一种自复位摇摆内筒减震水箱制造技术

本发明专利技术提供的是一种自复位摇摆内筒减震水箱，包括安装在下部支撑结构上的基座、安装在基座上的外筒壁和安装在外筒壁内部的内筒壁，内筒壁与外筒壁之间装有储液水所述基座上沿内筒壁所在位置均匀设置有六个自复位摇摆支座，每个所述自复位摇摆支座包括通过基座埋件安装在基座上的下耳板、通过插销与下耳板连接的上耳板和对称设置在下耳板与上耳板之间的四根预应力杆，所述内筒壁的下端均匀设置有数量与自复位摇摆支座数量相等的内筒壁埋件，内筒壁通过内筒壁埋件与对应的上耳板固定连接，内筒壁与外筒壁之间的上端还设置有阻尼器。本发明专利技术具有抗震性能稳定、减震效果好等优点，同时也具有减小结构造价、具有工厂模块化生产等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种自复位摇摆内筒减震水箱
本专利技术涉及一种减震水箱，尤其涉及一种自复位摇摆内筒减震水箱。
技术介绍
以AP1000、ACP1000、CAP1400等为代表的第三代核电站，普遍采用了非能动的技术路线和设计思想，非能动安全壳冷却系统(PCCS)是非能动技术的重要内容。PCCS系统就是应用物质的重力，流体的自然对流、扩散等基本自然规律，在事故应急时，不用人员干预和外部能源，冷却反应堆厂房(安全壳)的重力水箱喷水，并通过水变成蒸汽带走堆芯余热，进而保证核电系统的安全。以AP1000为例，当事故较小时，该PCCS系统采用钢制安全壳的内部自然循环和钢制安全壳外部自然循环，带走堆芯余热。当严重事故时，通过重力驱动PCCS顶部水箱，实施安全壳外部喷淋，带走余热，保证安全壳安全。AP1000顶部水箱在不用人员干预和外部能源情况下，可以维持工作三天，可以有效地防止核事故发生。顶部水箱结构是提供PCCS非能动功能的水源，具有重要的作用。核电站不允许地震作用下发生破化，与一般民用工业建筑相比，具有较高的抗震要求。核电安全壳属于第一类抗震结构物，它是用来防止发生最大设计事故时放射性物质泄漏到周围环境中。在某种意义上讲，PCCS水箱是核电安全保障系统的关键部件之一。目前，储液类结构的抗震性能并不能满足社会的要求。从美国阿拉斯加地震(Ms8.4,1964)，日本新潟地震(Ms7.5,1964)，美国戈达盆地地震(Ms7.7,1980)，土耳其Kocaeli地震(Ms7.4,1999)，印度古吉拉特地震(Ms.7.4,2001)等地震灾害中，都有储罐类结构发生破坏。2011年日本仙台3.11地震(Ms.8.9,2001)，在造成重大核电事故的同时，也引发储油罐发生破坏，并引起储油罐爆炸。美国NRC报告指出，PCCS水箱的抗震安全应该得到保证。在地震作用下，PCCS顶部重力水箱产生的液体动压力可以简化为两部分:一部分是冲击分量，考虑液体与罐壁同步运动而产生冲击的动水压力；另一部分是对流分量，考虑液体与罐壁之间有相对运动而发生液面晃动，导致罐底和罐壁的对流动水压力。根据结构振动理论可知，提高水箱整体结构阻尼比，会减小冲击分量和对流分量的液动压力，进而减小其产生的基底剪力。建筑结构支座是结构构件之间连接的一种常用方式。在工程上，将结构或构件连接在支承物上的装置，称为支座。常常通过支座将构件支承在基础或某一构件上。同时，支座对它所支承的构件提供约束。根据受力情况来分，建筑结构的支座通常分为固定支座、铰支座、滑移支座等类别。支座是影响建筑结构抗震性能的关键部件。以水箱结构为例，Housner发现1980年智利地震中多数固定支座方式建造的水塔结构破坏严重，但少数以高尔夫球座(Golf-ball-on-a-tee)方式建造的水塔结构基本完好。随后，Chopra、Hamid、Chung、周福霖、欧进萍、吕西林等采用隔震的技术实现结构的摇摆。我国台湾学者郑锦铜等运用机械机构的摇晃及滚动机理研究给出了自复位摇晃式隔震支座。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提高水箱结构的抗震性能和减震效果而提供一种结构简单、造价低的自复位摇摆内筒减震水箱。本专利技术的目的是这样实现的：包括安装在下部支撑结构上的基座、安装在基座上的外筒壁和安装在外筒壁内部的内筒壁，内筒壁与外筒壁之间装有储液水，所述基座上沿内筒壁所在位置均匀设置有六个自复位摇摆支座，每个所述自复位摇摆支座包括通过基座埋件安装在基座上的下耳板、通过插销与下耳板连接的上耳板和对称设置在下耳板与上耳板之间的四根预应力杆，所述内筒壁的下端均匀设置有数量与自复位摇摆支座数量相等的内筒壁埋件，内筒壁通过内筒壁埋件与对应的上耳板固定连接，所述内筒壁与外筒壁之间的上端还设置有阻尼器。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.所述相邻的两根预应力杆之间的距离相等。