论文部分内容阅读
我国水能资源多集中在地震频发的西部地区,这对我国的水利水电工程建设提出了严峻挑战。水电站厂房作为利用水能发电的主要建筑结构,其通常在竖向以发电机层为界分为上部结构和下部结构,上部由屋盖结构和墙、梁、柱等组成,相当于单层厂房结构体系;下部为布置水轮发电机的大体积混凝土结构,上部结构的刚度和质量明显低于下部结构,在地震作用下,上部结构极易发生损坏危及人员安全和电力供应,所以对水电站厂房的抗震性能评价是有效减轻结构破坏、经济损失和人员伤亡,保障厂房结构在地震作用下的正常使用功能的重要手段。本文主要通过对地震动强度指标在水电站厂房抗震分析中的应用进行研究,以期获得准确的水电站厂房抗震性能评价结果。主要研究内容和结论包括:(1)参照当前的水电站厂房抗震研究中普遍采用的简化分析方法,拟定了四种计算方案以探究各种简化分析方法所描述的水电站厂房上—下部结构相互作用对结构地震响应的影响。结果表明对水电站厂房的抗震分析应当考虑下部结构的放大效应和上下部结构之间的耦联作用,但可以将下部结构混凝土按线弹性本构考虑做简化分析以节约计算成本。(2)根据选取的17种地震动强度指标与水电站厂房结构最大地震响应的相关性分析结果,发现总输入能Ew和最大位移Dmax与17种地震动强度指标的相关程度均不高,而塑性耗能Ep和最大层间位移角θmax与各类强度指标的相关程度由高到低依次为速度型指标、加速度型指标和位移型指标,与两者相关性均较好的强度指标有累积绝对速度CAV、结构基本周期对应的谱加速度Sa(T1)、峰值速度PGV、速度谱强度VSI、Housner强度HI和谱速度峰值PSV,其中Sa(T1)、VSI、HI和PSV均是与地震动频谱特征相关的强度指标,所以对水电站地面厂房的地震响应分析应首先根据结构基本周期按照地震动强度指标适用性的一般规律确定强度指标的类型,然后在该类型中尽量选择与频谱特性相关的指标。(3)基于增量动力分析结果,探讨了地震动峰值加速度PGA、峰值位移PGD和相关程度较高的6种地震动强度指标在概率地震需求分析中的合理性,得到了最合理的地震动强度指标和工程需求参数组合为速度谱强度VSI和最大层间位移角θmax,据此进行地震易损性分析获得水电站厂房结构在速度谱强度VSI为变量时对应于轻微破坏、中等破坏、严重破坏以及倒塌四种极限状态的失效概率,可以更加准确地评估水电站地面厂房结构的抗震性能。