文章编号：１００７－２２８４（２０１１）１０－００９６－０３
楼板连接方式对厂房结构动力特性的影响分析
郭冬云，伍鹤皋，冯 敏
（武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室 ，武汉 ４３００７２）
摘 要：以某大型水电站地面厂房为例 ，建立了厂房结构三维有限元模型 ，针对楼板与上下游墙不同 的 连 接 方 式 ，研 究了厂房结构的固有振动特性，并进行 了 厂 房 整 体 结 构 的 谐 响 应 分 析。 结 果 表 明，楼 板 与 上 下 游 墙 采 取 搭 接 方 式 连 接 时，楼板和风罩的水平刚度减小，致使厂房上部结构和楼板的振感较强，楼板和风罩结构的水平位移增大，但 对 厂 房 结 构 的动应力影响较小。经综合分析比较，楼板与上下游墙采用搭接方式对厂房结构楼板的抗振较为不利。
关键词：水工结构；动力特性；有限元法；水电站厂房；楼板连接方式 中图分类号：ＴＶ３３４ 文献标识码：Ａ
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｄｙｎａｍｉ ｃ Ｃｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｐｏｗｅ ｒ ｈｏ ｕ ｓ ｅ Ｃｏｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｃｏｎｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ｏ ｆ Ｆ ｌ ｏ ｏ ｒ ｓ
ＧＵＯ Ｄｏｎｇ－ｙｕｎ，ＷＵ Ｈｅ－ｇａｏ，ＦＥＮＧ Ｍｉｎ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｅｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ａ ｌａｒｇｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍａｎｎｅｒｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｌｏｏｒｓ ａｎｄ ｗａｌｌｓ ａｒｅ ｓｔｕｄ－
ｉｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌｓ ｕｎｄｅｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｌｏａｄｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｆｌｏｏｒｓ ａｒｅ ｓｔｒｏｎｇｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｖｉｂｒａ－
ｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｂａｒｒｅｌｓ ａｎｄ ｆｌｏｏｒｓ ａｒｅ ｇｒｅａｔｅｒ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｂａｒｒｅｌｓ ａｎｄ ｆｌｏｏｒｓ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｆｌｏｏｒｓ ａｒｅ ｌａｐｐｅｄ ｗｉｔｈ ｗａｌｌｓ．Ｉｎ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｉｔ ｉｓ ｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒｈｏｕｓｅ ｆｌｏｏｒｓ＇ａｎｔｉ－ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ＦＥＭ；ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ ｈｏｕｓｅ；ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍａｎｎｅｒ ｏｆ ｆｌｏｏｒｓ
