一、抗地震性能考核

1、振動(dòng)臺(tái)輸入波形確定：

地震波是一種隨機(jī)波，具有不可重復(fù)特性，這就使抗震檢測(cè)不可能簡(jiǎn)單地利用目前的強(qiáng)震記錄作為檢測(cè)波形。采用何種波形和相應(yīng)參數(shù)有效地模擬地震作用，目前IEC、美國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)和我國(guó)都有研究成果或規(guī)范。其共同特點(diǎn)是，首先考慮共振的破壞作用及各種波形模擬地震作用的能量等效問題，采用的輸入波形主要包括正弦共振拍波、正弦三波、連續(xù)正弦波、人工地震合成波幾種。輸入波形確定后，根據(jù)本國(guó)的抗震規(guī)范依次調(diào)整輸入加速度幅值、振動(dòng)持續(xù)時(shí)間等參數(shù)，保證模擬地震作用的能量等效。該規(guī)范抗地震性能考核的輸入波形，采用正弦共振拍波或人工合成地震波。

    1）正弦共振拍波：在電信設(shè)備抗地震性能考核中，應(yīng)采用單軸正弦五拍波，每拍5周，間歇應(yīng)該能夠使設(shè)備的響應(yīng)運(yùn)動(dòng)沒有顯著的迭加，振動(dòng)持續(xù)時(shí)間應(yīng)該相當(dāng)于地震時(shí)間歷程強(qiáng)部的持續(xù)時(shí)間，其大小應(yīng)按下式計(jì)算確定，式中，t表示持續(xù)時(shí)間；t₀表示間歇；f表示考核頻率，取振動(dòng)響應(yīng)檢查測(cè)試測(cè)得的被測(cè)設(shè)備固有頻率。正弦共振拍波波形詳見下圖1-1所示。

t = 4×t₀ + (5×5)/f

圖1-1：5周期的5個(gè)正弦共振拍波序列

正弦共振拍波是歐美各國(guó)設(shè)備抗地震性能檢測(cè)中采用最多的波形。在地面上時(shí)，正弦共振拍波與水平實(shí)際地震波在結(jié)構(gòu)上的共振方式也相似。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50260-1996《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB/T 13540-1992《高壓開關(guān)設(shè)備抗地震性能實(shí)驗(yàn)》及GB/T 2424. 25-2000《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第3部分：試驗(yàn)導(dǎo)則 地震試驗(yàn)方法》均建議使用5個(gè)正弦共振調(diào)幅波組成的調(diào)幅串進(jìn)行抗震考核試驗(yàn)。該規(guī)范選取共振五拍波的五次循環(huán)作為考核波，是考慮到5為優(yōu)選值。

2）人工合成地震波：根據(jù)激勵(lì)波加速度反應(yīng)倍率（圖1-2）得出要求反應(yīng)譜，反演出人工合成地震波。其中要求反應(yīng)譜中的加速度值（阻尼比為3％）按照水平向、垂直向不同激勵(lì)水平的地面輸入波形加速度值與圖1-2中的電信設(shè)備加速度反應(yīng)倍率的乘積得到。人工合成地震波的持續(xù)時(shí)間不少于30 s，強(qiáng)震部分不少于20 s。在圖2中，水平向和垂直向各點(diǎn)值的說明詳見下表1-1。

圖1-2：激勵(lì)波加束速度反應(yīng)倍率（設(shè)備阻尼比ξ = 3%）

表1-1：圖1-2中水平向和垂直向各點(diǎn)值的說明

目前，歐洲、日本、美國(guó)等國(guó)家的電信設(shè)備抗震考核試驗(yàn)主要采用人工地震波作為考核波，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13540-1992《高壓開關(guān)設(shè)備抗地震性能試驗(yàn)》、GB 50260-1996《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中，也分別規(guī)定可以采用人工合成地震波。人工合成地震波是根據(jù)設(shè)備的要求反應(yīng)譜反演生成的，由于我國(guó)目前電信設(shè)備要求反應(yīng)譜的研究還不充分，因此，該規(guī)范借鑒日本有關(guān)電信設(shè)備的要求反應(yīng)譜的研究成果，并根據(jù)YD5059-2005《電信設(shè)備安裝抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了修正，作為該規(guī)范的電信設(shè)備的要求反應(yīng)譜，從而反演生成抗震考核的人工地震波。

2、輸入波形加速度的確定

1）水平向輸入波形加速度：對(duì)電信設(shè)備進(jìn)行抗地震性能考核時(shí)，水平向輸入波形加速度按下式計(jì)算，式中，a_H表示水平向輸入波形加速度；k₁表示設(shè)備重要度系數(shù)；k₂表示建筑物樓面加速度放大倍率；a₁表示地面加速度。

                          a_H ＝ k₁×k₂×a₁

設(shè)備重要度系數(shù)k₁及建筑物樓面加速度放大倍率k₂可按表1-2取值。表中k₁的取值是根據(jù)YD5059-2005《電信設(shè)備安裝抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》確定的，應(yīng)按 “省級(jí)中心及以上”情況取值。表中k₂的取值是依據(jù)下式計(jì)算的，式中：H表示建筑物地上總高度；h表示安裝設(shè)備的樓層距地面高度；β表示建筑物頂部的加速度放大倍率，取β=3。

