本文選題：閥廳結(jié)構(gòu) + 基底隔震��； 參考：《廣州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：大型換流站閥廳結(jié)構(gòu)是生命線工程的關(guān)鍵建筑,相關(guān)研究表明閥廳結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下發(fā)生不可避免的破壞,不能保證結(jié)構(gòu)震后的基本運(yùn)行,震害導(dǎo)致的功能中斷將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響。以規(guī)范要求的“小震不壞,中震可修,大震不倒”為設(shè)防水準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)雖可以保證強(qiáng)震下的生命安全,但不能滿足現(xiàn)代社會對生命工程震后功能可持續(xù)的性能要求。因此,有必要采取適當(dāng)措施提高閥廳結(jié)構(gòu)的性能水準(zhǔn),保證閥廳結(jié)構(gòu)震后功能的正常運(yùn)行,減少由于功能中斷而造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。隔震技術(shù)能降低地震能量輸入的同時(shí)控制上部結(jié)構(gòu)的損傷,在提高結(jié)構(gòu)性能水平方面已有成功的實(shí)例,但在換流站閥廳結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用尚未出現(xiàn),其對換流站閥廳結(jié)構(gòu)抗震性能的影響尚不明確。同時(shí),基底隔震技術(shù)往往會提高結(jié)構(gòu)的初期造價(jià),通過增加結(jié)構(gòu)初期投入來提高結(jié)構(gòu)的抗震可靠性,在全壽命期內(nèi)是否符合經(jīng)濟(jì)性要求還有待研究。因此,本文以某帶懸掛電氣設(shè)備的大型換流站閥廳結(jié)構(gòu)為研究對象,對閥廳結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于性能的基底隔震設(shè)計(jì),采用ETABS、Perform-3D非線性分析軟件,對隔震前后閥廳結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析、彈塑性時(shí)程分析,從結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、結(jié)構(gòu)響應(yīng)、結(jié)構(gòu)耗能、構(gòu)件損傷及結(jié)構(gòu)易損性等方面對比研究地震作用下原閥廳結(jié)構(gòu)和隔震閥廳結(jié)構(gòu)的抗震性能,并在大量彈塑性時(shí)程分析的基礎(chǔ)上,對閥廳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了考慮地震損失的全壽命期經(jīng)濟(jì)性分析。本文的研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下:(1)本文以某大型換流站閥廳結(jié)構(gòu)為研究對象,對其進(jìn)行了基底隔震設(shè)計(jì),并對抗震體系和隔震體系閥廳結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能對比研究。對閥廳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基底隔震設(shè)計(jì),并根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求定義了閥廳結(jié)構(gòu)作為生命線工程的性能目標(biāo)。在驗(yàn)證了建模方法正確的基礎(chǔ)上,建立了隔震前后閥廳結(jié)構(gòu)整體模型,進(jìn)行了模態(tài)分析和彈塑性時(shí)程分析,從結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、結(jié)構(gòu)響應(yīng)、結(jié)構(gòu)耗能以及構(gòu)件損傷等方面對比研究地震作用下原閥廳結(jié)構(gòu)和隔震閥廳結(jié)構(gòu)的抗震性能。分析結(jié)果表明,隔震后結(jié)構(gòu)基本周期從0.954s延長至1.956s,第二階振型由扭轉(zhuǎn)振型轉(zhuǎn)變?yōu)槠絼?dòng)振型。7度(0.15g)罕遇地震作用下基底剪力最大減小79%,懸掛閥擺動(dòng)加速度最大減小78%,閥體對屋架的地震作用最大減小44%,上部結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移角最大減小78%,隔震支座耗散50%以上地震能量,剪力墻混凝土壓應(yīng)變最大值下降55%,鋼筋應(yīng)變下降58%,89%的剪力墻從中度損傷轉(zhuǎn)變?yōu)檩p微損傷階段。基底隔震有效地控制了結(jié)構(gòu)的損傷,使上部結(jié)構(gòu)基本保持彈性狀態(tài),顯著提升結(jié)構(gòu)抗震性能水平�；谡n題組已提出的抗震體系閥廳結(jié)構(gòu)懸吊設(shè)備地震作用簡化計(jì)算方法,通過調(diào)整系數(shù)擬合了隔震體系閥廳結(jié)構(gòu)懸吊設(shè)備地震作用簡化計(jì)算公式。根據(jù)該方法,可以由隔震閥廳結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防等級、場地土類別和設(shè)計(jì)地震分組得出隔震閥廳結(jié)構(gòu)懸吊設(shè)備的地震作用。(2)針對閥廳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中懸吊設(shè)備地震作用取值方法的不足,本文提出隔震體系閥廳結(jié)構(gòu)懸吊設(shè)備地震作用簡化計(jì)算方法�；谡n題組已提出的抗震體系閥廳結(jié)構(gòu)懸吊設(shè)備地震作用簡化計(jì)算方法,通過調(diào)整系數(shù)擬合了隔震體系閥廳結(jié)構(gòu)懸吊設(shè)備地震作用簡化計(jì)算公式。根據(jù)該方法,可以由隔震閥廳結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防等級、場地土類別和設(shè)計(jì)地震分組得出隔震閥廳結(jié)構(gòu)懸吊設(shè)備的地震作用。(3)地震易損性是評估閥廳結(jié)構(gòu)抗震性能的有效方法,本文選取適當(dāng)?shù)牡卣饎?dòng)強(qiáng)度參數(shù),對抗震體系和隔震體系閥廳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震易損性對比分析。