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双曲线冷却塔地震反应研究 　　摘要：本文首先介绍了冷却塔抗震研究的意义，然后指出了双曲线冷却塔的性能特点，最后阐述了6种双曲线冷却塔地震反应分析方法。 关键词：双曲线冷却塔；地震反应；分析方法 中图分类号：P315文献标识码： A 双曲线冷却塔广泛应用于国民经济的许多部门，是电力、石油、化工生产中循环水冷却的重要构筑物之一，其主要功能是完成被冷却介质和冷却介质之间的热交换，也就是热水与空气之间的交换，从而降低循环水的温度。 冷却塔的材料主要以钢筋混凝土为主，从工程角度而言，冷却塔筒壁是一种壳体结构，壳体的厚度通常只有十几至几十厘米，由塔底向顶部呈现双曲线形状，且板厚并不相同，随塔高变化，这一点与常规的钢筋混凝土结构并不相同，其动力性能特点亦有所特殊。 随着火电厂建设规模的扩大，高度高、直径大的超大型冷却塔在地震时的安全性要求越来越高，确保冷却塔在地震作用下的可靠性运行成为一项重要的课题，对冷却塔进行抗震设计方面的研究有着必要和现实的意义。 1冷却塔抗震研究的意义 冷却塔是多数火电厂的重要组成部分，因而是生命线工程重要结点之一，对冷却塔的抗震性能及地震反应开展研究是一项重要的课题。 从国外的历次大地震，如我国的海城、唐山地震，日本宫城地震，美国洛马普利塔地震和俄罗斯亚美尼亚地震的震害来看，发电厂中的重要建构筑物(包括冷却塔)都遭到了较为严重的破坏，对整个电网供电造成了极不利的影响。世界上许多国家已经认识到，当前电力设施抗震能力的薄弱环节己经成为亟待解决的问题。有些国家，如日本、美国、智利、法国等都先后制定了本国的电气设备抗震规范，我国也制定了《电力设施抗震设计规范》。 双曲线冷却塔的结构主体是一种典型的轴对称旋转薄壳结构。世界各国己建的冷却塔大部分是成功的，运行也很正常。1976年我国河北省唐山、丰南一带发生了强烈的地震，这是一次主震-余震型的浅源构造地震，它是我国历史上的破坏较严重的地震，这次地震灾情严重，损失也大，多层民用建筑倒塌的占80%-90%，工业厂房倒塌的占70%-80%，该地区的冷却塔也受到了一定的破坏，唐山开滦煤矿自备-林西电厂的钢筋混凝土横流塔柱子有裂缝，木林水条全部塌落，横梁端部有裂缝。从而人们逐渐认识到，在设计大型冷却塔时，进行地震作用动力计算的重要性。 从火力发电厂建设规模看，机组的容量愈来愈大，600MW发电机已成为主力机组，而1000MW机组也不断增多。随着电厂机组容量的扩大，直径大、高度高的超大型冷却塔，地震时的安全性要求也越来越高，工程设计中许多问题需要研究和解决。因此，广大科研工作者对火力发电厂冷却塔结构抗震性能研究的关注也多了一些，冷却塔要抵抗强烈地震，应该有恰当的设防标准，较好的结构抗震体系，合理的基本设计参数，有效的抗震构造措施等。综上所述，对火电厂冷却塔结构进行抗震方面的研究有着必要和现实的意义。 2双曲线冷却塔的性能特点 2.1降温效果好，冷效长期稳定 由于热水与冷风在雾状条件下进行热交换，并且是用上喷的方式，水滴在上升和下落过程中均能与冷风传质，延长了热交换路程，因而本塔具有良好的降温效果。 该冷却塔不存在填料堵塞和风机损坏的问题。喷雾装置运行可靠，喷嘴直径较大不易堵塞，淋水筛网清洗方便，因此长期运行冷却效果稳定。 2.2结构简单、维修方便、维修费用低、使用寿命长 填料塔清洗更换填料工作量大，更换全部填料需要5~7天。而喷雾装置节约了需定时更换、清洗、维护、除垢等费用，增加了有效生产时间，保证了生产工艺系统长期高效运行。 2.3运行费用低、节能效果显著 省去了动力风机。节约水处理费用，加上其突出的降温效果，其节能意义显而易见。 2.4噪音低 冷却塔取消了电动风机的噪音源，本身的噪音很小，其噪音主要来源于淋水声。由于喷雾装置采用低压上喷的方式，水滴在空气中于重力作用下自由下落，相当于重力的淋水，因此淋水声低，一般在60 dB以下。 3双曲线冷却塔地震反应分析方法 3.1拟静力法 19世纪末20世纪初，由日本学者提出了拟静力方法，即把结构看成是刚体，并刚接于地面。这样根据地面最大水平加速度算出结构所受到的最大惯性力，并以此作为等效静力进行结构的地震响应分析。 但是这种方法忽略了地面运动的频谱特性，对于高耸和复杂的现代建筑来说，其计算的精度已不能满足现阶段的要求。此外，由于将结构看成是刚体，对结构地震下的应力分布也难以求出。随着地震学、地震工程领域研究的日益发展以及计算机性能的快速提高，拟静力方法已逐步由反应谱法取代。 3.2反应谱法 根据振动分析，多质点体系的振动可以分解成各个振型的组合，而每一振型又是对应于一个广义的单自由度体系，利