地上樓層：k₂=1+（β-1）×h/H

一樓及地下室：k₂=1.0

根據(jù)電信設(shè)備類型和其普遍安裝情況，電源設(shè)備由于在電信綜合樓內(nèi)多采用分散供電方式，按最危險(xiǎn)狀況考慮，公式中的h/H取為1；局用程控交換機(jī)和光傳輸設(shè)備由于在電信綜合樓內(nèi)一般將其安裝在樓內(nèi)中部，因此公式中的h/H取為1/2；移動(dòng)通信交換設(shè)備由于在電信綜合樓內(nèi)多將其安裝在樓內(nèi)上部，按最危險(xiǎn)狀況考慮，公式中的h/H取為1。因此可得表1-2中k₂的取值。已確定了在特定的電信綜合樓內(nèi)安裝位置的送檢設(shè)備，可根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算k₂值。

表1-2：k1及k2取值表

地面加速度a₁按表1-3取值。表中給出了不同烈度時(shí)兩種輸入波形的加速度幅值。其中人工合成地震波的加速度取值是根據(jù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50011-2001《建筑設(shè)計(jì)抗震規(guī)范》和GB 50191-1993《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》制定的。正弦共振拍波的加速度幅值是根據(jù)我國(guó)及國(guó)外對(duì)于各種波形模擬地震作用能量等效專題研究成果制定的。GB/T 13540-1992《高壓開關(guān)設(shè)備抗地震性能試驗(yàn)》規(guī)定，當(dāng)采用正弦共振拍波為輸入波形時(shí)，其加速度幅值與人工合成地震波的加速度幅值之比為0.6﹕1.0；國(guó)外如日本等也有類似的規(guī)定。該規(guī)范參照GB 50260-96《電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中第5.2.4條規(guī)定，結(jié)合實(shí)際的電信設(shè)備抗震試驗(yàn)，根據(jù)波形能量等效的原則，規(guī)定正弦共振拍波的加速度幅值與地震波的加速度幅值之比取為0.75﹕1.0。

表1-3：地面加速度a1按取值表

2）垂直向輸入波形加速度：對(duì)電信設(shè)備進(jìn)行抗地震性能考核時(shí)，垂直向輸入波形加速度a_V按下式計(jì)算：

a_V = 1/2×a_H

二、振動(dòng)響應(yīng)檢查測(cè)試

1、白噪聲激振法參數(shù)的確定：白噪聲激振法是目前國(guó)內(nèi)外在確定被測(cè)設(shè)備固有頻率時(shí)常用的一種方法，對(duì)于白噪聲的加速度幅值和頻率范圍也是各不相同。

在抗地震性能檢測(cè)中，振動(dòng)響應(yīng)檢查測(cè)試的目的是確定被測(cè)設(shè)備在地震頻率范圍內(nèi)的共振頻率，所以，振動(dòng)響應(yīng)檢查的激勵(lì)能量不得引起被測(cè)設(shè)備任何機(jī)械破壞，應(yīng)采用較低的水平。根據(jù)規(guī)范制定者的研究，確定白噪聲激振法采用的加速度幅值為0.05~0.10 g，與正弦掃描法的加速度幅值保持能量相等的水平，頻率范圍也與正弦掃描法保持一致，即1~35 Hz。

    2、正弦頻率掃描法參數(shù)的確定：目前國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）及美國(guó)、日本、智利、法國(guó)等均推薦采用此方法，但各國(guó)對(duì)正弦波加速度幅值及掃描頻率范圍的規(guī)定各不相同。例如IEC《電氣設(shè)備抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定采用的正弦波加速度幅值約為0.1 g或更大一些，掃描頻率范圍為1~35 Hz，掃描速率不低于1 oct/min；日本JEAG 5003-1980《電氣設(shè)備抗震設(shè)計(jì)指南》規(guī)定正弦波加速度幅值為0.03-0.05 g，掃描頻率范圍為1~20 Hz；法國(guó)HFC20-420《抗震設(shè)計(jì)導(dǎo)則》規(guī)定加速度幅值為0.05~0.2 g，掃描頻率范圍為1~35 Hz。考慮到電信設(shè)備的特點(diǎn)，我國(guó)規(guī)范規(guī)定正弦波加速度幅值為0.03-0.05 g，掃描頻率范圍為1~35 Hz，掃描速率為1 oct/min。

3、固有頻率的確定：國(guó)內(nèi)外地震記錄和研究表明：地震波產(chǎn)生的地面加速度的卓越頻率主要分布在5~20 Hz頻率范圍內(nèi)，只有該頻率范圍內(nèi)的地面加速度超過重力加速度。而目前我們開展的主要電信設(shè)備抗震試驗(yàn)研究表明水平向固有頻率基本分布在該范圍內(nèi)，垂直向固有頻率大于20 Hz，超出該范圍的對(duì)電信設(shè)備的影響較小。因此該規(guī)范規(guī)定了如果在振動(dòng)響應(yīng)檢查中得到的電信設(shè)備垂直向固有頻率高于20 Hz，就可以只做兩個(gè)水平向的抗地震性能考核。該規(guī)范也參照了歐洲抗震標(biāo)準(zhǔn)ETSI EN 300 019-2-3 V2.2.1《環(huán)境工程(EE）；電信設(shè)備的環(huán)境條件和環(huán)境測(cè)試；第2-3部分：環(huán)境測(cè)試規(guī)范；有氣候保護(hù)的場(chǎng)所的固定應(yīng)用》和ETSI EN 300 019-2-4 V2.2.1《環(huán)境工程(EE)；電信設(shè)備的環(huán)境條件和環(huán)境測(cè)試；第2-4部分：環(huán)境測(cè)試規(guī)范；無氣候保護(hù)位置的固定應(yīng)用》，這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的抗地震試驗(yàn)部分內(nèi)容也相應(yīng)規(guī)定了以上的要求。