核电厂抗震设计标准

1.0.8核电厂抗震设计除应符合本标准的规定外，尚应符

核电厂建筑物、构筑物、系统和部件的统称。

ground motion

地震引起的地壳岩土介质的运动桥梁工程，由地震动时程和相应的峰 、谱和持续时间等参数表述。

design basis ground motion

核电厂抗震I、Ⅱ类物项抗震设计中作为输人采用的地震动， 包括极限安全地震动和运行安全地震动两个水准。

2.1.4极限安全地震动

ultimate safety ground motion

2.1.5运行安全地震动

核电厂设计基准地震动的较低水准，主要用于对核电厂 安全控制、设计中的荷载组合与应力分析等，该地震动具有与 安全地震动不同的用途。

考虑具体核电厂厂址区域地震背景和场地特性的设计基 震反应谱。

不考虑具体核电厂厂址区域地震背景和场地特性的具有 谱特点的设计基准地震反应谱。

按国家规定的权限批准、作为一个地区非核工程设施抗震设 防依据采用的地震烈度，一般情况下采用50年内超越概率10% 的地震烈度。

2. 1. 10 试验反应谱

设备抗震鉴定试验中实际

2. 2. 1 地震动:

2.2.2结构参数和结构分析：

Cx、Cz、Cβ 分别为基础沿水平、竖向和摆动方向的阻 系数；

2.2.3作用和作用效应

2.2.4材料性能和抗力

E一材料的弹性模量； Ei—地基介质表层的弹性模量;

2.2.5 几何参数:

b—基础宽度或水平运动方向的基础边长； db一分别为总体结构不连续或材料不连续的α、b两侧 直径； d; 地基介质i层中心至基础底面的距离； dm 支管平均名义直径； h一 地基有限元模型单元高度； 地基介质i层的厚度； 1 元件的自由长度； 元件在弯曲平面上的自由长度； 7 截面旋转半径，基础底面半径或等效半径，与三通和 头相配的管道平均半径； To 一计算点至管截面中性轴的距离； Tb 相对弯曲轴线确定的旋转半径； Tm 管道平均半径； Tm 与接管座连接的管道半径； Tp 补强接管或连接支管的外半径； r2 补强支管接头半径； t 管道名义壁厚； t1 渐缩管大端壁厚； 渐缩管小端壁厚； 、t 分别为距离da、ta、dptb内的平均壁厚； tb 补强区支管壁厚； te 补强壁厚； tn 管道名义壁厚； tmax 锥形管过渡段最大壁厚； R 基础底面接地率

B1、B2 管件的一次应力指数； C、C2、C3 管件的二次应力指数；

PL—液化概率； d。标准贯人试验点深度； d.一地下水埋深。

PL一液化概率； d.一标准贯人试验点深度； d.—地下水埋深。

3.1.1 结构宜满足下列有关体形和构件布置的要求： 1 结构重心尽可能低； 2 结构的平面和立面外形应简单规则，尽量避免局部突出或 收进； 3 结构的刚度和质量分布应均匀，刚度中心尽量接近质量 中心。 3.1.2 结构体系应满足下列基本要求： 1 应有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径； 2 应具备必要的抗震承载力及安全裕度； 3 应避免出现局部薄弱部位，若有局部薄弱部位应予加强。

3.1.2结构体系应满足下列基本要求：

1质量和刚度分布不对称的结构，应采用平动和扭转耦联作 用计算模型。 2采用集中质量模型时，集中质量的个数不宜少于拟考虑振 型数的两倍。 3结构地基岩土的平均剪切波速大于2400m/s或地基刚度 大于上部结构刚度的两倍时，可不考地基与结构的相互作用，不 满足以上条件时，上部结构的抗震计算应计人地基与结构的相互 作用且满足下列要求： 1)地基近似为均质弹性介质时，可采用集中参数模型，其 中，当基础理深与基础底面等效半径之比小于1/3时，可

