核电厂建构筑物维护及可靠性鉴定标准
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6 结构分析与校核

6.1 一般规定

6.1.1 结构或构件应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行校核。

6.1.2 结构分析与校核应符合下列规定:

1 结构分析与校核应按照现行设计标准进行,对于不满足现行设计标准的情况,应根据原设计相关系列标准进行分析与校核。

2 结构分析与校核所采用的计算模型,应符合结构的实际受力和构造状况。

3 结构上的作用标准值可按结构的实际受力取值。

4 必要时,应计入结构或构件所处周围环境的湿度对混凝土干缩、徐变和腐蚀的影响。

5 抗震Ⅰ、Ⅱ类混凝土结构,钢结构,预应力安全壳的承载能力极限状态和正常使用极限状态的作用效应,应按本标准第6.1.3条的规定选取,也可按照原设计系列相关标准选取。

6 材料强度的标准值应根据构件的实际状况和已获得的检测数据按下列原则取值:

1)当材料的种类和性能符合原设计要求时,应按原设计取值;

2)当材料的种类和性能与原设计不符或材料性能已显著退化时,应根据实测数据按国家现行有关检测技术标准的规定取值;

3)当材料的种类和性能高于原设计时,宜按原设计取值,特殊情况下,可根据实测数据按国家现行有关检测技术标准的规定取值。

7 当结构构件受到不可忽略的温度、辐射、地基变形等作用时,应计入其产生的附加作用效应。

8 结构分析与验证中,可依据相关标准中的有关规定,计入温度作用对钢和混凝土的力学性能(强度和弹性模量)的影响。

9 混凝土的收缩应变和混凝土徐变系数应按国家现行有关标准的规定确定。

10 应进行钢筋混凝土受弯构件的挠度验算,以及钢结构的变形验算。

11 结构或构件的几何参数宜取实测值,并结合结构实际的变形、施工偏差以及裂缝、缺陷、损伤、腐蚀等影响确定。

6.1.3 荷载与作用应按下列规定选取:

1 正常荷载应包括下列内容:

1)永久荷载(D),包括结构的自重、固定设备正常运行下的自重、正常运行下的流体静压力、地下水作用、静土压力、地基的不均匀沉降作用及混凝土的收缩和徐变作用等;

2)活荷载(L),包括正常运行工况下楼面活荷载(可移动设备荷载、人员重量、吊车荷载等),可根据实际调查和厂址条件确定,屋面活荷载取屋面最大积水荷载、使用活荷载及屋面雪荷载(按百年一遇取值)三者中的最大值;

3)正常运行或停堆期间的温度荷载(T0);

4)正常运行或停堆期间管道和设备的反力(R0);

5)由施加预应力而产生的荷载(F)。

2 异常荷载应包括下列内容:

1)由设计基准事故引起的压力荷载(Pa);

2)由设计基准事故引起的温度作用(Ta),包括T0

3)由设计基准事故的温度效应引起的管道和设备反力(Ra),包括R0

4)局部荷载(Rr),包括由高能管道破裂而产生的反力(Rrr)、由高能管道破裂所产生的喷射冲击荷载(Rrj)及由高能管道破裂所产生的撞击荷载(Rrm)等;

5)内部水淹作用于安全壳的荷载(Ha)。

3 严重环境荷载应包括下列内容:

1)风荷载(W),按厂址地面以上10m高处100年一遇3s阵风的平均最大风速确定;

2)运行安全地震动(SL-1)对应的运行安全地震作用(E0)。

4 极端环境荷载应包括下列内容:

1)龙卷风荷载(Wt),包括龙卷风风压荷载(Ww)、大气压迅速变化引起的压差荷载(Wp)及龙卷风的飞射物荷载(Wm)等;

2)极限安全地震动(SL-2)对应的极限安全地震作用(Es)。

5 其他极端事件荷载应包括下列内容:

1)内部飞射物产生的撞击荷载(A1),包括反应堆厂房中由控制棒或阀门部件等飞出引起的荷载、乏燃料容器坠落而引起的荷载等;

2)外部爆炸引起的冲击波荷载(A2);

3)外部飞射物引起的荷载(A3),包括飞机坠毁、汽轮机部件飞出而引起的荷载等;

4)洪水引起的荷载(A4)。

6.1.4 当需要通过结构构件载荷试验检验其承载性能和使用性能时,应按现行国家标准的有关规定执行。

6.1.5 抗震Ⅰ、Ⅱ类建构筑物应进行承载力验算,必要时应进行地基沉降验算。如适用,与极限安全地震动(SL-2)相关的地基液化效应应予以核实。

6.1.6 核电厂建构筑物除应按本章进行结构分析与校核外,需要时还可按本标准附录A的规定进行抗震裕度评估。

6.2 Ⅰ、Ⅱ类建构筑物分析与校核

6.2.1 混凝土及钢结构构件应根据承载能力极限状态进行验算,结构构件的承载力应满足下式要求:

