NB/T 20303-2014.Design requirements for prestressed concrete containments for pressure water reactor nuclear power plants.
1范围
NB/T 20303规定了压水堆核电/预应力混凝土安全壳的设计原则、荷载与荷载组合、材料选用、预应力混凝土壳体设计、筏板基础设计、钢衬里及共锚固系统设计以及安全壳结构整体性试验和密封性试验的要求。
NB/T 20303适用于压水堆核电厂带钢衬里的承压后张法预应力混凝土安全壳结构设计。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注H期的引用文件，仪所注F期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 50007-2011 建筑地 基基础设计规范
GB 50009-2012 建筑结构荷 载规范
GB 50010-2010 混凝土结构设计规范
GB 50011-2010建筑抗震 设计规范
GB 50017-2003 钢结构设计规范
NB/T 20005.7-2010 压水堆核电厂 用碳钢和低合金钢第7部分: 1. 2. 3级钢板
NB/T 20012-2010 压水堆核电厂核安全有关的混凝土结构设计规范
NB/T 20018核电厂安全壳密封性试验
NB/T 20105核电厂厂房设计荷载规范
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1荷载效应load effect
出荷载引起的结构或结构构件的反应。
示例:内力、变形和裂缝等。
3.2荷载效应组合load effect combination
按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载效应设计值规定的组合。
3.3后张法预应力混凝土post-prestressed concrete
在结构中预留预应力孔道并浇筑混凝土,待混凝土达到指定强度后再穿钢束张拉，并利用锚具将预张拉力传给混凝土，使结构在承受外荷载之前预先受到一定的压应力。

ICS27.120.20
备案号：46488-2014
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NB/T20303—2014
代替EJ/T926-1995
压水堆核电厂
预应力混凝土安全壳设计规范
Design requirements for prestressed concrete containments for pressure waterreactor nuclear power plants2014-06-29发布
国家能源局
2014-11-01实施
规范性引用文件
术语和定义
设计原则
荷载和作用
预应力混凝上壳体设计
筱板基础设计
钢衬里及锚固系统设计
安全壳结构强度试验
安全壳密封试验
附录A（规范性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
附录D（资料性附录）
附录E（资料性附录）
预应力钢束与孔道壁之间的摩擦损失扭切应力计算，
预应力效应计算方法
混凝土弹性压缩损失。
应力松弛损失计算
NB/T20303--2014
NB/T203032014
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准代替EJ/T926—1995《压水堆核电厂预应力混凝土安全壳设计规范》。与EJ/T9261995相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：增加了对严重事故的设计原则以及密封性的要求：荷载及荷载组合中增加了对严重事故工况的规定：增加了对外部人为事件、严重事故以及特殊组合的验收准则修改了安全壳钢筋、钢绞线，钢衬里材料的要求，补充了温度计算的要求以及混凝土收缩徐变的计算规定：