2）非均质地基宜采用有限元模型； 3）相互作用分析可采用本标准附录A中的方法，也可采用 其他适用方法。 4结构模型应考虑支承构件刚度对其动力反应的影响。 5结构模型应计人结构附属构件和结构中液体的质量。 6 储存液体的结构应计人液体晃动效应和其他液压效应。 7当充许结构发生水平方向的大变形时，应考虑竖向力和竖 句地震作用引起的P一△效应。 3.2.2由主结构（支承结构）和子结构（被支承结构）组成的结构 体系的抗震计算，应符合下列规定： 1宜考虑主结构与子结构的动力相互作用，建立耦联模型进 行抗震计算。 2当子结构单点支承于主结构时，若符合下列条件之一，可 不进行体系的耦联计算： 1)入m<0.01; 2)0.01≤入m≤0.1，且入≤0.8或入≥1.25。 式中：入m一一子结构总质量与主结构总质量的比值； 入一一子结构基本频率与主结构主导频率的比值。 3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（如反应堆冷却剂系 统），应采用耦联模型进行分析，

3.3地震作用计算方法

3.1结构应就两个正交水平方向和一个竖直方向计算地震作 水平地震作用方向应对应结构平面主轴或取对结构最不利的 向。

3.3.2结构地震作用一般可采用弹性方法计算；弱非线性结

可采用等效线性化方法计算，强非线性结构的计算可采用弹塑性 方法。

3.3.3结构地震作用计算通常可采用反应谱法、时程分析法和频 域传递函数法；当有充分依据可以得出更保守的结果时，也可采用 等效静力法。

3.3.4采用反应谱法计算结构地震作用时，地震作用最大值应耳

各振型地震作用的组合；采用时程分析方法计算结构地震作用时， 可同时或分别就相互正交的两个水平方向和竖向进行计算。空间 地震作用最大值应组合各单向地震作用最大值确定。地震作用最 大值的计算方法应符合本标准附录B的规定。

3.3.5子结构各支承点处运动不一致时，可优先采用耦联机

3.3.5子结构各支承点处运动不一致时，可优先采用耦联模型进 行时程分析或反应谱分析，不采用耦联分析的子结构的多点输入 分析方法应符合本标准附录C的规定。

3.6地震动相关输入应满足下

1不考虑地基与结构的相互作用时，支承于地基的结构动力 分析应输入结构基础底面的设计地震反应谱或地震动时程； 2考虑地基与结构的相互作用时，相互作用体系的地震动输 入处可选择地表、基础底面或地基； 3解耦后的支承于主结构的子结构的计算，应输入支承点处 的设计楼层反应谱或地震反应时程

3.4。1楼层反应谱一般可由主结构相应楼层（或高程）的地震加 速度反应时程计算得出，楼层反应谱应包括两个正交水平方向的 谱和一个竖向谱。计算楼层反应谱时，应满足下列要求： 1主结构质量和刚度对称分布时，某一方向的楼层反应谱可 由该方向地震动单独输人时的楼层地震加速度反应时程得出；主 结构质量和刚度非对称分布时，每一方向的楼层反应谱可由三向 地震动单独输入时该方向楼层地震加速度反应的代数和得出

2计算楼层反应谱时，频率增量数值宜按表3.4.1选取。

表3.4.1反应谱的频率增量（Hz)

3.4.2设计楼层反应谱的确定和使用应符合下列规定

1设计楼层反应谱应是平滑化的反应谱； 2考虑地震动和结构动力参数的不确定性，设计楼层反应谱 应对本标准第3.4.1条所述楼层反应谱进行修正，含谱峰值的折 减和峰值在频域的拓宽，修正方法应符合本标准附录D的规定； 3利用反应谱法进行结构分析时，若子结构有一个以上的自 派频率在设计楼层反应谱拓宽的峰值范围内时，可对采用的设计 楼层反应谱进行修正，修正方法应符合本标准附录D的规定； 4当子结构受楼层扭转振动的影响明显时，应考虑偶然偏心 的影响，

3.5结构和材料的力学参数

3.5.1结构和材料的力学参数应采用试验或计算方法得出，一般 可采用相关技术标准规定的数值。 3.5.2结构的振动耗能特性应采用适当的阻尼模拟，一般可用比 列阻尼模拟结构耗能特性，比例阻尼可采用瑞利阻尼、刚度阻尼或 质量阻尼。阻尼的采用应符合下列规定： 1各类物项的阻尼比可采用表3.5.2中的数值。