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术借鉴建筑结构的摇摆剪力墙框架结构体系，提出并实现通过调整内筒壁与基座之间的连接方式，实现内筒壁在地震荷载作用下的摇摆，而内筒壁的大幅晃动与刚性外筒壁的微小变形，使得水箱内部的水出现大幅的非线性运动，提高了结构耗能能力，增加了结构内阻尼，应用自复位摇摆支座转动刚度小、结构转动灵活同时在内筒壁与外筒壁之间布置阻尼器，进一步提高了结构内阻尼，减小了水箱的基底剪力，提高了结构的抗震性能。本专利技术适用于核电安全壳顶部水箱结构的设计，同时也适用于大型工业储罐类水箱结构的设计，具体是提高了水箱结构及下部支撑结构在地震作用下的抗震性能。本专利技术具有抗震性能稳定、减震效果好等优点，同时也具有减小结构造价、具有工厂模块化生产等优势。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是图1的A-A方向的示意图；图3是本专利技术自复位摇摆支座部分的结构示意图；图4是图3的B-B方向的示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。结合图1至图4，为减小结构地震作用，本专利技术提出并实现了核电安全壳顶部水箱的内摇摆结构，本专利技术包括安装在下部支撑结构7上的基座6、安装在基座6上的外筒壁2和安装在外筒壁2内部的内筒壁1，内筒壁1与外筒壁2之间装有储液水4，所述基座6上沿内筒壁1所在位置均匀设置有六个自复位摇摆支座5，每个所述自复位摇摆支座5包括通过基座埋件13安装在基座6上的下耳板12、通过插销11与下耳板12连接的上耳板9和对称设置在下耳板12与上耳板9之间的四根预应力杆10，所述内筒壁1的下端均匀设置有数量与自复位摇摆支座5数量相等的内筒壁埋件8，内筒壁1通过内筒壁埋件8与对应的上耳板9固定连接，也即是在内筒壁1与基座6之间设置了自复位摇摆支座5，从而减小了内筒1结构的转动刚度，实现了地震作用下内筒壁1的摇摆，基于内筒壁与外筒壁的相对变形，在所述内筒壁1与外筒壁2之间的上端还设置有阻尼器3，可以大幅度增加结构阻尼，而提高水箱结构的阻尼，会大幅度减小结构基底剪力，进而提高水箱结构及其下部支撑结构7抗震性能和安全性。所述相邻的两根预应力杆10之间的距离相等。本专利技术提出并实现了应用预应力构件手拉提供拉力，受压不提供压力的特点，结合转动铰支座特征，专利技术非能动类型的自复位转动支座。基本原理是结合核电PCCS水箱结构的特点，应用预应力构件受拉力时提供拉力、受压时卸载的基本力学特征，形成双向复位弯矩。在地震过程中，复位弯矩与转动铰支座结合，实现了结构的自复位功能；同时，应用成熟的防水构造做法，实现了结构密封。也即本专利技术提供的是以核电PCCS(非能动冷却系统)的顶部重力水箱结构为对象，舍弃了传统结构内筒壁1与基座6之间的固定连接方式，提出了自复位摇摆支座5，实现了内筒壁1在地震作用下大幅度晃动，结合刚性壁外筒壁2的微小变形，实现了内部水出现大幅度非线性运动，提高结构耗能能力和内阻尼，并在震后自动恢复原来平衡位置的功能。自复位摇摆支座5结合内筒壁1结构的变形和自复位摇摆支座5的转动特征，基于预应力构件受拉力时提供拉力、受压时卸载的基本力学特征，在传统固定转动支座增加预应力杆10，实现自复位摇摆支座5的自复位功能，并给出了内筒壁与自复位摇摆支座的连接和细部构造。根据本专利技术的内筒壁1和外筒壁2动力特性和地震响应特点，提出并应用内筒壁1的大幅度摆动、刚性壁外筒壁2的微小变形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自复位摇摆内筒减震水箱，包括安装在下部支撑结构上的基座、安装在基座上的外筒壁和安装在外筒壁内部的内筒壁，内筒壁与外筒壁之间装有储液水，其特征在于：所述基座上沿内筒壁所在位置均匀设置有六个自复位摇摆支座，每个所述自复位摇摆支座包括通过基座埋件安装在基座上的下耳板、通过插销与下耳板连接的上耳板和对称设置在下耳板与上耳板之间的四根预应力杆，所述内筒壁的下端均匀设置有数量与自复位摇摆支座数量相等的内筒壁埋件，内筒壁通过内筒壁埋件与对应的上耳板固定连接，所述内筒壁与外筒壁之间的上端还设置有阻尼器。

【技术特征摘要】
1.一种自复位摇摆内筒减震水箱，包括安装在下部支撑结构上的基座、安装在基座上的外筒壁和安装在外筒壁内部的内筒壁，内筒壁与外筒壁之间装有储液水，其特征在于：所述基座上沿内筒壁所在位置均匀设置有六个自复位摇摆支座，每个所述自复位摇摆支座包括通过基座埋件安装在基座上的下耳板、通过插销与下耳板连接的上耳板和...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯钢领，孙海，曹冲，马萱，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23