本發(fā)明涉及小型核電隔震技術(shù)，具體涉及一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、小型核電，也稱為小型核反應(yīng)堆或小型模塊化反應(yīng)堆(smr)，是指電功率在30萬千瓦(300兆瓦)以下的核電站。與傳統(tǒng)的大型核電站相比，小型核電站具有功率小、投資少、靈活性強等特點。它們通常采用模塊化設(shè)計，可以整體制造、運輸并快速組裝，從而實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟。

2、目前，由于大型核島造價高，設(shè)計周期長，選址困難以及危害性大的問題，核電站逐步向小型化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，但是隨之而來的問題是廠址選擇更加困難，抗震能力變差。地震是對建筑結(jié)構(gòu)破壞最大的自然災(zāi)害之一，而隔震技術(shù)可以有效地減小地震的破壞，然而一些具備長周期特性、脈沖效應(yīng)的地震動對現(xiàn)有的一些隔震系統(tǒng)依舊存在危害性，并且小型核電由于質(zhì)量較輕，存在反應(yīng)液體晃動等特點，一般橡膠類隔震支座由于隔震效率與上部質(zhì)量耦合，因此無法滿足小型核電反應(yīng)堆模塊化設(shè)計的要求。傳統(tǒng)的摩擦擺隔震支座雖然可以達到設(shè)計要求，但核電結(jié)構(gòu)做地震響應(yīng)分析時，需要三向輸入地震動，而豎向無法承受拉力，并且支座只能針對一個水準(zhǔn)地震作用下進行隔震設(shè)計，不具備多個水準(zhǔn)地震作用的自適應(yīng)性。此外，在含有長周期脈沖地震波作用下，隔震結(jié)構(gòu)容易發(fā)生低頻共振，地震響應(yīng)反而可能被放大而導(dǎo)致支座受拉失穩(wěn)產(chǎn)生巨大破壞。這些缺陷限制了隔震技術(shù)在小型核電領(lǐng)域的應(yīng)用，從而延緩了小型核電系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是：提供一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，使得小型化，標(biāo)準(zhǔn)化的核電系統(tǒng)能夠在不改變自身設(shè)計的情況下滿足不同廠址、不同烈度地震的需求并能夠?qū)崿F(xiàn)抗搖擺和抗傾覆以及快速組裝完成建造，此外不同滑軌面具備一定的自適應(yīng)性也提高了核電系統(tǒng)的安全裕度。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，包括：標(biāo)準(zhǔn)制式的小型核島、與小型核島配套的儀器控制模塊室、通過螺栓連接的裝配式筏板、多功能抗拉式的軌道滑移支座、與軌道滑移支座配套的支墩、位于底部的基座；小型核島、儀器控制模塊室均安裝在裝配式筏板上，裝配式筏板的下端通過支墩與軌道滑移支座相接，軌道滑移支座的下端通過支墩與基座相接；軌道滑移支座包括上滑軌、鉸接滑塊組、下滑軌，上滑軌和下滑軌平行正交布置；鉸接滑塊組包括上滑塊、支撐塊、下滑塊、高強螺栓，與上滑軌配合的上滑塊與支撐塊通過高強螺栓鉸接，與下滑軌配合的下滑塊與支撐塊通過高強螺栓鉸接；軌道滑移支座的上滑軌和下滑軌均包含四種特征的滑軌，分別為：固定曲率半徑，固定摩擦系數(shù)型；固定曲率半徑，變摩擦系數(shù)型；變曲率半徑，固定摩擦系數(shù)型；變曲率半徑，變摩擦系數(shù)型；根據(jù)廠址特征，選用對應(yīng)特征的滑軌組成軌道滑移支座，多個軌道滑移支座組成隔震層。

4、作為一種優(yōu)選，裝配式筏板為預(yù)制式，設(shè)有多個螺栓孔，與坐落在上部的小型核島以及儀器控制模塊室通過螺栓連接。采用這種結(jié)構(gòu)后，裝配式筏板為標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制式，可進行模塊化設(shè)計和快速裝配。

5、作為一種優(yōu)選，小型核島的外殼的下部設(shè)置有與裝配式筏板的螺栓孔相對應(yīng)的螺絲孔；儀器控制模塊室的外箱的下部設(shè)置有與裝配式筏板的螺栓孔相對應(yīng)的螺絲孔。采用這種結(jié)構(gòu)后，小型核島為標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制式，小型核島與儀器控制模塊室可通過螺栓與裝配式筏板快速裝配連接。

6、作為一種優(yōu)選，基座與地面固定或與移動的運輸工具固定。

7、作為一種優(yōu)選，隔震層中，軌道滑移支座的數(shù)量及布置位置由兩個方向的軌道滑移支座的特性決定；隔震層兩個方向的等效質(zhì)心和剛心與隔震層以上的上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心均獨立調(diào)整，互不影響。

