CN103216123B - 核电常规岛防甩击装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电常规岛防甩击装置，包括：钢筋混凝土框架剪力墙结构，所述的框架剪力墙结构包括剪力墙体和楼板；以及设置在所述剪力墙体和楼板上的防止高能管道甩击的防甩击装置开孔，其中所述防甩击装置开孔设有容纳高能管道的通道。该装置为钢筋混凝土结构，不仅满足防甩击荷载设计的要求，而且施工方便，节省造价。

Description

核电常规岛防甩击装置
技术领域
本发明涉及防甩击装置领域，具体涉及一种核电常规岛防甩击装置。
背景技术
在核电站的平面布置中，常规岛主厂房与核岛的重要厂房距离很近。机组主蒸汽管等管道在常规岛主厂房内存在爆裂的可能性。管道突然破裂，泄漏的高压流体会对管道产生很大的横向力，在力的作用下，破裂的管道会获得很高的横向速度，通常会绕着管道上的一个局部变形区作高速旋转运动，考虑到管道甩动和流体冲击产生的动态效应，为了在可能出现管道破裂后进行紧急停堆和减轻管道破裂产生的后果，要设计防甩件来吸收管道的甩动动能。如果管道的甩击没有被有效的约束住可能会甩向核岛方向，威胁到核岛的安全。
目前，核电常规岛采用钢支撑框架防甩击装置。采用钢结构的梁柱框架及垂直支撑、水平支撑形成承受荷载的钢支撑框架结构体系。在需要承受甩击荷载的位置(防甩点)设置钢梁及与钢梁连接的防甩件承受甩击荷载并通过框架及支撑把甩击荷载传递到基础。
然而钢支撑框架结构抗侧力体系刚度较小，用来承受巨大的甩击力就势必使得结构构件的截面很大。采用巨大的钢结构构件使得钢结构的加工困难，对大构件、厚板的焊缝集中和温度应力的影响较大，加工质量不易控制。大型钢构件超长、超重，公路运输不仅需要大型运载车辆，而且对运输道路也有很高的要求。大型钢构件的现场吊装难度大，需要大吨位的起吊设备，现场安装场地很狭小，大型施工设备的工作空间很难满足，对相邻的厂房、设备的施工都有影响。钢支撑框架防甩击装置用钢量很大，造价高昂，不利于节约工程造价。此外在每一个防甩位置需要一套钢支撑框架防甩击装置相连接的防甩件，整个防甩件装置需要多套防甩件。防甩件价格昂贵，不利于节约工程造价。
发明内容
本发明的目的是提供了一种核电常规岛防甩击装置，该装置为钢筋混凝土结构，不仅满足防甩击荷载设计的要求，而且施工方便，节省造价。
本发明的核电常规岛防甩击装置，包括：
钢筋混凝土框架剪力墙结构，所述框架剪力墙结构包括剪力墙体和楼板；和
设置在所述剪力墙体和楼板上的防止高能管道甩击的防甩击装置开孔，所述防甩击装置开孔设有容纳高能管道的通道。
在另一优选例中，所述防甩击装置为多层的钢筋混凝土框架结构。
在另一优选例中，所述高能管道包括主蒸汽管和主给水管。
在另一优选例中，所述防甩击装置开孔设置在高能管道的焊缝处或焊缝处的附近。
在另一优选例中，所述高能管道包括第一水平管道、垂直管道和第二水平管道；并且所述第一水平管道通过第一弯头与所述垂直管道连接，所述垂直管道通过第二弯头与第二水平管道连接。
在另一优选例中，所述防甩击装置开孔分别设置在靠近所述第一水平管道与第一弯头的连接处，和靠近所述垂直管道与第一弯头的连接处。
在另一优选例中，所述防甩击装置还包括设置在靠近所述垂直管道与所述第二弯头的连接处的防甩击装置开孔。
在另一优选例中，所述防甩击装置还包括设置在所述垂直管道长度的1/3至2/3之间的防甩击装置开孔。
在另一优选例中，所述墙体和/或楼板上的防甩击装置开孔的通道的侧壁设有框形钢梁架防甩件。
在另一优选例中，所述防甩击装置开孔的截面积为非工作状态下的高能管道截面积的1.2-3倍(较佳地为1.5-2倍)，并且所述高能管道偏装于防甩击装置开孔的通道中。
