变电站主厂房抗震设计及减震控制研究

第1章 绪论 1

1.1 变电站主厂房抗震性能研究的必要性和意义 2

1.1.1 国民经济发展的要求 2

1.1.2 抗震设计规范改进的要求 2

1.1.3 结构设计改进的要求 3

1.2 变电站主厂房的特点 3

1.2.1 主厂房结构的特点 4

1.2.2 电气设备的特点 5

1.3 变电站主厂房的震害特点 7

1.3.1 主厂房结构的震害特点 7

1.3.2 电气设备的震害特点 11

1.4 国内外研究现状 14

1.4.1 国外研究现状 15

1.4.2 国内研究现状 17

参考文献 19

第2章 变电站主厂房的地震模拟振动台试验研究 24

2.1 结构抗震试验方法 24

2.1.1 结构伪静力试验 24

2.1.2 结构拟动力试验 25

2.1.3 结构地震模拟振动台试验 26

2.2 试验概况 27

2.2.1 原型结构概况 27

2.2.2 模型结构概况 27

2.3 模型设计 30

2.3.1 模型相似比的确定 30

2.3.2 模型材料选择及性能指标 33

2.3.3 模型结构设计及施工用料 34

2.4 试验加载制度及方案 38

2.4.1 试验目的 38

2.4.2 试验量测内容 38

2.4.3 传感器布置 38

2.4.4 地震波加载制度 41

2.5 地震模拟振动台试验结果分析 44

2.5.1 加速度试验结果分析 44

2.5.2 位移试验结果分析 52

2.5.3 结构损伤分析 55

2.6 模型结构地震反应的数值计算分析 56

2.6.1 加速度反应分析 56

2.6.2 位移反应分析 58

2.7 小结 59

参考文献 60

第3章 变电站主厂房的计算模型及动力分析方法 61

3.1 考虑主厂房结构-电气设备相互作用的变电站主厂房计算模型 62

3.1.1 串联计算模型 62

3.1.2 层间剪切模型 62

3.1.3 三维有限元模型 64

3.2 考虑主厂房结构-电气设备相互作用的变电站主厂房动力方程 64

3.2.1 结构动力平衡方程 64

3.2.2 结构离散化方法 73

3.3 时程分析方法 75

3.3.1 概述 75

3.3.2 线性加速度法 77

3.3.3 wilson-θ法 78

3.3.4 Newmark-β法 79

3.3.5 HHT法 81

参考文献 82

第4章 变电站主厂房的模态分析 84

4.1 模态分析方法 84

4.2 变电站主厂房的模态分析 85

4.2.1 SP1主厂房计算模型 86

4.2.2 SP2主厂房计算模型 89

4.2.3 主厂房模态分析 93

4.2.4 电气设备模态分析 97

4.3 小结 100

参考文献 100

第5章 变电站主厂房的地震反应分析 102

5.1 地震动的选取 102

5.1.1 地震动类型 102

5.1.2 地震动输入 103

5.2 变电站主厂房的弹塑性时程分析方法 109

5.2.1 混凝土构件的弹塑性变形能力 109

5.2.2 混凝土材料非线性定义 109

5.2.3 框架单元塑性铰定义 110

5.3 考虑主厂房结构-电气设备相互作用的主厂房时程分析结果 113

5.3.1 SP1主厂房的地震反应分析 113

5.3.2 SP2主厂房的地震反应分析 120

5.3.3 电气设备的地震反应分析 132

5.4 小结 138

参考文献 139

第6章 多维地震动作用下变电站主厂房的地震反应分析 140

6.1 概述 140

6.2 多维地震动作用下变电站主厂房的运动方程 141

6.2.1 运动方程 141

6.2.2 多维地震动输入 141

6.3 变电站主厂房的地震反应分析 143

6.3.1 SP1主厂房的地震反应分析 143

6.3.2 SP2主厂房的地震反应分析 148

6.4 小结 156

参考文献 157

第7章 变电站主厂房的减震控制研究 158

7.1 振动控制方法 159

7.2 基础隔震基本原理 160

7.2.1 隔震支座分类 160

7.2.2 隔震支座的力学模型 161

7.3 变电站主厂房隔震结构的有限元分析模型 165

7.4 变电站主厂房隔震结构的地震反应分析 166

7.4.1 SP1主厂房隔震结构的地震反应分析 166

7.4.2 SP2主厂房隔震结构的地震反应分析 168

7.5 小结 174

参考文献 175

第8章 近断层地震动对变电站主厂房地震反应的影响 176

8.1 近断层地震动特征 176

8.2 近断层地震动记录 181

8.2.1 台湾集集近断层地震动记录 181

8.2.2 美国北岭近断层地震动记录 183

8.3 计算结果分析 184

8.3.1 主厂房计算结果分析 185

8.3.2 电气设备计算结果分析 189

8.3.3 主厂房隔震结构的地震反应分析 190

8.4 小结 192

参考文献 193

第9章 变电站主厂房的地震易损性分析 194

9.1 变电站主厂房地震易损性分析的影响因素 194

9.2 变电站主厂房的地震需求分析 195

9.2.1 变电站主厂房地震需求参数的选择 195

9.2.2 变电站主厂房地震需求参数分析 196

9.2.3 变电站主厂房的地震需求模型 200

9.3 变电站主厂房的地震易损性曲线 204

9.3.1 地震易损性曲线的主要建立方法 204

9.3.2 结构的失效概率 204

9.3.3 结构可靠指标近似计算方法 206

9.3.4 变电站主厂房的失效概率 208

9.3.5 变电站主厂房地震易损性曲线的建立 208

9.4 小结 212

参考文献 212

第10章 变电站主厂房的抗震设计建议 214

10.1 变电站主厂房的性能目标建议 214

10.1.1 抗震性能水平的划分 214

10.1.2 变电站主厂房的抗震性能目标 215

10.1.3 层间位移角限值 215

10.1.4 角柱内力系数 216

10.1.5 水平向减震系数 216

10.1.6 电气设备动力放大系数 217

10.2 变电站主厂房的抗震构造措施建议 217

10.2.1 主厂房结构的抗震构造措施 217

10.2.2 电气设备的抗震构造措施 218

10.2.3 隔震层的抗震构造措施 219

10.3 小结 219

附录 地震动记录 221