表3.5.2物项的阻尼比%

注：运行安全地震动阻尼比值适用于运行安全地震动大于或等于1/3极限安全 震动的情况

2频域分析中，可采用有充分依据的与频率相关的阻尼比。 3非线性时程分析中，可采用有充分依据的非线性本构关系 模拟非线性耗能，但这类耗能不能与等效粘滞阻尼相重复。 4土体等效线性化分析中，等效阻尼比应依据土样试验资料 由应力水平确定。 5地基采用有限元模型进行分析时，应考虑振动能量向计算 或外的传播（即辐射阻尼）。 6不同材料构成的组合结构的阻尼比宜采用刚度加权或质

量加权方法确定。 7阻尼器的阻尼效应由实验确定。 3.5.3# 抗震分析计算时，混凝土和钢材的力学参数取值应符合下 列规定： 1混凝土的弹性模量E。可按表3.5.3取值，剪切变形模量 G.可按弹性模量的40%采用.泊松比可取0.2

表3.5.3混凝士的弹性模量(10N/mm

注：1当考虑到混凝土可能开裂的影响时，混凝土的弹性模量可进行折减； 2当混凝土中掺有大量矿物掺合料时，弹性模量可按规定龄期根据实测数据 确定。

3.5.4地基岩土的等效弹簧刚度可采用实测

类结构分析中的地基等效弹簧刚度可采用本标准相关各章规定的 方法确定，当有依据时也可采用其他方法确定；采用有限元模型 时，地基的等效弹簧刚度可由静力分析确定

.6.1地震作用效应应与核电厂各种工况下的荷载效应（包括1

3.6.1地震作用效应应与核电厂各种工况下的荷载效应（包括正 常运行荷载效应、预期运行事件引起的附加荷载效应和事故工况 引起的附加荷载效应等）进行最不利的组合。 3.6.2核电厂抗震I、I类物项均应基于设计基准地震动进行抗 震验算，并满足下列要求：

震验算，并满足下列要求： 1抗震I类物项应满足核电厂在极限安全地震动和运行安 全地震动作用下的结构完整性和设计功能要求； 2抗震IⅡ类物项应满足在极限安全地震动作用下的结构完

整性要求，当运行安全地震动超过极限安全地震动的1/3时，尚应 满足运行安全地震动作用下的功能性要求； 3核电厂各物项在抗震验算中具体采用的荷载组合和分项 系数，应满足本标准相关各章的要求。 3.6.3抗震验算包括承载力验算、变形验算、稳定性验算、裂缝宽 度验算、疲劳效应验算等，应符合下列规定： 1构件截面抗震承载力验算的原则表达式为：

式中：S一荷载组合作用效应（内力）设计值： k一一承载力调整系数； R一一截面承载力限值。 2结构变形验算的原则表达式为：

式中：S一荷载组合作用效应（变形）设计值； R一变形限值。 3抗震验算的具体表达式、承载力调整系数和相应限值应 足本标准各章的要求，本标准未做具体规定时，可采用相关技术 准的规定。

3.6.4抗震设计宜结合不同堆型核电厂以及厂址区域的地震

动背景进行抗震裕度或抗震安全概率分析。基于性能的抗震安 概率评估参考方法可采用本标准附录E的规定。

3.7.1复杂或不规则的建筑物和构筑物，应经分析确定是否设置 防震缝分割结构体系。 1当能建立合理的分析模型且有可靠的加强结构的抗震构 造措施时，可不设置防震缝； 2防震缝可将复杂的结构体系分割为较为规则、宜于分析的 部分，防震缝应有足够宽度，防止两侧结构在地震作用下发生

