時(shí)間：2023-05-15 17:08:02
序論：在您撰寫電氣抗震設(shè)計(jì)時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1.1設(shè)計(jì)原則電站所處的地理位置地震烈度為7度，屬中高等烈度，重要一次設(shè)備及設(shè)施包括發(fā)電機(jī)、變壓器、封閉母線、220kV設(shè)備和GIS出線設(shè)備及廠用電設(shè)備等，其設(shè)計(jì)及選型均按7度及以上要求進(jìn)行，以確保地震災(zāi)害發(fā)生過程中設(shè)備的安全以及運(yùn)行值守人員的人身安全。動(dòng)力電纜均選用金屬鎧裝型電纜，電纜及電線均穿管敷設(shè)以防止地震時(shí)被切斷。對(duì)于重要一次設(shè)備及設(shè)施的布置，除滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求外，還按滿足地震災(zāi)害發(fā)生情況下人員安全撤離通道的通暢、緊急情況下對(duì)相關(guān)設(shè)施及設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)控制操作與處理，以避免、避開二次災(zāi)害的發(fā)生。對(duì)于有防震、隔振要求的設(shè)施及設(shè)備，應(yīng)注意地震強(qiáng)烈震動(dòng)對(duì)連接件、電氣構(gòu)件的影響及損毀；對(duì)于可能發(fā)生諧振的設(shè)施及設(shè)備，應(yīng)研究在地震災(zāi)害發(fā)生情況下，如何避免并防止設(shè)備、連接件和建筑結(jié)構(gòu)之間發(fā)生諧振現(xiàn)象。
1.2設(shè)備布置電站廠房為地面式廠房，分主廠房和上副廠房。主要電氣設(shè)備布置在上副廠房：隔離變、發(fā)電機(jī)出口斷路器、負(fù)荷開關(guān)柜及10．5kV高壓開關(guān)柜布置在EL2482．80m高程；0．4kV低壓配電盤及10／0．4kV廠用變布置在EL2490．70m高程；3臺(tái)主變及中性點(diǎn)設(shè)備布置在上游副2502．00m層的主變室，220kVGIS布置在GIS室（2515．50m）；壩區(qū)變電所布置于生態(tài)廠房附臺(tái)。
1.3安裝工藝質(zhì)量主要包括設(shè)備的就位與固定（如主變壓器的安裝取消鋼輪并固定在基礎(chǔ)上）；型材、板材、鋼結(jié)構(gòu)件、支吊架及管道等的裝配、連接與焊接；設(shè)備基礎(chǔ)、電纜橋架、出線構(gòu)架及桿塔的安裝；電線電纜的敷設(shè)與配線連接等；均按滿足地震抗震烈度要求考慮，GIS設(shè)備按8度設(shè)防。設(shè)備的支架、吊架均要求具有足夠的剛度和強(qiáng)度，其與建筑結(jié)構(gòu)有可靠的連接和錨固，使設(shè)備在遭遇設(shè)防烈度地震影響時(shí)不致跌落及損壞。管道、設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)間的連接允許二者間有一定的相對(duì)變位。如封閉母線每隔25～30m加裝伸縮節(jié)，GIS每個(gè)間隔主母線加裝波紋管，主變儲(chǔ)油柜采用內(nèi)置式波紋儲(chǔ)油柜，高壓電纜采用蛇形布置，埋管過混凝土伸縮縫采用套管，接地扁鋼過混凝土伸縮縫處作“Ω”形處理等。主要電氣設(shè)施及設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、安裝工藝質(zhì)量等，均要求確保在地震基本烈度小于7度的地震災(zāi)害發(fā)生過程中，不得發(fā)生危及設(shè)備本身安全以及危及人身安全的有害變形。
2應(yīng)急設(shè)備的配置及其管理要求
2.1電源
2.1.1交流電源廠用電采用兩級(jí)電壓供電，設(shè)置10．5kV高壓廠用變壓器作為一級(jí)電壓供電設(shè)備，設(shè)置10．5／0．4kV低壓變壓器作為二級(jí)電壓供電設(shè)備。受電負(fù)荷主要分為：廠房部分負(fù)荷、大壩部分負(fù)荷和生活區(qū)負(fù)荷。廠用電源分別從1、3號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)母線上引接，設(shè)置2臺(tái)三相干式廠用變壓器，用共箱母線聯(lián)接；另設(shè)1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)作為廠房應(yīng)急電源。從主廠房2號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)母線上引接一回電源至壩區(qū)用電，另由施工變電站引接一回電源作為壩區(qū)及生態(tài)廠房的備用電源。從生態(tài)機(jī)組發(fā)電機(jī)電壓母線上引出兩回電源，一回至壩區(qū)備用、一回至生態(tài)廠房廠用電；在1、3號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)電壓母線上分別留有引接辦公區(qū)及生活區(qū)配電變壓器的10．5kV間隔。為防止220kV母線故障引起全廠失電，從施工變電站引接10kV電源接至廠房作為廠用備用電源。綜上，電站廠房與壩區(qū)均設(shè)置有3個(gè)應(yīng)急電源，在發(fā)生全廠性失電或發(fā)生地震災(zāi)害的過程中可隨時(shí)向重要設(shè)施或設(shè)備提供應(yīng)急電源。
2.1.2直流電源對(duì)電站正常情況下的控制操作電源、各類事故情況下的操作應(yīng)急電源以及全廠流失電時(shí)的事故照明應(yīng)急電源，將進(jìn)行統(tǒng)籌考慮、統(tǒng)一設(shè)置，在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，即使全廠流失電，亦能確保相關(guān)設(shè)備的應(yīng)急控制操作及事故照明用電。（1）主廠區(qū)重要機(jī)電設(shè)備的正?？刂撇僮饕约案黝愂鹿是闆r下的應(yīng)急控制操作（含全廠流失電、地震災(zāi)害等）均采用DC220V工作電源，計(jì)算機(jī)采用逆變電源供電。廠區(qū)在主廠房及開關(guān)站內(nèi)分別各設(shè)置1套DC220V／600Ah閥控式鉛酸蓄電池組，容量按事故負(fù)荷持續(xù)1h計(jì)算，滿足設(shè)備的操作控制、事故照明、一般事故負(fù)荷以及計(jì)算機(jī)逆變電源的需要；充電浮充電裝置均采用微機(jī)型智能高頻開關(guān)電源。2套直流電源系統(tǒng)設(shè)備互為熱備用。（2）生態(tài)小機(jī)組廠房重要機(jī)電設(shè)備的正常控制操作以及各類事故情況下的應(yīng)急控制操作（含全廠流失電、地震災(zāi)害等）均采用DC220V工作電源，計(jì)算機(jī)采用逆變電源供電。在生態(tài)小機(jī)組廠房?jī)?nèi)設(shè)置1套DC220V／300Ah閥控式鉛酸蓄電池組，容量按事故負(fù)荷持續(xù)1h計(jì)算，滿足生態(tài)小機(jī)組廠房及壩區(qū)設(shè)備的操作控制、通信、事故照明、一般事故負(fù)荷的需要；充電浮充電裝置均采用微機(jī)型智能高頻開關(guān)電源。
2.1.3通信應(yīng)急電源（1）本電站廠內(nèi)通信設(shè)備采用直流－48V電源供電，在通信機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置2套微機(jī)型智能高頻開關(guān)通信電源裝置，2套閥控式鉛酸蓄電池組，雙重化配置設(shè)計(jì)，互為熱備運(yùn)行，以提高通信設(shè)備供電電源的可靠性，確保地震災(zāi)害發(fā)生過程中向相關(guān)通信設(shè)備提供應(yīng)急工作電源、保障有關(guān)通信信息的正常發(fā)送，全廠流失電情況下可獨(dú)立運(yùn)行4h以上。（2）本電站廠內(nèi)通信設(shè)備計(jì)算機(jī)維護(hù)管理終端工作電源采用逆變器（旁路加逆變，可避免選用UPS而增加投資和維護(hù)工作量）輸出的AC220V50Hz不間斷電源供電，由通信機(jī)房?jī)?nèi)的－48V蓄電池提供直流備用電源逆變?yōu)锳C220V50Hz交流電供電。（3）壩區(qū)、生態(tài)小機(jī)組通信設(shè)備采用直流－48供電，由二次直流電源系統(tǒng)經(jīng)DC／DC轉(zhuǎn)換后提供，作為事故情況下壩區(qū)及生態(tài)小機(jī)組通信設(shè)備的應(yīng)急工作電源。（4）在生活營(yíng)地配置1套－48V／100A高頻開關(guān)電源和1組－48V／200Ah閥控式密封鉛酸蓄電池。（5）電站綜合信息系統(tǒng)和衛(wèi)星地面站通信電源由廠家配套提供，并可使用通信逆變電源。
關(guān)鍵詞:變電站;電氣設(shè)備;抗震設(shè)防;設(shè)防標(biāo)準(zhǔn);分級(jí)原則
引言
盡管當(dāng)前變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防成為趨勢(shì)，還得到了我國(guó)政府有關(guān)部門在政策和資金方面的支持，但是大部分電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理者并不了解電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防的重要性，而國(guó)內(nèi)電氣設(shè)備抗震考核水平偏低，從而導(dǎo)致變電站電氣設(shè)備的運(yùn)行出現(xiàn)問題。所以，本文從變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震研究的現(xiàn)狀入手，對(duì)變電站電氣設(shè)備的抗震設(shè)計(jì)和分級(jí)抗震設(shè)防原則進(jìn)行分析和研究。