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式中:S——结构构件承载能力极限状态的荷载效应组合设计值;

k——承载力调整系数;

R——结构构件的承载力设计值。

6.2.2 混凝土及钢结构构件应进行正常使用极限状态的验算,结构构件应满足下式要求:

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式中:S——正常使用极限状态的荷载效应组合值;

C——结构构件达到正常使用要求所规定的限值。

6.2.3 混凝土结构构件应按表6.2.3所列各种工况的荷载效应组合进行承载力验算。

表6.2.3 混凝土结构构件工况及荷载效应组合

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续表6.2.3

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注:1 本表所列的各种荷载效应组合中任何一种荷载足以减小其他荷载的效应,若该荷载经常出现或与其他荷载同时发生,则该荷载效应的荷载分项系数应取0.9,否则取0;
2 组合时,PaTaRaRr应取最大效应值并包括适当的动力系数,除非经时程分析确认可取较低的值;
3 在计算T0Ta时,应分析热梯度和结构约束效应;
4 若判断其他极端环境荷载(如极端洪水)对核安全相关结构有影响,则应进行附加的荷载效应组合下的验算,用该项极端环境荷载效应代替组合中的Wt
5 在冲击荷载效应的评价中,钢筋和混凝土的材料强度可以采用动力放大因子进行调整;
6 对于水池构件,应分析与地震有关的流-固耦合效应;
7 如适用,应计入移动中的冲击影响,如吊车荷载。

6.2.4 钢结构构件应按表6.2.4所列各种工况的荷载效应组合进行承载力验算。

表6.2.4 钢结构构件工况及荷载效应组合

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续表6.2.4

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注:1 本表所列的各种荷载效应组合中任何一种荷载足以减小其他荷载的效应,若该荷载经常出现或与其他荷载同时发生,则该荷载效应的荷载分项系数应取0.9,否则取0;
2 组合时,PaTaRaRr应取最大效应值并包括适当的动力系数,除非经时程分析确认可取较低的值;
3 在计算T0Ta时,应分析热梯度和结构约束效应;
4 在冲击荷载效应的评价中,钢材料强度可以采用动力放大因子进行调整;
5 如适用,应计入移动荷载的冲击影响,如吊车荷载;
6 当某种效应对结构有利时,分项系数取1.0。

6.2.5 钢筋混凝土结构受弯构件应按表6.2.5所列各种工况的荷载效应组合进行挠度验算。

表6.2.5 钢筋混凝土结构受弯构件工况及荷载效应组合

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6.2.6 必要时,混凝土结构构件应按下式的荷载效应组合进行正常使用极限状态的裂缝验算。

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6.2.7 在验算钢结构的正常使用极限状态时,结构的变形应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的规定。

6.2.8 抗震Ⅰ、Ⅱ类建构筑物应进行稳定性分析,包括抗滑移、抗倾覆和抗浮的稳定性验算。抗滑移、抗倾覆和抗浮稳定性验算应采用的荷载效应组合及最小安全系数的取值应符合表6.2.8的规定。

表6.2.8 稳定性验算采用的荷载效应组合及最小安全系数

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注:H——横向土压力;F′——设计基准水位下的浮力作用。

6.2.9 对直接承受动力荷载重复作用的构件及其连接节点应进行疲劳计算。

6.2.10 对于直接承受动力荷载和安全级部件的锚固系统应进行验算。

6.2.11 与抗震Ⅰ类相邻的非抗震Ⅰ类建构筑物应进行SL-2地震水平下的抗倒塌验算。

6.3 预应力混凝土安全壳结构分析与校核

6.3.1 预应力混凝土安全壳结构的校核方法应符合本标准第6.1节的规定。

6.3.2 预应力混凝土安全壳结构应按表6.3.2所示各种工况的荷载效应组合进行承载力验算。

表6.3.2 预应力混凝土安全壳结构工况及荷载效应组合

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续表6.3.2

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注:1 本表所列的各种荷载效应组合中任何一种荷载足以减小其他荷载的效应,若该荷载经常出现或与其他荷载同时发生,则该荷载效应的荷载分项系数应取0.9,否则取0;
2 组合时PaTaRaRr应取最大效应值并包括适当的动力系数,除非经时程分析确认可取较低值;
3 在计算T0Ta时,应分析热梯度和结构约束效应;
4 若判断其他极端环境荷载(如极端洪水)对核安全相关结构有影响,则应进行附加的荷载效应组合下的验算,用该项极端环境荷载效应代替组合中的Wt
5 在冲击荷载效应的评价中,钢筋和混凝土的材料强度可以采用动力放大因子进行调整;
6 如适用,应计入移动荷载的冲击影响,如吊车荷载。