3.7.2抗震 I 类和抗震 Ⅱ类结构宜坐落于基岩或剪切

3.7.3为减少相邻地上结构间的差动，在可能条件下宜将这些结 构建在同一基础上。

3.7.4可采用阻尼器增加结构体系的耗能能力，可采用隔振器减 小设备的振动。

3.7.5在进行技术和经济可行性的充分论证后，建筑物和构

3.7.6应采取措施保障非结构构件（天花板、装饰贴面、隔困

7.6应采取措施保障非结构构件（天花板、装饰贴面、隔断、照 灯具等）的抗震安全。

3.7.7抗震 I、I类物项的抗震构造措施除应满足本标

外，不宜低于非核安全相关抗震设计规范中类似结构相对设防烈 度提高一度所应采取的抗震构造措施。

4.1.1核电厂抗震1、Ⅱ类物项的设计基准地震动不应小于相 水准的厂址设计基准地震动。

水准的厂址设计基准地震动。 4.1.2地震安全性评价应提供对应不同设计基准期、不同超越概 率的地震动时程和相应地震动参数，并应充分考虑其不确定性。 4.1.3核电厂非核抗震类物项的抗震设防烈度及相应设计地震 参数可根据我国地震动参数区划图确定或经厂址地震安全性评价 确定。

标准《工程场地地震安全性评价》GB17741和《核电厂工程地震调 查与评价规范》GB/T50572的相关规定。

4.2.1核电厂设计基准地震动参数应符合下列规定： 1设计基准地震动参数包括水平方向和竖直方向的设计基 准加速度峰值和应的设计基准地震反应谱； 2竖向设计加速度峰值与水平向设计加速度峰值的比值由 厂址地震安全性评价结果确定，取值范围为2/3～1。 4.2.2设计基准地震动参数的作用基准点应定义于厂址地表、场 地平整后的地表或地基标高处的自由场。 4.2.3设计基准地震动加速度峰值包括极限安全地震动加速度 峰值和运行安全地震动加速度峰值。对应反应谱零周期的水平向

峰值和运行安全地震动加速度峰值。对应反应谱零周期的水平 极限安全地震动加速度峰值的取值不应小于0.15g。运行安全 震动加速度峰值若用于抗震设计，其取值可综合考虑厂址地震

全性评价结果、设计中的荷载组合与地震作用效应计算方法、相关 物项的完整性及功能要求等综合确定

4.2.4设计基准地震反应谱可采用经相关主管部门批准的厂址 持定地震反应谱或标准设计反应谱，采用的标准设计反应谱应包 络厂址特定地震反应谱，示例见本标准附录F。

4.3设计地震动加速度时程

4.3.1设计地震动加速度时程可调整与厂址地震背景和场地条 件相近的实测强震加速度时程得出，或采用其他数学方法生成。 4.3.2设计地震动加速度时程可生成单组或多组，每组应包括两 个正交水平方向和一个竖直方向的时程。 4.3.3设计地震动加速度时程应符合下列规定，

1加速度时程的傅立叶相位谱具有在0～2元相角范围内均 匀随机分布的特征； 2在满足加速度时程包络函数的条件下，可采用频域或时域 的调整方法，使设计地震动加速度时程的反应谱能包络不同阻尼 比的设计基准地震反应谱（目标反应谱），谱值低于目标反应谱的 控制点数不得多于5个，相对误差不得超过10%，且反应谱控制 点处谱值总和不得低于目标反应谱的相应值； 3在0.2Hz～33Hz频率范围内，反应谱的控制点数不得少 于75个，且应大体均匀分布于频率的对数坐标上，各频段的频率 增量可按本标准表3.4.1采用； 4每条设计地震动时程的强震持续时间不应小于6s，可取 6s～15s，总持续时间不宜小于25s。 4.3.4设计地震动加速度时程尚应符合下列规定： 1仅生成单组设计地震动加速度时程时，可采用如下两种方 法并满足相应要求： 1基于功率谱调整加速度时程。由设计地震动时程计算得

3.4设计地震动加速度时程尚应符合下列规定：

4.3.4设计地震动加速度时程尚应符合下列规定：

1仅生成单组设计地震动加速度时程时，可采用如下两种方 法并满足相应要求： 1）基于功率谱调整加速度时程。由设计地震动时程计算得 出的在0.3Hz～24Hz频率范围内的功率谱的平均幅值

