有支撑设备抗震鉴定的地震载荷输入的保守的确定方法技术

技术编号:19545353 阅读:35 留言:0更新日期:2018-11-24 20:52
本发明专利技术涉及一种有支撑设备抗震鉴定的地震载荷输入的保守的确定方法,包括如下步骤:考察设备的上一楼层响应谱作为地震输入时设备的最大应力强度;考察采用适用的设备技术规格书中所给出的包络加速度作为地震输入时设备的最大应力强度;考察采用设备上一楼层响应谱零周期加速度作为地震输入时设备的最大应力强度;考察采用设备上一楼层响应谱上大于等于设备基频的频段所对应的谱值的最大值的1.5倍作为地震输入时设备的最大应力强度;将设备及其支撑简化为弹簧质量模型,考察安装楼层响应谱作用下设备‑支撑系统的应力强度,并与上述其它方法得到的最大应力强度进行比较;通过上述方式,可以确定一种对设备地震输入的保守的处理方法。

Conservative Method for Determining Earthquake Load Input for Aseismic Assessment of Supported Equipment

The present invention relates to a conservative method for determining the input of seismic load with support equipment, including the following steps: inspecting the maximum stress intensity of the equipment when the response spectrum of the upper floor of the equipment is used as seismic input; inspecting the envelope acceleration given in the applicable equipment specification as seismic input. The maximum stress intensity of the equipment; the maximum stress intensity of the equipment when the zero periodic acceleration of the response spectrum of the upper floor of the equipment is used as the seismic input; the maximum stress intensity of the equipment when the response spectrum of the upper floor of the equipment is greater than 1.5 times of the maximum value of the spectrum corresponding to the frequency band equal to the basic frequency of the equipment is used as the seismic input. By simplifying the equipment and its support into a spring mass model, the stress intensity of the equipment-support system under the action of the response spectrum of the installation floor is investigated and compared with the maximum stress intensity obtained by the other methods mentioned above. A conservative treatment method for the seismic input of the equipment can be determined through the above-mentioned methods.

