核电站反应堆厂房结构的抗震性能与易损性-分析

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1、万方数据浙江大学硕士专业学位论文摘要摘要随着全球能源需求的不断增长，化石燃料等不可再生能源的日益枯竭，核电作为一种经济、高效的清洁能源，在世界范围内得到了广泛应用。然而一旦发生核事故，会对人们的生命财产安全造成毁灭性的灾难。福岛核泄漏事故引发了世界范围内对核电站地震灾害风险的重新审视和关注，核电站抗震设计的重点之一，是对反应堆厂房结构的抗震性能与易损性进行分析。本文利用有限元分析软件OpenSees分析了强震作用下某核电站反应堆厂房结构的地震反应和抗震性能。基于结构可靠度理论，建立了反应堆厂房外部建筑物(REB)和预应力钢筋混凝土安全壳(PCCV

2、)结构的地震易损性曲线，以此促进国内核电站的地震易损性研究，提高我国核电站的抗震安全设计水平。本文的主要工作和结论如下：(1)以位于强震区的国外某核电站为研究对象，建立考虑弯．剪耦合非线性变形特性的反应堆厂房结构的集中质量模型，运用OpenSees软件对反应堆厂房结构进行弹塑性动力时程分析，研究反应堆厂房结构在基于年超越概率为10。4～10七的一致概率反应谱作成的设计基准地震和超设计基准地震作用下的地震反应特性，并且对结构的抗震性能进行评估。结果表明，在设计基准地震作用下，反应堆厂房结构变形较小，基本上处于弹性状态。在2倍设计基准地震作用下，反应

3、堆厂房结构变形较大，个别构件呈现较为明显的剪切非线性变形行为，特别是安全壳底部已进入屈服状态。虽然在2倍设计基准地震结束后结构上部产生了一定程度的残余变形，但主体结构仍保持完好，反应堆厂房结构整体上可满足抗震安全性要求。(2)基于有限元可靠度理论，应用响应面法拟合结构功能函数，分别采用中心点法、验算点法和Monte—Carlo法对反应堆厂房结构的可靠度进行计算，对比分析设计变量为正态分布和对数正态分布时，三种方法计算结果的异同，建立REB和PCCV结构的地震易损性曲线。结果表明，变量为正态分布时，三种方法的可靠度计算结果基本一致；变量为对数正态分

4、布时，可靠度计算结果存在一定差异，同时差异程度随着地震强度的变化而改变，说明变量分布类型会对结构可靠度的分析结果产生一定影响。(3)基于结构可靠度分析结果，根据美国核管会(NRC)和电力研究院(EPRI)推荐的地震易损性分析模型，拟合得到具有不同可信度的地震易损性曲线组。结lT万方数据浙江大学硕士专业学位论文摘要果表明，REB和PCCV结构的中值地面加速度能力分别为场地设计基准地震的4倍和6倍，反应堆厂房结构的地震失效概率整体较低，具有良好的运行可靠性和抗震安全性。关键词：核电站；反应堆厂房；集中质量模型；抗震性能；结构可靠度；地震易损性万方数据

5、浙江大学硕十专业学位论文AbstractOwingtotheincreasingglobaldemandsforenergiesandtheexhaustionofnon—renewableresourcessuchasfossilfuels，nuclearpowerasaneconomic，efficientandcleanenergy,havebeenusedextensivelyintheworld．However,nuclearaccidentswillcausecatastrophicdamagestothesafetyofhumanl

6、ivesandproperties．TheFukushimanuclearaccidentdrewthereexaminationandattentionofthewholeworldOfftheseismichazardriskofnuclearpowerstation．Onemajorfocusofaseismicdesignofnuclearpowerstationistheseismicperformanceandfragilityanalysesofreactorbuildingstructures．Inthispaper,seismi

7、cresponseperformancesofthereactorbuildingstructuresunderstrongearthquakesareinvestigatedbyuseoftheseismicsimulationsoflwareOpenSees．Thefragilitycurvesofthereactorexteriorbuilding(REB)andtheprestressedconcretecontainmentvessel(PCCV)arebuiltbasedonthestructuralreliabilitytheory

8、,whichaimtopromotetheseismicfragilityresearchofthenuclearpowerstatio