專利名稱：帶閉鎖功能的核電廠核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于核電廠核島結(jié)構(gòu)土建技術(shù)領(lǐng)域，具體是核電廠核島結(jié)構(gòu)的土建隔
震技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
八十年代初期，法國(guó)EDF在接到南非Koeberg核電廠及伊朗Karun河核電廠的設(shè) 計(jì)訂單時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶要求的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震SSE為0. 3g，這已經(jīng)超出EDF原先標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的基準(zhǔn) 地震0. 2g的范圍。出于各種因素的綜合考慮，EDF在美國(guó)Argo皿e國(guó)立試驗(yàn)室等單位專家 的支持下，決定在不改變EDF全套標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的前提下，只在核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)下采用加設(shè)隔震 墊的方法以適應(yīng)設(shè)計(jì)訂單中高地震值的要求。 從法國(guó)核電廠基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)的效果看，(見"0n the French Nuclearlndustry Experience in the Design of seismic Isolation of Nuclear Power Plants，，。Argonne National Laboratory, Illinois)設(shè)計(jì)后的地震輸入荷載(加速度)雖能增加至原先的1. 5 倍，這是很成功的，但同時(shí)伴生的大位移可能會(huì)造成進(jìn)出核島的室外管線斷裂，這是當(dāng)時(shí)沒 有很好解決的隱患。 2007年7月16日，日本新瀉縣發(fā)生的6. 8級(jí)地震導(dǎo)致震中附近的柏崎刈羽核電廠
經(jīng)受了超過原先設(shè)計(jì)基準(zhǔn)(相當(dāng)于SSE) 1. 5 2. 0倍的實(shí)測(cè)地震，引起了世界各國(guó)的重大
關(guān)注，看來今后核電廠址確實(shí)會(huì)發(fā)生超過規(guī)范原定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震的可能。 對(duì)超過設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震的考慮，核電工程設(shè)計(jì)慣用的手法是在不改動(dòng)核島結(jié)構(gòu)和內(nèi)
部設(shè)施的原先全套標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)前提下，只采用基礎(chǔ)下設(shè)置隔震墊裝置來提升核電廠超原先設(shè)
計(jì)基準(zhǔn)地震SSE大致為1. 5 2. 0倍的能力。 在傳統(tǒng)的核島基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)中，上部結(jié)構(gòu)的地震荷載(加速度)雖能得到有效的 降低，但同時(shí)卻帶來結(jié)構(gòu)的地震位移的大幅增加，以致在原本非隔震設(shè)計(jì)中能安全承受的， 發(fā)生概率又較高的中等規(guī)模地震事件下，因其位移高出同樣非隔震基礎(chǔ)io倍以上而引發(fā) 多根進(jìn)出核島的室外管線在核島連接處斷裂，造成一系列中小次生事故，這是傳統(tǒng)的核島 基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)中在減少地震荷載的同時(shí)必然帶來的弊端。 對(duì)不設(shè)置閉鎖裝置的核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，它對(duì)其超過原標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) 地震的大地震固然有降低荷載的隔震效果，但同時(shí)也由于隔震結(jié)構(gòu)的基頻降低，根據(jù)位移d =3/(02關(guān)系，導(dǎo)致高出原本同樣的非隔震基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)IO倍以上大位移伴生而引發(fā)室外管線 斷裂造成的次生事故的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)要指出這些次生事故并不單在大地震中發(fā)生而且也存在 于廠址中等規(guī)模且發(fā)生概率更多的地震事件中。