基于地震荷载作用下风力发电塔地震响应分析

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1、第40卷第1期四川建筑科学研究2014年2月SichuanBuildingScience22l基于地震荷载作用下的风力发电塔的地震响应分析毕继红，张兴旺，任洪鹏(天津大学，天津300072)摘要：基于地震荷载的作用，应用大型有限元软件FINAL，研究不同结构参数的风力发电塔在地震荷载作用下的地震响应，以及比较它们之间的差异，进而得出改变风力发电塔的结构参数对于地震响应的影响规律。以二维风力发电塔模型为例，建立4个不同参数的模型，首先进行模态分析，计算出每个模型的固有频率，通过比较固有频率得出结论，并对其进行比较分析。然后对4个模型施加1993年北海道西南海面桥地震波形，分析比较它们在此地震波形

2、作用下的地震响应值，进而得出不同的结构参数对地震响应的影响规律。关键词：地震荷载；风力发电塔；地震响应；模态分析中图分类号：TU347文献标志码：A文章编号：1008～1933(2014)01—221～04SeismicresponseanalysisofwindpowergenerationtowerbasedontheseismicloadBIJihong，ZHANGXingwang，RENHongpeng(TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：AFEMsoftwareFINALisusedtostudytheseismicrespo

3、nseofwindpowergenerationtowerwhichhasdifferentstructuralparametersandcomparethedifferencesbetweenthem．Andthenwecangettheruleofseismicresponsethroughchangingthestructureparametersofwindpowergenerationtower．Building4modelswhichhavedifferentstructuralparametersandtheyaretwo-dimensionalmodels．Wecangetth

4、enaturalfrequencyofeverymodelthroughthemodalanalysisofwindpowergenerationtowerwhichhasdifferentstructuralparametersandwecangettherulethroughthecomparisonofnaturalfrequency．ApplyingtheseismicwaveofHokkaidosouthwestseabridgein1993tothemodels．Andthenwecangettherulethroughanalyzingandcomparingtheseismic

5、responseofthe4models．Keywords：seismicload；windpowergenerationtower；seismicresponse；modalanalysis置等都可找到充分的证明J。利用风力发电，将风0引言能转化为电能，一方面能填补人类所面临的巨大能为了减少应用煤炭、石油和天然气等化石燃料源缺口，替代传统的化石燃料，为世界经济的可持续发电所带来的环境污染以及应对日益匮乏的不可再发展注入强劲的动力；另一方面又能使环境避免污生资源的过度消耗，必须发展新能源，充足、安全和染，气候得到保护，缓解生态环境恶化对人类和地球清洁的能源供应是人类经济发展和社会进步的保上其他

6、生物的影响。因此，风能具有巨大的环境效障，风能是一种无污染的可再生能源，它的储量巨益和社会效益，能够很好地解决人类所面临的能源大，取之不尽，用之不竭，并且在地球上分布十分广困境。我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰泛，它是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风富。现在国际上有越来越多的风力发电塔在地力发电不依赖矿物能源，无燃料价格风险，发电成本震活动活跃的地区兴建，因此对于结构的地震响稳定，也不包括碳排放等环境成本⋯。应分析就更为重要。已经有学者进行了风力发电塔人类利用风能的历史已有数千年之久，中国和模型的研究，如Lobitzl5在1981年提出了风力发电高塔系统的质量一阻尼一弹簧模型，Ba

7、zeos等_6在欧洲对于风能资源的利用可以追溯到公元前，这从古代遗留下来的大型帆船、风力磨坊和风力提水装2002年对风力发电塔的模型进行改进，将塔体分三段建模，尺寸由上而下逐渐增大，而每段则具有相同的尺寸，段与段之间设渐进过渡段。对于高耸建筑收稿日期：2012-09-04物来说，地震荷载是其破坏的主要原因之一，地震荷作者简介：毕继红(1965一)，女，教授，博士，研究方向为复杂结构分析。载对高耸结