补充了预应力效应计算和损失的计算方法，补充了镭固区的设计方法以及预应力孔道的构造要求：
一增加了筱板基础的计算要求，裂缝宽度验算的要求：修改了钢衬里应变计算和构造要求：补充了安全壳强度试验理设的仪表要求：修改了密封性试验的要求。
本标准的编制参考了国内外最新的相关标准和规范，总结了我国目前已建和在建核电厂预应力混凝土安全壳结构设计的工程实践。本标准由能源行业核电标准化技术委员会提。本标准由核工业标准化研究所归口。本标准起草单位：中国核电.L程有限公司。本标准主要起草人：王黎丽、张超琦、孟剑、李玉民、贾汇、周洪琦、张卫国。本标准所代替的EJ/T926于1995年7月首次发布。II
1范围
NB/T203032014
压水堆核电厂预应力混凝土安全壳设计规范本标准规定了压水堆核电厂预应力混凝土安全壳的设计原则、荷载与荷载组合、材料选用、预应力混凝土壳体设计、筱板基础设计，钢衬单及其错固系统设计以及安全壳结构整体性试验和密封性试验的要求。
本标准适用于压水堆核电带钢衬里的承压后张法预应力混凝土安全壳结构设计。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注H期的引用文件，仪所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50007—2011建筑地基基础设计规范GB50009—2012
建筑结构荷载规范
GB50010—2010
GB50011—2010
GB50017—2003
混凝土结构设计规范
建筑抗震设计规范
钢结构设计规范
NB20005.72010压水堆核电厂用碳钢和低合金钢第7部分：1、2、3级钢板NB/T20012——2010
压水堆核电厂核安全有关的混凝土结构设计规范NB/T20018
NB/T20105
3术语和定义
核电厂安全壳密封性试验
核电厂厂房设计荷载规范
下列术语和定义适用于本文件。3.1
荷载效应
load effect
出荷载引起的结构或结构构件的反应。示例：内力、变形和裂缝等。
荷载效应组合load effect combination按极限状态设计时，为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载效应设计值规定的组合。3.3
后张法预应力混凝土 post-prestressed concrete在结构中预留预应力孔道并浇筑混凝土，待混凝土达到指定强度后再穿钢束张拉，并利用锚具将预张拉力传给混凝土，使结构在承受外荷载之前预先受到一定的压应力。3.4
loss of prestressing
预应力损失
HiiKAoNiKAca
NB/T203032014
钢束中的应力在张拉过程中、张拉完成后以及随后的一段时间因各种因素会变小。3.5
薄膜应力
membrane stress
沿安全壳环向或经向均匀分布，等于沿所取截面厚度应力的平均值。3.6
衬里Tiner
为形成密闭空间附着在混凝土安全壳内的永久性金属薄板。3.7
anchorage system
锚固系统
在安全壳的设计寿期中应能保持预应力钢束的特征强度并将其预应力传递在安全壳光体上所用的永久性锚固装置。
4设计原则
安全壳结构的设计应根据安全光系统总体设计要求进行，并应碗定以下内容：41
正常运行工况、设计基准事故工况下安全壳的压力和温度：a）
设计基雅事故，产重事故敬工况下安全壳内压力和温度变化的时程曲线：可能损舍安全壳的冲击何载和击何载的来源及大小，包括在正常运行工况，改计基准事故和严重事故工况下管道对于安全壳的作用力：安全壳的充许泄漏率：
放射性屏蔽要求；
设计寿期。
2设计中应考患厂址环境因素对安全壳结构的影响。考患的厂址环境因素主要有：4.2
厂区地基及其附近地区斜坡的稳定性：设计基准地震动参数、地基液化等：暴雨、洪水、雪灾、台风、龙卷风、海啸或湖涌等自然现象：极端环境温度：