收稿日期：２０１１－０４－１９
作者简介：郭冬云（１９８９－），女，硕士研究生，主要研究方向为地下工 程与管道结构。
随着机组尺寸 增 大 、比 转 速 提 高，其 水 力 稳 定 性 问 题 愈 发 突出，对于机组引发的厂房结构振 动 尤 其 值 得 重 视。 大 量 实 测 结果表明，在厂房结 构 振 动 中 楼 板 的 振 感 很 强，而 水 电 站 主 厂 房的楼板上往往布置有机组的监控操 作 设 备，同 时 也 是 人 员 工 作区，因 此 有 必 要 对 厂 房 结 构 楼 板 的 振 动 进 行 深 入 的 分 析［１－７］。水电站厂房 楼 板 一 般 采 用 整 浇 的 施 工 方 式 与 上 下 游 墙体形成固结的连接边界，这种连接方 式 下 楼 板 和 大 体 积 混 凝 土的边墙易出现温度裂缝［８］。为了 降 低 温 度 作 用 产 生 的 应 力 ， 实际工程中有时也采用楼板搭接的连 接 方 式，将 楼 板 和 上 下 游 墙体隔开，不 考 虑 楼 板 的 水 平 向 传 力［３］。 而 楼 板 与 上 下 游 墙
（柱）之间采取不同的连接方式时 ，主 副 厂 房 之 间 的 振 动 传 递 规 律等会发生改变［６］，厂房结构会有不同的动力特性 。
为了研究楼板与 上 下 游 墙 连 接 方 式 对 厂 房 结 构 振 动 的 影 响，本文选取某大型 水 电 站 厂 房 为 研 究 对 象，进 行 了 不 同 楼 板 连接方式下厂房结构的模态分析和简 谐 动 力 响 应 分 析 ，为 厂 房 的抗振设计提供参考。
１ 计算模型与方案
本文采用 ＡＮＳＹＳ 软 件 进 行 计 算 分 析。 整 体 模 型 以 厂 房 一个中间标准机 组 段 为 对 象，沿 厂 房 纵 轴 线 方 向 长 度 为 ３４．５ ｍ，上下游方向宽度为７３．３ ｍ，主 厂 房 最 大 高 度 ８３ ｍ。 基 岩 往 上游延伸９３．６ ｍ，往下游延伸６８．６ｍ，底 部 向 下 延 伸 ８８．２ ｍ。
计算模型采用笛卡尔 直 角 坐 标 系，其 Ｘ 轴 为 水 平 方 向，沿 厂 房 纵轴指向左端为正（面 向 下 游 ），Ｙ 轴 为 铅 垂 方 向，向 上 为 正；Ｚ 轴为水平方向，指 向 下 游 为 正。 在 计 算 范 围 内，对 水 轮 机 钢 锅 壳、座环以及外围混凝土均按实际 尺 寸 进 行 模 拟。 模 型 两 侧 混 凝土边界按自由面 考 虑，计 算 模 型 中 围 岩 边 界 施 加 法 向 约 束，
底部施加全约束。
６
９ 中国农村水利水电·２０１１年第１０期
钢材动弹性模量 Ｅ＝２６７．８ＧＰａ，泊 松 比 μ＝０．３００，密 度ρ
＝７ ８５０．０ｋｇ／ｍ３。混凝土材料μ＝０．１６７，密度ρ＝２ ５００．０ｋｇ／
ｍ３，Ｃ２０混凝土动弹性模量Ｅ＝３３．１５ＧＰａ，Ｃ２５ 混 凝 土 动 弹 性 模量 Ｅ＝３６．４０ ＧＰａ，Ｃ３０ 混 凝 土 动 弹 性 模 量Ｅ＝３９．００ ＧＰａ。
垫层材料动弹性模量 Ｅ＝２．６０ＧＰａ，泊松比μ＝０．２００，密度ρ＝
１４０．０ｋｇ／ｍ３。
单元分为座环、钢蜗壳、垫层 和 混 凝 土 ４大组。钢蜗 壳、座 环、机井里衬、尾水管里衬采用四结点 平 面 板 壳 单 元，个 别 过 渡 区域采用三结点板壳单元；垫层和外围 混 凝 土 采 用 八 结 点 三 自 由度六面体单元，个别区域采用三 自 由 度 四 面 体 单 元 过 渡。 计 算模型网格图见图１、２。
图１ 厂房整体结构模型
为了比较楼板不 同 连 接 方 式 和 模 型 范 围 对 厂 房 结 构 自 振 特性和谐响应的影响，共进行以下４个方案的计算，见表１。
图２ 厂房下部结构模型 表１ 计算方案
计算方案 １ ２ ３ ４
计算模型 整体，图１ 整体，图１ 下部，图２ 下部，图２
楼板连接方式 固结 搭接 固结 搭接
２ 自振特性分析
在模态计算中，用 六 自 由 度 质 量 单 元 （ＭＡＳＳ２１）在 模 型 相 应的位置模拟机组 重 量 或 上 下 游 墙 的 重 量。 蜗 壳 内 水 的 质 量 通过改变蜗壳管壳 密 度 在 计 算 中 加 以 考 虑。 计 算 时 采 用 分 块 Ｌａｎｃｚｏｓ迭代法提取２０阶模态。
