一种用于海上升压站平台电气设备的抗震性能校核方法技术

本发明专利技术公开了一种用于海上升压站平台电气设备的抗震性能校核方法，包括构建海上升压站结构模型；确定工程场地的设计地震峰值加速度和设计反应谱；选择地震动记录对海上升压站结构模型进行地震时程分析；对海上升压站结构模型进行抗震强度验算；获取电气设备所在位置的结构动力响应峰值加速度；构建电气设备模型；比较设计地震峰值加速度与结构动力响应峰值加速度的大小，选择地震动记录对电气设备模型进行地震时程分析；对电气设备模型进行抗震强度验算

【技术实现步骤摘要】
一种用于海上升压站平台电气设备的抗震性能校核方法


[0001]本专利技术涉及海上风电抗震
，具体涉及一种用于海上升压站平台电气设备的抗震性能校核方法
。

技术介绍

[0002]海上风电作为我国的战略新兴产业，是能源结构转型道路上的重要新能源形式
。
其中，海上升压站连接风电场中数十台风机，集汇聚
、
升压
、
输电功能于一体，完成向陆上输出电力的重要任务
。
许多建成与在建的海上风电场场址位于地震高烈度区，导致海上升压站易受到地震灾害的影响
。
而海上升压站平台上的电气设备是升压站的主要功能设备，其中由陶瓷等脆性材料构成的电气设备在地震作用下易损性高，确保其结构的安全与持续正常工作是海上风电场稳定运行的必要条件
。
[0003]考虑到现今主流的陆上装配整体吊装的海上升压站平台施工方法，若平台电气设备发生结构损坏，不仅会引起整个海上风电场电力传输的中断，而且后续在海上实施维修与更换相比陆上电力设施来说难度更高
、
耗费更大
。
海上风电作为发展不久的新兴产业，进行海上升压站的结构设计时，针对电气设备未进行专门的抗震设计，也尚无明确抗震设计规范，相关研究在全世界也鲜有开展
。
在国家大力发展海上风电的当下，为保证地震灾害下海上升压站平台电气设备的稳定运行，对其进行针对性的抗震计算并校核抗震性能十分必要
。
[0004]当前在对海上升压站结构进行抗震计算时，一般将电气设备视为非结构物，利用有限元分析软件进行抗震计算时，通过质量等效等方式模拟电气设备而不进行精细化建模，且海上升压站平台电气设备种类繁多，若在海上升压站结构抗震设计建模的同时将所有电气设备进行精细化建模，会导致模型有限元单元数量巨大，不仅建模难度与计算成本极大增加，还需考虑复杂的耦合问题，使得整个设计周期大幅延长，在实际工程项目设计中执行的可行性低
。
[0005]当前对于电气设备的抗震设计主要基于现行
《
电力设施抗震设计规范
》(GB50260
‑
2013)
的相关规定，进行单独的抗震计算
。
而该规范相关规定仅适用于陆上电力设施中，尚未有涉及海上升压站中的电气设备抗震计算的方法
。
相对陆上电力设施而言，海上升压站平台电气设备安装位置距离海床面较高，相对高程多为
20m
及以上，属于高架平台户内电气设备
。
现行规范中对于户内电气设备仅明确规定
2、3
层时的放大系数，对更高位置的情况尚无明确规定
。
现有研究已表明，户内电气设备放置的楼层与高度越高，其地震响应放大系数越大，且海上升压站上部质量大的结构特征极有可能造成电气设备的结构动力响应放大的情况，导致电气设备实际所受结构动力响应与场地条件及设计规范中提供的参数不符
。
在此情况下，若直接使用本规范的设计方法进行计算，有可能造成输入的地震动偏小，导致出现电气设备抗震能力不足的情况
。
[0006]鉴于海上升压站平台电气设备的重要性，有必要针对该类电气设备提出一种在实际工程中操作相对简易
、
可行且计算结果可靠的抗震性能校核方法
。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于海上升压站平台电气设备的抗震性能校核方法，以解决现有抗震性能校核方法可行性低且计算结果不可靠的技术问题
。
[0008]本专利技术所采用的技术方案为：一种用于海上升压站平台电气设备的抗震性能校核方法，所述方法包括如下步骤：
[0009]S1
：获取海上升压站的设计方案；
[0010]S2
：构建海上升压站结构模型，并将电气设备的重量等效施加于海上升压站结构模型；确定工程场地的设计地震峰值加速度和设计反应谱；
[0011]S3
：基于所述设计地震峰值加速度和设计反应谱选择地震动记录对海上升压站结构模型进行地震时程分析；
[0012]S4
：对海上升压站结构模型进行抗震强度验算；若抗震强度不满足抗震设计规范，则重新设计海上升压站的设计方案并返回
