中国核电厂抗震裕度地震谱形问题探讨

福岛核事故后,地震作为初始事件引发核电厂严重事故的问题引起了广泛关注。在此背景下,中国核电厂相继开展了抗震裕度评价,但在评价中选用了不同的地震谱形。基于美国针对早期运行核电厂开展的抗震裕度评价方法和中国核电厂址的地震危险性背景分析,对比了中美两国核电厂抗震设计基准的差异,针对中国目前的情况,建议优先对采用二代加堆型的运行电厂进行抗震裕度评价。通过将RG1.60谱与归一化厂址特定SL-2级加速度反应谱进行对比分析,发现部分核电厂址反应谱谱形在高频部分超过了RG1.60谱,对于这类厂址,直接放大标准反应谱作为抗震裕度地震是不恰当的。对于采用二代加堆型的核电厂,选择了某个厂址特定SL-2级地震动与标准设计比较接近的核电厂址进行了分析,采用不同方法确定其抗震裕度地震,结果表明0.3g标定的NUREG0098中值谱在平台段和长周期部分明显低于相同PGA水平的一致概率谱和设定地震谱,三者都能被0.3g标定的RG1.60谱所包络。考虑到中国运行电厂的抗震设计特点,为了评价核电厂实际抗震能力相对于厂址的抗震安全裕度,可以采用一致概率谱或设定地震谱;为了评价二代加运行核电厂实际抗震能力相对设计基准地震动的抗震安全裕度,建议采用给定PGA标定的RG1.60谱。     

我国核电厂厂址特定地震动特征分析

本文介绍了我国核电厂地震安全性评价及抗震设计中涉及的法规、标准和导则中关于设计地震动参数确定的技术背景和要求.基于近些年来我国开展的核电厂厂址可行性研究阶段地震安全性评价工作的结果,分析了一些潜在厂址特定地震动反应谱特征及其与规范标准反应谱的差异,探讨了规范反应谱对我国核电厂工程的适用性问题.     

人造地震动多阻尼反应谱拟合优化算法

在核电厂抗震设计过程中,结构的设计地震荷载首先是特定厂址地震安全性评价中给出的频域范围内的厂址包络设计谱,随后基于厂址多阻尼包络设计谱给出设计地震动时程,进而进行核电厂各抗震Ⅰ类厂房的结构响应分析.作为结构抗震分析,尤其是动力时程分析的输入数据,设计地震动时程对分析结果会有显著影响,因此设计地震动时程是否恰当直接影响核电厂的抗震分析.     

基于设定地震确定非基岩场地弹塑性验算输入地震动探讨

对非基岩场地的甲类建筑弹塑性验算输入地震动中存在的问题进行讨论,探讨基于设定地震确定弹塑性验算输入地震动的方法。以某设施厂址为例,采用修改后的概率地震危险性公式计算潜源对工程厂址的影响。按照震级(M)-距离(R)-衰减关系标准差系数(ε)组合,对概率地震危险性分析结果进行分解,将三元变量(M,R,ε)的均值或众值计算的反应谱定义为设定地震动,并根据设定地震及其反应谱,选取实际地震动记录近似模拟地震动的离散;采用随机生成的土层模型进行地震响应分析,最终给出土层地表设定地震动的期望值作为输入地震动。     

核电厂地震安全性评价衰减关系影响分析

地震危险性分析中的不确定性处理和表征,一直是核电厂厂址地震安全性评价中倍受关注的重要问题,尤其是日本福岛核事故后,无论是确定核电厂厂址的设计基准地震动,还是进行核电厂地震风险评价,都更加重视地震危险性分析中的不确定性.本文通过理论分析重点说明了衰减关系的不确定性,包括标准差和截断水平对核电厂地震安全性评价的影响,并在此基础上,通过算例和讨论说明了概率性方法截断水平的选取问题,探讨了现行确定性方法和概率性方法在截断水平选取上的差异.分析计算结果表明,在地震活动较弱的区域,概率性方法截断水平为3,确定性方法截断水平为0的现行做法是恰当的.但是,对于发震构造大震复发间隔较小的区域,为了使二者在超越概率方面协调,恰当提高确定性方法的截断水平更为合理.     

