关键词：电力建筑；高架电气装置；防震
1 高架电气防震装置研究的意义
强烈的地震给世界各国人民造成了巨大的灾害，地震中大量建筑物的破坏与倒塌，是造成地震灾害的直接原因，结构的抗震设计是结构工程领域的重要课题。在震害调查分析中发现，建筑物即使按照传统的抗震设计方法进行设计也有倒塌的现象，因此为了保证重要建筑的安全，结构工程师们转向对新的抗震设计方法即结构控制的研究。通过在结构上设置控制机构，由控制机构和结构共同控制抵御地震动等动力荷载，使结构的动力反应减小，从而有效地减轻地震灾害。同时随着国家经济的发展，变电站工程建筑形式要求越来越复杂-平面上不规则，立面上也不规则，而且需要在楼板上竖向布置电缆，对结构局部刚度有所削弱，同时需要较大的内部空间，水平刚度较小。在地震作用下，这些结构将发生较大的扭转，加重这些建筑的破坏，因此制约着结构建筑形式的多样化发展，对变电站工程中建筑的扭转响应控制迫在眉睫。
电力系统是生命线工程的重要组成部分。在地震中，电力系统一旦发生破坏，可能造成震区及周边地区的大面积停电，严重影响救灾及震后的重建工作。高压电气设备在地震时是应该首要保护的，而其中尤以高架电气设备最为重要，相比其他电气设备，高架电气设备由于位置较高，动力响应较大，容易破坏，一旦震坏则更难修复及更换，也是震后难以通电运行的关键所在。而现在对于电气设备的抗震在实际设计时考虑的较少，主要是由于设计人员认为电气设备生产厂家已经考虑了设备的抗震，故在设计时未考虑设备的抗震。从历次震害调查发现，高架电气设备没有像设计人员想象的那么安全，很多高架电气设备遭到严重的破坏，因此对于高架电气设备抗震研究迫在眉睫。
2 新型高架电气隔震装置
对于高架电气设备的隔震不但要使隔震层的水平刚度小，最重要的是隔震装置要能抵抗大震下的产生的倾覆力矩，然而普通的橡胶隔震装置不能抵抗大震下在隔震层产生的倾覆力矩，因此普通的橡胶隔震装置不适合应用于高架电气设备的隔震控制，必须开发新的隔震装置对其进行隔震。由高架电气设备对隔震装置的力学性能要求可知，隔震装置必须能够承受大震下电气设备对其产生的拉力，而且必须水平向的刚度较小。装置在水平向的刚度较小，而竖向的刚度较大，能够提供较大的拉力。装置的钢材主要采用Q235钢材，以保证水平向刚度较小，而且该装置材料造价较低，材料可以就地取材，因此比较容易实现。
3 330KV电压互感器隔震设计
3.1 工程概况
该项目来源于某高烈度地区的新建330kV变电站工程，根据《建筑抗震设防分类标准》和《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001)，设防烈度8度(0.309)。场地类别II类，设计分组第一组，场地特征周期取 Tg=0.35秒，不考虑近场影响。设计目标减小电气设备的水平向地震加速度及设备顶点与底面的相对位移。隔震支座设置在支架顶部，将330KV电压互感器与支架隔开，以达到隔离地震能量、减小电压互感器水平地震作用的目的。330KV电压互感器隔震设计如图1所示：
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3.2 材料属性
对于上部结构330KV电压互感器由瓷套组成，下部支架由钢材组成，各材料的属性表1所示：
3.3 隔震装置刚度确定
采用有限元分析软件SAP200建立隔震装置的有限元模型，通过计算分析小震下隔震层x向Y向水平刚度1.61×106N/m，大震下隔震层装置的部分屈服，故考虑刚度的退化，取小震时刚度的0.2倍。
3.4 计算分析与构造措施
利用时程分析法，对该结构选用三条实际地震记录和一组人工模拟加速度时程曲线，分别选取El-Centro波、Kobe波、波、Taft和所拟合的人工模拟地震波(兰州波)。对该工程进行了分析，加速度峰值取为:多遇110.0cm/s2，罕遇510.0 cm/s2，对结构分别进行不隔震、隔震小震、隔震大震情况下计算。
（1）结构基本周期：
（2）隔震支座最大压力：
考虑竖向地震作用，取构件重力荷载代表值的20%，隔震支座的压力设计值由1.2×永久荷载标准值+0.2×构件重力荷载代表值求得。计算结果表明，隔震支座最大压力设计值小于隔震装置竖向承载压力。
（3）隔震效率：定义隔震效率为=隔震后设备顶点最大加速度/隔震前设备顶点最大加速度，计算结果见表3
（4）罕遇地震时隔震支座验算：
①隔震层在罕遇地震作用下隔震层水平剪力标准值平均为8.9lKN，设计值11.58KN。小于4个M18螺栓的剪力承载力设计值。
②隔震支座在罕遇地震作用下隔震层的弯矩标准值平均为25.03KN.m，螺栓的拉力设计值为25.73KN，小于螺栓容许拉力值。
③隔震装置A构件的拉力设计值为25.73KN，小于竖向容许拉力值为。
④隔震支座在罕遇地震作用下平均最大位移为2.89cm。
（5）隔震支座以上结构设计：
隔震层以上结构应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生较大变形的措施。上部结构及隔震层部件应与周围固定物脱开，与水平方向固定物的脱开距离。
（6）隔震支座以下支架结构设计：
隔震层以下结构的强度、刚度、稳定性对上部结构安全至关重要，应务必使该部分结构具有较大的安全储备。根据抗震规范GB500II-2001要求，隔震层以下结构的地震作用和抗震验算，应按罕遇地震作用下内力组合进行验算。水平剪力Vi为11.58KN、轴力N为ZI.87KN，弯矩为上部结构在罕遇地震作用下产生的弯矩+Vi H，H为支架柱高。
参考文献
［1］周锡元，阎维明，杨润林.建筑结构的减震、减振和振动控制.建筑结构学报，2002，23(2):2-12.