根据 计 算 结 果，将 ４ 种 方 案 下 厂 房 结 构 前 ２０ 阶 自 振 频 率 列于表２～３。
表２ 整体结构模型自振频率 Ｈｚ
方案 阶数 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ １９ ２０ １ 频率 ２．１８ ２．９２ ４．１５ ４．２１ ４．４０ ４．８９ ５．６７ ５．６９ ６．３０ ６．３５ ６．４９ ６．７６ ６．７７ ７．０６ ７．２６ ７．５１ ７．８１ ７．９４ ８．１１ ８．１２ ２ 频率 ２．１８ ２．９１ ４．１３ ４．２０ ４．３４ ４．８４ ５．６９ ６．１０ ６．１７ ７．８０ ８．５５ ９．１２ ９．７６ ９．８６ １０．１３ １０．１５ １０．２０ １１．０３ １１．１４ １１．１８
表３ 下部结构模型自振频率 Ｈｚ
方案 阶数 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ １７ １８ １９ ２０ １ 频率 ４．７５ ７．１７ ９．８０ １０．１５ １０．２０ １０．５２ １０．５６ １１．０３ １１．１４ １１．６４ １１．７２ １１．７９ １１．８７ １１．８８ １１．８９ １２．３８ １２．４１ １２．４７ １２．５０ １２．５９ ２ 频率 ４．６７ ６．１５ ９．００ ９．６６ １０．１５ １０．２０ １０．６５ １１．０３ １１．１４ １１．４９ １１．７２ １１．８８ １１．９３ １２．３８ １２．４１ １２．５０ １２．９１ １３．１６ １３．４２ １３．７１
根据表２、３自振频率和模态计算结果可知 ：
（１）方案１中，由于厂房上下游 排 架 柱 的 刚 度 比 较 低 ，厂 房 整体结构模型 的 前 ６ 阶 模 态 均 为 厂 房 上 下 游 排 架 柱 的 振 动。
由于钢蜗壳上半周部 分 区 域 与 外 围 混 凝 土 之 间 铺 设 有 变 形 模 量很小的垫层材料，因 此 第 ７ 阶 模 态 以 后，大 多 数 模 态 中 都 伴 随有钢蜗壳的振动，自振频率比较密 集，振 型 类 似，振 动 部 位 多 集中在铺设垫层的蜗壳上半周和垫层末端位置。
（２）方案 ２ 中，厂 房 整 体 结 构 模 型 的 前 ２０ 阶 模 态 中 都 出 现 了上下游排架柱的振动，上游墙的 振 动 也 比 较 明 显。 由 于 下 游 副厂房与主厂房楼板之间的连接减弱，使 得 下 游 副 厂 房 的 刚 度 降低，从第９阶模态 开 始，下 游 副 厂 房 和 尾 水 闸 墩 结 构 开 始 振 动，频率为６．１７ Ｈｚ。从第１８ 阶 模 态 开 始 ，厂 房 整 体 结 构 模 型 开始振动，频率为１１．０３ Ｈｚ。
（３）方 案 ３ 中，不 考 虑 上 下 游 排 架 柱 时 ，前 ２０ 阶 振 型 大 多 数体现为厂房下部 混 凝 土 结 构 的 振 动。 厂 房 下 部 结 构 横 河 向
振动频率为４．７５ Ｈｚ，顺河向振动频率为７．１７ Ｈｚ，说 明 厂 房 下 部大体积混凝土的 横 河 向 刚 度 小 于 其 顺 河 向 刚 度。 由 于 下 游 副厂房和尾水闸墩结 构 高 度 较 高，从 第 ６ 阶 模 态 开 始，下 游 副 厂房和尾水闸墩结构开始振动，频率为１０．５２ Ｈｚ。
（４）方案 ４ 中，前 ２０ 阶 振 型 主 要 体 现 为 厂 房 下 部 结 构 混 凝 土结构的振动。由于副厂房与主厂房 楼 板 的 水 平 连 接 减 弱，使 得副厂房水平向的刚度降低，下游副厂 房 和 尾 水 闸 墩 结 构 从 第 ２阶模态就开始振动，频率为６．１５ Ｈｚ。 从 第 ７ 阶 模 态 开 始 ，上
游墙开始振动。
分别比较方案１和２、方案３和４可知，楼板连接方式对厂 房整体结构模型的基频影响较小，但对 楼 板 结 构 本 身 和 上 下 游 墙、副厂房等有一定的影响。通过提 取 更 多 的 厂 房 结 构 自 振 频 率，发现方案２发电机层楼板和母线层楼板产生铅直向振动的 频率为２５．７２ Ｈｚ，低于方案１；另外，方 案 ２ 和 ４ 上 下 游 排 架 柱 和墙的振感更强，在低阶模态中下 游 副 厂 房 的 振 动 较 明 显。 说 ７ 楼板连接方式对厂房结构动力特性的影响分析 郭冬云 伍鹤皋 冯 敏 ９
