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

第2 7卷第 4期 21 02年 l O月

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大型变电站在近断层地震动作用下的地震反应分析 文波，曹猛，牛荻涛 (西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安 7 0 5 ) 10 5 摘要：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一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，该类建筑物对近断层地震动的作用较敏感，近断层处变电站的地震破坏影响程度更大。此外，还分析了近断层地震动作用下采用隔震技术的变电站地震反应，发现其抗震性能优于未采用隔震措施的变电站，即隔震技术适用于建造在近断层附近的变电站。 关键词：变电站；有限元模型；近断层地震动；相互作用；隔震设计中图分类号： U 5 .;T 3 54 T 32 1 U 7 .文献标志码：A 文章编号：10 00—8 1 2 1 )4—03 0 1X(0 2 0 04— 4

0引言 近年来国内外发生的一系列破坏性地震 ( 9 4 19 年美国北岭地震、19 9 5年日本阪神地震、1 9 9 9年我国台湾集集地震 ),尤其是 2 0 0 8年 5月 1日发 2生在我国四川省汶川的 M8 0级特大地震及 2 1 . 00年 1月 1日海地 M7 3级大地震均造成了惨重的 2 .人员伤亡和巨大的经济损失，并对电力系统造成重创¨。与历史上其它大地震相比较，这几次地 震的最显著特点之一就是地震发生地点距离城市较近，地震动具有明显的速度脉冲运动特征，致使城区地震烈度很高。由于脉冲型近断层地震动具有强烈的破坏作用，其运动特征及对工程结构的影响已成为地震工程界关注的问题之一 l。作 4 J为生命线系统的重要组成部分，变电站的抗震性能优劣直接关系到国民经济及社会生活的正常运行。近断层地震动

对变电站造成何种影响，影响的严重程度如何，都是值得特别关注的问题。本文基于大量实际近断层地震动记录，对变电站在近断层地震动作用下的地震反应进行研究。

为了考察近断层地震动对变电站的影响，从美国太平洋地震研究中心数据库 ( t:/ pe. ht/ er p b ree.e u s a sa h t 1中选取了 4条实 ek l y d/mct er .hm )/ c际地震记录作为地震动输入，远断层地震动记录兰采用 E一et 1 nr。为便于分析比较，对地震动讣 . e o波加速度峰值进行调幅，统一调至 40c/ 0 m s,地震动一 断层距、加速度峰值 P A、速度峰值 P V G G、位移峰值 P D、P VP A等特性参数列于表 l中，地震 G G/G动加速度时程曲线如图 1示，地震动速度时程曲所线记录如图 2所示。 表1 近断层地震动的特性参数

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1计算用地震动记录 近断层地震动具有周期长、峰值高、类似脉冲波形等特点，对建筑物的影响以高能量脉冲运动为主要特征。由于其长周期速度脉冲的作用，能量散发以递增的方式形成，因此峰值地面速度与峰值地面加速度之比 ( G/ G较大，能 P V P A)量难以在短时间内耗散，所以对结构的破坏程度更为严重。 收稿日期： 0 2—0 21 3—1 6修回日期：2 1 0 2—0 0 5— 3

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图 1近断层地震动加速度时程曲线

基金项目：国家自然科学基金项目( 10 2 6;长江学者和创新团队发展计划资助；陕西省教育厅基金项目(0 0K 3 ) 50 8 4 ) 2 1J 6 2作者简介：文波( 9 5一),女，陕西西安人，博士，副教授，主要研究方向为生命线工程抗震及结构抗火. 17 E- i: w n o mal 1 3 t m ma l e b i@ 6 . o —