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NB
中华人民共和国能源局行业标准
XX/T XXXXX—XXXX
代替 NB/T 20303-2014
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 water reactor
nuclear power plant
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（征求意见稿）
（本草案完成时间：）
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XXXX - XX - XX发布 XXXX - XX - XX实施
国家能源局 发布 : .
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压水堆核电厂预应力混凝土安全壳设计规范
1 范围
本文件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、筏板基础设计、钢衬里及其锚固系统设计以及安全壳结构整体性试验的要求。
本文件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
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，
仅该日期对应的版本适用于本文件；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 50009 建筑结构荷载规范
GB 50010—2010 混凝土结构设计规范（2015年版）
GB/T 16702 压水堆核电厂核岛机械设备设计规范
NB/T 压水堆核电厂用碳钢和低合金钢 第7部分：1、2、3级设备用钢板
NB/T 20012—2019 压水堆核电厂核安全相关混凝土结构设计规范
NB/T 20105-2019 核电厂厂房设计荷载规范
NB/T 20308 压水堆核电厂核安全有关厂房地基基础设计规范
NB/T 20505-2018 核电厂预应力混凝土安全壳结构在役检查要求
NB/T 20628-2021 核电厂抗大型商用飞机恶意撞击事件评估准则
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
荷载效应 load effect
由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。
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。
预应力损失 loss of prestressing
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。
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薄膜应力 membrane stress
沿安全壳环向或径向均匀分布，等于沿所取截面厚度应力的平均值。
钢衬里 liner
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。
预应力锚固系统 anchorage system
在安全壳的设计寿期中应能保持钢束的预应力并将预应力传递到安全壳上所用的永久性锚固装置。
托架和附着件 Brackets and Attachments
钢衬里上临时性施工平台的支撑件或螺栓、临时吊耳、永久吊耳、牛腿等构件。
贯穿件套筒加强板 reinforcing plate of penetration sleeve
加强板指焊接在贯穿件套筒和钢衬里之间的圆环形钢板。
贯穿件套筒锚固板 anchoring plate of penetration sleeve
锚固板指焊接在贯穿件套筒上预埋在混凝土中的圆环形或长方形钢板。
4 设计原则
安全壳结构的设计应根据安全壳系统总体设计要求进行，并应确定以下内容：
a) 正常运行工况、设计基准事故工况下安全壳的压力和温度；
b) 设计基准事故、设计扩展工况下安全壳内压力和温度变化的时程曲线；
c) 可能损害安全壳的冲击荷载和撞击荷载的来源及大小，包括在正常运行工况、设计基准事故和
设计扩展工况下管道对于安全壳的作用力；
d) 安全壳的允许泄漏率；
e) 放射性屏蔽要求；
f) 设计寿期。
设计中应考虑厂址环境因素对安全壳结构的影响。考虑的厂址环境因素主要有：
a) 厂区地基及其附近地区斜坡的稳定性；
b) 设计基准地震动参数、地基液化等；
c) 暴雨、洪水、雪灾、台风、龙卷风、海啸或湖涌等自然现象；
d) 极端环境温度；
e) 自然环境对结构材料的影响，诸如空气中的含氯物和其他有害物质、侵蚀性地下水的腐蚀；
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f) 飞机坠毁、化学品爆炸等外部人为事件。
安全壳结构的设计应满足强度和密封性的要求：
a) 安全壳结构的强度应根据永久荷载、活荷载、预应力、气候作用、设计基准事故工况下产生的
内压和温度以及飞射物、设备反力等荷载效应进行计算。强度计算中还必须考虑自然事件和人
为事件的作用以及降温、降压系统对安全壳的影响；
b) 设计扩展工况下应保证安全壳结构的完整性；
c) 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) 在设计扩展工况下，设计中应充分地估计和考虑密封性；
e) 安全壳结构的设计必须使之在核电厂运行前能进行规定压力下的压力试验，以验证其结构性能；
