核电作为一种清洁型能源,具有广阔的发展前景,对于解决目前我国能源问题等具有重要意义。由于核电工程具有潜在放射性风险,在设计时必须对地震作用下核电厂结构的反应做出严格的分析和评价,以保证核电厂具有足够抗震能力。近年来我国核电处于高速发展时期,积极推进AP1000核电站的国产化,以CAP1400为代表的自主设计核电项目也处于研究攻关时期。在AP1000和CAP1400标准设计核岛结构的应用和不断推进中,不可避免地会遇到选择非基岩厂址的问题。新版AP1000核电机组的核岛结构设计将地基从基岩厂址拓宽至土层厂址。因此,研究非基岩场地对核岛结构地震反应的影响具有重要的理论意义和应用需求。对非基岩场地核电站核岛结构地震反应的问题进行了研究,考虑地基与结构相互作用,系统深入地研究非基岩场地上核电站地震反应的问题,为核电站选址和安全设计提供依据。本文的主要工作如下:(1)地基土体剪切波速对核岛结构的模态产生影响,随着地基剪切波速的不同,核岛结构的阻尼发生了改变;剪切波速越小,土体越软,土-结构相互作用对结构动力特性的影响越大。(2)分别选取AP1000谱、RG1.60谱作为输入地震动,研究了5种不同剪切波速地基下非基岩场地核电厂CAP1400核岛结构的地震响应,计算分析得到,非基岩场地地基与结构相互作用效应使核岛结构反应都有显著的改变,但主要表现在对加速度反应谱高频段值的影响,而对低频段值影响较小;随着地基土体剪切波速值的增加,核岛地基及安全壳等部位的地震动加速度增大、地震动位移减小、应力增大、加速度反应谱峰值对应的周期减小,不同地震动输入下结构的地震反应规律相似。(3)非基岩场地地基与结构相互作用效应使核岛结构基础处的实际输入地震动有显著的改变,但随着场地土体剪切波速值的增加,即地基由软变硬,场地对核岛地基-结构体系的影响逐渐减小;当场地土体剪切波速值增加至1250m/s时,反应的计算结果已与无核岛结构的自由场地的基本相同。为此,建议对于CAP1400核岛结构抗震分析,当场地岩土剪切波速值大于1250m/s时,可以不考虑地基与结构相互作用效应,即可以将自由场地地震动作为核岛结构基础处的输入地震动;当场地岩土剪切波速值小于1250m/s时,非基岩场地的影响应予以具体分析并加以考虑。(4)在相同的地基参数和地震动输入下,将非基岩场地CAP1400结构的振动台试验结果与进行相同缩尺的核岛结构模型的数值分析结果进行对比,分析了试验与数值模拟的差异。对比可知,有限元数值分析结果的加速度反应谱与试验结果在较低频段(周期大于0.2s)值基本相同,但振动台试验结果的峰值加速度和加速度反应谱在较高频段值较数值分析结果大。(5)在相同的地基参数和相应地震动输入下,分别对非基岩场地CAP1400核电结构缩尺模型和足尺模型进行有限元数值模拟,分析了模型缩尺对地震反应的影响。研究表明,缩尺模型与足尺模型的加速度反应谱基本一致,但足尺模型的反应谱总体上略为增大,缩尺模型有限元分析结果更接近试验得到的结果。