核电厂设计地震及抗震分析介绍

核电厂设计地震及抗震分析

介绍2007-07-021主要内容地震与地震作用核电厂抗震分析与设计的特点核电厂抗震分析的基本逻辑与内容地基土参数及地基作用模拟(SSI效应)设计地震动结构/设备模型化2设计地震和抗震设计地震及地震作用设计地震和抗震设计

(1)外部荷载、地震作用→结构→结构响应→结构设计。

(2)输入结构响应、其它输入条件→设备→设备响应→设备设计、实验鉴定。3核电厂抗震分析的特点1、对于抗震分析和地震安全评估，具有严格的法规、标准和安全导则体系。

-选址：HAD101/01、RG1.165、NS-G--分析/设计：HAD102/02、GB50267、RCC-G、ASCE4-86（89）、SRP、NS-G-1.6、JEAG4601-87-其它：RG1.60、RG1.29、RG1.1224核电厂抗震分析的特点2、针对不同的物项（结构、系统和部件-SSCs）的安全重要性，进行抗震分类。

-RG1.29定义3类:-抗震I类(C-I):安全相关.保持功能\保证完整性

-抗震II类(C-II):间接安全相关.无需执行功能\保证完整性

-非抗震类(NC):不属于上述两类

-RCC-P定义2类:抗震I类、非抗震类5核电厂抗震分析的特点2、（续）

-物项不同的抗震分类，体现不同要求：

-布置

-设防水准

-分析方法及精度要求

-验收准则6核电厂抗震分析的特点3、针对不同的抗震分类采用不同的设防水准

-美国RG1.165、法国RCC-G-安全停堆地震（SSE）：超越概率10-4-运行基准地震（OBE）：超越概率10-2

-HAD102/02、GB50267-极限安全地震（SL-2）：超越概率10-4

-运行安全地震（SL-1）：超越概率10-27核电厂抗震分析的特点4、设备的抗震分析与设计问题比土建结构的抗震问题更为突出

-地震作用对结构设计不构成主导因素

-设备直接同安全直接相关，而且范围极广，抗震设计的厂址适应性分析的核心对象。8核电厂抗震分析的逻辑9核电厂抗震分析的逻辑10核电厂抗震分析基本内容围绕下列因素：

地基土参数及作用模拟设计地震动结构及设备模型化结构响应设备响应11地基土参数及地基作用模拟地基岩土(依赖于地质勘探结果)º地基特性

-层状地基(分层情况及厚度)-均匀地基

º地基土参数

-动态弹性模量Ed

-动态剪切模量Gd-动态泊松比vd

-阻尼比

-密度12地基土参数及地基作用模拟地基(土)作用模拟方法

º直接法(一步法)-2D有限元法(FLUSH)-3D有限元法(尚不成熟,计算效率低)º间接法(子结构法/阻抗函数法)-集中参数法(土-弹簧法),RCC-G-有限元法(SASSI)-边界元法(CLASSI)13地基土参数及地基作用模拟基本假定

-线性假定(土参数按等效线性化处理)-非线性分析(研究中,难点在于土的非线性本构关系)14地基土参数及地基作用模拟模型示意图

水平弹簧转动弹簧图1-3土-弹簧模型示意RCC-G-优点:简单快捷,为精确方法提供对照.日本JEAG、法国RCC-G、HAD102/02中列入.-局限性:不能考虑土的分层效应和埋置效应;不能考虑非竖向入射波及柔性基础.15地基土参数及地基作用模拟模型示意图:3D有限元-优点:概念清晰\易于编程;-局限性:需引入人工透射边界;单元量大,计算效率较低.-2D程序:LUSH\ALUSH\FLUSH-3D程序:SASSI16地基土参数及地基作用模拟模型示意图:

边界元适宜于处理无限(或半无限)域问题,属于一种半解析数值方法;优点:单元数量少、未知量少、计算效率高;自动满足远场边界条件,无需引入人工边界.-CLASSI程序17地基土参数及地基作用模拟其它方法

-有限差分法

-有限条法

-离散元法

-有限元-嫁接法

-有限线法

-无穷元法18设计地震动

地基土参数及作用模拟设计地震动结构及设备模型化结构响应设备响应19核电厂设计地震设计地震

—设防水准（厂址区地震基本烈度、OBE、SSE）

20核电厂设计地震—设计地震动-GroundMotion（如下几项的总称）：

○加速度反应谱-ResponseSpectra○加速度时程-TimeHistoryinAcceleration-加速度峰值-PeakAcceleration-持时-Duration21核电厂设计地震设计地震反应谱

-法规标准谱：RG1.60、HAD101/01（GB50267）

-标准设计谱：AP1000、EPR（EUR）、CPR1000-厂址相关谱（Site-specificspectra）22核电厂设计地震设计地震反应谱的确定设计地震反应谱厂址特定反应谱（Site-specific）标准反应谱（法规标准）标准设计反应谱（已获许可的标准设计）确定论反应谱相似谱经验谱厂址特定反应谱（包络、平滑化）RG1.60标准谱HAD101/01标准谱频谱特征对比分析（包络）堆型选择概率论反应谱统称标准谱安全性要求23核电厂设计地震RG1.165对设计地震反应谱的规定控制地震谱法规标准谱加速度频率/Hz控制地震谱标准设计谱加速度频率/Hz图6-3RG1.165对设计地震反应谱的包络要求控制地震谱厂址谱频率/Hz加速度24核电厂设计地震设计地震反应谱选择的实践和讨论

-主要对安全进行规定

-对裕量未作任何限制

追求经济性25核电厂设计地震反应谱(概念)反应谱谱——范围场地上的物项最大反应值的范围反应谱是通过场地上物项的反应来间接表达场地地震动特征反映了场地对地震的放大（或消减）效应

26核电厂设计地震反应谱与时程的对应关系反应谱（频域f-a）时程（时域t-a）其中，数学变换为Nigam-Jennings积分数学变换

拟合\匹配

27核电厂设计地震秦山I期：时程与反应谱的匹配28核电厂设计地震CPR1000时程LBNS同RG1.60的匹配29核电厂设计地震加速度时程峰值-持时30核电厂设计地震对输入时程的规定

-单组（SRP）、多组（SRP、GB50267）

-3方向的统计独立性要求（ASCE4-86）

-时程拟合精度（时程谱同目标反应谱对比）

-同时拟合阻尼比的个数（2%、5%、7%）31核电厂结构和设备模型化地基土参数及作用模拟设计地震动

结构及设备模型化结构响应设备响应32核电厂结构和设备模型化结构模型和设备模型

°

集中质量法

-集中质量模型(单质点模型)-1D有限元模型(梁单元模型)

°

有限元法

-3D有限元模型