[关键词]特高压GIS；抗震研究；真型试验；特殊工况分析
中图分类号：TM595 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0133-01
1 引言
目前是特高压电网密集建设时期，根据国网公司的规划，至2020年建成“五纵五横”共计27条特高压线路。特高压电网作为今后的主骨干网络，其运行的安全稳定性要求更高。特高电网最重要的组成部分，特高压GIS因其结构有“细、高、柔、重”等特点，地震易损性高，一旦受到地震损害，会波及全国许多区域。故亟需开展特高压GIS的抗震研究。
2 特高压GIS设备中抗震薄弱部品的分析
经过特高压示范工程及后续工程的沉淀，目前特高压GIS布置和基础的设计趋于标准化。特高压GIS多采用“一字形”布置，一个完整串三个间隔布置在一个基础大板上，分支套管布置在单独的大板，基础大板与大板之间设置伸缩缝。一个整体大板上的GIS设备，除出线套管的重心较高外，其余设备的重心均较低。而特高压GIS设备的支架，设计时即考虑了足够的强度，经过相关计算，具有较大的安全系数，对地震波的放大作用极小。故在地震波作用下，同一大板上的设备之间的变形和应力均较小，仅需考虑不同大板之间设备的影响，以及重心较高的GIS套管的应力变化。
特高压GIS在9级烈度地震加速度的作用下，基础大板与大板之间的位移量无相关数据。为了吸收由地震波引起的大板之间的位移，使大板之间设备不受地震波引起的应力，在大板与大板之间均设置了能够吸收径向、轴向位移的波纹管。此波纹管设计时要求高的径向和轴向变形。而设备内部的触指和触头经过特殊设计，亦有很好的径向和轴向位移吸收量。即在9级烈度的地震作用下，波纹管的变形量足以吸收因地震波作用引起的壳体应力，而特殊设计的触指和触头，亦能吸收因地震波作用引起的内部导电回路的应力。
通过以上分析，基础大板与大板之间的设备能够承受9级烈度的抗震要求，以下着重对套管的抗震性能进行分析。
3 特高压GIS套管抗震计算及真型试验
为了估算特高压瓷套管的抗震能力，利用ANSYS等软件，通过建立模型、静力分析、模态分析、地震加速度反应谱分析等，最后得出估算结果。按照规定的9级烈度地震加速度，阻尼比取2%，并考虑风载，内压等叠加的静力载荷。计算并得出结果：特高压GIS套管在9级烈度地震波作用下，其应力小于材料的许用应力，且有一定的安全裕度。
为进一步验证特高压GIS的抗震性能，国网公司组织GIS厂家进行了特高压GIS套管抗9级烈度的地震真型试验。根据要求套管需带上蔽环，套管塔形筒和套管支架均与工程实际使用一致，套管内部为1个大气压的空气。套管出厂时进行完备的出厂试验，并确认运到试验场地的状态。
根据国家电网公司企业标准，采用推荐的白噪声随机波作为测试套管的动力特性激励，利用人工合成地震波作为地震作用。由于竖向地震作用对单柱式电气设备的影响较小，因此此次试验不考虑竖向地震作用。同时，对于轴对称设备而言，由于不会出现明显的扭转振型，一个水平方向上的地震输入不会造成另一个水平方向上明显的震动响应，也就是说水平方向两个方向的地震响应基本上是相互独立的。考虑到两个方向的地震输入中加速度峰值的不同步，因此可以认为单水平向地震与水平向地震作用效果相当，只需要进行单水平向地震试验就能够判断设备的抗震能力。
套管抗震试验流程：①输入白噪声，测定设备的自振频率和阻尼比；②输入人工波，进行迭代，满足反应谱容差控制要求；③输入白噪声，检测试品有无结构性损伤；④输入人工波，以9级烈度加速度进行抗震试验；⑤输入白噪声，检测试品有无损伤。试验过程中采用加速度计及铂式电阻应变片进行数据采集以进行分析。
通过对采集的数据进行分析发现：在输入目标峰值加速度的情况下，可测得瓷套管根部最大应变值。根据反应谱容差控制要求，依据瓷套的弹性模量，可求得调整后的应力值。再组合风压载荷并考虑内压后的应力值，与计算结果非常接近，且小于该瓷套管的容许应力值。因此判定该特高压GIS套管顺利通过9级烈度的地震真型试验，可满足高烈度地区变电站需求。
4 一些特殊工况的分析
特高压GIS套管抗震试验时，套管内部没有充SF6气体，设备未带电。虽然顺利通过试验，且通过试验后，进行的后续密封和绝缘试验亦顺利通过。但难免会有人质疑：在地震的瞬时，因瓷套、中间屏蔽、接地屏蔽、导体之间振动频率不同，会出现其四者之间不同轴，局部之间绝缘距离过小的现象，套管是否会出现绝缘击穿的问题。在地震的瞬时，因套管的振动，套管下法兰与塔形筒连接部位受力不均，套管是否会出现漏气的问题。
回答以上问题，首先应理解国网公司推进特高压GIS套管抗震研究的意图。国网公司要求的是在规定的地震加速度作用下特高压电网能够安全运行，而真型试验后的绝缘和密封试验，均说明该套管在规定的加速度地震作用后，能够满足强度、绝缘和密封要求。套管的绝缘裕度是按照2400kV设计的，而实际运行电压仅为635kV，在地震波作用的瞬时，即使瓷套、中间屏蔽、接地屏蔽、导体之间有不同轴现象，因实际运行电压较低，亦不会出现绝缘放电问题。即使在地震的瞬时出现非常高的过电压，出现放电现象，上级保护也会动作，此时的放电是自恢复放电。即过后立即送电，不会影响电网的运行。如果在地震的瞬时，套管与塔形筒之间密封圈受力不均，出现局部微露现象，但其作用时间短，对整个套管气室来说，气室气压几乎不会有变化，且在地震过后，可立即对气室补气，也不会影响产品的安全运行。
5 总结
特高压GIS整块基础大板上的设备，受地震影响较小。基础大板与大板之间设备，通过设置波纹管和特殊结构电连接，能够避免或最大限度的降低地震影响。套管是GIS抗震最为薄弱环节，但无论是从理论计算还是从真型试验，均表明特高压GIS套管能够满足9级烈度地震要求。在该地震烈度的作用下，即使瞬时有自恢复放电和微漏现象，亦不影响特高压GIS安全可靠运行。
参考文献
[1] 吴敬儒，徐永禧.我国特高压交流输电发展前景[J].电网技术，2005
[2]王晓琪，吴春风等.1000kV GIS用套管设计[J].高电压技术，2008，34（9）：1792-1796.