在另一优选例中，所述防甩击装置开孔为方形或八边形。
在另一优选例中，所述开孔上下两端之间的垂直距离为850－900mm。
在另一优选例中，所述的防甩击装置开孔具有水平两个方向抗侧力和上下垂直两个方向抗侧力的结构体系。
在另一优选例中，所述防甩击装置开孔的水平两个方向的抗侧力为7840-9800KN(800-1000吨)。
在另一优选例中，所述防甩击装置开孔的上下垂直两个方向抗侧力为15680-19600KN(1600-2000吨)。
在另一优选例中，所述墙体和/或楼板上的防甩击装置开孔的通道两侧设有对穿螺栓孔。
在另一优选例中，所述防甩击装置整体为钢筋混凝土框架剪力墙结构。
在另一优选例中，所述防甩击装置的横向剪力墙之间的跨度为3-9m。
在另一优选例中，所述防甩击装置的纵向剪力墙之间的跨度为6-12m。
在另一优选例中，所述剪力墙体的厚度为0.3-1.5m。
在另一优选例中，所述防甩击装置开孔间距为3.15-3.3m。
在另一优选例中，所述防甩击装置还包括钢筋混凝土框架结构。
在另一优选例中，所述防甩击装置的每层层高相同或不同。
在另一优选例中，所述的防甩击装置的楼层高度为10.0-40.0m。
在另一优选例中，防甩击装置的楼板厚度为0.1-0.8m，优选为0.2m。
在另一优选例中，所述防甩击装置还包括非核级电缆和设备。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1为本发明核电常规岛防甩击装置俯视结构示意图。
图2为本发明核电常规岛防甩击装置沿A-A面剖视示意图。
具体实施方式
发明人经过广泛而深入地研究，开发了一种核电常规岛防甩击装置，该装置采用钢筋混泥土结构，并在高能管道穿过的位置设有开孔，该装置不仅结构布置灵活，施工简便，造价成本降低，并且由于整个装置结构共同形成水平两个方向的抗侧力以及竖向力的结构体系，因此结构刚度以及承载力都能满足防甩击荷载设计的要求。在此基础上，完成了本发明。
术语
如本文所用，所述“核电常规岛”为核电装置中汽轮发电机组及其配套设施和它们所在厂房的总称。常规岛的主要功能是将核岛产生的蒸汽的热能转换成汽轮机的机械能，再通过发电机转变成电能。
如本文所用，所述“防甩击装置”为核电机组主蒸汽管等管道在常规岛主厂房爆裂有可能影响核岛相关厂房安全，用于防止主蒸汽等高温高压管道甩动时撞击核岛相关厂房的装置。
如本文所用，所述“防甩件”是指与管道支撑部分固定连接并与防甩击装置相连的部件，用于限制管道破裂时的甩击变形并把甩击力传递给防甩击装置。防甩件一般包括U型螺杆，销钉等。
本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以任何被提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例
如图1所示，本发明的防甩击装置包括钢筋混凝土框架剪力墙结构，所述的框架剪力墙结构包括剪力墙体1和楼板2；以及设置在所述剪力墙体1和楼板2上的防止高能管道甩击的防甩击装置开孔3，其中所述防甩击装置开孔设有容纳高能管道的通道4。
高能管道6包括第一水平管道61、垂直管道62和第二水平管道63；第一水平管道61通过第一弯头64与垂直管道62连接，垂直管道62通过第二弯头65与第二水平管道63连接。
本发明所述“防甩击装置开孔”和“开孔”可互换使用。防甩击装置开孔可根据现场施工的需要确定开孔的数目。在本发明的防甩击装置中，防甩击装置开孔3设置在靠近第一水平管道61与第一弯头64的连接处以及靠近垂直管道62与第一弯头64的连接处。防甩击装置还包括设置在靠近垂直管道62与第二弯头65的连接处的防甩击装置开孔3。在垂直管道62长度的1/3至2/3之间还设有防甩击装置开孔3。