明楼板采取搭接方式对厂房结构的抗振是不利的。
３ 厂房结构动力响应分析
本节考虑的振动荷载是通过定子 基 础、下 机 架 基 础 和 上 机 架传递的轴向力、径 向 力 和 切 向 力，假 定 各 振 动 荷 载 均 是 简 谐 荷载，频率取机组额定转速时的频率１．５６Ｈｚ，各振动荷载相位 相同，即各振动荷载同时达到幅值，这 也 是 最 不 利 的 荷 载 组 合。
荷载值如表４所示。
表４ 额定运行工况下机组设备荷载值 ｋＮ
位置 方向
定子基础 垂直 径向 切向
下机架基础 垂直 径向 径向
上机架基础 切向 垂直 径向 大小 ４８１ ４７３ ６０７ ３１８２ ３１０ １６９ ６７ ４８１ ４７３
３．１ 动位移和振幅验算
根据计算结果，整 理 了 下 机 架 基 础、定 子 基 础、风 罩、中 间 层楼板、发电机层楼板、上下游墙及 尾 水 门 槽 等 部 位 的 动 位 移，
如表５，表 中 带 “＊ ”的 数 据 代 表 风 罩、机 墩 部 位 的 水 平 向 合 位移。
表５ 不同楼板连接方式下厂房结构典型部位动位移 ｍｍ
部 位 方案 １
顺河向 横河向 竖向
方案 ２ 顺河向 横河向 竖向 风罩顶部 ０．１２１＊ ０．１９５ ０．１４６＊ ０．１７１ 风罩底部 ０．０７３＊ ０．２０３ ０．０８５＊ ０．１７６ 定子基础 ０．０７５＊ ０．２０８ ０．０８２＊ ０．１７３ 下机架基础 ０．０７８＊ ０．３７０ ０．０８０＊ ０．３４０ 发电机层楼板 ０．０５６ ０．１１６ ０．１９５ ０．０８４ ０．１４１ ０．１７２ 中间层楼板 ０．０４３ ０．０７１ ０．２０９ ０．０５８ ０．１１３ ０．１８２ 上游墙顶部 ０．１５９ ０．０４４ ０．１０８ ０．０９２ ０．０４０ ０．１３１ 上游墙在发电机层高程 ０．０６２ ０．０１９ ０．１１３ ０．０６１ ０．０１６ ０．０９５ 上游墙在中间层高程 ０．０４６ ０．０１６ ０．１１７ ０．０４２ ０．０１４ ０．０９６ 上游墙底部 ０．０３３ ０．０２１ ０．１１９ ０．０２０ ０．０２２ ０．１００ 下游墙顶部 ０．１５７ ０．０９８ ０．１００ ０．１２８ ０．０７６ ０．０８６ 下游墙在发电机层高程 ０．０１１ ０．０５５ ０．０８９ ０．０２９ ０．０４３ ０．０７６ 下游墙在中间层高程 ０．０１３ ０．０４８ ０．０８８ ０．０２１ ０．０４０ ０．０７６ 下游墙底部 ０．０１２ ０．０４８ ０．０８８ ０．０１２ ０．０３８ ０．０７６ 尾水门槽顶部 ０．０２７ ０．０６９ ０．０７０ ０．０４４ ０．０５６ ０．０５７
分析表５中计算结果可知：
（１）方案１中，结构 的 竖 向 动 位 移 最 大 达 到 ０．３７０ ｍｍ，出 现在下机架基础孔洞附近，超过规范规定的最大 振 幅 ０．１ ｍｍ。
由于下机架基础处的竖向动位移较大，定 子 基 础 和 风 罩 的 竖 向 动位移也超过了规范规定的允许值。 中 间 层 楼 板、发 电 机 层 楼 板和上游墙的竖向动位移最大值也超过了０．１ ｍｍ。 下 机 架 基 础、定子基础和风罩的水平合位移最大分别是０．０８、０．０８、０．１２ ｍｍ，小于规范规定的最大振幅 ０．１５ｍｍ。
（２）方案２中，结构 的 竖 向 动 位 移 最 大 值 为 ０．３４０ ｍｍ，出 现在下机架基础孔洞附近，定子基础和 风 罩 的 竖 向 动 位 移 最 大 值分别 为 ０．１７ ｍｍ 和 ０．１８ ｍｍ，均 超 过 了 规 范 规 定 的 最 大 振
幅０．１ｍｍ。
（３）两种方案相 比 ，方 案 ２ 中 由 于 下 游 墙 对 楼 板 水 平 方 向 的约束作用减小，使得楼板水平向 位 移 增 大。 同 时 风 罩 的 刚 度 较小，使得风罩的水平合位移也增大，最大 值 为 ０．１４６ ｍｍ。 但 是，方 案 ２ 上、下 游 墙 顺 河 向、横 河 向 和 竖 向 动 位 移 均 有 所 减小。
３．２ 动应力
机墩、风罩、中间 层 楼 板、发 电 机 层 楼 板、上 下 游 墙 及 尾 水 门槽等部位的动应力列于表６。