自然环境对结构材料的影响，诸如空气中的含氧物和其他有害物质、侵蚀性地下水的腐蚀：飞机坠毁、化学品爆炸等外部人为事件。3安全壳结构的设计应满足强度和密封性的要求：4.3
安全壳结构的强度应根据永久荷裁，活荷载，预应力、气候作用，设计其准事故况下产生的内压利温度以及飞射物、设备反力等荷载效应进行计算。强度计算中还应考白然事件和人为事件的作用以及降温、降压系统对安全壳的影响：严重事故工况下应保证安全壳结构的完整性：安全壳结构内放射性物质的外逸，在所有运行工况和试验状态下不得超过规定的限值，在设计基准事故工况下不得超过安全壳允许泄漏率的限值；d)
在严重事故工况下，设计中应充分地估计和考患密封性：安全光结构的设计应使之在核电厂运行前能进行规定压力下的压力试验，以验证其结构的整体e
安全完结构的设计应在全部贯穿件安装完毕之后使之能进行设计压力下的密封性试验，以验证f）
其是否超过规定的容许泄漏率值。安全壳结构的耐久性设计应包括以下内容44
a）安全壳设计寿期、环境类别及其作用等级：2
iiiKAoNikAca
b)安全壳结构材料的耐久性质量要求：安全壳普通钢筋的混凝土保护层原度；d
安全壳裂缝的控制要求。
5荷载和作用
NB/T20303-2014
5.1安全壳结构应按下列规定的荷载作用进行设计。如存在符合特定厂址条件的其他任何荷载和作用，则设计时应考虑这类荷载和作用。5.2正常荷载。正常荷载是指核电厂在建造期间、试验期间及正常运行和停堆期间遇到的荷载和作用，包括：
D一永久荷载，包括结构白重、液体静压力、固定设备荷载、七压力以及混凝士的收缩和徐a)
变等：
L一活荷载，包括可移动的设备荷载、其他可变荷载（例如人员重量、建造荷载、吊车荷载等）：
由施加预应力而产生的荷载：
由启动卸压阀或其它高能装置而引起的荷载：在正常运行或停堆期间极端的瞬态或稳态状况下的温度作用：在正带运行或停堆期问极端的瞬态或稳态状况下的管道反力：一由安全壳内部或外部压力变化而引起的压力荷载安全光进行整体性试验时的压力荷载，应能模拟设计基准事故下安全的压力和温度效安全壳进行整体性试验期间的温度作用，一般可按20℃考虑。5.3异常荷载。异常荷载是指设计基准事故引起的荷载和作用，包括：Pa
由设计基准事故在安全党内引起的相对压力（设计压力）荷载：由设计基准事故引起的温度作用，包括To：由设计基准事故引起的管道反力，包括Ro：由设计基准事故引起的局部荷载，包括：R在设计基准事故工况下由高能管道破裂而作用于安全壳上的反力，1)
2）R，一在设计基准事故工况下由高能管道破裂所产生的喷射冲士而作用于安全壳的荷载Rmm一在设计基准事故T.况下由高能管道破裂所产生的撞击而作用于安全壳的荷载。3)
一由于内部水流而作用于安全壳的荷载（根据总体设计要求确定）。5.4严重环境荷载。严重环境荷载是指核电厂寿期内偶然遇到的环境荷载和作用，包括：a）W—厂址的风荷载标准值，可按GB50009—2012中8.1.1的规定计算。其中基本风压W按100a一遇的3s钟的平均最人风速V（m/s）确定，W。=V/1600（kN/m2）：b）E一一运行安全地震动产生的地震作用，包括由运行安全地震动引起的管道和设备的地震作用。地震作用时的重力荷载代表值仅考虑永久荷载和实有的活荷载。5.5极端环境荷载。极端环境荷载是指可信但极少可能发生的环境荷较和作用，包括一设计基准龙卷风荷载，包括：a)
1)Wg—龙卷风风压荷载：
2）Wip—大气压迅速变化引起的压差荷载：3）
Wm一龙卷风引起的飞射物撞击所产生的荷载。3
HiiKANniKAca
NB/T20303—2014
b）E2极限安全地震动产生的地震作用，包括由极限安全地震动引起的管道和设备的地震作用。计算地震作用时所考虑的荷载同E。5.6飞射物或外部人为事件引起的荷载，包括：a）A一一内部飞射物所产生的撞击荷载，例如由控制棒或阀门部件等飞出而引起的荷载。b）A2外部爆炸引起的冲击波荷载。c）A一除龙卷风飞射物以外的外部飞射物引起的荷载以及飞机撞击产生的荷载。5.7严重事故荷载。严重事故荷载是指严重事故产生的压力和温度等效应引起的荷载和作用。6材料