【技术实现步骤摘要】
有支撑设备抗震鉴定的地震载荷输入的保守的确定方法
本专利技术涉及抗震设计
,具体涉及一种有支撑设备抗震鉴定的地震载荷输入的保守的确定方法。
技术介绍
安装于厂房中的设备,通过两种方式与厂房连接,一种是直接安装于厂房地面,另一种是通过支撑结构安装于厂房地板或墙面。对于设备的抗震鉴定,其地震载荷的来源是通过厂房抗震分析得到的厂房楼层响应谱。对于直接安装于厂房地面的设备,可直接运用相应楼层的响应谱作为设备的地震输入。对于通过支撑结构安装于厂房地板或墙面的设备,最可靠的方法是计算出支撑处的地震响应,并以此作为设备的地震输入。但是,这个方法一般只应用于核电厂的某些关键设备,对于核电厂大量使用的泵、阀等设备,主要还是采用如下方法。对于金属类支撑结构,在设备抗震鉴定时,一般与设备一起考虑(由设备厂家设计或由设计方设计并提交设备厂家),保证设备的地震输入与真实情况相符。对于混凝土类支撑结构(通常由设计方设计),在设计方给设备厂家的设备技术规格书中,只提供设备所在厂房的楼层响应谱,并没有提供混凝土类支撑结构的相关内容。故设备厂家仅以设备为研究对象,对设备的抗震鉴定一般采用如下方法确定地震输入:(1)若设备的固有频率低于地震波截止频率,选取设备的上一楼层响应谱作为地震输入,以期包络支撑结构对设备地震响应的影响。(2)若设备的固有频率大于地震波截止频率,采用静力法计算设备地震响应时,地震载荷的等效静力有如下确定方法:(a)采用适用的设备技术规格书中所给出的包络加速度;(b)设备上一楼层响应谱零周期加速度(ZPA);(c)对于多自由度部件,当部件模型简单时,可以采用设备上一楼层响应谱上大于等于设备基频的频段所对应的谱值的最大值的1.5倍。对于由上述方法确定的地震输入,由于设备支撑处的响应谱与设备上一楼层的响应谱之间并不存在任何线性关系,其是否是对设备地震输入的一种保守的处理方法,仍有待考察。
技术实现思路
本专利技术提供一种有支撑设备抗震鉴定的地震载荷输入的保守的确定方法,其以弹簧-质量模型为基础,通过对比支撑结构对设备响应的影响,结合现有技术中对设备的抗震鉴定采用的确定地震输入的方法,从而确定一种对设备地震输入的保守的处理方法。为达到上述目的,本专利技术采用的技术方案是:一种有支撑设备抗震鉴定的地震载荷输入的保守的确定方法,包括如下步骤:(1)选取设备的上一楼层响应谱作为地震输入,考察上一楼层响应谱作用下设备的最大应力强度;(2)采用适用的设备技术规格书中所给出的包络加速度,考察将该包络加速度作为地震输入时设备的最大应力强度;(3)采用设备上一楼层响应谱零周期加速度,考察将该零周期加速度作为地震输入时设备的最大应力强度;(4)采用设备上一楼层响应谱上大于等于设备基频的频段所对应的谱值的最大值的1.5倍作为确定的加速度,考察将该确定的加速度作为地震输入时设备的最大应力强度;(5)将设备及其支撑简化为具有两个自由度的第一弹簧-质量系统;将不存在所述支撑时的所述设备简化为单自由度的第二弹簧-质量系统,根据所述第一弹簧-质量系统和所述第二弹簧-质量系统考察安装楼层响应谱作用下设备-支撑系统的应力强度,即为设备的真实应力强度,得到该真实应力强度中的最大应力强度;(6)对步骤(1)至(4)分别得到的最大应力强度与步骤(5)得到的最大应力强度进行比较,当步骤(1)至(4)中任意一项的最大应力强度能够包络步骤(5)得到的最大应力强度,则采用该相应步骤中的地震输入作为有支撑设备的地震输入是保守的。进一步的,步骤(1)中计算由于提高楼层响应谱造成的对设备加速度响应的影响系数,步骤(5)中计算设备由于考虑支撑造成的对设备加速度响应的影响系数,比较该两影响系数,判断将楼层响应谱提高是否能够包络由于考虑支撑造成的影响系数。进一步的,对于有支撑的设备,设备的应力值比等于其加速度之比,即:σ1/σ3=a1/a3也即:支撑对设备应力的影响与支撑对设备加速度响应的影响相当;其中,σ1、a1分别为有支撑时设备的应力和加速度;σ3、a3分别为无支撑时设备的应力和加速度。进一步的,步骤(5)中,所述第一弹簧-质量系统的振动方程为:其中,m1为设备的质量,k1为设备的刚度,x1为所述第一弹簧-质量系统中设备相对于地面的位移;m2为支撑的质量,k2为支撑的刚度,x2为所述第一弹簧-质量系统中支撑相对于地面的位移;xg为地震作用下地面的位移;所述第二弹簧-质量系统的振动方程为:或另写为其中,x3为所述第二弹簧-质量系统中设备相对于地面的位移。进一步的,所述第一弹簧-质量系统中设备的加速度响应为:其中,n1为支撑/设备质量比,即ω1为设备的固有频率,ωs1和ωs2为所述第一弹簧-质量系统中设备-支撑系统的两个固有频率;Sa1为与ωs1对应的加速度响应谱值,Sa2为与ωs2对应的加速度响应谱值;所述第二弹簧-质量系统中设备的位移响应为:其中,设备的加速度响应为Sa,Sa为与频率ω1对应的地震加速度响应谱值。进一步的,支撑对设备的位移响应的影响系数Rx为:探究不同支撑/设备质量比和支撑/设备频率比下,位移响应影响系数Rx的变化规律。采用以上技术方案后,本专利技术与现有技术相比具有如下优点:本专利技术以弹簧-质量模型为基础,建立设备有支撑模型和无支撑模型,通过对比支撑结构对设备的影响和现有技术中对设备的抗震鉴定采用的确定地震输入的方法对设备的影响,考察现有技术中对设备的抗震鉴定采用的确定地震输入的方法是否能够包络安装于支撑的设备所经历的真实的地震载荷,从而确定一种对设备地震输入的保守的处理方法。附图说明附图1为本专利技术中简化的设备与支撑两自由度弹簧-质量系统;附图2为本专利技术中简化的设备单自由度弹簧-质量系统;附图3为本专利技术中楼层响应谱由-15.2m提高到0.2m对不同频率设备加速度响应的影响系数的变化曲线;附图4为本专利技术中支撑对14Hz设备加速度响应的影响系数的变化曲线;附图5为本专利技术中支撑对50Hz设备加速度响应的影响系数的变化曲线;附图6为本专利技术中的设备模型;附图7为本专利技术中的设备-支撑系统模型;附图8为本专利技术中安装楼层响应谱作用下设备-支撑系统应力强度云图(设备基频14Hz);附图9为本专利技术中上一楼层响应谱作用下设备应力强度云图(设备基频14Hz):附图10为本专利技术中安装楼层响应谱作用下设备-支撑系统应力强度云图(设备基频50Hz);附图11为本专利技术中上一楼层响应谱作用下设备应力强度云图(设备基频50Hz);附图12为本专利技术中采用适用的设备技术规格书中所给出的包络加速度(1.2g)作为地震输入时的设备应力强度云图;附图13为本专利技术中采用设备上一楼层响应谱零周期加速度作为地震输入时的设备应力强度云图;附图14为本专利技术中采用采用设备上一楼层响应谱上大于等于设备基频的频段所对应的谱值的最大值的1.5倍作为确定的加速度用作地震输入时的设备应力强度云图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。一种有支撑设备抗震鉴定的地震载荷输入的保守的确定方法,包括如下步骤:(一)支撑影响分析1、建立有支撑设备的弹簧-质量模型将设备及其支撑简化为具有两个自由度的弹簧-质量系统,如图1所示。m1、k1、x1为设备的质量、刚度和相对于地面的位移,m2、k2、x2为支撑的质量、刚度和相对于地面本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种有支撑设备抗震鉴定的地震载荷输入的保守的确定方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)选取设备的上一楼层响应谱作为地震输入,考察上一楼层响应谱作用下设备的最大应力强度;(2)采用适用的设备技术规格书中所给出的包络加速度,考察将该包络加速度作为地震输入时设备的最大应力强度;(3)采用设备上一楼层响应谱零周期加速度,考察将该零周期加速度作为地震输入时设备的最大应力强度;(4)采用设备上一楼层响应谱上大于等于设备基频的频段所对应的谱值的最大值的1.5倍作为确定的加速度,考察将该确定的加速度作为地震输入时设备的最大应力强度;(5)将设备及其支撑简化为具有两个自由度的第一弹簧‑质量系统;将不存在所述支撑时的所述设备简化为单自由度的第二弹簧‑质量系统,根据所述第一弹簧‑质量系统和所述第二弹簧‑质量系统考察安装楼层响应谱作用下设备‑支撑系统的应力强度,即为设备的真实应力强度,得到该真实应力强度中的最大应力强度;(6)对步骤(1)至(4)分别得到的最大应力强度与步骤(5)得到的最大应力强度进行比较,当步骤(1)至(4)中任意一项的最大应力强度能够包络步骤(5)得到的最大应力强度,则采用该相应步骤中的地震输入作为有支撑设备的地震输入是保守的。...