6.3.3 安全壳结构应按下式的荷载效应组合进行正常使用极限状态的验算。

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6.3.4 预应力混凝土安全壳结构分析与校核应采用理论计算与在役压力试验相结合的方法。

6.3.5 理论方法进行安全壳结构的承载能力极限状态分析要求监测安全壳结构在全寿期的预应力损失,并进行预应力损失评估,评估准则详见本标准第9.2.7条。

6.3.6 当采用安全壳强度试验方法进行安全壳结构校核时,相关规定参见本标准附录B。

6.4 海工构筑物分析与校核

6.4.1 海工构筑物的结构分析和校核应包含下列内容:

1 斜坡式结构的整体稳定性复核,挡浪墙稳定性复核,护面块体、垫层块石、护底(护脚)块体稳定性复核,堤后放冲刷路面结构的稳定性复核;

2 直立式结构沿堤身各水平缝的抗倾抗滑稳定性复核,基床承载力、地基承载力复核,整体稳定性复核,护面块体、护底(护脚)块体稳定性复核;

3 沉管(暗涵)等构筑物上部防护结构稳定性复核;

4 各结构构件承载能力极限状态复核和正常使用极限状态验算。

6.4.2 海工建筑物荷载与作用应按下列规定选取:

1 自重荷载(G),包括结构的自重、固定在结构上的设备自重荷载等;

2 土压力荷载(E),包括永久作用总土压力、可变作用总主动土压力等,进行荷载组合时应分为水平分力和竖向分力单独进行计算;

3 活荷载(L),包括人群荷载、均布荷载、移动机械荷载等;

4 剩余水压力荷载(Pw),当墙后填料为非块石结构且细于中砂(含)时,应计入剩余水头产生的剩余水压力;

5 波浪荷载(PB),在设计工况下应取为100年一遇高(低)水位组合100年一遇波浪,在校核工况下应取为设计基准洪(低)水位组合可能最大台风浪,进行荷载组合时应分为水平向波浪力和浮托力单独进行计算;

6 水流荷载(WS);

7 冰荷载(WI);

8 预应力荷载(F);

9 净水压力(PS)。

6.4.3 直立式结构稳定性验算应按照现行行业标准《码头结构设计规范》JTS 167和《防波堤设计与施工规范》JTS 154-1的有关规定进行,地基承载力验算和整体稳定性验算应按照现行行业标准《水运工程地基设计规范》JTS 147的有关规定进行。重要结构的结构重要性系数应取为1.1。

6.4.4 斜坡式结构的各项稳定性验算应按照现行行业标准《防波堤设计与施工规范》JTS 154-1的有关规定进行,整体稳定性验算应按照现行行业标准《水运工程地基设计规范》JTS 147的有关规定执行。

6.4.5 抗震稳定性计算应按照现行国家标准《核电厂抗震设计规范》GB 50267和现行行业标准《水运工程抗震设计规范》JTS 146的有关规定进行。

6.4.6 复核验算可分段、分区域进行,应包络最不利的位置和断面。

6.4.7 必要时,可采用模型试验对稳定性验算结果进行验证。

6.4.8 结构构件承载能力极限状态验算应采用下式进行:

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式中:γ0——结构重要性系数,取为1.1;

Sd——承载能力极限状态的作用效应组合的设计值;

R——结构构件的承载力设计值。

6.4.9 结构构件承载力极限状态计算应按表6.4.9所示各种荷载的效应组合进行。

表6.4.9 承载力极限状态下的荷载效应组合

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注:1 荷载组合应按照实际可能发生的工况进行组合;
2 持久组合中除主导可变作用外,其余可变作用应乘以可变作用组合系数0.7,对于经常以界限值出现的可变作用,其组合系数取为1;
3 偶然组合中各可变作用应乘以组合系数,组合系数按照现行行业标准《水运工程抗震设计规范》JTS 146的有关规定选取;
4 当结构受力以结构自重为主时,自重力分项系数应取为1.3;
5 一般当某可变作用对结构起有利作用时,应包括无此可变作用时的工况,当经过复核需计入某可变作用的有利作用为不利工况时,该可变作用分项系数应取为1;
6 当自重力等永久作用对结构起有利作用时,其分项系数取为1。

6.4.10 正常使用状态验算应符合下式规定:

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式中:Sd——作用效应组合的设计值;

C——结构构件达到正常使用要求所规定的变形、裂缝宽度或应力等的限值。

6.4.11 结构构件正常使用极限状态计算应按表6.4.11所示各种荷载的效应组合进行。

表6.4.11 正常使用极限状态下的荷载效应组合

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注:1 荷载组合应按照实际可能发生的工况进行组合;
2 持久组合中,可变作用应乘以准永久值系数0.6,对于经常以界限值出现的可变作用,准永久值系数取为1。