6.1安全壳结构中，钢筋混凝土筱板基础的混凝土强度等级不应低于C30：预应力混凝上壳体的混凝土强度等级不应低于C40。
6.2安全壳结构的钢筋，应按下列规定选用：a）普通钢筋宜采用HRB400和HRB500级钢筋。b预应力钢束宜米用低松弛钢绞线。6.3安全壳结构的钢衬里宜采用NB/T20005.7—2010中的Q265HR钢或化学成分和机械性能相当的其它钢号的钢材：衬里的焊接材料应采用与衬里材料配套的焊材。6.4混凝上温度不得超过下列数值：a）在正常运行工况或其他任何长期作用下的温度为65C，但局部范围，如高能管道穿管区域，其充许温度可适当提高，但不宜人丁95C：在事故工况或其他任何短期作用下的温度为175℃，但由于管道破裂时的喷射作用所影响的局b）
部区域，其允许温度可提高到345℃：假若通过试验能确定混凝土强度的降低值，且降低后的强度又高于设计值，则混凝士温度充许c
高于上述a），b）规定的限值。6.5在安全完结构设计中，对于长期作用荷载，充许考虑因混凝士徐变等因素引起的弹性模量的折减，见式（1）：
Eecr1+p(t,to)
式中：
E一混凝十弹性模量：
p(t,t。)——预应力施加时混凝士:的龄期o，至混凝土龄期r的徐变系数：Er折减后的有效弹性模量。
6.6在事故工况下，当温度作用进行线弹性应力计算时，应考虑混凝土温度作用产生的裂缝对计算结果的减小，一般可取0.5的折减系数。6.7混凝土的收缩应变和徐变系数可按NB斤20105中的规定计算。7预应力混凝土壳体设计
7.1基本规定
7.1.1壳体的应力分析可采用无弯矩薄膜理论，但对筒壁与筱板基础交接处，环梁处等不连续部位以及在局部荷载作用和温度作用引起的应力和应变要按有弯矩薄膜理论作进一步修正分析。4
HiiKAoNiKAca
NB/T203032014
7.1.2应采用可靠的方法分析壳体上较大孔洞（如设备闸门、人员闸门等）对壳体的整体影响及孔洞附近的应力。根据需要，在孔洞周围加厚补强。7.1.3应考虑安全壳筒壁的工艺管线所引起的热应力。7.1.4安全壳与内部结构和相邻厂房之间应留有足够的间隙。7.1.5安全壳结构以分项系数表达的极限状态法进行设计，应根据不同的工况和荷载效应组合进行承载能力极限状态的计算，并按正常使用极限状态验算容许应力。7.2工况及荷载效应组合
7.2.1安全光壳体应按下列工况的荷载效应组合验算混凝正常使用极限状态的容许应力按式（2）（3）和（4）计算：
施加预应力阶段
D+L+F+W+TO
结构整体性试验阶段
D+L+F+P+T.
正常运行
D+L+F+G+To+Ro+P
（4）
安全完壳体应按下列况的荷载效应组合进行承载能力极限状态计算，见式（5）～式（20）：a)
施加预应力前
1.4D+1.7L+1.7W.
正常运行加严重环境
D+1.3L+F+G+To+15E,+Ro+Py
D+1.3L+F+G+To+15W+Ro+P
正常运行加极端环境
D+L+F+G+To+E2+Ro+PV
D+L+F+G+To+W+Ro+P
d）异常运行
D+L+F+G+L5P.+T+R.\
D+L+F+G+P+T+1.25R..
D+L+F+1.25G+1.25P.+T+Ra
e）异常运行加严重环境
D+L+F+G+1.25P+T+1.25Ei+R
D+L+F+G+1.25P.+T+1.25W+R
D+L+F+G+To+EI+H.
D+L+F+G+To+W+Ha
异常运行加极端环境
D+L+F+G+P+T+E2+R+R
异常运行加飞射物
D+L+F+G+P,+T+R+A
正常运行加外部人为事件
D+L+F+G+To+Ro+P+A2
D+L+F+G+T0+Ro+P+A3
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NB/T20303—2014