【技术特征摘要】
1.一种有支撑设备抗震鉴定的地震载荷输入的保守的确定方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)选取设备的上一楼层响应谱作为地震输入,考察上一楼层响应谱作用下设备的最大应力强度;(2)采用适用的设备技术规格书中所给出的包络加速度,考察将该包络加速度作为地震输入时设备的最大应力强度;(3)采用设备上一楼层响应谱零周期加速度,考察将该零周期加速度作为地震输入时设备的最大应力强度;(4)采用设备上一楼层响应谱上大于等于设备基频的频段所对应的谱值的最大值的1.5倍作为确定的加速度,考察将该确定的加速度作为地震输入时设备的最大应力强度;(5)将设备及其支撑简化为具有两个自由度的第一弹簧-质量系统;将不存在所述支撑时的所述设备简化为单自由度的第二弹簧-质量系统,根据所述第一弹簧-质量系统和所述第二弹簧-质量系统考察安装楼层响应谱作用下设备-支撑系统的应力强度,即为设备的真实应力强度,得到该真实应力强度中的最大应力强度;(6)对步骤(1)至(4)分别得到的最大应力强度与步骤(5)得到的最大应力强度进行比较,当步骤(1)至(4)中任意一项的最大应力强度能够包络步骤(5)得到的最大应力强度,则采用该相应步骤中的地震输入作为有支撑设备的地震输入是保守的。2.根据权利要求1所述的一种有支撑设备抗震鉴定的地震载荷输入的保守的确定方法,其特征在于,步骤(1)中计算由于提高楼层响应谱造成的对设备加速度响应的影响系数,步骤(5)中计算设备由于考虑支撑造成的对设备加速度响应的影响系数,比较该两影响系数,判断将楼层响应谱提高是否能够包络由于考虑支撑造成的影响系数。3.根据权利要求1或2所述的一种有支撑设备抗...

【专利技术属性】
技术研发人员:谭晓惠张攀那福利高泉源周拥辉
申请(专利权)人:苏州热工研究院有限公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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