f) 安全壳结构的设计必须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
证其是否超过规定的容许泄漏率值。
g) 当安全壳需要考虑大型商用飞机撞击作用时，应按照NB/T20628-2021进行相应的分析评估。
安全壳结构的耐久性设计应包括以下内容：
a) 安全壳设计寿期、环境类别及其作用等级；
b) 安全壳结构材料的耐久性质量要求；
c) 安全壳普通钢筋的混凝土保护层厚度；
d) 安全壳裂缝的控制要求。
5 荷载和作用
安全壳结构应按NB/T 20105-。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。
6 材料
安全壳结构中，钢筋混凝土筏板基础的混凝土强度等级应不低于C30；预应力混凝土壳体的混凝
土强度等级应不低于C40。
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，普通钢筋的强度设计值应满足GB 50010-2010中
。
b) 预应力钢束宜采用低松弛钢绞线。
安全壳结构的钢衬里宜采用NB/T
的钢材；衬里的焊接材料应采用与衬里材料配套的焊材；加劲肋宜采用Q235B钢。
混凝土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65℃，但局部范围，如高能管道穿管区域，
其允许温度可适当提高，但不宜大于95℃；
b) 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
部区域，其允许温度可提高到345℃；
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c) 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，则混凝土温度允许
高于上述a）、b）规定的限值。
在安全壳结构设计中，对于长期作用荷载，允许考虑因混凝土徐变等因素引起的弹性模量的折减。
Ec
Eceff, ························· （1）
1(,) tt 0
式中：
Ec ——混凝土弹性模量；
(,)tt 0 ——预应力施加时混凝土的龄期t0,至混凝土龄期t的徐变系数；
Eceff, ——折减后的有效弹性模量。
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，。
混凝土的收缩应变和徐变系数可按NB/T 20105中有关规定进行计算
7 预应力混凝土壳体设计
基本规定
壳体的应力分析可采用无弯矩薄膜理论，但对筒壁与筏板基础交接处、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。
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。
应考虑安全壳筒壁的工艺管线所引起的热应力。
安全壳与内部结构和相邻厂房之间应留有足够的间隙。
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。
工况及荷载效应组合
预应力混凝土安全壳壳体计算时的荷载效应组合应按NB/T 20105-。
设计中除了考虑设计基准事故荷载组合之外还应考虑设计扩展工况的荷载组合。设计扩展工况
的荷载组合按NB/T 20105-。。
混凝土容许应力计算
由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。
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标准区域的混凝土应力应符合下
列容许值：
a) 截面边缘纤维压应力：σc≤；
b) 截面边缘纤维拉应力：σt≤；
c) 薄膜（平均）压应力：σc≤；
d) 薄膜（平均）拉应力：σt≤0。
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注1：fck—混凝土轴心抗压强度标准值；
注2：ftk—混凝土轴心抗拉强度标准值。
承载力计算
正截面受压、受拉和受弯承载力计算，应按NB/T 20012-。
壳体平面外（径向）或筏板基础横向受剪承载力计算应按NB/T 20012—
定执行。
壳体平面内（切向）受剪承载力计算应按NB/T 20012—。
壳体受冲切承载力计算应按NB/T 20012—。
受扭切应力的计算可采用附录B中给出的计算方法。
局部受压承载力计算，应按照GB 50010—。预应力钢束端部锚具局压
。
极限状态的确定
安全壳在进行设计扩展工况和正常运行加外部人为事件工况计算时可按下列规定确定极限状态：
a） 对于设计扩展工况，混凝土可取强度标准值fck，钢筋可取屈服强度标准值f yk；
b） 对于正常运行加外部人为事件工况，允许考虑钢衬里的结构强度。混凝土、钢筋以及钢衬里可
以进入塑性状态。%，钢筋拉应变 εs按1%考虑。
预应力系统
预应力设计
应根据壳体混凝土薄膜应力不出现拉应力的原则来选定有效预应力的大小。
张拉时，。
注： fptk为预应力钢束的极限抗拉强度标准值，其保证率不小于95%。
确定有效预应力值时，必须扣除下列事项所引起的预应力损失：
a） 锚具变形和钢束内缩l1。可按GB 50010—2010中附录J计算；
b） 预应力钢束与孔道壁之间的摩擦l2 。可参照附录A计算；
c） 混凝土的弹性压缩l3。可参照附录D或相关规范计算；
d） 预应力钢束的应力松弛l4 。可参考附录E或相关规范计算；
e） 混凝土的收缩和徐变l5。可按GB 50010—2010中附录K的相关规定进行计算。
锚固区设计
预应力钢束端部锚具局压区的局部压力当采用普通锚垫板时应按下式计算：