不小于对应频率区间内由自标反应谱得出的功率谱的 80%。设计地震动加速度时程的功率谱S(f）按下式计算：

F(f)|2 S(f) = 元Td

中：F（f）一一时程平稳段的傅立叶振幅谱； Td一时程平稳段的持续时间。 频率f处的功率谱平均幅值取频带Lf一0.2f，f十0.2f内 率谱S（f)的平均幅值。与设计地震反应谱对应的功率谱的计 方法见本标准附录G。 2）基于反应谱调整加速度时程，生成的设计地震动时程应 满足下列要求： a时程的离散时间间隔不得大于0.01s; b计算设计地震动时程的5%阻尼比反应谱所需控制 点数在频带Lf，10f」范围内不得少于100个，且在 对数坐标下均匀分布于0.1Hz～50Hz频段内； C设计地震动时程在所有控制点处的反应谱值不得低 于自标反应谱的90%； d反应谱的每个控制点，在其相应频率土10%的频带 内，谱值不应全部低于目标反应谱； e设计地震动时程的5%阻尼比反应谱在所考虑频段 内的所有控制点处，谱值不得超过5%阻尼比目标反 应谱的1.3倍。 2当生成多组（至少4组）设计地震动加速度时程时，同一方 上各加速度时程反应谱的平均值应包络相应阻尼比的自标反应谱。 3每两条设计地震动时程间的互相关系数不应大于0.16。 程（t）和工2（t）间的互相关系数由下式计算：

一时程i（t）和2（t）间的互相

EL·一数学期望; ml、m2——分别为(t)、z(t）的均值; 01 627 分别为（t）、2（t）的标准差

非基准点处的设计地震动

1水平均匀成层场地可米用一维波动方法或水平剪切悬臂 梁方法计算，得出不同深度处的地震动，分析中可考虑场地介质的 非弹性，地基模型底部刚性边界可取剪切模量大于地表剪切模量 的10倍处。 2非均匀场地可建立场地的二维有限元模型，计算不同地点和 深度处的地震动，可考虑场地介质的非弹性，计算应满足下列要求： 1）有限元网格的划分和时程分析时间步长的选择应可靠模 拟地震动的不同频率成分； 2）有限元计算域应包括相关核电厂物项和设计基准地震动 作用基准点所在地基； 3）有限元计算域的侧边界应采用适当的耗能边界（如粘性 边界或透射边界），当计算域底边界介质的剪切模量大于 或等于地表剪切模量的10倍时，底边界可采用刚性假 定；当底边界介质剪切模量小于地表剪切模量的10倍 时，底边界可采用粘性边界。 3可在底部边界输入地震动加速度时程，计算场地各点的地 震反应时程和相应地震反应谱，经试算直至在基准点处得出的地 震反应谱与设计基准地震反应谱相协调（宜满足本标准第4.3.3 条第2款的规定）。

4.4.3反应堆厂房基础底面标高处对应反应谱零周期的7

5.1.1抗震I、Ⅱ类物项的地基、基础以及与抗震I、Ⅱ类物项安 全有关的边坡的抗震验算应符合本章规定。 5.1.2抗震I、Ⅱ类物项不应采用液化土或软弱土构成的天然 地基，也不宜选取水平方向力学性质差异大的岩土作为地基；同 结构单元的地基不应一部分为人工地基而另一部分为关然 地基。

5.2地基和基础的抗震验算

行业分类标准5.2.1本节验算规定适用于静承载力特征值大于0.34MPa或剪 切波速大于300m/s的地基。 5.2.2基础的抗震承载力验算和基础裂缝宽度验算应满足本标 唯第6章的要求。

5.2.3抗震I、Ⅱ类物项的地基和基础应进行抗震稳定性验

2.3抗震I、Ⅱ类物项的地基和基础应进行抗震稳定性验算。 2.4基础抗倾覆及基础底面抗滑移验算可采用拟静力法。作 效应组合及抗震验算安全系数见表5.2.4，作用效应组合应考 对基础稳定性最不利的作用方向

注：1表中G为永久荷载效应住宅楼标准规范范本，含自重效应、固定设施荷载效应和上浮力效应；H 为侧向土压力效应；E，和E。分别为极限安全地震和运行安全地震作用效 应，包括基础自身和上部结构传给基础的地作用效应，地震作用效应考 虑水平和竖直方向。 2当基础上作用有对稳定性不利的活荷载时，作用效应组合中尚应包括该活 荷载作用效应。 3各作用效应的分项系数均取1.0。

1当与运行安全地震作用效应E。组合时，基础底面接地率 应大于75%，且应满足下列公式的要求：

P≤0.85fsE P max≤ 0. 90 fsE