随着电力需求的进一步扩大，对变电站的供电可靠性的要求越来越高，原有的变电站也正在面临着更新及技术改造，怎么样解决对原有变电站进行不间断供电的同时，实施整个变电站改造成了一个新的课题。本文针对车载移动变电站的设计及设计原则进行分析。
【关键词】变电站 移动 车载变电站
车载移动变电站属于电力系统中的特殊变电站，是一种有效的应急供电设计，是“电力系统突发事件应急预案”的重要组成部分。主要由平板拖车、抗震型高压侧组合电器、抗震型低高度变压器、抗震型中开关系统以及相应的自动化控制保护系统等构成，具备运输方便、灵活可靠等特点，能在数小时内投入运行，可在事故、抢修和自然灾害等情况下，迅速替代常规变电站，发挥应急供电的作用。车载移动变电站具有非常好的灵活性、使用方便、操作简单，选址灵活、运输方便，投资成本少，见效快，可提供不间断的送电，快速性。并且具有极其重要的特殊应急意义。
1 车载移动变电站定义
车载移动变电站属于电力系统特殊变电站的制造技术领域，根据需要，车载移动变电站由两个以上车载设备组成，其中包括高压车载变电站设备、中压车载成套设备、车载电容器设备、车载自动化通信设备、移动值班车等，主要由半挂车活平板拖车、抗震型高压组合电器、抗震型低高度变压器、站用电源系统等互相连接构成。
2 车载移动变电站设计
车载移动变电站是一个集一、二次设备于一体的组合设备，他首先应当安全，可靠，其次应当使用快捷，方便，还应当便于运输和迁移。其中技术指标就是抗震，防腐，抗干扰性能。车载移动变电站的电气设备都与通常的固定设备有较大区别。很多实例证明，使用常规电气设备拼凑起来的车载移动变电站的性能远不能适应“车载”和“移动”的使用要求。
目前，我国还没有颁布车载移动变电站电气设备抗震标准规范和具体要求。因此，专业设计中对抗震的要求缺乏有力的依据。车载移动变电站设备除电站底盘和变压器在刚度计算和应力复核时考虑震动作用力外，其他设备考虑的很少，甚至根本没有考虑。经与辅机设备制造厂交流，震动设防烈度要求与设备本身设计是基本一样，重点考虑的是设备的布置，连接和防雷，抗腐蚀等方面的技术要求，特别是在车载移动变电站行驶时的震动力的影响。特别注意的是如何确保车载移动变电站运行地点更换后的立即投入电网的要求，这也是移动变电站特殊运行环境的要求。
3 车载移动变电站的抗震设计原则
车载移动变电站的制造应根据在特定的地区环境、经常行驶的道路等级和最长的运输距离作为设计条件，分为市区用车载移动变电站和野外用车车载移动变电站。所有设备保持完好状态，可以使车载移动变电站到达目的地后迅速投入电网运行。
（1）为提高车载移动变电站的整天抗震能力，变电站中所有的电气设备都需要明确相应的抗震参数。
（2）各个主设备支撑架设计应牢固，每个整体设备应尽量采用同一个支撑架，并且要与车体钢构件形成可靠的连接方式，避免采用无支撑架的安装方式。
（3）车载移动变电站中断路器的可靠动作受自动化设备的影响很大，为保证断路器的正确动作，必须使自动化装置结构、布置配线、柜体选料等方面有足够的抗震能力，从而保证经常性震动后在整提结构和机柜间连接不发生松动才能保证开关的正确动作。
（4）金属材料的力学特性决定了其有较强的抗冲击、震动等动荷载的能力，依据所采用设计规范，材料屈服强度极限和容许应力之间尚有1.5～2.0的安全系数，超设计载荷的能力较强。
（5）在车载移动变电站行驶过程中，因道路状况而受到震动时，电气设备安装的金属构架及相关的加固点不应发生变形和损坏。
（6）车载移动变电站变压器选型和布置方面，应设法降低高度，尽量减轻车辆承受载重。固定变压器的基础应当与车体连接应牢固可靠，防止震动移位。变压器、高压组合电器、中压保护控制小室于车体间均设置可靠基础的连接螺栓，并有防震脱离装置，确保在震动时不发生松动。
（7）多于高压开关设备、避雷器等，要尽量降低他们的安装位置和重心位置，改变细长比。为了防止断路器各相间及操动机构发生移动，多于断路器及其操动机构的基础，要尽量设置在同一个底板上面。
4 移动变电站的电气设备设计原则
车载移动变电站电气设备要遵循“确保安全、留有裕度”的原则，确保车载移动变电站电气设备及辅助设备子啊设计工况下满足“到达目的地时，基本完好，短时间可以投入电网”的要求。最大限度减少故障的几率。车载移动变电站长距离运输承受大震动后电气设备应具备几种情况：
（1）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动大于校核震工况时，必须对所有电气设备进行全面的检查和必要的机械和电气实验，实验合格并对发现的缺陷进行处理后方可投入运行。
（2）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动达到校核震工况时：车载移动变电站电气设备可以运行；但必须事先仔细对相关设备进行外观检查和安排简单的实验，确认无问题后方可将设备投入运行。
（3）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动小于校核震工况时，也应该进行外观检查和必要的试验，根据检查试验情况进行必要的维护后即可恢复使用，通常情况下车载移动变电站的运输路面条件差得多，很难预料到路口环境。
（4）通过运输震动记录仪测定的实际运输承受震动小于校核震工况时，车载移动变电站电气设备自身状态基本保持完好，可以迅速投入电网。
5 结束语
近年来，车载移动变电站在国外供电系统得到了广泛应用，在我国，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，社会各界对供电质量和不间断供电的要求日益强烈，需要电力企业进一步提高供电可靠性、减少停电时间，对车载移动变电站的需求逐渐显现。
参考文献
[1]岳保良，包红旗.电气运行[M].北京：中国水利水电出版社，1998.
[2]陈化钢.电力设备一次运行及事故处理手册[M].北京：中国水利水电出版社，2009.
作者简介
刘永耀（1983-），男，河南省平顶山市人。现为许继电气股份有限公司工程师，从事营N管理工作。
龙勇（1983-），男，四川省泸州市人。现为许继电气股份有限公司工程师，从事服务管理工作。
于庆先（1981-），男，辽宁省沈阳市人。现为许继电气股份有限公司助理工程师，从事电力工程技术研究及营销工作。
关键词：现代城市；地震预警；防灾演练
城市，尤其是大城市，它是政治、经济、文化、社会活动的中心，加之城市人口密度大，建筑物集中且高楼居多，生命线工程系统非常集中，因此，与乡村地区相比，城市震害要严重得多。1976年7月28日，我国唐山发生7.8级地震，整座城市化为一片废墟，死亡人数达24万，经济损失超百亿。1995年1月17日，日本兵库县南部的神户发生7.2级的地震，据资料统计，死亡5400余人，受伤约2.7万人，毁坏建筑物约10.8万幢；水电煤气、公路、铁路和港湾都遭到严重破坏。据日本官方公布，这次地震造成的经济损失约1000亿美元。