本文從PEER地震波庫選取100條天然地震動(dòng),對隔震前后閥廳結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量彈塑性時(shí)程分析�；诖罅繒r(shí)程分析的結(jié)果,擬合了結(jié)構(gòu)地震需求參數(shù)與地震動(dòng)參數(shù)之間的關(guān)系。采用相關(guān)性、有效性、實(shí)用性和效益性指標(biāo)選取了SA1、PGV、PGA、M和R作為易損性分析的地震動(dòng)強(qiáng)度參數(shù),對隔震前后閥廳結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震易損性分析。分析表明,在7度(0.15g)罕遇地震作用下,以SA1-M、PGV-M、PGA-M、SA1-R、PGV-R以及PGA-R為地震動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)時(shí),抗震體系閥廳結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞的超越概率分別為58%、22.9%、33.66%、28.36%、25.8%及16.25%,隔震后閥廳結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞的超越概率分別下降至0.15%、0.06%、16%、0.07%、0.35%及1.8%。隔震改造顯著地降低了閥廳結(jié)構(gòu)各等級損傷的超越概率。(4)閥廳結(jié)構(gòu)全壽命經(jīng)濟(jì)性分析能從全壽命角度研究基底隔震對閥廳結(jié)構(gòu)全壽命總費(fèi)用的影響。本文計(jì)算了閥廳結(jié)構(gòu)初期造價(jià)、檢查維護(hù)費(fèi)用及地震損失費(fèi)用,對比研究了隔震前后閥廳結(jié)構(gòu)全壽命期總費(fèi)用�；诟粽鹎昂箝y廳結(jié)構(gòu)大量非線性時(shí)程分析結(jié)果,采用FEMA-P58方法計(jì)算出閥廳結(jié)構(gòu)各易損構(gòu)件關(guān)于頂點(diǎn)位移角的易損性曲線,并對比研究了隔震前后閥廳結(jié)構(gòu)在地震作用下構(gòu)件易損性;采用FEMA-P58的地震損失預(yù)測方法得出隔震前后閥廳結(jié)構(gòu)地震損失預(yù)測結(jié)果,結(jié)合隔震前后閥廳結(jié)構(gòu)初期造價(jià)及壽命期內(nèi)檢查維護(hù)費(fèi)用,得出隔震前后閥廳結(jié)構(gòu)全壽命期費(fèi)用評估結(jié)果。構(gòu)件易損性分析結(jié)果表明,在相同地震強(qiáng)度作用下,由于基底隔震能把結(jié)構(gòu)變形響應(yīng)集中在隔震層,上部結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移角明顯減小,隔震后閥廳結(jié)構(gòu)各易損構(gòu)件發(fā)生各級損傷的超越概率顯著降低,7度(0.15g)大震作用下,剪力墻嚴(yán)重?fù)p傷的超越概率從43%降低至1.7%。全壽命期費(fèi)用評估結(jié)果表明,抗震體系閥廳結(jié)構(gòu)全壽命期總費(fèi)用為1530.3萬元,隔震體系閥廳結(jié)構(gòu)全壽命期總費(fèi)用為1063.3萬元,隔震體系閥廳結(jié)構(gòu)全壽命費(fèi)用比抗震體系閥廳結(jié)構(gòu)減少了467萬元。分析結(jié)果從全壽命角度說明隔震后閥廳結(jié)構(gòu)具有較好的經(jīng)濟(jì)性。
[Abstract]:The main conclusions are as follows : ( 1 ) In order to improve the seismic reliability of the valve hall structure , the structure of the valve hall can be improved by increasing the initial investment of the structure . In this paper , the simplified calculation method of earthquake action of the structure suspension equipment of seismic isolation system is presented . The seismic action of the suspension equipment of the valve hall structure of the seismic isolation system is simplified by adjusting the coefficient . ( 3 ) The seismic vulnerability is an effective method for evaluating the seismic behavior of the valve hall structure . In this paper , the seismic vulnerability analysis is carried out for the structure of the valve hall before and after the shock isolation . Based on the results of a lot of time history analysis , the seismic vulnerability analysis is carried out on the structure of the valve hall before and after the shock isolation . The results show that the above probability of severe damage to the valve hall structure before and after the shock isolation is reduced to 0.15 % , 0.06 % , 16 % , 0.07 % , 0.35 % and 1.8 % respectively . ( 4 ) The whole life - span cost of the valve hall structure is studied by using FEMA - P58 method . The results show that the total cost of the valve hall structure under earthquake action is reduced from 43 % to 1.7 % .
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU352.12

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1965689