1變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則研究的概況
雖然變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則的研究狀況良好，其研究成果和應(yīng)用表現(xiàn)也得到了工作人員和設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可和重視，但還是會(huì)受到傳統(tǒng)觀念和管理模式的限制，使得變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防的發(fā)展陷入遲滯，影響了電力系統(tǒng)的正常和安全運(yùn)行，長(zhǎng)此以往不利于變電站電氣設(shè)備抗震能力的提高。為了更好地落實(shí)變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則，首先需要對(duì)研究概況進(jìn)行了解，特別是要分析電氣設(shè)備的抗震現(xiàn)狀、抗震級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)、研究意義等，才能為變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則的應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。
1．1國(guó)內(nèi)外變電站電氣設(shè)備抗震研究的現(xiàn)狀
目前國(guó)內(nèi)外變電站電氣設(shè)備受到地震危害的狀況較多，其主要原因和具體表現(xiàn)如下。第一，變電站電氣設(shè)備震害與瓷套管主要材料有關(guān)，這種整體呈長(zhǎng)細(xì)狀、重心較高、強(qiáng)度不足的材料容易產(chǎn)生不協(xié)調(diào)變形，從而導(dǎo)致脆性斷裂;高壓電瓷型電氣設(shè)備的固有頻率與地震波的卓越頻率相近，發(fā)生共振時(shí)會(huì)加大設(shè)備破壞率。第二，電氣設(shè)備震害表現(xiàn)多為斷路器瓷套管根部斷裂、避雷器瓷套管底部斷裂、隔離開關(guān)瓷套管根部發(fā)生脆性折斷等。國(guó)內(nèi)外研究人員還結(jié)合實(shí)際情況對(duì)電氣設(shè)備抗震、減隔震技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行研究，但是我國(guó)相關(guān)研究還處于起步階段，與國(guó)外研究成果相比還有較大的差距。
1．2國(guó)內(nèi)外變電站電氣設(shè)備抗震級(jí)別的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
目前許多國(guó)家都對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行了抗震規(guī)范，規(guī)定了抗震等級(jí)和設(shè)防目標(biāo)，但是國(guó)內(nèi)外的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)有所不同，具體的差別包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。一方面，國(guó)外電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防一般按照設(shè)立等級(jí)的方式進(jìn)行，并且結(jié)合國(guó)家實(shí)際情況而有所差別，比如日本只設(shè)立一個(gè)等級(jí)就與國(guó)土面積狹小和地震類型單一的情況有關(guān);美國(guó)IEE693規(guī)范設(shè)立了高、中、低三個(gè)等級(jí)，這是在50年超越概率2%的抗震設(shè)防水準(zhǔn)上進(jìn)行分級(jí)的;另一方面，我國(guó)大部分規(guī)范中以50年超越概率10%為設(shè)防水準(zhǔn)，但是抗震級(jí)別的規(guī)定不統(tǒng)一的情況比較嚴(yán)重，使得簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)程序，節(jié)約生產(chǎn)成本，改善設(shè)備調(diào)用的時(shí)間性的優(yōu)點(diǎn)無法體現(xiàn)，所以變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防是非常重要的。
1．3變電站電氣設(shè)備抗震研究的意義
人們的生產(chǎn)生活對(duì)于電力的依賴性越來越強(qiáng)，對(duì)保證生活質(zhì)量和提高生活水平有著重要意義。一旦強(qiáng)烈的地震對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生消極影響，那么變電站電氣設(shè)備損壞占據(jù)的比例就比較大，威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，所以提高變電站電氣設(shè)備抗震能力是必要的，也是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的可靠保障。由于破壞電力體系會(huì)引發(fā)停水、停電、火災(zāi)、通信中斷等次生問題，出現(xiàn)不可避免的經(jīng)濟(jì)損失，提高城市電網(wǎng)體系生命線工程的抗震能力成為研究的重點(diǎn)，也對(duì)我國(guó)城市現(xiàn)代化建設(shè)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則的應(yīng)用
根據(jù)變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則研究概況，可以得知國(guó)內(nèi)外電氣設(shè)備抗震水平有差距，相關(guān)的抗震標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也不同，那么就需要結(jié)合實(shí)際情況來應(yīng)用變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則。基對(duì)變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則研究的了解，嘗試從變電站電氣設(shè)備抗震設(shè)防分級(jí)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，變電站電氣設(shè)備抗震可靠度，分級(jí)抗震原理與技術(shù)等方面進(jìn)行分析是切實(shí)可行的，總結(jié)出有用的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，才能發(fā)揮分級(jí)抗震設(shè)防的重要作用，提高變電站電氣設(shè)備的抗震能力與水平，逐步完成電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的任務(wù)。
2．1變電站電氣設(shè)備抗震設(shè)防分級(jí)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
為了更好地落實(shí)和應(yīng)用變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則，首先需要設(shè)立并確定好電氣設(shè)備抗震設(shè)防分級(jí)，才能有效保證變電站電氣設(shè)備分級(jí)設(shè)防抗震效果。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》的要求，結(jié)合《電力設(shè)施抗震設(shè)立規(guī)范》的規(guī)定，再通過對(duì)典型電氣設(shè)備可靠度進(jìn)行分析，可以將電氣設(shè)備的抗震能力分為三級(jí):0．1g及以下為第一級(jí)低等抗震考核水平，對(duì)于220kV及以下電氣設(shè)備在Ⅷ度及以上時(shí)應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì);0．1～0．4g為第二級(jí)中等抗震考核水平，0．4g以上為第三級(jí)高等抗震考核水平。
2．2變電站電氣設(shè)備抗震可靠度的分析
由于變電站電氣設(shè)備經(jīng)常發(fā)生脆性破壞，影響了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以要選擇典型的電氣設(shè)備進(jìn)行抗震可靠度的分析，為變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防提供理論依據(jù)。結(jié)合相關(guān)研究和案例，可以發(fā)現(xiàn)加速度為0．1g時(shí)設(shè)備可靠率可以達(dá)到100%;0．4g時(shí)在20%～40%，電氣設(shè)備為中等破壞程度;0．6g時(shí)降低到10%以下，電氣設(shè)備處于嚴(yán)重破壞程度。根據(jù)普通瓷和高強(qiáng)瓷材料的避雷器與合理開關(guān)抗震度的表現(xiàn)，可以得知高強(qiáng)瓷能夠提高抗震可靠度，保證變電站電氣設(shè)備安全運(yùn)行，對(duì)促進(jìn)變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防有著積極作用。