河南小浪底大坝的设计地震动参数

本文基于以坝址为中心,320公里范围内地质构造、历史地震和地震活动性的分析结果,研究了地震活动性模型,给出了影响小浪底大坝场地地震的空间和震级的分布,采用中国东部地区中强地震动记录和历史地震烈度观测资料,研究了地震动的衰减公式,并考虑了近场和远场震源的烈度与加速度之间的关系。在地震危险性分析中,应用概率方法,确定以10~(-4)年超过概率作为大坝地震危险性评定准则,可得到坝址场地地震动峰值加速度。考虑了各潜在震源离坝址的距离、最大震级和近场或远场震源等场地特征,选取大坝场地反应谱和地震动加速度时程曲线的包络线。最后,应用非随机过程的数学模型逐渐逼近目标谱的方法,得到近场和远场的每一组10条地震动时程曲线。这些人造地震动时程曲线可作为大坝的设计地震动的工程参数。     

地震动参数在建筑物抗震设计中的应用

传统考虑后期使用年限的地震动参数研究,在建筑物抗震设计中的应用,缺乏地震危险性分析和建筑物损伤指数分析,应用性差。提出新的地震动参数在建筑物抗震设计中的应用方法,以地震危险性分析为基础,通过水平地震动加速度衰减关系方程,求得建筑场地水平向基岩峰值加速度和反应谱,以此得到地震动加速度反应谱方程,利用该方程获得地震动反应谱参数,采用变形和线性组合构建损伤指数模型,获取地震波作用下地震动参数对建筑物损伤程度。实验结果表明,利用所提方法得到的地震动反应谱最小误差为0.563,小于允许误差4.0;在50年超越概率63%的条件下地震动参数值分别为0.26、0.095,所提方法可在规定误差范围内得到地震动反应谱参数值,其进行建筑物抗震设计精度和应用性高。     

一致概率谱衰减指数的取值方法探讨

在重大工程的地震安全性评价工作中,根据概率法地震危险性分析得到的一致概率反应谱,与建筑抗震设计规范给出的设计反应谱常常不一致,特别是在长周期部分,一致概率谱一般均低于相应的规范谱。为解决地震安全性评价得到的一致概率谱在抗震设计中的应用,本文通过比较、分析一致概率谱和规范谱,针对一致概率谱标定得到的衰减指数γ较规范谱明显偏大的特点,提出了一致概率谱衰减指数的取值方法。     

基于EPA的重大工程设计地震动确定

根据第四代《中国地震动参数区划图》编制中采用有效峰值加速度(EPA)的特点,结合概率性方法和确定性方法优点,建议了确定重大工程场点设定地震的原则和方法。该方法根据危险一致的原则选定最大贡献潜源,利用震级空间联合分布函数确定设定地震震级、震中距,最后根据震级、震中距和地震动衰减关系确定设计地震动反应谱。     

山东省某立交桥工程场地地震构造环境与地震动参数确定

通过山东省某立交桥工程场地地震构造环境、地震活动特征和场地条件勘探,评价了工程场地的稳定性。利用地震危险性概率分析方法获得了场地50年超越概率10%、5%和2%,100年超越概率5%和2%的基岩地震动参数。采用一维剪切波理论进行了场地土层地震动反应分析,确定了工程场地抗震设计参数。本项研究成果为山东省某立交桥工程选址和抗震设计提供了科学依据。     

考虑地震环境影响的高层建筑设定地震研究

以烟台地区一高层建筑为研究对象,结合概率地震危险性分析结果,确定出不同周期下的最大贡献潜源区.再利用震级空间联合概率分布函数以及震级、震中距计算公式计算设定地震震级和震中距,并结合研究区的地震地质背景、发震断裂及其活动性等特征,给出设定地震的具体空间位置.最后根据震级、震中距以及地震动衰减关系确定设定地震反应谱.该方法得到的结果能够直接反映地震危险性,有利于获得考虑地震环境影响的基岩地震动输入参数.此外,还可以为研究区自振周期小于6s的建(构)筑物的抗震设防提供参考依据.     

核设施地震危险性估计中的几个问题

总结了地震安全性估计方法的现状与发展趋势,指出我国在用确定性方法确定设计地震动时,有些不确定性并未考虑,不少主观决定并非总是足够安全的。文中推荐了概率方法。场地影响分析中,特别是座落于软基上的核设施,需要对输入面的选择及土层反应分析中的多种不确定因素进行考虑。最后指出场地地震相关反应谱对座落于软基上的核设施的重要意义,以及大远震与小近震对反应谱的不同影响     