其中最嚴(yán)重的是那些第二代核電廠中的重 要廠用水管線的斷裂更會(huì)引發(fā)核安全事故。簡(jiǎn)單地說，傳統(tǒng)的核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的隔震設(shè)計(jì)同 時(shí)帶來較大的不利因素。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)今后的超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震的影響，在不改動(dòng)核島結(jié)構(gòu)和內(nèi)部設(shè)施全套的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)前提下，運(yùn)用帶閉鎖裝置的隔震墊的隔震效果來提升核電廠對(duì)超設(shè) 計(jì)基準(zhǔn)地震(大致為原設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的1.5 2.0倍)能力的同時(shí)，通過設(shè)置閉鎖裝置閾值的 調(diào)整，來最大限度地減少大位移所造成的風(fēng)險(xiǎn)。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種帶閉鎖功能的核電廠核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震裝置，其
中，所述的基礎(chǔ)隔震裝置安裝設(shè)置于下底板上的混凝土支座和核島筏基板上底板之間，所
述的基礎(chǔ)隔震裝置包括平行設(shè)置的隔震墊和閉鎖裝置，隔震墊為帶鉛芯的疊層橡膠墊；閉
鎖裝置包括上下兩個(gè)支撐部，上下兩個(gè)支撐部的接合處分別是上連接孔板和下連接孔板，
兩者通過螺桿連接在一起，在閉鎖裝置打開時(shí)，采用剪斷螺桿的方式打開。 如上所述的一種帶閉鎖功能的核電廠核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震裝置，其中，螺桿的數(shù)量
為4個(gè)。 如上所述的一種帶閉鎖功能的核電廠核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震裝置，其中，所述的螺桿 采用B級(jí)精制螺栓，并在螺栓的理論剪切面處預(yù)先加工刻槽。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是 (1)本專利采用閉鎖裝置聯(lián)合配置的設(shè)計(jì)思想正是針對(duì)傳統(tǒng)的核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)光考 慮設(shè)置隔震支座墊的不利因素。對(duì)于閉鎖閾值的選定可以根據(jù)核電廠址的地震背景，在二 個(gè)地震設(shè)計(jì)級(jí)別0BE(SL-1)及SSE(SL-2)之間任意調(diào)節(jié)。 (2)目前核電規(guī)范的抗震設(shè)計(jì)要求均是針對(duì)按SSE要求執(zhí)行的。倘若閉鎖閾值設(shè) 定為核電廠址所確定的SSE值，那么采用本專利后在SSE這種萬年一遇的低概率地震作用 下仍處于閉鎖狀態(tài)，雖然基礎(chǔ)底下多了一層隔震墊，但核島結(jié)構(gòu)的行為仍與原先不設(shè)置隔 震墊時(shí)的常規(guī)設(shè)計(jì)一樣，也不會(huì)有管線斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，全部符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的各種要求。此 種情形設(shè)置隔震墊只是出于對(duì)核電廠今后地震安全的進(jìn)一步考慮。 (3)本專利應(yīng)用的主要目的是針對(duì)超過原先確定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震事件的場(chǎng)合，核
電廠結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)也會(huì)同時(shí)帶來大位移的不利因素。采用本實(shí)用新型所述裝置后，對(duì)
于第三代以非能動(dòng)理念設(shè)計(jì)的核電廠，由于沒有屬于安全級(jí)的重要廠用水系統(tǒng)，即使有大
位移造成管道斷裂也決不會(huì)引發(fā)核安全事故，況且由于閉鎖閾值已經(jīng)排除了大部分發(fā)生概
率較高的地震事件引發(fā)管道斷裂的可能。因此應(yīng)用本專利能達(dá)到最佳安全效果。 對(duì)第二代核電廠由于具有屬于安全級(jí)的重要廠用水管線，采用本實(shí)用新型所述裝