3變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防的應(yīng)對(duì)策略
基于對(duì)變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則應(yīng)用表現(xiàn)的了解，為了減少不必要的風(fēng)險(xiǎn)和損失，就要對(duì)變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震的應(yīng)對(duì)策略進(jìn)行研究，保證供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。針對(duì)變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震的經(jīng)驗(yàn)，變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)計(jì)的建議進(jìn)行分析，使得相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和措施能夠提高電氣設(shè)備的抗震水平，降低地震災(zāi)害對(duì)變電站電氣設(shè)備的傷害，有效解決了變電站電氣設(shè)備抗震的薄弱環(huán)節(jié)。
3．1變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防的經(jīng)驗(yàn)
我國(guó)變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防能力有限，電氣設(shè)備抗震能力不足，所以需要總結(jié)出變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)策，在調(diào)整和改進(jìn)下解決并處理好不足之處和薄弱環(huán)節(jié)。第一，建立電力系統(tǒng)抵抗地震災(zāi)害的數(shù)據(jù)庫，收集國(guó)內(nèi)外地震災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)資料，評(píng)估不同區(qū)域電力系統(tǒng)抗震可靠性和危險(xiǎn)性，健全全國(guó)各地地震應(yīng)急響應(yīng)制度和快速恢復(fù)機(jī)制。第二，研究各個(gè)抗震設(shè)計(jì)方法對(duì)變電站電氣設(shè)備的影響和抗震效果，選擇抗震可靠性好的材料進(jìn)行應(yīng)用。第三，加強(qiáng)設(shè)備瓷套管的強(qiáng)度，采用減震器或者隔震器，保護(hù)好電氣設(shè)備與支承柱的連接。
3．2變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防設(shè)計(jì)的建議
除了上述幾個(gè)方面的內(nèi)容，研究變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則還要注意其抗震設(shè)計(jì)，針對(duì)不同類型的電氣設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)上的調(diào)整和改進(jìn)，發(fā)揮電氣設(shè)備的抗震作用和自身優(yōu)勢(shì)。舉例來說，變壓器、開關(guān)柜、蓄電池等浮放設(shè)備，應(yīng)利用拉繩來加強(qiáng)設(shè)備本體和基礎(chǔ)的連接，才能防止出現(xiàn)滑移，傾倒等震害現(xiàn)象。由此可見，在設(shè)計(jì)變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)立時(shí)，研究人員需要對(duì)其材料，環(huán)境等影響因素多加注意和重視。
4結(jié)語
研究變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則是符合國(guó)內(nèi)外電力工程發(fā)展趨勢(shì)，在了解電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則的同時(shí)發(fā)現(xiàn)了相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中的不足之處，并利用有效的抗震設(shè)計(jì)和策略進(jìn)行彌補(bǔ)和調(diào)整，使得變電站電氣設(shè)備抗震設(shè)防分級(jí)得以實(shí)現(xiàn)，為電力行業(yè)和供電企業(yè)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。為了配合當(dāng)前階段分級(jí)抗震設(shè)防的趨勢(shì)，滿足人們對(duì)于變電站電氣設(shè)備良好運(yùn)行的要求，才能提高變電站電氣設(shè)備抗震考核水平，保證電氣設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。討論變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防原則不僅促進(jìn)了相關(guān)問題的解決，還為變電站電氣設(shè)備分級(jí)抗震設(shè)防未來的發(fā)展和創(chuàng)新提供了新思路。
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【關(guān)鍵詞】變電建筑物；抗震設(shè)計(jì)；次生破壞；雙重保護(hù)；預(yù)防為主；經(jīng)濟(jì)合理；安全可靠；電力安全
0 引言
電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的先行工業(yè)，它對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和提高人民的物質(zhì)文化生活水平起著重要的作用。變電站作為整個(gè)電力系統(tǒng)中不可分割的一部分，是實(shí)現(xiàn)輸送電力、傳遞能源的關(guān)鍵所在。
1 變電建筑物的抗震要求
1.1 變電建筑物的抗震規(guī)定
（1）在《電力抗震規(guī)范》中，對(duì)電力設(shè)施的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)有明確的規(guī)定：
①對(duì)于電力設(shè)施的電氣設(shè)施，當(dāng)遭受到相當(dāng)于設(shè)防烈度及以下的地震影響時(shí)，不受損壞，仍可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受到高于設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇地震影響時(shí)，不致嚴(yán)重?fù)p壞，經(jīng)修理后即可恢復(fù)使用。
②對(duì)于電力設(shè)施的建筑物和構(gòu)筑物，當(dāng)遭受到低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受到相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，可能損壞，但經(jīng)修理或不需修理仍可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受到高于本地區(qū)設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇地震影響時(shí)，不致倒塌或危害生命或造成使電氣設(shè)施不可修復(fù)的嚴(yán)重破壞。
上兩條的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是考慮到我國(guó)目前的國(guó)民經(jīng)濟(jì)條件及實(shí)際發(fā)展水平而制定的。在既保證電力設(shè)施遭受地震作用時(shí)盡量減少設(shè)備損壞和人員傷亡，避免造成電力系統(tǒng)大面積、長(zhǎng)時(shí)間的停止供電給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來重大損失，又不能因抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)過高而增加投資太多。其中的“電力設(shè)施”包括電氣設(shè)施和建、構(gòu)筑物兩大類。遵照“小震不壞、大震不倒”的指導(dǎo)原則，并考慮到電氣設(shè)施的抗震能力和使用要求與建、構(gòu)筑物有所不同，盡量避免因電力系統(tǒng)無法供電造成國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大損失，對(duì)電氣設(shè)施的三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防要求，與建、構(gòu)筑物的要求配套略有不同。建、構(gòu)筑物在大震下也要求不致造成電氣設(shè)施不可修復(fù)的嚴(yán)重破壞，這一點(diǎn)是《抗震規(guī)范》中沒有的。
（2）電力設(shè)施中的建筑物根據(jù)其重要性可分為三類，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
①重要電力設(shè)施中的主要建筑物以及國(guó)家生命線工程中的供電建筑物為一類建筑物；
②一般電力設(shè)施中的主要建筑物和有連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)備的建筑物以及公用建筑物、重要材料庫為二類建筑物；
③一類、二類以外的建筑物及次要建筑物等為三類建筑物。
由此可知，對(duì)于330kV及以上電壓等級(jí)的變電建筑物應(yīng)劃分為一類建筑物，因而在之后的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)按照一類建筑物的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)。這一點(diǎn)有別于《抗震規(guī)范》中的規(guī)定。在《抗震規(guī)范》中是根據(jù)建筑物使用功能的重要性，把建筑物劃分為甲類、乙類、丙類、丁類四個(gè)抗震設(shè)防類別。
（3）《電力抗震規(guī)范》中，對(duì)地震影響系數(shù)的規(guī)定與《抗震規(guī)范》中亦不同：
計(jì)算地震作用的地震影響系數(shù)，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地指數(shù)、場(chǎng)地特征周期和結(jié)構(gòu)自振周期確定。
（4）場(chǎng)地分類根據(jù)場(chǎng)地指數(shù)劃分為硬場(chǎng)地、中硬場(chǎng)地、中軟場(chǎng)地和軟場(chǎng)地四類，并符合相應(yīng)規(guī)范的規(guī)定。
1.2 電力設(shè)施的抗震規(guī)定
《電力抗震規(guī)范》與《抗震規(guī)范》還有一點(diǎn)很大的不同，體現(xiàn)在對(duì)電、氣設(shè)備的抗震要求上。
由于變電站的功能要求，它不同于普通建筑物的是，當(dāng)遭受地震時(shí)，首要保護(hù)的是建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備而不是建筑物本體，因此電氣設(shè)備的抗震就顯得尤為重要。
電力設(shè)施的抗震設(shè)計(jì)方法分為動(dòng)力設(shè)計(jì)法和靜力設(shè)計(jì)法，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
（1）對(duì)高壓電器、高壓電瓷、管型母線、封閉母線及串聯(lián)補(bǔ)償裝置等構(gòu)成的電氣設(shè)施，應(yīng)采用動(dòng)力設(shè)計(jì)法；
（2）對(duì)變壓器、電抗器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、開關(guān)柜、控制保護(hù)屏、通信設(shè)備、蓄電池等構(gòu)成的電氣設(shè)施，可采用靜力設(shè)計(jì)法。
2 《抗震規(guī)范》中有關(guān)電氣設(shè)備的規(guī)定
在《抗震規(guī)范》中，沒有對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行專門的論述，只是在介紹“非結(jié)構(gòu)構(gòu)件”時(shí)，以“建筑附屬機(jī)電設(shè)備”的形式進(jìn)行闡述。建筑結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件地震作用計(jì)算方法，應(yīng)滿足下列要求：
（1）地震作用計(jì)算時(shí)，應(yīng)計(jì)入支承于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的建筑構(gòu)件和建筑附屬機(jī)電設(shè)備的重力。
（2）對(duì)需要采用樓面譜計(jì)算的建筑附屬機(jī)電設(shè)備，宜采用合適的簡(jiǎn)化計(jì)算模型計(jì)入設(shè)備和結(jié)構(gòu)的相互作用。
（3）建筑附屬機(jī)電設(shè)備的體系自振周期大于0.15且其重力超過所在樓層重力的1%，或建筑附屬機(jī)電設(shè)備的重力超過所在樓層重力的10%時(shí)，宜采用樓面反應(yīng)譜法。其中，與樓板非彈性連接的設(shè)備，可直接將設(shè)備與樓板作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)計(jì)入整個(gè)結(jié)構(gòu)的分析中得到設(shè)備所受的地震作用。
對(duì)于電氣設(shè)備常用的計(jì)算方法是做出對(duì)應(yīng)于“地面反應(yīng)譜”的“樓面譜”，即反映支承電氣設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)體系自身動(dòng)力特性、電氣設(shè)備所在樓層位置和支點(diǎn)數(shù)量、結(jié)構(gòu)和電氣設(shè)備阻尼特性對(duì)地面地震運(yùn)動(dòng)的放大作用。當(dāng)電氣設(shè)備的質(zhì)量較大時(shí)或電氣設(shè)備的自振特性和主結(jié)構(gòu)體系的某一振型的振動(dòng)特性相近時(shí)，電氣設(shè)備還將與主結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)產(chǎn)生相互影響。一般情況下，可采用簡(jiǎn)化方法，即等效側(cè)力法計(jì)算：同時(shí)計(jì)入支座間相對(duì)位移產(chǎn)生的附加內(nèi)力。對(duì)剛性連接于樓板上的設(shè)備，當(dāng)與樓層并為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)參與整個(gè)結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析時(shí)，則不必另外用樓面譜進(jìn)行其地震作用計(jì)算。
3 規(guī)范中存在的問題
由前面關(guān)于兩個(gè)規(guī)范的敘述內(nèi)容可知，《抗震規(guī)范》和《電力抗震規(guī)范》分別對(duì)建筑物和電氣設(shè)備的抗震設(shè)計(jì)作了較詳細(xì)的規(guī)定，《抗震規(guī)范》主要側(cè)重的是建筑物的抗震問題，而《電力抗震規(guī)范》側(cè)重的是建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備。如果單獨(dú)對(duì)建筑物或電氣設(shè)備進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，分別參照相應(yīng)的規(guī)范即可；如果要同時(shí)考慮二者的抗震設(shè)計(jì)，則這兩個(gè)規(guī)范均未給出有效的方法。
針對(duì)這種情況，由于研究目標(biāo)是建筑物和電氣設(shè)備的雙重保護(hù)，而上兩個(gè)規(guī)范均未有這方面的規(guī)定，因此在保證滿足規(guī)范規(guī)定的前提下，筆者認(rèn)為把二者有機(jī)結(jié)合起來的新方法更有價(jià)值。
4 筆者建議的綜合設(shè)計(jì)方法
由于隔震技術(shù)還未在變電建筑物中有所應(yīng)用，考慮到隔震方法在電力設(shè)施中的應(yīng)用還不成熟、它的可操作性不強(qiáng)，因此在計(jì)算假定時(shí)，把隔震層設(shè)在底層樓面與地下室柱頂之間，對(duì)整個(gè)上部結(jié)構(gòu)（包括其內(nèi)部的電氣設(shè)備）進(jìn)行隔震計(jì)算；地下室仍按傳統(tǒng)的抗震方法設(shè)計(jì)。
由于戶內(nèi)式變電建筑物中電氣設(shè)備的自重較大，超過了所在樓層重力的10%（有時(shí)甚至更多）。并且電氣設(shè)備與樓板的連接采用螺栓連接，非常牢固，可看作剛性連接。因此，把底層樓面上放置的電氣設(shè)備荷載按靜力等效的原則進(jìn)行簡(jiǎn)化是切實(shí)可行的，這種簡(jiǎn)化之后得到的近似解可以滿足計(jì)算精度的要求。
為防止電氣設(shè)備在隔震后與結(jié)構(gòu)主體發(fā)生共振，把主要設(shè)備層的樓面反應(yīng)譜與結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)譜相比較，只要設(shè)備層樓面反應(yīng)譜的峰值與結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)譜的峰值錯(cuò)開，盡可能避免兩者發(fā)生共振，則可有效的實(shí)現(xiàn)既保護(hù)了建筑物又保護(hù)了電氣設(shè)備，達(dá)到雙重保護(hù)的目的。
5 結(jié)束語
總之，在現(xiàn)代社會(huì)中，電力關(guān)系到人類社會(huì)的各個(gè)方面，是現(xiàn)代社會(huì)最重要的能源支持。一旦失去了電力，不僅會(huì)給人們的日常生活造成各種不便，給社會(huì)生活造成很大的影響，給人們?cè)斐蓢?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，影響整個(gè)社會(huì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，對(duì)于電力系統(tǒng)的安全正常運(yùn)行是各個(gè)國(guó)家都非常關(guān)注的問題。
【參考文獻(xiàn)】
[1]郭英民.常規(guī)110kV變電站的抗震設(shè)計(jì)[J].河北電力技術(shù)，19（3），2000：49-52.
關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；概念設(shè)計(jì)；抗震；延性
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1 建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的含義
建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)是指在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從概念上，特別是從結(jié)構(gòu)總體上考慮抗震的工程決策，即正確地解決總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造，以達(dá)到合理抗震設(shè)計(jì)的目的。
2 結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的重要性
2.1概念設(shè)計(jì)是解決地震不確定性的好方法
地震給人類社會(huì)帶來的破壞是不可抗拒的，人類只能被動(dòng)防御。然而我們對(duì)地震破壞機(jī)理還不十分清楚,對(duì)地震的破壞現(xiàn)象也只是停留在感性認(rèn)識(shí)階段,建筑物抗震計(jì)算的原理只是一種近似方法，卻不能代表建筑本身在地震中的真實(shí)反應(yīng)。概念設(shè)計(jì)的思想不妨是個(gè)解決這個(gè)問題的好方法。據(jù)報(bào)道北京國(guó)家大劇院由安德魯做概念設(shè)計(jì)，所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)都是由北京市建筑設(shè)計(jì)院完成，安德魯只是提供了一個(gè)設(shè)計(jì)概念，竟然得了總造價(jià)的11%(達(dá)數(shù)億元)，可見概念設(shè)計(jì)的重要性。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件日益傻瓜化的今天，一個(gè)普遍存在的狀況是設(shè)計(jì)人員越來越多地依賴計(jì)算軟件，忽略概念設(shè)計(jì)，缺乏對(duì)計(jì)算結(jié)果的合理分析、判斷，對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)很容易產(chǎn)生設(shè)計(jì)缺陷，造成結(jié)構(gòu)安全隱患。地震是一種隨機(jī)振動(dòng)，有著難以把握的復(fù)雜性和不確定性，要準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)建筑物遭遇地震的特性和參數(shù)，尚難以做到。在建筑抗震理論未達(dá)到科學(xué)嚴(yán)密的今天，單靠計(jì)算很難使建筑具備良好的抗震能力。因此，結(jié)構(gòu)工程師必須重視建筑總體抗震能力的概念設(shè)計(jì)。
2.2概念設(shè)計(jì)是工程師進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的原則和方法
概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵，一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，并能有意識(shí)地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。一般認(rèn)為，概念設(shè)計(jì)做得好的結(jié)構(gòu)工程師，隨著他的不懈追求，其結(jié)構(gòu)概念將隨年齡與實(shí)踐的增長(zhǎng)而越來越豐富，設(shè)計(jì)成果也越來越創(chuàng)新、完善。遺憾的是，社會(huì)分工的細(xì)化，使得部分結(jié)構(gòu)工程師只會(huì)依賴規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)、計(jì)算機(jī)程序做習(xí)慣性傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，缺乏創(chuàng)新，更不愿（或不敢）創(chuàng)新，有的甚至拒絕對(duì)新技術(shù)、新工藝的采納（害怕承擔(dān)創(chuàng)新的責(zé)任）。部分工程師在一體化計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)全面應(yīng)用的今天，對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)果明顯不合理、甚至錯(cuò)誤不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。隨著年齡的增長(zhǎng)，導(dǎo)致他們?cè)趯W(xué)校學(xué)的那些孤立的概念被逐漸忘卻，更談不上設(shè)計(jì)成果的不斷創(chuàng)新。
2.3計(jì)算理論與實(shí)際受力的差別使得概念設(shè)計(jì)成為結(jié)構(gòu)抗震的重要途徑
概念設(shè)計(jì)的重要，主要是因?yàn)楝F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算理論存在許多缺陷或不可計(jì)算性，比如對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)力計(jì)算是基于彈性理論的計(jì)算方法，而截面設(shè)計(jì)卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，這一矛盾使設(shè)計(jì)結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn)，為了彌補(bǔ)這類計(jì)算理論的缺陷，或者實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際存在的大量無法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。同時(shí)計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的高精度特點(diǎn)，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的誤解，結(jié)構(gòu)工程師只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實(shí)地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。
2.4概念設(shè)計(jì)在初步設(shè)計(jì)中的重要性
概念設(shè)計(jì)之所以重要，還在于在方案設(shè)計(jì)階段，初步設(shè)計(jì)過程是不能借助于計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念，深入、深刻了解各類結(jié)構(gòu)的性能，并能有意識(shí)地、靈活地運(yùn)用它們。概念設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)人員中提得比較多，但往往被人們片面地理解，認(rèn)為其主要是用于一些大的原則，如確定結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)布置等。其實(shí)在設(shè)計(jì)中任何地方都離不開科學(xué)的概念作指導(dǎo)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了快速、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算工具，但不可迷信電腦，應(yīng)做電腦的主人。而人的設(shè)計(jì)，就是概念設(shè)計(jì)。有很多設(shè)計(jì)存在諸多缺陷，主要原因就是在總體方案和構(gòu)造措施上未采用正確的構(gòu)思，即未進(jìn)行概念設(shè)計(jì)所致。
3 抗震概念設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
3.1建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。
建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性對(duì)抗震能力重要影響的認(rèn)識(shí)始自若干現(xiàn)代建筑在地震中的表現(xiàn)。最為典型的例子是1972年2月23日南美洲的馬那瓜地震。馬那瓜有相距不遠(yuǎn)的兩幢高層建筑，一幢為十五層高的中央銀行大廈，另一幢為18層高的美洲銀行大廈。當(dāng)?shù)氐卣鹆叶裙烙?jì)為8度。一幢破壞嚴(yán)重，震后拆除；另一幢輕微損壞，稍加修理便恢復(fù)使用。研究發(fā)現(xiàn)破壞較輕的建筑平、立、剖均較規(guī)則、對(duì)稱；結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度、材料強(qiáng)度和質(zhì)量的分布也較均勻、連續(xù)，而另一棟建筑則恰恰相反，導(dǎo)致產(chǎn)生嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)、抗剪不足等而破壞嚴(yán)重。
3.2合理選擇建筑的結(jié)構(gòu)體系。
抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵問題，結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理，對(duì)安全性和經(jīng)濟(jì)性起決定性作用。
3.2.1結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑。要求結(jié)構(gòu)體系受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實(shí)際表現(xiàn)相符合。
3.2.2應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則是結(jié)構(gòu)應(yīng)有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能。諸多震后實(shí)例均印證了它的重要性，設(shè)計(jì)時(shí)要引起足夠重視。
3.2.3結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的承載能力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。足夠的承載力和變形能力是需要同時(shí)滿足的。有較高的承載能力而缺少較大變形能力，如不加約束的砌體結(jié)構(gòu)，很容易引起脆性破壞而倒塌。必要的承載能力和良好的變形能力的結(jié)合便是結(jié)構(gòu)在地震作用下具有的耗能能力。
3.3提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性。
結(jié)構(gòu)的變形能力取決于組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件及其連接的延性水平。規(guī)范對(duì)各類結(jié)構(gòu)采取的抗震措施，基本上是提高各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性水平。這些抗震措施如：采用水平向（圈梁）和豎向（構(gòu)造柱、芯柱）混凝土構(gòu)件，加強(qiáng)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的約束，或采用配筋砌體；使砌體在發(fā)生裂縫后不致坍塌和散落，地震時(shí)不致喪失對(duì)重力荷載的承載能力；避免混凝土結(jié)構(gòu)的脆性破壞（包括混凝土壓碎、構(gòu)件剪切破壞、鋼筋同混凝土粘結(jié)破壞）先于鋼筋的屈服；避免鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整體和局部失穩(wěn)，保證節(jié)點(diǎn)焊接部位（焊縫和母材）在地震時(shí)不致開裂等等。
3.4抗震設(shè)計(jì)要注重非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)。
非結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機(jī)電設(shè)備，自身及其與結(jié)構(gòu)主體的連接，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。結(jié)合相關(guān)震后資料，啟示如下：（1）附著于樓、屋面結(jié)構(gòu)上的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接或錨固，避免地震時(shí)倒塌傷人或砸壞重要設(shè)備；（2）圍護(hù)墻和隔墻應(yīng)考慮對(duì)結(jié)構(gòu)抗震的不利影響，避免不合理設(shè)置而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞；（3）幕墻、裝飾貼面與主體結(jié)構(gòu)應(yīng)有可靠連接，避免地震時(shí)脫落傷人；（4）安裝在建筑上的附屬機(jī)械、電氣設(shè)備系統(tǒng)的支座和連接應(yīng)符合地震時(shí)使用功能的要求，且不應(yīng)導(dǎo)致相關(guān)部件損壞。
4 結(jié)語
汶川大地震后，國(guó)家對(duì)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》重新進(jìn)行了修定，并于2010年12月1日正式實(shí)施。不難看出新的規(guī)范對(duì)于抗震概念設(shè)計(jì)提出了更高的要求。概念設(shè)計(jì)是解決計(jì)算近似性的有效途徑，因此必須加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)重要性的認(rèn)識(shí)，使之成為廣大設(shè)計(jì)人員在工程設(shè)計(jì)中自覺遵守的原則。只有時(shí)刻把握這個(gè)原則才能更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臑榻ㄖ拐鸢押藐P(guān)，才能從根本上提高建筑抗震性能。
參考文獻(xiàn)：
[1]GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.
