[发明专利]一种核电厂储水池地震SSI分析方法

说明书

本发明属于核建筑设计技术领域，涉及一种核电厂储水池地震SSI分析方法。所述的分析方法是利用通用有限元程序内含的成熟完善的特性，形成整个待分析系统的动力特征矩阵，在SSI分析中直接调用动力特征矩阵，形成动力方程进行SSI分析。本发明的核电厂储水池地震SSI分析方法能够适用于核岛厂房内形状不规则的异型储水池。本发明的分析方法将流体‑固体相互作用准确的考虑在SSI分析过程中，使分析输出的地震楼层反应谱更贴近真实情况，且计算过程易于理解和操作，方便设计人员掌握。采用本发明的分析方法，可避免由于采用过于简化或过于保守的假定所引起的SSI分析结果的偏差。

技术领域

本发明属于核建筑设计技术领域，涉及一种核电厂储水池地震SSI分析方法。

背景技术

核岛厂房中存在着多个储水池，如换料水池、乏燃料水池、三代核电堆型中增加的非能动堆腔注水用水箱等。在地震作用下，储水池内的水体不但随着储水池水平运动，对储水池壁产生冲击作用，而且同时由于惯性和重力作用而发生晃荡(称为晃动作用)，这种水体与池壁之间的相互作用即为流体-固体相互作用。对于大体积的储水池，这种相互作用是非常明显的，因此储水池的动力响应应当包含地震激励下结构物本身的响应以及水体的冲击和晃动作用对结构的影响。

核岛厂房抗震分析通常采用复频响应分析方法，其中土-结构相互作用(SSI)采用空间子结构法考虑。复频响应分析方法及空间子结构法的相关原理可见(美)克拉夫(R.W.Clough)及(美)彭津(J.Penzien)所著的《结构动力学》(Dynamic of Structure，2006年11月第二版)。

核岛厂房地震SSI分析的结果(如：地震楼层响应谱)是厂房内重要设备的抗震输入，因此，在具有大体积储水池的核岛厂房的地震SSI分析中，准确的考虑储水池中流体-固体相互作用是非常重要的。在过去的核岛厂房地震SSI分析中，限于技术水平及计算机能力，只能通过简化方法(如豪斯奈尔方法，该法将流体的作用假定为多个质量元及弹簧)来模拟流体-固体相互作用，但这种简化方法仅适用于形状规则的储水容器(如矩形或圆形)，而对于构型复杂的核岛厂房的储水箱，如内置换料水箱、非能动堆腔注水水箱、非能动安全壳冷却水箱等，这种简化方法并不适用。因此，有必要提出一种适用于核岛厂房内形状不规则的异型储水池的地震SSI分析方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种核电厂储水池地震SSI分析方法，以能够适用于核岛厂房内形状不规则的异型储水池。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种核电厂储水池地震SSI分析方法，所述的分析方法是利用通用有限元程序内含的成熟完善的特性，形成整个待分析系统的动力特征矩阵，在SSI分析中直接调用动力特征矩阵，形成动力方程进行SSI分析。

利用上述分析方法，免去了在SSI分析中模拟流体动力特性的过程，直接调用通用有限元程序的动力特性，使流体自身特性和流体-固体相互作用模拟的更为准确。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂储水池地震SSI分析方法，其中所述的通用有限元程序内含的成熟完善的特性为流体单元和固体单元特性。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂储水池地震SSI分析方法，其中所述的通用有限元程序为ANSYS软件。

ANSYS软件是目前工程界常用的集结构、流体和电磁等分析于一体的商用有限元分析软件。ANSYS软件基于有限元单元法，将构件离散化为单元，从而进行单元分析、单元集成、设置约束、计算求解。软件主要包括三部分模块：前处理模块、分析计算模块、后处理模块。本申请主要利用其前处理模块建立模型。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂储水池地震SSI分析方法，其中所述的待分析系统包括构筑物与水体。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂储水池地震SSI分析方法，其中所述的动力特征矩阵包括质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵。