大型变电站在近断层地震动作用下的地震反应分析

结合近断层地震动特征,针对我国变电站量大面广的特点,建立了考虑变电站主体结构-电气设备相互作用的三维动力分析模型;选取多条实际近断层地震动记录作为地震动输入,采用非线性动力时程分析方法对大型变电站进行地震反应分析,并与远断层地震动作用下的地震反应结果进行了对比分析。结果表明,大型变电站在近断层地震动作用下的地震反应大于远断层地震动作用下的结果,该类建筑物对

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文波，等：大型变电站在近断层地震动作用下的地震反

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断层地震动作用下不考虑相互作用的计算结果。 由表 2以看出，近断层地震动作用下变电站可的地震反应结果大于远断层地震动作用下的反应结果，主体结构的反应结果大于电气设备的反应结果，说明变电站对近断层地震动作用更敏感， 主体结构对近断层地震动的反应比电气设备更敏感。此外，近断层地震动作用下考虑相互作用的结构地震反应结果大于不考虑相互作用的地震反应结果，说明进行结构设计时，应以考虑结构一 设备相互作用的结果为准，这样可以使设计结果更安全。 表2 变电站地震反应结果比较 主体结构电气设备

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图 2近断层地震动速度时程曲线

2变电站地震反应分析 2 1动力分析模型 .

最大水最大水平最大水最大水平位移/ 加速度/ 平位移/ 平加速 c m (m s) c/ c m度/ c s) (m/

变电站的主厂房结构楼面上一般都放置有荷载较大的电气设备，以往对变电站的抗震性能分析未考虑主体结构和电气设备之间的相互作用， 仅将电气设备等效荷载化，作为荷载加以考虑。 但相关研究结果表明 _,变电站主厂房作为一种 8 J

较为复杂的工业建筑物，其主体结构和电气设备之间存在着明显的相互作用。本文对《国家电网公司变电站典型设计》中的变电站进行建模分析， 将变电站主厂房用三维有限元模型进行模拟，即框架梁和框架柱采用空间梁单元 ( rm )拟；钢 Fa e模筋混凝土楼板根据梁的单元剖分情况采用能同时考虑平面内、平面外荷载和变形的空间节点薄壳单元( hl模拟；对电气设备采用空间薄壳单元 Se ) 1模拟；电气设备与楼板的连接方式采用固定连接方式，其三维分析模型如图 3所示，同时建立了不考虑主体结构一电气设备的计算模型，以便进行 对比分析。

3变电站隔震系统的地震反应分析 3 1变电站隔震系统计算模型 .

目

前国内外对基础隔震结构进行时程分析时， 地震动输人大都采用的是常规地震动，对于近断层地震动作用下的结构隔震性能研究较少。本文进一步研究近断层地震动作用下，变电站隔震结构体系的地震反应。采用基础隔震形式，隔震支座采用铅芯橡胶支座，其力学特性采用双线型弹簧单元模拟，隔震支座设置在主体结构一层底部与地下室顶板之间，计算模型如图 4所示。

()虑相互作用 a考

()考虑相互作用 b不

图 3变电站主厂房计算模型

2 2计算结果 .

采用 S P 00程序¨ A 20对计算模型进行三维非

线性时程反应分析，计算结果列于表 2。表中给出 了主体结构及电气设备在近断层地震动与远断层地震动作用下的最大水平位移值和最大水平加速度值，其中的 A和 B分别为近断层地震动及远断层地震动作用下考虑相互作用的计算结果，c为近

图 4考虑结构一设备相互作用隔震结构计算模型

32变电站隔震后计算结果分析 .表 3中给出了近断层地震动作用下隔震后主体结构顶点最大加速度和最大水平位移。由表 3可知，近断层地震动作用下隔震结构的地震反应得