我国是世界上最主要的大陆地震区之一，50万人口以上的52个城市，有30个位于地震基本烈度为Ⅶ度和Ⅶ度以上的地区，占58%；100万人口以上的大城市20个，其中14个位于地震基本烈度Ⅶ度和Ⅶ度以上地区，占70%。最近几年，国内外接连发生大震，造成严重的生命财产损失，人们感受到城市正面对地震突发的威胁，也必须思考如何应对地震灾害。
一、各国常用地震应对举措
（一）地震监测与地震预报
地震监测是利用专门的仪器对地震活动和地震微观前兆进行观测、记录和分析。地震监测主要由国家和各省、市、自治区地震局负责，也有其他部委、学校、科研部门和企业参与，我国现在有千余地震台站，组成覆盖全国的网络。美、日、俄、欧洲、南美洲等各国都建立了地震观测台网，日夜监视全球发生的大小地震。地震监测为地震的预报和研究提供了宝贵资料。
希望能像气象预报那样开展地震短临预报是人们的愿望。在1964年阿拉斯加8.5级地震后, 美国开始重视并逐渐加强地震预测研究，1965年Press等提出了地震预测和防止地震灾害研究十年计划。日本在1962年提出了著名的“地震预知一一现状及其推进计划”,为今后的地震预测定下了指导原则。1966年邢台地震是我国地震工作的重要转折点，总理两次亲临地震现场视察、慰问，并向地震工作者提出了一定要搞好地震预测、预报的号召。从此，我国的地震工作进入了一个以探索地震短临预报，并进行试验性预报的新阶段。
我国地震短临预报要由各省市、自治区的地震局做出判断，上报当地人民政府；由人民政府决定并向社会；全社会共同采取必要的减灾措施。我国曾对几次地震作出过成功的预报。但地震预报难度很大，一次或几次成功的预报并不能说明地震预报可以仿照一个模式，无数漏报使我们深刻认识到地震前兆的复杂性，地震预报仍是人类尚未解决的重大科学难题。
（二）抗震设防与抗震设计
抗震设计就是要确定建筑物达到一定的抗御地震灾害的能力，要采取基础、结构等抗震措施，达到抗震设防要求。我国对一般建筑的抗震设计的目标可以用“小震不坏，中震可修，大震不倒”来概括。小震不坏，是指当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震（或称小震）影响时，建筑物—般不受损坏或不需修理仍可继续使用；中震可修，是指当遭受本地区规定设防烈度的地震（或称中震）影响时，建筑物可能产生一定的损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；大震不倒，是指当遭受高于本地区规定设防烈度的预估的罕遇地震（或称大震）影响时，建筑可能产生重大破坏，但不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。为达到抗震设防目标，必须按规范做好抗震设计，即地震作用、抗震措施和抗震构造措施。地震中遭受严重破坏的建筑，不少都暴露出抗震设计或建筑施工质量的问题。
（三）减震隔振与抗震加固
震害调查表明，地震灾害造成的经济损失和人员伤亡主要源于建筑物和工程设施的破坏、倒塌，在一些原先认为的低烈度区，会发生超乎我们估计的高烈度破坏。如我国唐山，原是6度地震烈度设防区，在1976年唐山地震中出现11度破坏；日本神户原是5度区（与中国、美国、欧洲等国将地震烈度划为十二个等级不同，日本的地震烈度分为0-7度八个等级），在1995年阪神地震中出现最高的7度破坏；我国汶川、北川都是7度设防区，在2008年汶川地震中出现11度破坏。因此，为减轻地震灾害，减隔震技术得到越来越广泛的利用。
隔振，是在建筑物的基础、底部设置隔振设施，减少输入到上部结构的地震力，减少上部结构的反应，提高结构的安全性；这种技术一般适用于较低的建筑工程。减震，则是在建筑物中设置消能阻尼部件，虽然输入地震动没有减少，但由于阻尼装置吸收了一部分能量，就减小了结构的地震响应，提高了结构的抗震性能；许多高层、大型桥梁结构都采用了这类消能装置。
二、美日和我国的地震对策
（一）美国
1、重视强震观测
美国自1932年就建设了世界上第一个强震动观测台站并于次年获得第一个地震加速度记录。从那以后到1972年，美国共有575台强震仪。此后，美国联邦地质调查局和加州地质调查局分别实施了国家强震动观测计划和加州强震动观测计划。到目前为止，国家强震动观测计划共在645个固定台站布设了900套强震动观测设备，其中约300个布设在自由场和2层以下建筑物内，250个(部分为3通道以上)布设在大的建筑物、桥梁以及大坝、水库和电力设施上。加州强震动观测计划共建设了900多个强震台，其中650个布设在自由地面，250个布设在建筑物、大坝以及桥梁上。加州理工学院还与其它单位联合组建了包括670个强震动台站在内的台网,建立了地震动信息速报系统。此外，为研究场地条件对地震动的影响以及土的非线性特征，一些组织还布设了近40个井下台阵。
2、重视抗震设计
1994年1月17日美国发生6.7级北岭地震，直接和间接死亡58人，受伤600多人，财产损失300多亿美元；1995年1月17日日本发生7.3级阪神地震，总损失达国民生产总值的1-1.5%；1999年9月21日我国台湾南投县集集镇发生7.3级地震，三周后，台湾官方公布死亡2321人、失踪39人、受伤8722人。这些震害使人们看到一次中等大小的地震，其造成的灾害是政府、社会和人们难以承受的。于是在二十世纪末，美国科学家和工程师提出了基于结构抗震性能的抗震设计理论，它是抗震设计理念的一个重要发展，有利于针对不同抗震设防要求、场地条件以及建筑的特点，采用不同的性能目标和抗震措施。
3、重视地震保险
美国政府主导地震保险。以加州为例，地震保险主要是由州地震主管部门提供，为的是对费率实施严格的监管，保证保险公司应对地震灾害具有充足的偿付能力。美国的地震保险的特点一般体现为：附加险、不限额、主要针对居民个人住宅。近年来，美国地方政府也在计划推广将更多的市政设施加入地震险覆盖范围。
（二）日本
1、重视烈度速报系统
日本气象厅自1991年开始引进烈度计，至1996年实现全部以仪器测定烈度。目前，日本布设约600台烈度计，构成了全国性烈度观测网。气象台依靠这个观测网，当发生烈度为3度(日本烈度表)的地震时，约在2分钟内就各地烈度速报，并与电视网，及时告示国民。除气象厅观测网之外，地方自治区及公共企业，还根据各自的需要，布设的烈度计约有1000台。日本气象厅的烈度是根据仪器测定而换算的烈度等级。由于有仪器测定的数值，就很容易细分烈度。基于此，近年日本气象厅相应地修订了烈度表，即烈度5度和6度又分别细分为“弱”和“强”两个等级。这样，原来的八个等级(0～7度)的日本烈度表变为十个等级的新烈度表。
2、重视地震预警系统
日本气象厅构建的地震早期预警系统于2007年10月上线，并推广到日本全境。该预警系统能够开展工作，主要得益于日本境内密集分布的地震测站（大约每20km1座），以及计算机能够迅速计算出地震发生地点与震波传播方向的能力。当地震发生后，邻近震源的地震测站会根据最先到达的P波信号，首先判断所发地震的强度。一旦地震烈度在4度以上（根据日本地震烈度分级），相当于麦加利地震烈度的6～7度时，该系统便会发出预警。截至2009年年底，它已累计向高级用户了2100次地震预警，向公众了11次地震预警，几乎80%的预警烈度偏差不超过一度。