8、作為一種優(yōu)選，軌道滑移支座中，上滑軌的下側(cè)為滑軌面，滑軌面的形狀為上凹的弧形面；下滑軌的上側(cè)為滑軌面，滑軌面的形狀為下凹的弧形面；上滑軌和下滑軌的兩側(cè)均設(shè)有側(cè)向的凸起部位，上滑塊的上端和下滑塊的下端均設(shè)有夾持部位，夾持部位卡入凸起部位；將上滑塊的下部與支撐塊的上部連接的高強螺栓的長度方向沿著上滑軌的寬度方向設(shè)置，且高強螺栓水平設(shè)置；將下滑塊的上部和支撐塊的下部連接的高強螺栓的長度方向沿著下滑軌的寬度方向設(shè)置，且高強螺栓水平設(shè)置。采用這種結(jié)構(gòu)后，即通過凸起部位和夾持部位配合的結(jié)構(gòu)，防止在豎向地震作用下上、下滑軌脫離以及傾覆搖擺；采用鉸接滑塊組的連接方式，上、下卡扣與滑塊能夠協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)動，避免了只有上、下滑塊隨滑移面曲率轉(zhuǎn)動，而卡扣不轉(zhuǎn)動的弊端。它形成一種只可以沿正交方向轉(zhuǎn)動的鉸接體系，保證上、下滑軌在運行過程中完全平行正交，使上部結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)傾斜。通過鉸接滑塊組的卡扣和高強螺栓組成的特定約束功能使得上部結(jié)構(gòu)只能平動，不能上下分離和搖擺。

9、作為一種優(yōu)選，固定曲率半徑，固定摩擦系數(shù)型滑軌為：滑軌面為一固定曲率半徑的圓弧面，整條圓弧面具有相同摩擦系數(shù)；固定曲率半徑，變摩擦系數(shù)型滑軌為：滑軌面為一固定曲率半徑的圓弧面，整條圓弧面被分為若干個區(qū)域，每個區(qū)域的摩擦系數(shù)不相同，摩擦系數(shù)大小分布整體表現(xiàn)為從中間滑軌面到兩端滑軌面按照一定比例增加；變曲率半徑，固定摩擦系數(shù)型滑軌為：滑軌面分為多個區(qū)域，每個區(qū)域的曲率半徑不相同，摩擦系數(shù)相同；變曲率半徑，變摩擦系數(shù)型滑軌為：滑軌摩擦面由中部圓弧形滑面和與圓弧形滑面端點相切的直線型滑面組成，圓弧區(qū)域摩擦系數(shù)小，直線區(qū)域摩擦系數(shù)大。

10、作為一種優(yōu)選，軌道滑移支座中，根據(jù)功能需求選取一種或兩種特征的滑軌，結(jié)合鉸接滑塊組，組裝成軌道滑移支座。

11、作為一種優(yōu)選，通過調(diào)整軌道滑移支座的安裝位置使隔震層的等效質(zhì)心和剛心與上部結(jié)構(gòu)的重合。軌道滑移支座數(shù)量及布置位置由上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及剛心和質(zhì)心決定。

12、作為一種優(yōu)選，根據(jù)廠址特征，選用對應(yīng)特征的滑軌的原則如下：對位移約束要求較高時，兩個方向選擇相同的固定曲率半徑，變摩擦系數(shù)型滑軌；對反應(yīng)液體晃動頻率敏感度要求較高時，兩個方向選擇相同的變曲率半徑，固定摩擦系數(shù)型滑軌；對隔震效果要求較高時，兩個方向選擇固定曲率半徑，固定摩擦系數(shù)型以及變曲率半徑，變摩擦系數(shù)型滑軌進行組合；要求具備多級設(shè)防能力時，兩個方向選擇固定曲率半徑，變摩擦系數(shù)型以及變曲率半徑，變摩擦系數(shù)型滑軌進行組合。

13、本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

14、本發(fā)明的可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，小型核島及配套的儀器控制模塊室可采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、快速裝配式安裝。結(jié)合基于功能需求靈活設(shè)計的隔震層，能夠適用不同廠址，不同地震烈度區(qū)而不需要重新進行上部結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。不同的地震烈度區(qū)選取不同功能的滑軌進行組合安裝，并且其獨特的鉸接滑塊組配合滑軌可避免結(jié)構(gòu)體系在豎向地震作用下發(fā)生提拉、傾覆以及搖擺的現(xiàn)象。裝配式筏板上的零件均采用螺栓連接的方式，同時裝配式筏板采用預(yù)制式，方便進行模塊化設(shè)計。