S2
；若抗震强度满足抗震设计规范，则执行
S5
；
[0013]S5
：基于
S3
中的地震时程分析获取电气设备所在位置的结构动力响应峰值加速度；
[0014]S6
：构建电气设备模型；
[0015]S7
：比较设计地震峰值加速度与结构动力响应峰值加速度的大小，若设计地震峰值加速度大于结构动力响应峰值加速度，则执行
S8
；若设计地震峰值加速度小于结构动力响应峰值加速度，则执行
S9
；
[0016]S8
：基于所述设计地震峰值加速度和设计反应谱选择地震动记录对电气设备模型进行地震时程分析；
[0017]S9
：基于所述结构动力响应峰值加速度和设计反应谱选择地震动记录对电气设备模型进行地震时程分析；
[0018]S10
：对电气设备模型进行抗震强度验算；若抗震强度不满足抗震设计规范，则对电气设备模型进行减隔震措施后返回
S7
，直至抗震强度满足抗震设计规范
。
[0019]优选的，在
S2
中，以附加质量或均布载荷的方式将电气设备的重量等效施加于海上升压站结构模型
。
[0020]优选的，在
S2
中，对所述海上升压站结构模型进行桩
‑
土非线性耦合的模拟
。
[0021]优选的，在
S2
中，先确定工程场地的特征周期，且设计反应谱计算公式为：
[0022][0023]α
＝
β
×
PGA
；
[0024]其中，
T
g
为工程场地的特征周期，
T
为海上升压站结构模型的自振周期，
β
为动力放大系数，
PGA
为设计地震峰值加速度，
α
为设计反应谱
。
[0025]优选的，在
S3
中：通过设计反应谱进行天然地震动的选取与人工地震动的拟合，且所选定的地震动应基于场地设防水准与韧性水准的设计地震峰值加速度进行调幅处理
。
[0026]优选的，所述抗震设计规范为海上升压站结构模型在设防水准地震作用下不发生结构破坏，所述海上升压站结构模型在韧性水准地震作用下不发生整体坍塌
。
[0027]优选的，
S5
具体包括：基于
S3
中的地震时程分析获取电气设备所在位置的结构动力响应峰值加速度和三向加速度时程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于海上升压站平台电气设备的抗震性能校核方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1
：获取海上升压站的设计方案；
S2
：构建海上升压站结构模型，并将电气设备的重量等效施加于海上升压站结构模型；确定工程场地的设计地震峰值加速度和设计反应谱；
S3
：基于所述设计地震峰值加速度和设计反应谱选择地震动记录对海上升压站结构模型进行地震时程分析；
S4
：对海上升压站结构模型进行抗震强度验算；若抗震强度不满足抗震设计规范，则重新设计海上升压站的设计方案并返回
S2
；若抗震强度满足抗震设计规范，则执行
S5
；
S5
：基于
S3
中的地震时程分析获取电气设备所在位置的结构动力响应峰值加速度；
S6
：构建电气设备模型；
S7
：比较设计地震峰值加速度与结构动力响应峰值加速度的大小，若设计地震峰值加速度大于结构动力响应峰值加速度，则执行
S8
；若设计地震峰值加速度小于等于结构动力响应峰值加速度，则执行
S9
；
S8
：基于所述设计地震峰值加速度和设计反应谱选择地震动记录对电气设备模型进行地震时程分析；
S9
：基于所述结构动力响应峰值加速度和设计反应谱选择地震动记录对电气设备模型进行地震时程分析；
S10
：对电气设备模型进行抗震强度验算；若抗震强度不满足抗震设计规范，则对电气设备模型进行减隔震措施后返回
S7
，直至抗震强度满足抗震设计规范
。2.
根据权利要求1所述的一种用于海上升压站平台电气设备的抗震性能校核方法，其特征在于，在
S2
中，以附加质量或均布载荷的方式将电气设备的重量等效施加于海上升压站结构模型
。3.
根据权利要求1所述的一种用于海上升压站平台电气设备的抗震性能校核方法，其特征在于，在
S2
中，对所述海上升压站结构模型进行桩
‑
土非线性耦合的模拟
。4.
根据权利要求1所述的一种用于海上升压站平台电气设备的抗震性能校核方法，其特征在于，在
S2
中，先确定工程场地的特征周期，且所述设计反应谱计算公式为：
α
＝

【专利技术属性】
技术研发人员：廖望，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：