3、重视防灾抗震演练
日本将每年的9月1日定为“防灾日”，每年的8月30日到9月5日定为“防灾周”，全国在此期间要举办各种防灾演习和宣传教育活动。“防灾日”演习为年度例行性演习，在日本各地轮流举行。“防灾日”前后，各大新闻宣传媒体都会广泛宣传报道有关地震预测预报和各地防灾抗灾训练情况，相关方面还通过发行防灾标语，编印灾害资料，举办防灾展览等活动强化人们的减灾意识，提高防灾能力。在3・11地震发生后，国际社会对地震给日本带来的灾难表示惋惜和同情的同时，也对日本应对重大灾害的能力和镇定表示惊叹。美国国际事务专家史黛西・怀特表示：“若说世界上有个地方，准备好了应付这样的历史性灾难，那一定是日本。”
（三）中国
1、重视地震预报
尽管地震预报是世界性难题，包括美国等一些国家的地震学家还公开宣称地震预报的不可能性，但我国仍然非常重视地震预报，将地震预报列为地震局的工作任务。经过几代人不懈的努力，我国临震预报取得了一定成果。自1970年中国地震局成立至今，地震部门有记录的地震预测至少77次，其中强震31次，中震和有感地震46次。我国成功预报了辽宁海城1975年2月4日的7.3级地震，大大减少了人员伤亡和经济损失，经联合国教科文组织评审，被确定为世界上唯一一次成功的大震的短临预报而载入史册。
2、重视抗震规划
在城市化进程加快的过程中，提高整个城市抵御自然灾害的能力对于保护居民的生命财产安全和减少国民经济损失非常重要。为了提高城市的综合抗震防灾能力，城乡建设部根据《中华人民共和国城市规划法》、《中华人民共和国防震减灾法》等有关法律、法规，于2003年制定并公布了《城市抗震防灾规划管理规定》，明确指出城市抗震防灾规划应当包括以下抗震防灾措施：市、区级避震通道及避震疏散场地(如绿地、广场等)和避难中心的设置与人员疏散的措施；城市交通、通讯、给排水、燃气、电力、热力等生命线系统，及消防、供油网络、医疗等重要设施的规划布局要求；地震可能引起水灾、火灾、爆炸、放射性辐射、有毒物质扩散或者蔓延等次生灾害的防灾对策。
三、地震预警系统
（一）地震预警系统的工作原理
地震发生后，地震波从震源向外传播，其中传播最快的是P波，速度约为起主要破坏作用的S波速度的1.73倍，而电磁波的速度（约30x104km/s），几乎是S波速度10万倍。基于这些速度差异，地震学家和工程师发明了地震预警技术。当地震发生时，震中附近的地区，最先记录到地震P波后，如果能立即根据它确定地震震级(地震学中一般是用后到的S波的最大振幅来确定震级)和影响区域，并即时通过电磁波信号向远离震中的地区发出预警，就能在S波来临之前为人员撤离和采取避震减灾措施赢取一段时间，这就是地震预警的基本思想。
（二）地震预警系统的日本应用
因为地震预警系统可以让人们提前得到预警信号，确保有时间避难和紧急逃生，确保机器的自动停止，减轻设备的损失，危化品生产与储存也能得到紧急安全处置，这在很大程度上可以降低地震的危害。
地震预警的实质就是与地震波中对我们危害最大的剪切波（S波）赛跑，多跑赢一秒，就能多获得一秒的希望。2011年3月11日日本宫城县以东海域发生9级地震，预警系统在震后12秒（监测到地震波后5.4秒），针对专门使用者发出第一次预警；震后15秒（监测到地震波后8.4秒），通过电视、广播等媒体发出公共预警。距离震中130km的仙台市的市民有20秒的应对时间，而距离376公里的东京市，有超过40秒的应对时间。在东京，电视上正常播放的节目内容被响亮的警报声打断，代之以日本广播协会NHK播送的早期地震警报。电视警报出现后一分钟，第一次强烈震动撼动了东京地区，高层建筑开始摇晃，数百万人逃到室外。
日本气象厅构建的这套地震早期预警系统从2006年开始为高级用户服务，2007年10月开始为公众服务。截至2009年年底，已累计向高级用户了2100次地震预警，向公众了11次地震预警，几乎80%的预警烈度偏差不超过一度。目前，美国、墨西哥、土耳其、罗马尼亚、哥斯达黎加和我国台湾地区也都做过此类研究，并着手建立这一系统。
四、特大城市应对突发大震的对策建议
对照国内外应对突发地震的常用对策，特大城市为应对突发大震，要从提高意识、落实管理、技术保障和学习演练四个环节着手，采取以下具体措施：
（一）抗震防灾要从城市规划做起
较之震后救灾，震前制订抗震防灾规划十分重要。制定城市抗震防灾规划，有利于了解城市所处的地震环境，划分出抗震有利地区与不利地区，为城市发展规划打下基础；有利于明确抗震设防标准和防御目标，给出城市建筑工程、基础设施系统等的抗震要求；有利于为城市建设和工程建设的抗震设防提供科学合理的依据；有利于加强建设工程的抗震设防监管，做好重要工程场地地震安全性评价工作；有利于做好城市建筑物抗震性能普查工作，在抗震性能评价的基础上，找出薄弱环节，提出抗震加固改造的方案、对策和措施；有利于指导城市抗震防灾工作，充分发挥政府各有关职能部门的作用，调动社会各方面的力量，建立抗震防灾保障体系，有计划、有组织、有目标地实施“防、抗、避、救”相结合的方针，提高现代化城市综合抗震能力。
（二）抗震防灾要从设计规范做起
在建筑设计中，一定要严格执行抗震设计规范；对重要工程、建筑，对超出规范要求的重要建筑和工程项目，必须精心做好抗震设计，进行专家论证和试验验证。抗震设计理论不是一成不变的，上世纪末发展起来的基于抗震性能的设计理论的核心思想，就是要将可能因未来地震造成的损失控制在物主、社会所能接受的范围。
抗震设计中，要按规范要求采取相应的抗震措施，如多层砖混结构要布设圈梁、构造柱；高层建筑可加设减震装置，以提升建筑的抗震能力。
抗震设计完成之后，下一个重要环节就是严格控制建筑质量。设计再好，如果没有建筑施工的质量保障，仍然无法保证结构具有足够的抗震性能。最近几年，几座大桥在非地震作用下居然也发生塌桥事故，有人分析建桥质量不高是发生事故的原因之一，这些事故就是向我们敲响重视建筑质量的警钟。
（三）抗震防灾要从学校医院做起
2008年汶川地震中一些中小学建筑倒塌，许多学生失去生命或受伤，尽管原因很多，但提高中小学校舍安全，是大家的共同心愿。地震后，我国对《防震减灾法》和建筑抗震设计规范进行了修订，明确规定对学校、医院等人员密集场所的建设工程，应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计和施工，采取有效措施，增强抗震设防能力。党中央、国务院还作出开展中小学校舍安全工程检查的重大决策，从2009年开始，用三年时间，对地震重点监视防御区、7度以上高地震烈度区、洪涝灾害易发地区、山体滑坡和泥石流等地质灾害易发地区的各级各类城乡中小学存在安全隐患的校舍进行抗震加固、迁移避险，提高综合防灾能力。其他地区，按抗震加固、综合防灾的要求，集中重建整体出现险情的危房、改造加固局部出现险情的校舍，消除安全隐患。国内外过去虽有过许多抗震加固的成功例子，但还从没有一个国家、一个地区像我国这样，在各地开展如此广泛的针对中小学校舍的抗震鉴定与抗震加固。