【關(guān)鍵詞】底層框架—抗震墻砌體房屋；抗震設(shè)計(jì)；托墻梁框架
底層框架—抗震墻砌體房屋是我國(guó)砌體房屋中的一種特殊形式。底部框架砌體房屋是由底部托墻梁框架—抗震墻和上部砌體結(jié)構(gòu)所組成。這種由上下不同材料組成的混合結(jié)構(gòu)，其抗震性能存在明顯的不利因素。事實(shí)證明，在歷次地震震害中，這種結(jié)構(gòu)的震害是相對(duì)比較重的。結(jié)合新規(guī)范，底層框架—抗震墻砌體房屋的抗震設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)如下：
一、房屋的平、立面布置應(yīng)規(guī)則、對(duì)稱。
歷次震害調(diào)查說明，體型復(fù)雜或結(jié)構(gòu)構(gòu)件（墻體、柱網(wǎng)等）布置不合理，將加重房屋的震害．對(duì)于底層框架抗震墻磚房，其抗震性能相對(duì)于多層鋼筋砼房屋要差一些。因此，這類房屋平、立面布置的規(guī)則要求應(yīng)更嚴(yán)格一些，即房屋體型宜簡(jiǎn)單、對(duì)稱，結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的 布置也應(yīng)盡量對(duì)稱，這樣可以減少水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)。
二、嚴(yán)格限制房屋層數(shù)和高度。
在唐山大地震、汶川大地震中，未經(jīng)抗震設(shè)防的底層框架抗震墻磚房的破壞較為嚴(yán)重。其主要原因是 底層沒有設(shè)置為框架抗震體系。在震害較為嚴(yán)重的底層框架磚房中，底層為半框架沿街一 跨為框架另一跨為磚墻承重體系，底層為內(nèi)框架體系以及底層大部分為框架體系而山墻與樓梯間墻處不設(shè)框架梁柱等?；诳偨Y(jié)震害經(jīng)驗(yàn)等，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011一2010（以下簡(jiǎn)稱2010規(guī)范）結(jié)合砌體的種類，按設(shè)防烈度對(duì)房屋的總層數(shù)及高度給予了強(qiáng)制性的限制。2010規(guī)范特別規(guī)定了乙類建筑，以及丙類建筑8度0.30g和9度設(shè)防時(shí)不推薦采用此類底部托墻梁框架—抗震墻上部砌體結(jié)構(gòu)的房屋。
三、嚴(yán)格控制底部框-墻結(jié)構(gòu)和上部砌體結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度比。
在地震作用下底層框架抗震墻磚房的彈性層間位移反應(yīng)均勻和減少在強(qiáng)烈地震作用下的 彈塑性變形集中，能夠能夠提高房屋的整體抗震能力。2010規(guī)范對(duì)底層框架抗震墻磚房的彈性和彈塑性位移以及層間極限剪力系數(shù)進(jìn)行了分析，強(qiáng)制性規(guī)定：第二層計(jì)入構(gòu)造柱影響的砌體剛度與底層托墻梁框架—抗震墻的側(cè)移剛度比，6、7度不大于2.5，8度不大于2.0，同時(shí)不小于1.0；底部?jī)蓪油袎α嚎蚣堋拐饓r(shí)，除底部一二層的側(cè)移剛度應(yīng)相互接近外，對(duì)第三層計(jì)入構(gòu)造柱影響的砌體剛度與第二層側(cè)移剛度比，6、7度不大于2.0，8度不大于1.5，且均不應(yīng)小于1.0；
四、抗震墻的最大間距限值。
底層框架抗震墻磚房的抗震墻間距分為底層和上部磚房?jī)刹糠?，上部磚房備層的橫墻間距要求應(yīng)和多層磚房的要求一樣；底層框架抗震墻部分，由于上面幾層的地震作用要通過底層的樓蓋傳至底層抗震墻，樓蓋產(chǎn)生的水平變形將比一般框架抗震墻房屋分層傳遞地震作用的樓蓋水平變形要大。因此，在相同變形限制條件下，底層框架抗震墻磚房底層抗震墻的間距要比框架—抗震墻的間距要小一些。
五、合理布置上、下樓層的墻體。
首先應(yīng)盡量使上層承重墻體落在下層框架梁上，即上部砌體抗震墻與底部框架梁“對(duì)齊”。不能落在框架梁上的砌體改為非抗震墻；若確實(shí)有困難時(shí)，可以部分落在框架次梁上，但是數(shù)量不能過多，以利于荷載傳遞。上部砌體抗震墻與底部框架梁的中心有偏差時(shí)，底部框架梁應(yīng)考慮偏心引起的扭轉(zhuǎn)。
六、加強(qiáng)拖墻梁及其樓蓋和過渡層的墻體。
承托上層砌體墻的托墻梁，由于所受的荷載比較集中，在靜力作用下可以考慮為墻梁的作用，使墻梁荷載由于內(nèi)拱作用而有所分散。但是在地震作用下，尤其是抗震設(shè)防原則允許墻體裂而不倒，因此，對(duì)其墻梁作用的程度和荷載的大小，在計(jì)算上和靜載下有不同的假設(shè)，可以參考有關(guān)資料確定。對(duì)于過渡層，作為剛度變化較大的樓層，理應(yīng)加強(qiáng)處理，如考慮底部框架柱與上層構(gòu)造柱的連接，樓蓋水平剛度的加強(qiáng)，墻體適當(dāng)配置水平鋼筋等措施，以利豎向剛度的漸變。
七、提高底部托墻梁框架及抗震墻的抗震等級(jí)。
對(duì)底部的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，通過抗震等級(jí)來確定其主要抗震措施。對(duì)于抗震墻，一般要求采用鋼筋混凝土墻。對(duì)于底部框架-抗震墻的鋼筋混凝土部分原則上都要求符合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的要求。但對(duì)于抗震墻可針對(duì)低矮墻的特點(diǎn)設(shè)計(jì)或開設(shè)豎縫形成帶縫混凝土墻。托墻梁框架的抗震等級(jí)要高于框架—抗震墻結(jié)構(gòu)中框架的等級(jí)且接近抗震墻結(jié)構(gòu)的框支層框架的要求。
底層框架—抗震墻砌體房屋除了按上述要點(diǎn)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)外，尚需嚴(yán)格按照規(guī)范要求采取抗震構(gòu)造措施。汶川地震震害表明，只要嚴(yán)格遵循《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，可以大大減輕地震對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞和倒塌。
參考文獻(xiàn)
[1] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50011-20 10.
