[发明专利]一种应用于高地震风险区改善隔震设计竖向反应的水箱TMD系统

说明书

本发明提供一种应用于高地震风险区改善隔震设计竖向反应的水箱TMD系统，所述水箱TMD系统包括:水箱，所述水箱整体抬升脱离从而具有独立的水箱底板；加强底环托盘,所述加强底环托盘设置在所述水箱侧壁处；以及支墩,所述支墩设置在所述水箱与所述加强底环托盘间；其中,所述支墩的竖向调谐频率为式中∑K即为所有所述支墩的竖向总刚度，M为所述水箱的总质量，包括所述水箱和其中冲动水质量之和。针对三代核电厂位于超原设计的高地震风险区。在不改动其核岛上部结构和内部核设施全套的原标准设计前提下，通过本发明提供一种应用于高地震风险区的水箱TMD系统来达到改善其核岛基础隔震设计的竖向减震效果。

技术领域

本发明涉及一种应用于高地震风险区改善隔震设计竖向反应的水箱TMD系统(TMD即为Tuned Mass Damper,调谐质量阻尼器)。

背景技术

在高地震风险区，建筑结构基础隔震设计是最常用的抗震技术措施，为了改善基础隔震设计中的效果，Palazzo等将基础隔震结构和TMD结构进行了结合，提出了BIS-TMD(基础隔震+调频质量阻尼器)混合控制的新型结构抗震设计理念。但该做法只是重点考虑水平地震的作用，尚未涉及地震的三向同时作用。

对高地震风险的核电厂，我院认为只有采用核岛基础隔震措施，才是更安全而现实的考虑。我院认为一经采用核岛结构基础隔震设计，核岛土建结构必然有可观的地震位移会带来地下管道破断的不利风险。而事实上在核电厂址发生概率较高的中小地震工况下，三代核电厂原先标准的非基础隔震设计的抗震能力已是可以安全地承受，且更无地下管道破坏的风险。经我院从核电工程设计全局上反复推敲后，终于在2008年首次提出采用基础隔震垫同时配置按一定阈值释放的闭锁装置，这是一种针对核电工程安全的更为完善的基础隔震新方案。这一设想于2009年就成功申请到国家专利(专利号ZL200920167910.3)。它对二代及三代核电厂均可适用。这些闭锁装置完全由地震水平作用自动打开，如把打开阈值选定在原标准设计的抗震能力比OBE稍高的值，它可保证厂址在多发的中小地震下没有地下管道破断的风险发生，也同时作为抗F5级龙卷风装置来阻止期间的核岛隔震结构的水平位移，而在厂址罕遇的大于原SSE的特大地震工况下，闭锁装置非能动地打开，实施核岛的隔震减震，确保了核电厂的安全大局，从而取得了核电工程最佳的安全隔震效果。

2016年我院全面完成了三代非能动核电厂核岛基础隔震设计课题所有的理论分析计算及试验验证，特别是全面完成了核岛基础隔震后所有楼面反应谱的对比。结果显示，对水平楼面谱而言，除1.1Hz以下频段外，隔震后的楼面谱全能被非隔震的计算谱及标准设计的楼面谱所完全包络，好在目前三代非能动核电的所有设备的基频都处在2.0Hz以上。因此，目前按我院专利(ZL 200920167910.3)设计的三代非能动核电厂核岛基础隔震对水平向由原0.3g翻倍成0.6g后按全套的美标核电厂抗震设计标准，是非常有效的。

但对竖向楼面谱对比可发现，0.40g的竖向输入在隔震后的楼面反应普遍不能被0.30g输入的非隔震计算反应谱所包络，也不能被相对较为保守的原标准设计0.30g的竖向楼面设计反应谱在大于7Hz的工程感兴趣频段包络，在尖峰处最大超幅大致为1.5倍(虽然按规范规定对尖峰的超值在频率拓宽后尚可打 0.85折)，但这种超幅毕竟是目前全世界公认的按现有成熟的基础隔震工程技术全出现对竖向是不能减震的设计通病。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种应用于高地震风险区改善隔震设计竖向反应的水箱TMD系统，其特征在于，所述水箱TMD系统包括:

水箱，所述水箱整体抬升脱离从而具有独立的水箱底板；

加强底环托盘,所述加强底环托盘设置在所述水箱侧壁处；以及

支墩,所述支墩设置在所述水箱与所述加强底环托盘间；其中,

所述支墩的竖向调谐频率为