基于医院建筑的特殊用途，有关规定对其抗震设防也提出了较高标准，要求城市的二、三级医院、每个乡一所设有外科手术室或急诊科的医院，要符合乙类抗震设防标准，以逐步形成覆盖城乡范围具有医疗卫生急救处理和防御设施的完整医疗保障系统。
今后在城市建设中，要始终重视与加强学校、医院建筑的抗震能力，这不仅是为了更好保护青少年，还因为学校和医院是分布在社区的公共建筑，这些公共设施在地震等灾害发生时，可以成为社区避震救灾的重要场所。
（四）抗震防灾要从预警速报做起
美国加州理工学院著名地震学家金森博雄曾经这样评价：“虽然地震预警系统仍处在探索阶段，但目前这是对将要发生的事情（地震）做出某种预测的唯一方法。”地震烈度速报和地震预警系统在日本已经得到成功运用，在减轻地震灾害，尤其是人员伤害中发挥了重要作用。
我国也是一个地震频发的国家，有越来越多的重要建筑、工程项目，如高速铁路、磁悬浮、地铁、核电站、大型化工企业、长大桥梁、超高层和其它重要建筑，也有许多抗震能力达不到要求的老旧房屋，因此，发展地震烈度速报和地震预警系统非常必要。据今年两会报道，地震烈度速报系统和地震预警系统建设等已列入中国地震局和其它有关部、委“十二五”科技发展计划；我国已有科研人员开展地震预警实验性研究并获得进展，福建、辽宁等地也在企业试点建立地震预警系统。在国家和地方政府的大力支持下，经过多学科的共同努力，我国地震预警技术将日臻完善，无论企业还是个人都会提高对地震预警的认知与接受程度，未来它在我国的应用会越来越广泛。
在建立地震烈度和地震预警系统的过程中，要重视城市灾害物联网的建设，使地震发生前、地震过程中、地震发生后都可通过该系统快速传递灾害信息，让当地政府和人民尽快采取正确的应对措施。
（五）抗震防灾要从防灾演练做起
地震和其它灾害的显著不同是灾害发生在整个城市或一个较大区域，受灾面积大，受灾人口多，建筑、交通、水、电、煤气、通讯等系统受影响严重。这种灾害一旦发生，政府的行政职能会受到很大影响，市民正常生活会被打乱，甚至社会秩序也会出现混乱。对此，必须要有正确的应急对策，要加强对市民的避震防灾教育演练，让更多人掌握一定的地震知识，提升避险意识，一旦有事，做到自己不乱，家中不乱，采取正确避震防灾措施，保证社会安定，度过地震难关。防灾演练的目的，是让参加者了解正确的应对措施，养成良好的灾害应对习惯，在关键时刻，可提高避险逃生机会。现在，对灾害应对的报道、宣传较多，群众的防灾理念也在提高，不足的是市民参与防灾演习不够。今后，要充分发挥社区的作用，深入开展地震防灾教育和避震防灾演练。
另外，要充分认识到像上海这样的特大城市，一旦发生地震灾害，不能完全指靠外援，要依靠自己的自修复能力应对突发地震灾害。这就要求我们制定完善的应急预案，除此而外，要抓好抗震抢险队伍的建设。抗震抢险，不单纯是力气活，它需要设备和抢险技术。因此，在建设地震专业抢险队伍、对城市消防和驻地部队进行必要的抗震防灾教育培训的同时，要注意对城市建设中的建筑施工队伍进行防灾教育与培训。城市建设队伍有大型设备和具备一定建筑知识的技术人员和施工队伍，如果平时对他们有所培训，又对他们震时的责任范围有所划分，一旦有事，这支队伍就可以“招之即来，来之能战”，很快投入抗震抢险之中。
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关键词：罐式SF6断路器 随机地震动 谱分析 抗震可靠性
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0426-01
1. 前言
在近年来的强烈地震中，电力系统中的高压断路器都有不同程度的震坏，影响抗震救灾和震后生产恢复工作。为了减轻地震损失、提高电力系统抗震能力，对高压断路器进行抗震性能分析显的非常必要。在汶川、玉树、雅安等大地震中，损坏的电力设施主要为电气设备，尤其是含有大型瓷套管的高压电气设备，包括变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。而瓷质材料在电气性能，机械性能耐气候性能的优点使其各电压等级的电力系统中得到大量应用。这类设备一般都具有结构细高、功能复杂、材料脆性、阻尼小等特点，在地震中极易遭到破坏。破坏的主要原因有两个：一是该类设备的自振频率一般在1～10Hz，而地震的卓越频率一般也在1～10Hz范围内，极易产生共振，导致设备主体结构的破坏；二是该类设备的瓷柱为脆性材料，其储能能力较小，加上设备的结构形状特殊，不仅又细又高，且上部重量较大，地震时瓷柱根部承受很大的弯矩，使瓷柱强度不足而发生断裂，尤其是在瓷柱与其他材料连接处，变形互不协调更易使脆性瓷柱裂损。瓷柱型SF6断路器在各电压等级的发电、变电、配电等电力系统中，得到了大量的采用，在电力系统中发挥着重要的作用，是确保电力系统安全运行的关键设备。因此，开展对罐式SF6断路器等电瓷型高压电气设备在地震等极端动态荷载作用下的动力时程分析及其抗震性能研究，对提高该类设备在地震等自然灾害中结构本身的安全以及电力系统可靠性具有重要的作用。
2.分析理论及计算模型
工程结构的抗震分析方法主要有四种，即静力法、时程分析方法、反应谱方法和随机振动方法。根据地震波强烈的不可预知性和不可重复性，随机振动方法由于较充分地考虑了地震发生时的统计概率特性，被日益广泛地接受为一种较为先进合理的分析工具 。随机振动方法比反应谱法更精确，比时程分析法更高效。本文采用随机振动理论中的功率谱密度（PSD- Power Spetrum Density）方法对其用概率统计的方法进行研究。
随机振动是指振动过程没有确定的变化形式，也没有必然的变化规律，因而不能用时间t的确定的函数来加以描述。在相同的时间段重复进行试验过程，结果也不会重复；每次得到的结果可以用一个时间t的函数来表示，是确定的，但独立地进行多次的结果是不相同的。因此，随机振动是大量现象的集合。虽然不能用确定性函数表达。但可以用统计特性来表达。在个别试验中呈现出不确定性，但在大量重复试验中又具有统计规律的现象，被称为随机性。地震运动是一种随机振动过程。
本文利用ANSYS建立罐式六氟化硫断路器三维有限元模型。断路器结构简图如图一所示。模型采用实体建模的方式，尽量呈现结构原型。从实体模型到ANSYS几何模型的几点简化原则⑴对于不是考核的重点部位同时在结构上不会对整体分析产生影响的零部件予以省略，这样，大大减少了建模、计算的工作量。⑵本文主要分析模型的外部强度，对于内部零部件由于其相对于外部所占的比重比较小，在模型中没有体现，简化建模时放大外部部件的质量密度值，进行近似等效模型。例如将导体等效到套管和罐体上。
3. 模态分析和谱分析
首先对结构进行模态分析，得到各阶模态的参与因子，参与因子表示在特定方向上某个模态在多大程度上参与了振动，了解结构的基本动力特性。断路器的自振频率和前五阶振型分别为1阶序固有频率10.544；2阶序固有频率11.075；3阶序固有频率12.335；4阶序固有频率12.937；5阶序固有频率24.922。