中圖分類號(hào)：U452.2+8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
引言
磚混結(jié)構(gòu)由于選材方便、施工簡(jiǎn)單、工期短、造價(jià)低等特點(diǎn)，多年來磚混房屋是我國(guó)當(dāng)前建筑中使用最廣范的一種建筑形式。磚混結(jié)構(gòu)多采用粘土磚和混合砂漿砌筑，通過內(nèi)外磚墻的咬砌達(dá)到具有一定整體連接性的目的。在地震設(shè)防地區(qū)，多層磚混砌體房屋由于組成的基本材料和連接方式?jīng)Q定了其脆性性質(zhì)，變形能力小，導(dǎo)致房屋的抗震性能較差；因此改善砌體結(jié)構(gòu)延性，提高房屋的抗震性能具有極其重要意義。
1.地震震害情況
房屋倒塌：當(dāng)房屋墻體特別是底層墻體整體抗震強(qiáng)度不足時(shí)易造成房屋整體倒塌 當(dāng)房屋局部或上層墻體抗震強(qiáng)度不足時(shí)或當(dāng)個(gè)別部位構(gòu)件間連接強(qiáng)度不足時(shí)易造成局部倒塌
墻體開裂破壞，墻角破壞：墻體裂縫形式主要是水平裂縫，斜裂縫，交叉裂縫和豎向裂縫。墻體出現(xiàn)斜裂縫主要是抗剪強(qiáng)度不足。墻角為縱橫墻的交匯點(diǎn)，地震作用下其應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，因而其破壞形態(tài)多種多樣。
縱橫墻連接破壞：一般是因?yàn)槭┕r(shí)縱橫墻沒有很好地咬槎，加之地震時(shí)兩個(gè)方向的地震作用造成破壞。
樓梯間破壞：主要是墻體破壞，而樓梯本身很少破壞
樓蓋與屋蓋破壞：主要是由于樓板支承長(zhǎng)度不足，引起局部倒塌或是其下部的支承墻體破壞倒塌引起樓屋蓋倒塌
附屬構(gòu)件的破壞：主要是由于這些構(gòu)件與建筑物本身連接較差等原因在地震時(shí)造成大量破壞。
在抗震設(shè)計(jì)時(shí)體現(xiàn)以預(yù)防為主的設(shè)計(jì)思想，達(dá)到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。對(duì)于建設(shè)工程只有在抗震設(shè)防，抗震設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量這三方面都符合要求，才能確保建筑工程具備合理的抗御地震的能力?，F(xiàn)在就多層磚混房屋抗震設(shè)計(jì)方面，簡(jiǎn)要提出幾點(diǎn)建議：
科學(xué)布局建筑平面和立面及合理防震縫的設(shè)置
建筑平面和立面的規(guī)整性是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)十分基礎(chǔ)、重要的內(nèi)容。抗震設(shè)計(jì)中，建筑平面、立面宜盡可能簡(jiǎn)潔、規(guī)則，結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心相一致。房屋的平立面布置宜規(guī)則，對(duì)稱。房屋的質(zhì)量分布和剛度變化宜均勻，樓層不宜錯(cuò)層。房屋的防震縫可按實(shí)際需要設(shè)置。當(dāng)房屋體型復(fù)雜不設(shè)防震縫時(shí)，應(yīng)選用符合實(shí)際的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型進(jìn)行較精細(xì)的抗震分析。采取措施提高抗震能力 當(dāng)設(shè)置防震縫時(shí)，應(yīng)將房屋分成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。留有足夠的寬度，使兩側(cè)的上部結(jié)構(gòu)完全分開。將體型復(fù)雜，平面特別不規(guī)則的建筑布局分割成幾個(gè)相對(duì)規(guī)則的獨(dú)立單元。
3、砌體房屋的總層數(shù)及總高度，房屋高寬比的限制
隨著房屋高度的增加，地震作用也將增大，因而房屋的破壞將加重。震害調(diào)查表明，房屋的破壞程度隨層數(shù)的增多而加重?；谄鲶w材料的脆性性能和震害經(jīng)驗(yàn)，限制其層數(shù)和高度?，F(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011—2011）對(duì)多層砌體房屋的總高度和總層數(shù)有了強(qiáng)制性規(guī)定。多層砌體房屋總高度與總寬度的最大比值,即高寬比，不應(yīng)超過《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。隨著房屋高寬比的增大 地震作用效應(yīng)將增大 由整體彎曲在墻體中產(chǎn)生的附加應(yīng)力也將增大 房屋的破壞將加重。
4、增強(qiáng)砌體房屋的剛度及整體性
房屋是縱、橫向承重構(gòu)件和樓蓋組成的一個(gè)具有空間剛度的結(jié)構(gòu)體系，其抗震能力的強(qiáng)弱取決于結(jié)構(gòu)的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性。剛性樓蓋是各抗側(cè)力構(gòu)件按各自側(cè)移剛度分配地震作用的保證?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋具有整體性好、水平剛度大的優(yōu)點(diǎn)，是較理想的抗震構(gòu)件，不但可消除滑移、散落問題，增加房屋的整體性，增大樓板的剛度，而且對(duì)平面上墻體對(duì)齊的要求也可予以適當(dāng)放寬，因作為以剪切變形為主的砌體結(jié)構(gòu)，層間變形是可控制的。因此，采現(xiàn)澆樓、屋蓋是一種較好的增強(qiáng)樓房結(jié)構(gòu)空間剛度和整體穩(wěn)定性的方法，在適當(dāng)?shù)牟课辉鲈O(shè)構(gòu)造柱，并配置些構(gòu)造鋼筋，也能達(dá)到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性的作用；另外，設(shè)置配筋圈梁可限制散落問題，增強(qiáng)空間剛度，提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，從而提高房屋的抗震性能。
5、合理布置縱墻和橫墻，控制墻段局部尺寸，確定墻體的主要承重體系
多層磚混房屋的主要承重構(gòu)件是縱、橫墻體，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)優(yōu)先選用橫墻承重和縱橫墻共同承重的方案?？v橫墻的布置應(yīng)均勻?qū)ΨQ，沿平面內(nèi)宜對(duì)齊，沿豎向應(yīng)上下連續(xù)，同一軸線上的窗間墻寬度宜均勻。房屋的空間整體剛度和整體穩(wěn)定性決定著房屋抗震能力的高低。墻體布置時(shí)，應(yīng)盡量采用縱墻貫通的平面布置，當(dāng)縱墻不能貫通布置時(shí)，可在縱橫墻交接處采取加強(qiáng)措施，也可在縱、橫墻交接處增設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并適當(dāng)加強(qiáng)構(gòu)造配筋；必要時(shí)還可以每隔一定高度放置水平拉結(jié)構(gòu)筋以加強(qiáng)房屋整體性，防止縱、橫墻交接處被拉開。當(dāng)墻體的局部尺寸不當(dāng)，有時(shí)僅造成局部破壞。雖然不影響房屋的整體安全，但事實(shí)上它往往降低了房屋總的承載能力。因此，不但應(yīng)從結(jié)構(gòu)布置上要求墻均勻分布，而且個(gè)別墻垛也不能過小。
6、適當(dāng)增加墻體面積與合理提高砂漿強(qiáng)度
歷次震害表明，多層磚混房屋的抗震能力與墻體面積大小及砂漿強(qiáng)度等級(jí)高低成正比，提高墻體面積、砂漿強(qiáng)度等級(jí)能有效地提高房屋的抗震能力，是減輕震害的有效途徑之一。
