速度时程，同一方向上各加速度时程反应谱的平均 值应包络相应阻尼比的目标反应谱14。美国 ASCE4 98 规范，对于结构、系统或构件的相关频率范围内平 均反应谱与设计谱的比值应大于等于 1，平均谱不能有低于设计谱 10% 的点。( 5) 包络目标谱的阻尼比GB50267 97 规范要求，在满足时间过程包络函数条件下，应调整各谐波的幅值，使设计加速度时间过 程的反应谱能包络阻尼比为 5% 20% 的给定的目标反应谱13。2012 年送审稿修改为可包络不同阻尼比 的设

37、计基准地震反应谱( 目标反应谱) 。美国 ASCE4 98 对此均没有明确规定。3 4 抗震设计反应谱( 1) 中国 GB50267 97 标准设计反应谱中国核电厂抗震规范 GB5026797 给出了标准反应谱，该标准反应谱采用的加速度记录为我国当时的 地震记录和美国的中强震记录。其中我国的地震记录指的是当时东北海城、华北唐山以及西南和西北地区 等大于 5 级的地震及其余震的强震记录11，美国的中强震记录则是美国西部地区的一些地震加速度记录。 另外标准反应谱的制定还参考了美国的 G1 60 反应谱13。GB50267 97 标准反应谱包括基岩场地水平和 竖向标准反应谱、硬土场地水平和竖向标准反

38、应谱。基岩场地标准反应谱用 5 个控制周期( 0 03s、0 04s、0 07s、0 25s、4 0s) ，阻尼比范围 0 5% 20% 如图 1 和图 2 所示。硬土场地水平向标准反应谱用 5 个控制周 期( 0 03s、0 04s、0 1s、0 4s、4 0s) ，竖直向 5 个控制周期( 0 03s、0 04s、0 1s、0 3s、4 0s) 13如图 3 和图 4 所74世 界 地 震 工 程第 30 卷示。( 2) 美国 G1 60 反应谱G1 60 标准反应谱是由美国原子能委员会 AEC 于 1973 年在管理导则 G1 60 中给出的，主要基于Blume 和 Newmark 各自

39、对设计谱的研究成果。G1 60 谱采用的地震记录主要来自于美国西部地震的土层 场地11。对其后许多国家如中国和法国的标准反应谱的研究产生了很大影响。我国在 2012 年送审稿中提 供的标准设计反应谱系美国核管会导则 G1 60 反应谱。图 1 基岩场地水平标准反应谱 Fig 1 Horizontal standard response spectrum of bedrock sites图 2 基岩场地竖向标准反应谱 Fig 2 Vertical standard response spectrum of bedrock sites图 3 硬土场地水平标准反应谱 Fig 3 Horizontal

40、 standard response spectrum of pan soil sites图 4 硬土场地竖向标准反应谱 Fig 4 Vertical standard response spectrum of pan soil sitesG1 60 设计谱包括水平向和竖向标准反应谱，没有区分基岩场地和硬土场地如图 5 和图 6 所示。它用 4 个控制频率( 33Hz、9Hz、2 5Hz、0 25Hz) 和平均谱加一倍标准差曲线( 84 1% ) 确定谱形11，对应的地震加 速度峰值为 1 0g，位 移峰值为 91 44cm，阻 尼比范围 0 5% 10% 。可适用于 除“特 殊软土”之 外的

41、场 地11，18。( 3) 不同规范反应谱比较比较 GB50267 97 规范标准反应谱和 G1 60 反应谱。首先，两者控制点不同; 其次，两者谱值的差异， 在高频段( 2 5Hz 33Hz) GB50267 97 标准反应谱要高于 G1 60 反应谱; 在大于 2 5Hz 段，GB50267 97 硬土场地标准反应谱与 G1 60 相同，大于 GB50267 97 基岩场地标准反应谱。第三，两者拟合方法不同， GB50267 97 规范标准反应谱是采用统计拟合得到的，G1 60 反应谱结合了 Blume 和 Newmark 等人的方 法，通过统计得到的放大系数以及地震动关系确定反应谱。第

42、4 期刘国强，等: 国内外核电厂抗震设计规范比较75图 5 水平向反应谱Fig 5 Horizontal standard response spectrum图 6 竖向反应谱Fig 6 Vertical standard response spectrum4结语( 1) 2012 年修订送审稿的抗震设计要求延续了 GB50267 97 规范的主要抗震原则。首先 2012 年送审 稿扩大了核电厂抗震设计规范的适用范围，其次 2012 年送审稿对设计基准地震动的要求进行了修改; 第三， 2012 年送审稿增加和调整了部分抗震物项分类; 第四，2012 年送审稿增加了核电厂的概念设计，对抗震设 计

43、计算模型的部分要求( 比如地基与结构相互作用、子结构与主结构耦联问题) 也进行了修改。地震作用计 算方法增加了弹塑性方法，另外还给出了抗震变形验算的公式; 第五，在设计地震动加速度时程方面增加了 许多细节要求，并且增加了非基准点处的设计地震动的规定。2012 年修订送审稿在延续原规范抗震设计思 路的基础上，同时吸纳了近年来抗震设计的先进理论和实践，符合我国核电的发展。( 2) 对中国、美国和法国核电厂抗震设计规范，在核电厂的抗震设防目标方面，三国规范虽然都是两级 设防，但是两级设防目标执行的具体要求有差异; 中国核电厂抗震设计规范将物项抗震分类分为三类，美国 和法国都是两类，具体到各物项设防水

44、准更是不一致; 中国和美国在设计地震动时程的要求的差异主要反应 在时程反应谱对目标反应谱的包络要求; 中国规范 GB50267 97 反应谱和美国 G1 60 反应谱，两种反应谱 的控制点不同和谱值不同、拟合方法不同。三国规范均借鉴了当前国际核电规范的抗震设计准则，同时力求 结合本国核电技术的发展现状。参考文献1 国家核安全局 环境保护部有关负责人就核安全规划答记者问EB / OL http: / / www china com cn / policy / txt /2012 06 /18 / cont 2012 6 15 /2014 04 26The National Nuclear Saf

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