遵循GB/T 13540-92标准。并作如下计算前提条件：
（1）逐次对模型沿两个互相垂直的水平轴向进行考核。
（2）采用人工合成地震波作为激励条件进行考核。
（3）试品内部不考虑内部充气压力。
（4）根据技术条件要求，产品抗震的设防烈度为9度，因此采用人工合成地震波时施加水平加速度为0.50g。
由于我国现行抗震设计规范的设计反应谱均以阻尼比5﹪为设计基准，因此选取5﹪作为计算时的阻尼比。
4. 计算结果
在水平激励下对瓷套管的位移和应力、应变进行分析。
（1）位移分析
从计算结果来看，瓷套最大位移为水平Z方向上激励时的23.992mm。根据所用瓷套的技术规范中 “瓷套顶部最大位移量不超过30 mm” 的要求。可以认为在地震波时发生时，瓷套位移量是不会超过最大规定量。
（2）应力分析
参考文献：
[1]刘振亚主编. 特高压电网. 北京：中国经济出版社，第1版.2005
日本和美国为了抗震起见，多发展罐式断路器和GIS。而欧洲不是地震易发区，人们对抗震很少考虑，因而欧洲多用支柱式断路器。高压开关制造商也根据地震情况，提供不同型式的断路器。如西门子公司在欧洲主要生产瓷柱式断路器，而美国的厂商主要生产罐式断路器，供应美国电力市场。日本几个大制造公司均生产罐式断路器或GIS。特别在电压等级高的产品中，均为低位布置的罐式断路器和GIS产品，因为电压等级越高，瓷柱式断路器重心更高，遇地震更容易断裂、倒塌。
关于瓷柱式和罐式断路器的抗震性，现举例说明，拿1976年的唐山大地震来说：7.8级的强震，使陡河电厂的主变压器脱离轨道500mm，220kV支柱式少油断路器和隔离开关瓷柱全部断裂，设备倒塌，造成供电中断。但在此地的220kV罐式SF6断路器却安然无恙经受住了考验。事后又问日本日立公司订购了6台罐式SF6断路器，更换被损坏的支柱式少油断路器。再举一例，1989年10月17日美国加利福尼亚洲旧金山地区发生了7.1级强震。在这次地震中，蒙特卡罗夫电站装设的550kV瓷柱式断路器全部倒塌损坏，而同时装设的3台罐式断路器都完好无损。
我国四川汶川8.0级特大地震，最大烈度达到11度，震源深度19km。这次地震的烈度远超出电力设备的设防烈度7度，造成电力设备的巨大受损。作为瓷柱式断路器和隔离开关，主要是瓷套元件断裂或裂缝，造成本体倒塌、漏气或漏油以及操动机构故障，调查证实，落地式产品如：罐式断路器、GIS及H-GIS的抗震性相比瓷柱式产品好得多。
瓷柱式产品采用瓷件作为支柱，瓷件是脆性材料，允许的弹性变形很小，抗冲击性差，对抗震很不利；由于产品结构设计一般采用头重脚轻的设计，整体身高细长，仅能在正常情况下及重量垂直分布的情况下处于良好的平衡状态；同时，运行的瓷柱式产品的支柱和灭弧瓷瓶都要承受SF6气体压力的作用，在地震中，即使微小的破裂都会导致产品的漏气或爆炸。
关键词：高层住宅；MIDAS；框支剪力墙；静力弹塑性；基于性能抗震设计
[引言]基于性能的结构抗震设计是指根据建筑物的重要性和用途确定其性能目标，根据不同的性能目标提出不同的抗震设防标准，使设计的建筑在未来地震中具备预期的功能。本文采用MIDAS/GEN对一栋32层框支剪力墙结构住宅进行静力弹塑性分析和抗震性能评价，从层间位移角、塑性铰分布及变形等方面对结构进行了综合的量化评价，揭示出结构在罕遇地震作用下的薄弱环节，实现了基于性能的抗震设计。
一、静力弹塑性分析方法：
静力弹塑性分析（PUSH-OVER ANALYSIS，以下简称POA）方法也称为推覆法，它基于美国的FEMA-273抗震评估方法和ATC-40报告，是一种介于弹性分析和动力弹塑性分析之间的方法，其理论核心是“目标位移法”和“承载力谱法”。Push-over 分析方法本质上是一种与反应谱相结合的静力弹塑性分析方法，它是按一定的水平荷载加载方式，对结构施加单调递增的水平荷载，逐步将结构推至一个给定的目标位移来研究分析结构的线性性能，从而判断结构及构件的变形、受力，是否满足设计要求。其计算过程如下[1]：
1）准备结构数据。包括建立结构模型，构件的物理常数和恢复力模型等；
2）计算结构在竖向荷载作用下的内力（将其与水平力作用下的内力叠加，作为某一级水平力作用下构件的内力，以判断构件是否开裂或屈服）；
3）在结构每一层的质心处，施加沿高度分布的某种水平荷载。施加水平力的大小按以下原则确定：水平力产生的内力与2步所计算的内力叠加后，使一个或一批构件开裂或屈服；
4）对于开裂或屈服的构件，对其刚度进行修改后，再施加一级荷载，使得又一个或一批构件开裂或屈服；
5）不断重复3，4步，直至结构顶点位移足够大或塑性铰足够多，或达到预定的破坏极限状态；
6）绘制底部剪力??????―顶部位移关系曲线，即推覆分析曲线。
二、工程概况：
1）本工程为一栋32层框支剪力墙结构住宅，总高98.30m，存在扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续、尺寸突变、竖向构件不连续（三层为转换层）等不规则项，属于特别不规则超限高层建筑。场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值0.05g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类。
2）计算模型为三维有限元模型。计算平面简图如图1所示。
3）小震弹性分析结构比较，见表1所示。
4）小震弹性时程分析结构比较，见表2所示。
振型分解反应谱法计算的结构底部剪力大于弹性时程分析法计算的平均值，说明采用振型分解反应谱法计算能满足规范要求[2]。
5）罕遇地震作用下抗震性能目标。根据本工程的超限情况，以及与业主的沟通结果，选定本工程的抗震性能目标为《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中所提的C～D级[3]。各构件的性能目标如下：框支框架（框支柱、框支梁）不屈服；底部加强区剪力墙抗弯允许部分屈服，抗剪不屈服；普通竖向构件：框架柱，底部加强区以上剪力墙允许局部进入塑性，控制变形；耗能构件：连梁及普通框架梁允许进入塑性[4]。
三、罕遇地震作用下静力弹塑性分析：
本工程静力弹塑性分析采用通用有限元软件MIDAS/Gen进行，并采用FEMA―273和ATC―40所建议的方法评价结构是否达到所设定的目标。推覆荷载分别按X向和Y向的第一模态形式及层剪力分布形式加载，初始荷载为1.0恒载+0.5活载。并按照ATC―40所建议的方法对各阶段结果进行评价；不同性能水准下塑性铰位移限值，如图2所示[5]。
阶段性能点对应的含义：A点：未加载状态；B点：出现塑性铰；IO = 直接居住极限状态（Immediate Occupancy）；LS = 安全极限状态（Life Safety）；CP = 坍塌防止极限状态（Collapse Prevention）；C点：开始倒塌点。从推覆分析的结果来看，结构达到性能点时，按层剪力分布形式加载分析得到的底部剪力大于按第一模态形式加载的结果，结构出现塑性铰的数量及出铰的情况均好于按第一模态形式加载的结果。