7、有效設(shè)置房屋圈梁和構(gòu)造柱，在合理位置的墻段內(nèi)設(shè)置水平鋼筋
多次震害調(diào)查表明，圈梁是多層磚房的一種經(jīng)濟(jì)有效的措施，可提高房屋的抗震能力，減輕震害。其加強(qiáng)房屋的整體性：由于圈梁的約束作用，減小了墻體出平面倒塌的危險(xiǎn)性，使縱橫墻能保持為一個(gè)整體的箱形結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮各片墻體的平面內(nèi)抗剪強(qiáng)度，有效抵御來自任何方向的水平地震作用。圈梁作為樓蓋的邊緣構(gòu)件，提高了樓蓋的水平剛度，同時(shí)箍住樓屋蓋。圈梁增強(qiáng)樓蓋的整體性限制墻體斜裂縫的開展和延伸，使墻體裂縫僅在兩道圈梁之間的墻段發(fā)生，墻體抗剪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮。為了提高墻體的抗震能力，可在抗震力不夠的承重墻段內(nèi)配置水平鋼筋，使地震力由砌體及水平鋼筋共同承擔(dān)。
8、對(duì)地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求
同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)截然不同的地基土上，同一結(jié)構(gòu)單元宜采用同一類型的基礎(chǔ)?；A(chǔ)底面宜埋置在同一標(biāo)高上，否則應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ)圈梁，并應(yīng)按臺(tái)階逐步放坡。高差不宜有過大的突變?cè)谲浫醯鼗系姆课?。?yīng)在外墻及所有承重墻下增設(shè)基礎(chǔ)圈梁，以加強(qiáng)抵抗不均勻沉陷和增強(qiáng)房屋基礎(chǔ)部分的整體性。
9、樓梯間抗震性能的加強(qiáng)
關(guān)鍵詞：元器件；電子設(shè)備；抗振加固；設(shè)計(jì)
1 引言
為確保電子設(shè)備的可靠性，在進(jìn)行力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)前，一般應(yīng)用有限元仿真手段對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。通過有限元分析驗(yàn)證的電子設(shè)備，其結(jié)構(gòu)及PCB在環(huán)境試驗(yàn)驗(yàn)證一般均不會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度破壞及剛度不夠等問題。振動(dòng)試驗(yàn)表明當(dāng)前最易出現(xiàn)問題的是設(shè)備中的電子元器件。如DIP雙列直插式封裝、BGA球陣列封裝、鉭電容器件管腳由于疲勞而斷裂、焊點(diǎn)脫落等[1]。綜合考慮振動(dòng)失效模式和產(chǎn)品特點(diǎn)、可靠性和成本等因素，電子設(shè)備中往往采用振動(dòng)被動(dòng)控制技術(shù)。其應(yīng)用的振動(dòng)控制的主要技術(shù)有隔振、去諧與去耦、振減振、結(jié)構(gòu)剛化設(shè)計(jì)等[2]。而隨著新型粘彈性（寬溫域、寬頻段、高阻尼）材料的研制成功，用粘彈性高阻尼材料制成的高阻尼減振器在電子設(shè)備上廣泛使用[3]。
文章將以某印制板組件為對(duì)象提出減振措施，從結(jié)構(gòu)剛化設(shè)計(jì)和阻尼減振兩個(gè)方面提出兩個(gè)抗振加固方案；通過力學(xué)實(shí)驗(yàn)比較措施的有效性，驗(yàn)證器件級(jí)抗振加固的效果，以達(dá)到元器件在電子設(shè)備中能夠得到可靠應(yīng)用的目的。
2 研究對(duì)象介紹
某印制板組件經(jīng)簡(jiǎn)化后，由鋁合金框架、印制板以及4個(gè)螺裝器件組成，如圖1。各零件之間連接均為螺釘緊固連接，印制板的外形尺寸為237mm×160mm×2mm。
圖1 印制板組件示意圖
2.1 方案一（結(jié)構(gòu)剛化設(shè)計(jì)方案）
結(jié)構(gòu)剛化設(shè)計(jì)，是通過提高結(jié)構(gòu)剛度，達(dá)到提高設(shè)備諧振頻率和提高機(jī)械強(qiáng)度的目的。方案一通過改變?cè)袖X合金框架樣式，將螺裝器件從原有的安裝在印制電路板上改為安裝在鋁合金框架上，實(shí)現(xiàn)提高結(jié)構(gòu)剛度的目的。
圖2 結(jié)構(gòu)剛化設(shè)計(jì)組件示意圖
2.2 方案二（阻尼減振設(shè)計(jì)方案）
T型阻尼減振器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，已廣泛應(yīng)用于多種設(shè)備中。方案二將螺裝器件加裝該減振系統(tǒng)后固定在印制板上，詳圖3。其中阻尼減振器主體部分選用某系列粘彈性阻尼材料制成。該材料是一種高分子聚合物，既有彈性固體性質(zhì)，又表現(xiàn)出粘性流體特性。由于粘彈性材料兼具二者特性，在力的往復(fù)作用下既可以儲(chǔ)存能量又可以耗散能量，起到阻尼減振的作用[4]。
3 減振措施有效性研究
3.1 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)
測(cè)點(diǎn)位置的確定及傳感器的安裝：將各方案中螺裝器件頂面中心位置和印制板上表面中心位置定義為測(cè)點(diǎn)，并在每個(gè)測(cè)點(diǎn)安裝一個(gè)加速度傳感器，用于測(cè)量該點(diǎn)的加速度響應(yīng)，如圖4所示。對(duì)三種印制板組件方案進(jìn)行相同條件的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)，得到頻響曲線如圖5。
圖4 測(cè)點(diǎn)安裝示意圖及實(shí)物圖
圖5 螺裝器件測(cè)點(diǎn)頻響曲線圖
圖6 PCB中心區(qū)域測(cè)點(diǎn)頻響曲線圖
3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
通過綜合分析頻響曲線和響應(yīng)數(shù)據(jù)，可以得到以下結(jié)論：
表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
3.2.1 從表1可以看出方案二與原方案組件的諧振頻率相同，均在118Hz附近，方案一的的諧振頻率在在178Hz附近，這說改變鋁合金框架樣式對(duì)于提高組件諧振頻率比較明顯。而方案二采取的阻尼減振結(jié)構(gòu)措施，僅在螺裝器件處88Hz有尖峰出現(xiàn)，但響應(yīng)峰值仍在118Hz處，并未影響整個(gè)組件的固有頻率。
3.2.2 與原方案相比，方案一器件處均方根加速度降低8%，功率譜密度降低16.4%；PCB中心區(qū)域均方根加速度提高了25.4%，功率譜密度峰值降低9.9%。方案二器件處均方根加速度降低73.5%，功率譜密度降低80.1%；PCB中心區(qū)域均方根加速度提高了6.5%，功率譜密度降低41.3%。
4 結(jié)束語
綜上所述，結(jié)構(gòu)剛性化設(shè)計(jì)能夠提高一階諧振頻率以及響應(yīng)峰值下降，對(duì)于器件處抗振加固能夠起到一定作用。但在寬帶隨機(jī)振動(dòng)中，其它頻段響應(yīng)卻因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性變化而升高，因此整體效果并不明顯。而采用阻尼結(jié)構(gòu)抗振加固措施，器件處均方根加速度下降明顯，其對(duì)功率譜密度峰值也起到了抑制作用，尤其是對(duì)高頻部分作用非常明顯。因此阻尼減振方案可以作為更為有效的抗振加固措施，提高電子設(shè)備中元器件及其組件的抗振性能。
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