2023海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)存在的問題及解決方案

海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)存在的問題及解決方案目錄1現(xiàn)行的海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)方法及存在的問題1現(xiàn)行的海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)方法及存在的問題2國(guó)際抗震設(shè)計(jì)的先進(jìn)作法2國(guó)際抗震設(shè)計(jì)的先進(jìn)作法3中國(guó)海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)展望3中國(guó)海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)展望?版權(quán)所有新疆金風(fēng)科技股份有公司 21現(xiàn)行的海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)方法及存在的問題海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)的重要性重要支撐但從當(dāng)前以建、以核準(zhǔn)的海上風(fēng)電項(xiàng)目以及未來規(guī)劃來看，很大比例的海上風(fēng)電場(chǎng)址，正好位于這些地震帶附近，潛在存在著較高的地震破壞的風(fēng)險(xiǎn)合理的抗震設(shè)計(jì)對(duì)于在保證海上風(fēng)電設(shè)備及其支撐結(jié)構(gòu)的安全性的前提下，同時(shí)避免支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本顯著上升而言十分重要，不容忽視海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)地震動(dòng)輸入?yún)?shù)、海上風(fēng)電地震荷載計(jì)算方法，對(duì)海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)起到?jīng)Q定性作用?3?1現(xiàn)行的海上風(fēng)電地震荷載計(jì)算流程

三條隨機(jī)地震波工程場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度，特征周期GB50011工程場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度，特征周期

將譜轉(zhuǎn)化為加速度時(shí)程

0.40.3加速度/g加速度/g0.10-0.1-0.2-0.3-0.4

0 10 20 30 40 50時(shí)間/s參考規(guī)范：無現(xiàn)成海上風(fēng)電地震設(shè)計(jì)規(guī)范，參考GB50011；計(jì)算方法：時(shí)程分析12抗震設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：高于8度控制塔架和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)安全衡準(zhǔn)，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期。12

加速度時(shí)程加載到結(jié)構(gòu)上300000基礎(chǔ)底彎矩/knm基礎(chǔ)底彎矩/knm1000000-1000000 -200000-300000

地震荷載40604060?1080時(shí)間/s?1080

荷載計(jì)算?1現(xiàn)行的海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)方法及存在的問題?GB50011標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜存在的問題1、目標(biāo)結(jié)構(gòu)自然周期不同：GB50011反應(yīng)譜針對(duì)陸上建筑物，其主自然周期一般在0.2s-1s范圍內(nèi)，海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)的主自然周期一般在3s-5s之間，并不匹配；2、目標(biāo)結(jié)構(gòu)阻尼特性不同：GB50011中的標(biāo)準(zhǔn)地震反應(yīng)譜，是針對(duì)阻尼比為5%的建筑結(jié)構(gòu)物，而海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)的阻尼比，考慮全部鋼材料阻尼、土壤阻尼以及水動(dòng)阻尼，一般在0.5%至1.2%范圍內(nèi)，如何轉(zhuǎn)化低阻尼比反應(yīng)譜也存在問題，目前業(yè)界尚缺乏公認(rèn)的換算關(guān)系。3、目標(biāo)工程場(chǎng)地土壤覆蓋層特性不同：GB50011中的標(biāo)準(zhǔn)地震反應(yīng)譜，是基于II類軟巖場(chǎng)地的反應(yīng)譜，雖然GB50011中給出了II類場(chǎng)地向其他III、IV類場(chǎng)地的簡(jiǎn)單換算關(guān)系，但該換算關(guān)系不能反映實(shí)際海上風(fēng)電項(xiàng)目場(chǎng)址的場(chǎng)地特征1現(xiàn)行的海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)方法及存在的問題現(xiàn)行的海上風(fēng)電簡(jiǎn)化地震荷載計(jì)算方法支撐結(jié)構(gòu)模型只建立泥面以上部分，在泥面位置處時(shí)間剛度陣約束，將地震動(dòng)時(shí)程加載在泥面位置處進(jìn)行地震荷載時(shí)域仿真0.40.3加速度/g加速度/g0.10-0.1-0.2-0.3-0.4