强震动记录选取中目标谱的研究及应用

随着强震动观测技术的发展,强震动观测数据的累积推动了结构抗震设计理论的发展。目前,在许多国家的抗震规范中都将结构动态时程分析方法列为静态设计方法的必要补充,但对于高层建筑、大跨结构等特殊结构形式及重要建设工程,要求强制使用动态时程分析方法。我国结构抗震设计规范及相关标准关于强震动记录选取的规定过于笼统,结构设计人员在面对大量强震动记录数据时缺乏明确的选取依据。本文搜集整理了国内外现有强震动记录数据,通过对地震参数的统计,提出基于场地类型的改进反应谱谱值相关系数经验公式,并将其应用于条件均值反应谱(conditions mean spectrum,CMS)的建立。同时,本文基于地震动衰减关系建立地震信息与抗震设计参数的对应关系,将其作为匹配规范标准谱选波方法的筛选依据,进而明确了抗震规范中强震动记录选取的初选条件。研究中发现,规范标准谱不宜作为谱形匹配选取强震动记录的目标谱,因此,提出两种建立合理目标谱的方法:一是基于地震动衰减关系建立PGA目标谱;另一是基于地震参数建立EPA均值目标谱。最后探讨了在地震安全性评价工作中实际强震动记录的选取及应用。本文主要研究内容及结论如下:(1)通过对20 000余条强震动记录的地震动参数进行分析,发现记录的加速度、速度及位移峰值和反应谱谱值的相关系数的分界周期点随着场地条件而变化,并提出基于场地类别改进反应谱谱值相关系数经验公式。改进后的反应谱谱值相关系数经验公式改善了目标谱的场地特征,使其更符合场地条件的要求。(2)针对抗震设计规范中关于强震动记录选取的相关条款,提出强震动记录选取的基本原则和具体方法,为完善相关规定提供参考依据。针对一般建设工程,依据地震动加速度峰值(PGA)衰减关系,提出同等设防PGA目标值对应的地震参数范围,建立断层距和地震设计分组的对应关系,进而确定强震动记录选取的初选条件。讨论了结构响应和强震动记录反应谱谱值的关系,以典型框架结构为例确定匹配周期范围。结构位移反应与强震记录反应谱相关性分析表明,两者在结构自振周期前后相关关系最为显著,距离自振周期越远的反应谱值与结构反应的相关系数越小。基于以上分析,建立了选取强震记录的基本原则:以距离和场地条件作为强震动记录选取第一限制条件。根据结构自振周期确定匹配规范标准目标谱周期范围,建议的匹配周期范围为0.4T1~1.5T1,最后由实际记录与规范标准谱在匹配周期范围内的均方差由小到大的顺序选取记录,记录的放缩系数限定在0.2~4.0之间。(3)本文基于地震动衰减关系,建立PGA目标谱并匹配目标分布的强震动记录的选取方法。对于未进行地震安全性评价,无法提出地震参数的一般建筑工程拟建场地,先利用PGA衰减关系,确定同等PGA目标值下的震级和距离,再代入加速度反应谱衰减关系,确定与PGA目标值对应的反应谱即为PGA目标谱。PGA目标谱不仅是确定的均值谱,而且具有概率含义。PGA目标谱的分布及概率特性反应了地震动的不确定性,进而为结构反应的离散性提供了一个合理的参考范围。(4)本文按场地条件和断层距将现有强震动记录数据分组,建立EPA均值目标谱。通过将EPA均值谱、PGA目标谱和规范标准谱进行比较,EPA均值谱与PGA目标谱谱形相似均具有良好谱形,匹配效果优于规范标准谱。建议规范标准谱作为强震记录选取的目标谱时,需要:(1)增加特征周期;(2)减小地震设计分组1、2组,场地类型为I类场地和II类场地的中长周期段反应谱值。(5)探讨了地震安全性评价工作中强震动记录的选取,结合不同等级的工程场地地震安全性评价,提出与之相适应的强震记录选取的基本方法及原则,建议如下:(1)I级安评的工程场地,采取基于设定地震的强震动记录选取方法。首先根据设定地震确定地震参数的初选条件,然后以场地设计谱作为目标谱,匹配场地设计谱选取记录。(2)II级和III级安评的工程场地,采取建立条件均值目标谱的方法。即以场地设计谱上结构特征周期点对应的加速度反应谱值为条件,利用设定地震的震级和距离等基于加速度反应谱衰减关系建立条件均值目标谱,并采取匹配条件均值目标谱分布的方法选取强震动记录。(3)Ⅳ级安评的工程场地,根据目标PGA值,采取PGA目标谱的方法选取强震动记录。     

设计地震动反应谱长周期区段确定方法的探讨

本文比较了GB50011-2010《建筑抗震设计规范》中的地震影响曲线和GB18306-20《中国地震动参数区划图》中使用的设计地震动反应谱,并参考实际工程场地的地震动反应谱,探讨了长周期结构工程地震安全性评价工作中的设计地震动反应谱长周期区段的确定方法。     