防甩击装置开孔的通道4主要用于高能管道的安装以满足管道水平走向，开孔的形状无特别要求，可根据高能管道的形状来设置，较佳地为方孔。开孔的位置可根据高能管道焊接的位置以及水平分布来设置，较佳地，墙体的防甩击装置开孔间距为3.15-3.3m。高能管道6一般包括主蒸汽管和主给水管。由于高能管道6进入汽机房后存在焊缝等位置爆裂的可能性(管道在圆周方向或纵向破裂)，因此开孔通常设置在高能管道6的焊缝位置(即防甩点)，以防止管道爆裂时产生的甩击。
在墙体1上的开孔内侧可设有预埋钢板或钢梁架防甩件(图中未示出)，以用于固定高能管道6，并且用以加强防甩击的效果。在所述墙体上的开孔的通道两侧也可埋设对穿螺栓孔5，一方面用于一般的管道支吊架使用，另一方面可通过埋设的对穿螺栓孔5更加方便地与其他设计的防甩件(如U形防甩件)连接，以加强防甩击装置的抗甩击功能。
本发明的防甩击装置可以是整体为钢筋混凝土框架剪力墙结构，也可以是部分地为钢筋混凝土框架剪力墙结构，当防甩击装置部分为钢筋混凝土框架剪力墙结构时，其纵向结构为钢筋混凝土框架剪力墙结构，横向结构为钢筋混凝土框架剪力墙结构和钢筋混凝土梁柱结构，
钢筋混凝土墙体、柱和梁的布置可根据功能需要及受力计算来设置。剪力墙墙体的厚度一般为0.3-1.5m，较佳地为0.6-0.8m。根据设计和施工需要，各面墙体的厚度以及各个墙体之间的跨度可以一致也可以不同。通常防甩击装置的横向剪力墙11之间的跨度为3.0-9.0m，较佳地为4.2-7.5m，防甩击装置的纵向剪力墙12之间的跨度为6-12m，较佳地为8m。本发明的防甩击装置根据高能管道6的安装及走向分布可以为单层或多层结构。各层楼板2的厚度以及楼层的高度可根据管道防甩功能和施工需要来计算设计，各层楼板2的厚度以及每个楼层的高度可相同或不同，楼板2的厚度通常为0.1-0.8m，优选为0.2m。楼层的高度通常为10.0-40.0m，优选为36.5m。
当高能管道6竖向需要设置防甩击点时，可在相应的楼层的楼板2处设置防甩击装置开孔。所述防甩击装置开孔设有容纳高能管道的通道4，以满足管道纵向走向，开孔的形状无特别要求，可根据高能管道6的形状来设置，较佳地为方孔。开孔的位置可根据高能管道焊接的位置以及竖向分布来设置，较佳地，楼板2上的防甩击装置开孔3的间距为3.15-3.3m。
目前钢框架结构防甩击装置的抗侧力体系刚度较小，侧向变形一般在100-200mm，而本发明的防甩击装置的开孔具有水平两个方向抗侧力和上下垂直两个方向抗侧力的结构体系。防甩击装置开孔的水平两个方向的抗侧力为7840-9800KN(800-1000吨)。防甩击装置开孔的上下垂直两个方向抗侧力为15680-19600KN(1600-2000吨)。侧向变形可以控制在50mm以内。较佳地，可在墙体和/或楼板上的防甩击装置开孔的通道的侧壁设置框形钢梁架防甩件，用以加强防甩击的效果。在所述楼板的开孔的通道两侧也可埋设有对穿螺栓孔(图中未示出)，一方面用于一般的管道支吊架使用，另一方面可通过埋设的对穿螺栓孔更加方便地与其他设计的防甩件(如U形防甩件)连接，以加强防甩击装置的抗甩击功能。
防甩击装置的开孔的形状可为方形或八边形，不仅能承受管道甩击时垂直以及水平方向的甩击力，而且可以防止管道甩击时斜向上的甩击力，全面增强了防甩效果。开孔上下两端之间的垂直距离约为850－900mm。防甩击装置开孔的截面积为非工作状态下的高能管道截面积的1.2-3倍(较佳地为1.5-2倍)，并且高能管道偏装于防甩击装置开孔的通道中，充分考虑了高能管道受热时易膨胀的特点。