0 10 20 30 40 時(shí)間/s

加載到泥面位置處現(xiàn)行的海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)方法及存在的問題簡(jiǎn)化地震荷載計(jì)算方法存在的問題1、整體化荷載計(jì)算中，未對(duì)泥面以下樁基礎(chǔ)建模，不能實(shí)現(xiàn)完整的支撐結(jié)構(gòu)整體化設(shè)計(jì)2、僅在泥面位置處加載地震動(dòng)加速度時(shí)程，與實(shí)際地震激勵(lì)方式不符3、地震波在土層傳播過程中，由于各土層的物理力學(xué)性質(zhì)不同，因此各土層處的地震加速度時(shí)程存在差異，可能造成對(duì)樁基礎(chǔ)的剪切破壞。該簡(jiǎn)化計(jì)算方法不能模擬。國(guó)際抗震設(shè)計(jì)的先進(jìn)作法場(chǎng)地相關(guān)地震動(dòng)分析方法場(chǎng)地相關(guān)地震動(dòng)場(chǎng)地相關(guān)地震動(dòng)HazardAnalysis地震動(dòng)反應(yīng)譜-地震動(dòng)時(shí)程擬合/SpectrumMatching工程場(chǎng)地各土層地震動(dòng)加速度時(shí)程（包括地表地震動(dòng)加速度時(shí)程、反應(yīng)譜）基巖處地震動(dòng)加速度時(shí)程場(chǎng)地相關(guān)地震動(dòng)分析方法輸入：場(chǎng)地周邊工程場(chǎng)地各土層地震動(dòng)加速度時(shí)程（包括地表地震動(dòng)加速度時(shí)程、反應(yīng)譜）基巖處地震動(dòng)加速度時(shí)程場(chǎng)地相關(guān)反應(yīng)譜-國(guó)標(biāo)反應(yīng)譜，安全性修正場(chǎng)地相關(guān)反應(yīng)譜-國(guó)標(biāo)反應(yīng)譜，安全性修正同土層的地震動(dòng)加速度時(shí)程2國(guó)際抗震設(shè)計(jì)的先進(jìn)作法場(chǎng)地相關(guān)地震動(dòng)反應(yīng)譜安全性修正場(chǎng)地相關(guān)反應(yīng)譜需進(jìn)行以下安全性修正：任何周期處的譜值都不得低于規(guī)范譜的80%；0.1s（水平段起點(diǎn)）反應(yīng)譜值可以取場(chǎng)地相關(guān)反應(yīng)譜在0.1s于0.1s周期點(diǎn)的反應(yīng)譜取值的90%；海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)自然周期通常不小于3s，在自然周期處的譜值不能低于1s處譜值的一個(gè)百分比，該百分比應(yīng)該按照J(rèn)TS146-2012標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜自然周期處和1s的反應(yīng)譜值之比確定；1s處的反應(yīng)譜值，應(yīng)該取計(jì)算的場(chǎng)地相關(guān)反應(yīng)譜1s處的譜值與2s處的譜值的2倍的大者；0.1s至場(chǎng)地特征周期的反應(yīng)譜值，應(yīng)按規(guī)范強(qiáng)制性執(zhí)行，不能低于規(guī)范反應(yīng)譜的100%。2國(guó)際抗震設(shè)計(jì)的先進(jìn)作法場(chǎng)地相關(guān)地震動(dòng)反應(yīng)譜與GB50011標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜對(duì)比3s-5sGB5011海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)主自然周期海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)主自然周期安全性修正后場(chǎng)地相關(guān)地震反應(yīng)譜與GB50011標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜對(duì)比國(guó)際抗震設(shè)計(jì)的先進(jìn)作法考慮樁-土耦合的非線性時(shí)域地震荷載計(jì)算對(duì)整個(gè)樁基礎(chǔ)及進(jìn)行建模，在不同土層深度處加載不同地震動(dòng)時(shí)程，并考慮樁-行非線性時(shí)程計(jì)算，得到地震荷載用于支撐結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的剪切破壞，實(shí)現(xiàn)完整的支撐結(jié)構(gòu)整體化設(shè)計(jì)中國(guó)海上風(fēng)電抗震設(shè)計(jì)展望統(tǒng)一的抗震設(shè)計(jì)方法刻不容緩對(duì)于這