近断层竖向与水平向加速度反应谱比值特征

显著的竖向地震动是近断层地震动区别于远场地震动的重要特征之一,为更合理地确定竖向地震动作用,研究了近断层区域竖向地震动的反应谱特征及其与水平向反应谱比值的影响因素.首先,选取1952—1999年世界范围内震级在M5.4—7.6之间的18次地震的地震动记录,研究竖向地震加速度反应谱及其与水平向加速度反应谱比值特征;然后统计分析了断层距、场地条件、震级以及断层机制对竖向与水平向加速度反应谱比的影响.结果表明,一般情况下竖向加速度具有更丰富的短周期分量,并且竖向加速度反应谱衰减较慢;断层距在20km以内的近断层区域、软弱土层场地、中等震级地震和逆断层大震级中长周期范围等条件下,具有较大的竖向与水平向加速度反应谱比值;在近断层区域的结构抗震设计中应充分考虑竖向地震动的影响.     

非岩基厂址条件下核电厂标准化地基模型研究

核电厂标准化设计方法是节省核电建设成本的重要手段,开展非岩基厂址地基标准化设计地基模型的研究对拓宽核电厂地基适用范围有重要意义。首先,基于国内外典型软质岩和硬土厂址动参数的调研数据进行数理统计分析,归纳动参数随深度的变化规律,并通过归一化分析得到地基剪切波速剖面特征曲线,从而确定初步的标准化地基模型;进而,基于SuperFLUSH/2D Ver6.0软件开展初步标准地基模型的地震反应分析,以最大加速度随深度变化与加速度反应谱为考量指标探究动参数变化对于地震反应的影响程度及规律;最后,依据初步地基模型的剪切波速剖面的相似性及包络性,定义软质岩和硬土厂址条件下的核电厂标准化地基模型,并给出相应的动参数合理取值。该模型及研究成果可为我国“核电走出去”战略中主力堆型的核电厂标准化设计提供重要的参考。     

考虑远场大震对持时影响的人工地震动时程

概率地震危险性分析方法确定的场地地震动反应谱Sa(T,(),综合考虑了场地周围潜在震源区对场地地震危险性的影响,通常称为一致概率反应谱,即不同控制周期T对应谱值的超越概率相同.在获得Sa(T,()后,还需要以Sa(T,()为目标合成用于场地土层地震反应分析或结构动力反应分析的人工地震动时程,通常步骤如下:     

基于逻辑树的地震危险性综合分析在辽宁地区的应用

<正>1研究背景在地震预测研究领域中,不同方法对地震危险性的指示意义和判定的准确程度不同,实际工作中通常需要对多种类型异常进行综合判定。引入逻辑树方法,将复杂问题分解,综合各类异常信息,可定量表达地震危险性的不确定性。逻辑树方法在工程场地的危险性分析中应用广泛,通常用以解决不同地震模型所带来的不确定性,处理多个研究意见的综合结论等。相关研究有：汪梦甫（1993）对潜在震源区划分和震级上限不确定性特征做了深入研究,应用逻辑树对地震危险性结果进行不确定性矫正;杨智娴等（1998）将逻辑树方法在震源区地震危险性划分的作用进行了详细分析,解决了实际工作中针对同一问题多种不同认识的不一致性;荆旭（2013）探讨了震源区的概率地震危险性评估方法,基于逻辑树模型,给出不同置信水平的地震危险性曲线和一致危险性反应谱。     

上海及周边潜在震源区对上海长周期基岩地震动参数影响分析

针对上海及邻近区域划分的46 个潜在震源区,采用概率地震危险性分析方法计算上海中心地区基岩地震动参数,分析对反应谱不同周期起主要影响的潜在震源区,并研究主要潜在震源区对不同周期反应谱的概率贡献。研究结果表明:对于长周期反应谱,远距离高震级潜在震源区概率贡献随着周期的增加而增大,甚至超过场地所在潜在震源区的概率贡献;在上海地区进行长周期项目地震安全性评价中,应充分考虑150 km以外的高震级潜在震源区的影响;对于上海地区的超高层建筑等长周期建筑物而言,长江口、南黄海等地区的地震影响风险较大,郯城地区的地震影响也不容忽视,应引起重视。      

基于数值模拟的设定地震场地谱时程拟合方法

本文将确定性数值模拟方法与地震动预测方程相结合,提出了一种重大水电工程场址设定地震的地震动时程生成方法。该方法基于场址设定地震,首先采用地震动预测方程确定场址的场地相关反应谱;其次建立包含震源和场址的场地模型,通过确定性数值模拟方法生成场址地震动时程;最后对生成的场址地震动时程进行调整,使其反应谱与设计谱相一致,用于工程抗震分析。这一方法生成的地震动时程既考虑了震源机制、传播路径以及局部场地效应等物理背景,又与场地相关的设计地震反应谱保持一致,为重大工程抗震分析与评价提供了一种新的思路。