置后對(duì)廠址發(fā)生極低概率的超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震，它能發(fā)揮隔震保全核島安全大局的重任，此
時(shí)部分管線斷裂引發(fā)的次生事故已經(jīng)是次要的影響了，而且在廠址發(fā)生概率較高的中等規(guī)
模地震事件中由于被閉鎖，不會(huì)產(chǎn)生傳統(tǒng)隔震設(shè)計(jì)所帶來的大位移，這就有效地降低了這
種發(fā)生概率較高的次生事故風(fēng)險(xiǎn)水平。因此即使在第二代核電廠設(shè)計(jì)中應(yīng)用本專利也能體
現(xiàn)其減少管道斷裂風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)際效果。

圖1是帶閉鎖功能的核電廠核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是閉鎖裝置示意圖。 其中，l.上連接孔板、2.下連接孔板、3.螺桿、4.閉鎖裝置、5.上底板(原核島筏 基板)、6.下底板、7.隔震墊、8.混凝土支座。
具體實(shí)施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明 如圖1所示，本實(shí)用新型是一種帶閉鎖功能的核電廠核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震裝置，其 中，所述的基礎(chǔ)隔震裝置安裝于設(shè)置于下底板上的混凝土支座和核島筏基板上底板之間， 所述的基礎(chǔ)隔震裝置包括隔震墊和閉鎖裝置，閉鎖裝置實(shí)現(xiàn)外界地震荷載達(dá)到其閉鎖閾值 后才自動(dòng)打開，使隔震墊開始起到隔震作用； 對(duì)隔震墊產(chǎn)品，可以使用市面上的任意一種，優(yōu)選的采用流行的帶鉛芯的疊層橡 膠墊；而特設(shè)的配套閉鎖裝置，優(yōu)選的決定閉鎖裝置采用剪斷方式打開，使用此種方式是考 慮到螺桿的剪斷能適應(yīng)水平地震的任意方向，如圖2所示，閉鎖裝置包括上下兩個(gè)支撐部， 上下兩個(gè)支撐部的接合處分別是上連接孔板1和下連接孔板2，兩者通過螺桿3連接在一 起，在閉鎖裝置打開時(shí)，采用剪斷螺桿的方式打開； 螺桿的數(shù)量可考慮4個(gè)，而地震閉鎖閥值可通過螺桿的直徑調(diào)節(jié)。 在平時(shí)沒有發(fā)生地震或者地震級(jí)別很低，閉鎖裝置不需要打開時(shí)，隔震墊不起隔
震作用，而是起到固定支撐的作用。 核電廠核島結(jié)構(gòu)之所以考慮設(shè)置隔震基礎(chǔ)，這是出于地震的環(huán)境已經(jīng)超出其原先 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，而又不想輕易改動(dòng)整個(gè)核島包括土建結(jié)構(gòu)尤其是內(nèi)部眾多核設(shè)施的全套標(biāo)準(zhǔn)設(shè) 計(jì)時(shí)才考慮的一項(xiàng)技術(shù)措施。 如在傳統(tǒng)的隔震支座設(shè)計(jì)中同時(shí)設(shè)置配套的閉鎖裝置，它只允許外界地震荷載 (加速度)達(dá)到其閉鎖閾值下自動(dòng)打開后才起隔震作用，這就確保了基礎(chǔ)隔震的效應(yīng)只在 極低概率的災(zāi)難性特大地震下才發(fā)揮其保全核島安全大局的應(yīng)有作用，此時(shí)某些進(jìn)出核島 管線的斷裂相比特大地震災(zāi)難已是次要的影響。而采用本專利的隔震基礎(chǔ)在發(fā)生概率較高 的中等規(guī)模地震事件中，由于隔震支座墊被鎖閉而不會(huì)發(fā)生管道斷裂的次生事故，從而也 可最大限度的減少了管道斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。 值得提醒的是采用基礎(chǔ)隔震，使上部結(jié)構(gòu)的地震荷載(加速度)有效降低這是傳 統(tǒng)隔震設(shè)計(jì)的共識(shí)。降低的幅度目標(biāo)則依賴于隔震墊產(chǎn)品的性能和隔震設(shè)計(jì)的合理權(quán)衡。 在核電廠隔震設(shè)計(jì)中以保持多數(shù)重要核設(shè)施的原先抗震標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)維持不變，并且只有處于 地下室部分設(shè)施所作的抗震復(fù)核工作量較少為前提的統(tǒng)盤考慮才是最合適的準(zhǔn)則，對(duì)隔震 效果的確定不在本專利重點(diǎn)涉及，所提出的1. 5 2. 0倍隔震效果設(shè)定只是根據(jù)我們對(duì)核 島結(jié)構(gòu)的隔震概念設(shè)計(jì)中選用的經(jīng)驗(yàn)值僅供參考。本實(shí)用新型所述裝置的效果主要是體現(xiàn) 確保對(duì)位移的合理控制以減少管道斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)檫@是以往傳統(tǒng)的隔震設(shè)計(jì)中尚未很好 關(guān)注的領(lǐng)域。 位移的控制主要體現(xiàn)在閉鎖閾值的選定。核島的隔震設(shè)計(jì)主要運(yùn)用在地震所考慮 的環(huán)境已超過原先的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)限值時(shí)才考慮。對(duì)于所需考慮的地震加速度值大于核電原先 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)限值，但原先標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)限值又大于等于廠址設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震SSE的情形，閉鎖閾值 以取廠址SSE值最為合適。但對(duì)原先標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)地震限值小于廠址設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震SSE的情形， 閉鎖闊值以取原標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)地震限值為好。 上述的閉鎖裝置的打開可采用B級(jí)精制螺栓的剪斷方式實(shí)現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)螺栓發(fā)生剪 切破壞，必須使連接孔板足夠厚，使其承壓強(qiáng)度大于剪切強(qiáng)度。同時(shí)為確保打開閥值的精 度，在采取上下連接孔板留有空隙不發(fā)生摩擦前提下，選用合適的螺栓直徑并可通過在螺 栓的理論剪切面處預(yù)先加工刻槽，然后經(jīng)試驗(yàn)室取樣做剪切試驗(yàn)驗(yàn)證。
權(quán)利要求一種帶閉鎖功能的核電廠核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震裝置，其特征在于所述的基礎(chǔ)隔震裝置安裝設(shè)置于下底板上的混凝土支座和核島筏基板上底板之間，所述的基礎(chǔ)隔震裝置包括平行設(shè)置的隔震墊和閉鎖裝置，隔震墊為帶鉛芯的疊層橡膠墊；閉鎖裝置包括上下兩個(gè)支撐部，上下兩個(gè)支撐部的接合處分別是上連接孔板(1)和下連接孔板(2)，兩者通過螺桿(3)連接在一起，在閉鎖裝置打開時(shí)，采用剪斷螺桿的方式打開。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種帶閉鎖功能的核電廠核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震裝置，其特征在 于螺桿(3)的數(shù)量為4個(gè)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種帶閉鎖功能的核電廠核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震裝置，其特征在 于所述的螺桿(3)采用B級(jí)精制螺栓，并在螺栓(3)的理論剪切面處預(yù)先加工刻槽。
專利摘要本實(shí)用新型屬于核電廠核島結(jié)構(gòu)土建技術(shù)領(lǐng)域，具體是帶閉鎖功能的核電廠核島結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震裝置。目的是運(yùn)用帶閉鎖裝置的隔震墊的隔震效果來提升核電廠對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震能力。本實(shí)用新型安裝設(shè)置于下底板上的混凝土支座和核島筏基板上底板之間，所述的基礎(chǔ)隔震裝置包括平行設(shè)置的隔震墊和閉鎖裝置，隔震墊為帶鉛芯的疊層橡膠墊；閉鎖裝置包括上下兩個(gè)支撐部，上下兩個(gè)支撐部的接合處分別是上連接孔板(1)和下連接孔板(2)，兩者通過螺桿(3)連接在一起，在閉鎖裝置打開時(shí)，采用剪斷螺桿的方式打開。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是能夠提升核電廠對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震能力的同時(shí)，通過設(shè)置閾值的調(diào)整，來最大限度地減少大位移所造成的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)E02D27/34GK201546235SQ200920167910
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月3日
發(fā)明者夏祖諷, 王明彈, 王曉雯 申請(qǐng)人:上海核工程研究設(shè)計(jì)院