注1：以上各式中的符号代表与之相对应荷载的荷载效应标准值。注2：所列的各种荷载效应组合中任何一种荷载足以减小其他荷载的效应时，如该荷载系经常出现或与其他荷载背定同时发生，则此项荷载效应的荷载分项系数应取为0.9：否则为零，即不参与红合。注3：组合时，Pa、TaRa.R和G应取最大效应值，除非经时程分析确认可较低的值。注4：当品要确定安全充与其相邻或相接的管线和设备可能的相互影响时，应考虑安全完的位移。在进行安全光壳体位移计算时，7.2.1和7.2.2所示的荷载效应组合中的所有荷载分项系数均取为1.0。注5：对于（19）（20）组合可按7.5的要求进行设计。7.2.3设计巾中除了考虑设计基准事故荷载组合之外还应考虑严重事故的荷载组合。对于这些组合，应满足7.2.2中d)的组合要求。但分项系数均为1。设计可按7.5的要求进行。7.3混凝土容许应力计算
7.3.1山预应力钢束和荷载效应产生的混凝土应力宜采用有限元法进行计算。7.3.2安全壳结构在施加预应力、整体性试验和正常运行三种工况下的混凝土应力应符合下列容许值：截面边缘纤维压应力：o≤0.70fcka
截面边缘纤维拉应力：o≤0.70fk：b)
薄膜（平均）压应力：0≤0.4fek：c
薄膜（均）拉应力：≤0。
注1：一混凝上轴心抗压强度标准值：注2：一混凝土轴心抗拉强度标准值。7.4承载力计算
7.4.1受弯、受压和受拉
正截面受压，受拉和受弯承载力计算，应按GB500102010巾6.2的有关规定进行。7.4.2壳体平面外（径向）或役板基础横向受剪横向受剪承载力计算应按NBT20012-2010中8.2的有关规定进行。7.4.3壳体平面内（切向）受剪
壳体平面内（切向）受剪的混凝土名义剪应力VIh不得超过0.25f，此处h为墙、板或壳体的厚度：f为混凝土轴心抗压强度设计值。受剪承载力应山竖向和水平向正交钢筋网体系提供，混凝土只承受压力，不承受拉力。正交钢筋网体系的钢筋截面面积应按下列式（21）～式（26）计算（见图1）：A
正交钢筋网体系的单元体
当按公式《21）算得的钢筋面积符合下列条件：Asy甚至为负值时，则A，按最小配筋面积Am设置，同时取A
当按公式（22）算得的钢筋面积符合下列条件：AA
甚至为负值时，则Asx按最小配筋面积As.min设置，同时取N
Asminf,-N
NB/T20303-2014
当按公式（21）和（22）算得的钢筋面积均小丁Asmin，甚至为负值时，则两个方向的钢筋均按构造规定设置。
以上各式中：
一壳体单位长度内的竖向薄膜力设计值，拉力为正，压力为负：Ny
光体单位长度内的水平向薄膜力设计值，拉力为正，压力为负：V—壳体单位长度内的切向剪力设计值：Asy
壳体单位长度内的竖向钢筋截面面积：光体单位长度内的水平向钢筋截面面积：壳体单位长度内的最小钢筋截面面积，可取混凝土毛面积的0.25%：7
NB/T203032014
h壳体的厚度：
于——普通钢筋抗拉强度设计值。7.4.4壳体受冲切承载力计算应按GB500102010中6.5的有关规定进行。7.4.5受扭切应力的计算可采用附录B中给出的计算方法。7.4.6局部受压承载力计算，应按照GB500102010中6.6的规定进行。预应力钢束端部错具局压区的局部压力计算可根据7.6.4的要求进行。7.5特殊工况下的极限状态的确定安全壳在进行7.2.2中给出的一些特殊的工况组合和17.2.3严重事故工况计算时可按下列规定确定极限状态
a）对于严重事故工况，混凝土可取强度标准值fk，钢筋可取屈服强度标准值k。对于按公式（19）（20）的组合工况，允许考虑钢衬里的结构强度。混凝土、钢筋以及钢衬里b)
可以进入塑性状态。混凝十的极限压应变cu按0.3%，钢筋拉应变es按1%考虑。7.6预应力系统
7.6.1预应力计算
应根据壳休混凝七薄膜应力不出现拉应力的原则来选定有效预应力的大小。附录C中给出两7.6.1.1
种确定方法。
7.6.1.2张拉和锚固时的钢束应力不宜超过下列数值：张拉时，错头处的拉应力：0.80fplk。a)
紧接错固后，锚头处的拉应力为：0.75fpk。b)