1）push-over分析曲线，如图3所示。
2）推覆分析不同加载模式下底部剪力、层间位移角比较，见表3示。
层间位移角最大值均小于规范规定的弹塑性层间位移角限值1/120[2]。
3）模态加载下底部剪力和性能点层间位移角比较，见表4所示。
4）罕遇地震作用下层间位移角曲线，如图4所示。
图4 罕遇地震作用下层间位移角曲线
最大层间位移角出现在第16层，为1/279，小于规范规定的弹塑性层间位移角限值1/120[2]。
5）罕遇地震作用下某楼层塑性铰状态分布，如图5所示。
从图5可以看出，在性能点时墙肢已出现部分塑性铰，少量梁铰进入CD阶段（开始破坏），其他均处于B～IO阶段和以下阶段（基本弹性状态）。经放大观察整栋楼塑性铰状态，各楼层出现CD阶段铰的部位主要是塔楼标准层连梁，局部标准层连梁破坏，底部加强区落地剪力墙及框支框架未出现塑性铰。由此可见，结构整体进入塑性的程度较浅，结构构件均满足事先设定的性能水准5目标。结构的塑性铰出现的顺序是梁，然后才是柱和剪力墙，充分体现了“强柱弱梁”的特性，说明该结构具有很好的延性。
四、结论
本文应用大型空间有限元程序MIDAS/GEN对一栋32层框支剪力墙结构住宅进行静力弹塑性分析和抗胀ㄐ诺鞫裙芾淼奶教/a> 建筑电气安全设计之我见 浅谈建筑电气安装施工技术方法 简述建筑电气工程的质量管控与安全管理 民用建筑供配电系统设计基本要点探讨 浅析工业机电安装施工管理 浅议变电设备检修 试论变电站土建设计中的结构安全性与耐久性 稳定土搅拌站的电气控制系统安装调试及设备使用维护和保养 智能建筑供配电系统分析 建筑机电设备安装工程管理要点探析 对电力系统自动化技术安全管理的分析 关于建筑水电安装工程的造价控制 略谈高低压变配电设备的安全维护 综述建筑工程机电安装施工工艺 浅谈电力工程创优及标准工艺应用 浅谈改善电压偏差的主要措施 浅谈机电工程消防弱电系统的安装 浅谈新技术在电力系统继电保护中的应用 市政电气设计中的主要问题分析 高层建筑住宅电气设计的要点分析 探索地理信息技术在输变电工程管理中的应用 议电气工程自动化问题及方法 鹦阅芷兰郏峁砻鳎ush-over 分析方法不仅能对结构在多遇地震作用下的响应进行较为准确的分析，而且可以对结构在罕遇地震下可能会出现的薄弱部位及破坏情况进行较具体的量化估计，是实现基于性能抗震设计的有效方法。
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中图分类号：U417.3 文献标识码：A
关键词：设计文件、伸缩缝、抗震、防腐措施
排水工程中的结构属于特种结构，荷载作用主要由水土压力和温度、湿度影响，在设计上设计要求及荷载计算工况不同于民用建筑。
随着一系列排水工程结构设计的不断完善，本文结合工程实际，总结了在排水结构设计中需要注意的一些问题。
一、设计文件
1.设计文件必须注明设计使用年限、结构安全等级、地基基础设计等级、地震基本烈度、抗震设防烈度、场地类别、工程所处环境类别等。
“设计使用年限”是指从工程竣工验收合格之日起，工程的地基基础、主体结构能够保证在正常情况下安全使用的年限。在设计使用年限期间内因设计原因而产生的质量问题由设计人员负相应的责任。
另外设计者还应将结构安全等级、地基基础设计等级、地震基本烈度、抗震设防烈度、场地类别、工程所处环境类别等有关要求在设计文件中标明，做为设计依据的标准和工程条件。
2.设计文件中必须注明混凝土的耐久性要求。
在不同的环境下，对混凝土的耐久性要求不同，如果未按工程环境类别给出耐久性要求会造成混凝土的破坏。例如在干湿交替环境下，如果碱掺入混凝土，则含活性骨料的混凝土会加速电化学腐蚀，生成膨胀，不可避免的会破坏混凝土。在《混凝土结构设计规范》、《工业建筑防腐蚀设计规范》中明确给出了对混凝土最大水胶比、最小水泥用量、最低混凝土强度等级、最大氯离子含量和最大碱含量做出了详细规定。
二、伸缩缝的设置于混凝土外加剂的应用
给排水构筑物因其体型较大，经常会在混凝土浇筑过程中，由于水灰比过大，水泥用量过多，养护不当，或浇筑混凝土时产生大量水化热，使混凝土硬化过程中产生伸缩裂缝，因此，《给排水工程构筑物结构设计规范》第6.2.1条规定的伸缩缝最大间距，其补充了当有经验时，混凝土中施加可靠的外加剂或浇筑混凝土时设置后浇带，减少其收缩变形。此时构筑物的伸缩缝间距可根据经验确定，不受表列数值限制。
应该明确，规范首先强调的是当构筑物长度宽度超出伸缩缝最大间距时，应首先考虑设置伸缩缝，只是在结构处理上比较困难时，才考虑掺入外加剂或设置后浇带的方法扩大伸缩缝的间距。所以设计时赢充分考虑给水排水构筑物所处的工程环境条件，对不同构筑物区分对待。但对于超大型构筑物，设置伸缩缝是减少水池开裂的主要措施之一，对于敞口水池永久暴露于大气中，宜考虑设置永久伸缩缝。
在设计中，若增加伸缩缝间距，施工图中不但要注明混凝土掺入膨胀剂，强度等级，抗渗等级，还要在图纸中注明水中养护14d的混凝土限制膨胀率（底板0.02～0.03%、侧墙0.03～0.035%、后浇带0.035～0.045%），用以补偿混凝土的收缩，替代设置伸缩缝，同时还宜从构造上适当加强水平钢筋，提高钢筋混凝土的极限拉伸强度。
三、抗震设防烈度及抗震构造措施
抗震设防烈度采用现行的中国地震动参数区划图的地震基本烈度或按经批准的抗震设防区划确认的抗震设防烈度进行抗震设计。
在给排水构筑物设计中，应按本地区抗震设防烈度提高一度采取抗震措施计。《室外给排水和燃气热力工程抗震设计规范》第1.0.7条规定下列构筑物宜提高一度采取抗震措施：1、给排水工程中的取水构筑物和输水管道，水质净化处理厂内的主要水处理构筑物和变电站、配水井、送水泵房、氯库等。2.排水工程中的道路立交处的雨水泵站，污水处理厂内的主要水处理构筑物和变电站、进水泵房、沼气发电站等。因此，在以上构筑物进行抗震设计时，应根据规模和具体情况宜按工程所在地区的抗震设防烈度提高一度采取抗震措施。
设防烈度为8、9度时，采用钢筋混凝土的矩形水池，在池壁拐角处，里外层水平向钢筋的配筋率均不宜小于0.3%，伸入两侧池壁内的长度不得小于1/2池壁高度。
四、腐蚀性等级及预防措施
给排水构筑物因多为地下混凝土结构，所处环境多为地下水位干湿交替或者长期浸泡环境下，为保证受腐蚀性介质作用的构筑物在设计使用年限内正常使用，设计中必须明确腐蚀性等级。在《工业建筑防腐蚀设计规范》中，微腐蚀可不做防护；弱腐蚀：垫层为C20，基础可以不做防护；中等腐蚀：垫层采用耐腐蚀材料，基础表面需涂聚合物水泥砂浆，厚度≥5mm。强腐蚀：垫层采用耐腐蚀材料，基础表面涂环氧沥青或聚氨酯沥青涂层，厚度≥500μm。
五、结束语
本文是作者近几年在结构施工图设计中总结出来的一些常见问题的汇总，根据给排水结构设计规范和设计中总结的经验，提出了一些意见和建议，供同行参考，使给排水结构设计更加完善，提高设计质量。
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