目前钢框架结构防甩击装置为了达到应有的防甩击效果，其结构构件的截面很大，并且结构跨度大，通常在25-27m，占地面积约300m2，本发明的防甩击装置采用钢筋混凝土结构跨度仅8-9m，占地面积约100m2。大大增加了常规岛主厂房内的有效使用面积，减小主厂房总长度，可以方便厂区总平面的布置。
本发明的防甩击装置采用钢筋混凝土结构与常规岛主厂房结构之间留有结构缝完全脱开，不会影响常规岛主厂房的结构形式、布置及结构设计。避免了钢框架结构防甩击装置需要与主厂房整体联算对设计带来的影响。可以大大较少主厂房的设计难度，提高设计效率，设计时间可以减少约一个月。同时有利于主厂房的设计优化，可以使主厂房用钢量减少约100吨。
本发明的防甩击装置采用钢筋混凝土结构竖向的混凝土剪力墙及水平的混凝土楼板结构与高能管道的布置、走向没有任何限制，可以使管道按最优的方案的布置，避免了钢框架结构防甩击装置需要避让支撑构件不利因素。
本发明的防甩击装置采用整体或部分为钢筋混凝土框架剪力墙结构，因此整个现浇混凝土结构具有水平两个方向的抗侧力及竖向力的结构体系，克服了传统的钢支撑框架结构因抗侧力体系刚度较小，需要采用截面很大的结构构件来承受巨大的甩击力的不足。
在所述防甩击装置中，还可根据需要安装其他的设备，例如包括非核级电缆和设备。
与现有技术相比，本发明的防甩击装置的主要优点：
(1)本发明为钢筋混凝土结构，结构的刚度及承载力都很容易满足防甩击荷载设计的要求，质量容易控制。
(2)本发明防甩击装置占地小，布置灵活，可以根据功能要求及现场实际条件找到最合理的结构布置。
(3)本发明防甩击装置比目前功能类似使用的钢结构装置大大节省造价。
(4)本发明防甩击装置不需要额外配置价格昂贵的防甩件，管道安装更方便。并且根据需要，也可以很方便地与防甩件连接，使用灵活。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种核电常规岛防甩击装置，其特征在于，所述防甩击装置包括：
钢筋混凝土框架剪力墙结构，所述框架剪力墙结构包括剪力墙体和楼板；和
设置在所述剪力墙体和楼板上的防止高能管道甩击的防甩击装置开孔，所述防甩击装置开孔设有容纳高能管道的通道。
2.如权利要求1所述的防甩击装置，其特征在于，所述防甩击装置为多层的钢筋混凝土框架结构。
3.如权利要求1所述的防甩击装置，其特征在于，所述高能管道包括第一水平管道、垂直管道和第二水平管道；并且所述第一水平管道通过第一弯头与所述垂直管道连接，所述垂直管道通过第二弯头与第二水平管道连接。
4.如权利要求3所述的防甩击装置，其特征在于，所述防甩击装置开孔分别设置在靠近所述第一水平管道与第一弯头的连接处，和靠近所述垂直管道与第一弯头的连接处。
5.如权利要求3所述的防甩击装置，其特征在于，所述防甩击装置还包括设置在靠近所述垂直管道与所述第二弯头的连接处的防甩击装置开孔。
6.如权利要求1所述的防甩击装置，其特征在于，所述墙体和/或楼板上的防甩击装置开孔的通道的侧壁设有框形钢梁架防甩件。
7.如权利要求1所述的防甩击装置，其特征在于，所述的防甩击装置开孔具有水平两个方向抗侧力和上下垂直两个方向抗侧力的结构体系。
8.如权利要求1所述的防甩击装置，其特征在于，所述墙体和/或楼板上的防甩击装置开孔的通道两侧设有对穿螺栓孔。
9.如权利要求1所述的防甩击装置，其特征在于，所述防甩击装置还包括非核级电缆和设备。
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