技術(shù)特征：

1.一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，其特征在于，包括：標(biāo)準(zhǔn)制式的小型核島、與小型核島配套的儀器控制模塊室、通過螺栓連接的裝配式筏板、多功能抗拉式的軌道滑移支座、與軌道滑移支座配套的支墩、位于底部的基座；小型核島、儀器控制模塊室均安裝在裝配式筏板上，裝配式筏板的下端通過支墩與軌道滑移支座相接，軌道滑移支座的下端通過支墩與基座相接；軌道滑移支座包括上滑軌、鉸接滑塊組、下滑軌，上滑軌和下滑軌平行正交布置；鉸接滑塊組包括上滑塊、支撐塊、下滑塊、高強螺栓，與上滑軌配合的上滑塊與支撐塊通過高強螺栓鉸接，與下滑軌配合的下滑塊與支撐塊通過高強螺栓鉸接；

2.按照權(quán)利要求1所述的一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，其特征在于：裝配式筏板為預(yù)制式，設(shè)有多個螺栓孔，與坐落在上部的小型核島以及儀器控制模塊室通過螺栓連接。

3.按照權(quán)利要求2所述的一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，其特征在于：小型核島的外殼的下部設(shè)置有與裝配式筏板的螺栓孔相對應(yīng)的螺絲孔；儀器控制模塊室的外箱的下部設(shè)置有與裝配式筏板的螺栓孔相對應(yīng)的螺絲孔。

4.按照權(quán)利要求1所述的一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，其特征在于：基座與地面固定或與移動的運輸工具固定。

5.按照權(quán)利要求1所述的一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，其特征在于：隔震層中，軌道滑移支座的數(shù)量及布置位置由兩個方向的軌道滑移支座的特性決定；隔震層兩個方向的等效質(zhì)心和剛心與隔震層以上的上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心均獨立調(diào)整，互不影響。

6.按照權(quán)利要求1所述的一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，其特征在于：軌道滑移支座中，上滑軌的下側(cè)為滑軌面，滑軌面的形狀為上凹的弧形面；下滑軌的上側(cè)為滑軌面，滑軌面的形狀為下凹的弧形面；上滑軌和下滑軌的兩側(cè)均設(shè)有側(cè)向的凸起部位，上滑塊的上端和下滑塊的下端均設(shè)有夾持部位，夾持部位卡入凸起部位；將上滑塊的下部與支撐塊的上部連接的高強螺栓的長度方向沿著上滑軌的寬度方向設(shè)置，且高強螺栓水平設(shè)置；將下滑塊的上部和支撐塊的下部連接的高強螺栓的長度方向沿著下滑軌的寬度方向設(shè)置，且高強螺栓水平設(shè)置。

7.按照權(quán)利要求6所述的一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，其特征在于：

8.按照權(quán)利要求1所述的一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，其特征在于：軌道滑移支座中，根據(jù)功能需求選取一種或兩種特征的滑軌，結(jié)合鉸接滑塊組，組裝成軌道滑移支座。

9.按照權(quán)利要求5所述的一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，其特征在于：通過調(diào)整軌道滑移支座的安裝位置使隔震層的等效質(zhì)心和剛心與上部結(jié)構(gòu)的重合。

10.按照權(quán)利要求1所述的一種可基于功能需求模塊化設(shè)計的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)廠址特征，選用對應(yīng)特征的滑軌的原則如下：

技術(shù)總結(jié)
一種可基于功能需求變化的小型核電抗拉隔震系統(tǒng)，包括小型核島、儀器控制模塊室、裝配式筏板、軌道滑移支座、支墩、基座；軌道滑移支座包括上滑軌、鉸接滑塊組、下滑軌，上、下滑軌平行正交布置；鉸接滑塊組包括上滑塊、支撐塊、下滑塊、高強螺栓，上滑塊與支撐塊通過高強螺栓鉸接，下滑塊與支撐塊通過高強螺栓鉸接；上、下滑軌均包含四種特征的滑軌，分別為：固定曲率半徑，固定摩擦系數(shù)型；固定曲率半徑，變摩擦系數(shù)型；變曲率半徑，固定摩擦系數(shù)型；變曲率半徑，變摩擦系數(shù)型；根據(jù)廠址特征，選用對應(yīng)特征的滑軌組成軌道滑移支座，多個軌道滑移支座組成隔震層。本發(fā)明可采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、快速裝配式安裝，屬于小型核電隔震技術(shù)。

技術(shù)研發(fā)人員：譚平,楊奎,張亞飛,孫萌,冼志彬
受保護的技術(shù)使用者：廣州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9