海上风电支撑结构静力弹塑性Pushover分析方法
2021-11-02周泉铭许成顺孙毅龙贾科敏
海洋技术学报 2021年4期
周泉铭,许成顺,孙毅龙,贾科敏
(北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室,北京 100124)
风力发电作为一种可再生能源近年来得到迅速发展,特别是海上风电,因占地面积小,风力强劲,对环境影响小,得到了大规模的发展[1]。早期的海上风电开发主要集中在西欧北海与大西洋沿岸[2],由于这些区域地震风险较低,对海上风电结构进行抗震能力评估的需求并不高,因此,海上风电结构抗震能力评估的研究成果匮乏。我国目前正处于海上风电建设高峰期,在东南沿海安装了大量的海上风机。我国东南沿海处于环太平洋地震带,地震风险较高,地震作用显著。因此,在海上风电结构设计中,对其抗震性能进行评估是十分重要的。
相关规范[3]规定,海上风机的抗震性能主要通过弹性地震反应谱法与弹性时程分析实现。但海上风机的设计寿命往往只有20—25年,如果仅在风机结构弹性范围内进行抗震设计,会极大提高设计成本,因此,需要进行结构弹塑性分析。结构弹塑性分析方法主要分为动力弹塑性时程分析和静力弹塑性Pushover分析方法。动力弹塑性时程分析结果较为详尽可靠,但建模复杂、计算量大,易受本构关系与荷载时程选取的影响,在工程实践中未大范围普及。静力弹塑性Pushover分析是一种评估结构受荷能力的简化分析方法,具有原理简单、易于计算、对简单规则结构计算精度较高的优点,且符合基于性能的抗震设计思想,得到了《建筑抗震设计规范》(GB 501011—2016)和《混凝土建筑抗震鉴定与加固》(ATC40)等抗震设计规范的推荐,以及充分的理论研究与广泛的工程应用。……
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