错固后钢束全长的平均计算拉应力：0.65/pkc
注：J为预应力钢束的极限抗拉强度标准值，其保证率不小于95%。7.6.1.3
确定有效预应力值时，应扣除下列事项所引起的预应力损失：错锚具变形和钢束内缩，可按GB500102010中附录J计算：预应力钢束与孔道壁之间的摩擦，可参照附录A计算：混凝士的弹性压缩，可参照附录D或相关规范计算：预应力钢束的应力松弛4，可参考附录E或相关规范计算：混凝1:的收缩和徐变/s可按GB50010—2010中附录K的相关规定进行计算。锚固区设计
预应力钢束端部错具局压区的局部压力当采用通锚垫板时应按式（27）计算：F=1.2ApXfomk
式中：
F—局部压力设计值：
一预应力钢束截面面积：
Fpk——预应力钢束极限抗拉强度标准值。7.6.2.2当锚挚板采用整体铸造时，其局部受压区的设计应符合相关标准的规定。因其受力复杂可通过试验结合计算分析进行验证。7.6.2.3间接钢筋的配置应符合GB500102010中6.6的规定。体积配筋率不应小于0.5%7.6.3构造规定
7.6.3.1钢筋、预应力钢束或导管的混凝十保护层最小厚度应符合下列规定：a）室内正常环境：40mm：
露天或岩十接触：50mm：
在岩士中浇注并永久与岩土接触：75mm。c
7.6.3.2钢筋间距应满足下列要求：a)
NB/T20303——2014
同一层钢筋之间的净距不应小于钢筋的直径d，也不应小丁粗骨料最大粒径的4/3或25mm：各平行层钢筋之间的净距不应小于35mm：b)
在配置螺旋箍筋或矩形箍筋的受压构件中，纵向钢筋之间的净距不应小于1.5d，且不应小丁粗骨料最大粒径的4/3或40mm：
钢筋之间净距值也适用丁钢筋连续接头和相邻接头之间的净距。d)
7.6.3.3预应力孔道间的净距不宜小于1.5倍的孔道外径，且水平钢束的竖向净距不应小于孔道外径。7.6.3.4钢筋的锚固和连接应符合GB500102010的有关规定。钢筋直径大于等于25mm时，钢筋的连接接头优先采用机械连接接头，机械连接接头的类型和质量应符合国家现行有关标准的规定。7.6.3.5成对U型箍筋应成一个封闭箍，其搭接长度应不小于纵向受拉钢筋的基本错周长度1ab，其值可按GB50010—2010中8.3的要求取值。7.6.3.6在安全壳的扶壁、环梁、大孔洞边缘及其它易产生裂缝的部位，应配置钢筋承受截面的全部拉应力。此时钢筋的容许应力取为0.5fy。7.6.3.7为控制内干缩和温度变化引起的混凝十表面裂缝和为控制由薄膜拉力引起的裂缝，在壳体的所有表面应配置相互正交的双向钢筋，在其每一面每一个方向的最小配筋截面面积对于前者应为混凝士毛截面积的0.0012倍，对于后者应为混凝土毛截面积的0.0020倍。此要求可以全部或部分由承受荷载效应所配置的钢筋米满足。壳体内侧钢衬里可计入该侧的构造钢筋之内。此时，应验算停堆后衬里温度急剧下降对混凝十表面应力状态的效应，按实际分析配置钢筋。7.6.3.8安全简壁和顶的曲线形预应力钢束，应设置径向箍筋，以防止混凝十被分层撕裂。径向箍筋应包绕最内层顶应力钢束和最外层的钢筋。箍筋面积应根据箍筋容许应力为0.5，并能平衡曲线钢束的径向分力的原则来确定。8筏板基础设计
8.1基本规定
8.1.1筱板基础的分析采用弹性分析方法。8.1.2筱板基础应避免由丁洪水或米米相邻建筑的施L造成基底俊蚀的可能性。8.1.3设计中应研究地下水位可能出现明显变化的效应。8.1.4设计中应提供适当的保护措施，以防止基底材料可能劣化。8.2工况及荷载效应组合
板基础应按下列工况的荷载效应组合进行承载力按式(28)一式(44)计算：壳体施加预应力前
1.4D+1.7L+1.7W..
正常运行
1.4D+1.7L+1.4F+1.7(G+Ro+Pv)
1.05D+1.3L+1.05F+1.05To+1.3(G+Ro+PV)正常运行加严重环境
（28)
（29)
（30)
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