表６ 不同楼板连接方式下厂房典型部位各方向最大动应力 ＭＰａ 部 位
方案 １ 顺河
（径）向 横河
（环）向 竖向
方案 ２ 顺河
（径）向 横河
（环）向 竖向 风罩 ０．１３４ ０．１７９ ０．３０５ ０．１５０ ０．１６３ ０．２６７ 定子基础 ０．２００ ０．２６９ ０．１５６ ０．１９１ ０．２２９ ０．１１０ 下机架基础 １．０３６ １．７０８ ３．４４１ １．０３３ １．０２８ ３．４３６ 发电机层楼板 ０．４８７ ０．２８２ ０．０８８ ０．３２０ ０．３０５ ０．０７０ 中间层楼板 ０．３５２ ０．３００ ０．２１４ ０．２７３ ０．２７８ ０．２６１ 上游墙 ０．０７１ ０．０４９ ０．１４８ ０．０４４ ０．０３６ ０．１１５ 下游墙 ０．０８９ ０．０２３ ０．０６９ ０．０８２ ０．０３０ ０．０６１ 尾水门槽顶部 ０．０１９ ０．０１４ ０．０１３ ０．００５ ０．００５ ０．００１
分析表中计算结果可知 ：
（１）方案 １ 中，下 机 架 基 础 的 竖 向 动 应 力 最 大 值 为 ３．４４１ ＭＰａ，环向动应力最 大 值 为 １．７０８ ＭＰａ，风 罩 、定 子 基 础 、上 下 游墙和尾水门槽的 动 应 力 均 较 小。 发 电 机 层 楼 板 和 中 间 层 楼 板动应力也不大，一般不超过０．５ ＭＰａ。
（２）方案 ２ 中，下 机 架 基 础 的 竖 向 动 应 力 最 大 值 为 ３．４３６ ＭＰａ，径向和环向动应力最大值均为 １．０３ ＭＰａ左右。风 罩、定 子基础、上下游墙和门槽的动应力 的 值 均 较 小。 发 电 机 层 楼 板 和中间层楼板顺河向最大应力值均不超过０．３２ ＭＰａ。
（３）比较两个方 案 的 结 果 可 知 ，除 了 下 机 架 基 础 部 位 由 于 动荷载作用出现应力集中，最大动应力超过了 Ｃ２５混凝土的设 计抗 拉 强 度 １．２７ ＭＰａ外，厂 房 混 凝 土 结 构 动 应 力 普 遍 不 大 。 两种方案下，厂房整 体 结 构 的 动 应 力 差 别 不 大，说 明 楼 板 与 上 下游墙局部连接方式的不同对厂房整体结构动应力影响较小。
４ 小 结
（１）厂房整体结 构 模 型 中 ，上 下 游 排 架 柱 是 整 体 结 构 刚 度 最薄弱的地方，前几 阶 振 型 都 是 上 下 游 排 架 柱 的 振 动，楼 板 的 连接方式对整体结 构 的 基 频 没 有 影 响。 楼 板 与 上 下 游 墙 搭 接 时，厂房上部结构的振感较强烈，同时楼板的起振频率会降低。
（２）在机组振动 荷 载 作 用 下 ，动 荷 载 作 用 区 域 附 近 的 变 形 集中现象比较明显。两种方案中，下 机 架 基 础 的 竖 向 动 位 移 都 超过了０．３ｍｍ，大于规范规定的最大振幅值 ０．１ｍｍ。楼板与 上下游墙搭接方式与固结方式相比，机 墩 和 风 罩 的 竖 向 动 位 移 略有减小，但是风罩和楼板的水平 向 位 移 增 大。 说 明 楼 板 与 上 下游墙采取搭接方式对厂房结构楼板的抗振是不利的。
（３）在机组振动荷载作用下 ，荷载作用 （下转第１０５页）
８
９ 楼板连接方式对厂房结构动力特性的影响分析 郭冬云 伍鹤皋 冯 敏
ＢＣＨ－２继电器可以改变 平 衡 绕 组 的 匝 数 来 进 行 调 整。 一 般 来 说，继电器（如图３）１０、１１ 端 子 上 的 电 压 不 应 超 过 ０．１５ Ｖ。 微 机装置可以改变衡系数进行调整，装置 中 的 不 平 衡 电 流 不 得 超 过差动门槛电流的１０％。
４ 结 语
通过以上表述可以看出，差动保护 现 场 调 试 的 难 点 在 于 电 流的校正，它主要通过电流互感器的 极 性、接 线 组 别、二 次 回 路 检查、平衡计算等等来实现。它要求 调 试 人 员 有 较 全 面 的 知 识 体系，所以调试人 员 应 多 学 习、多 分 析、多 实 践，才 能 把 理 论 和 实际相结合，积累现 场 调 试 工 作 经 验、熟 悉 差 动 保 护 的 原 理 和 调试的方法，才能从容应对调试中出现的各种问题。 □
参考文献：
［１］ 张保会，尹项根．电力系统 继 电 保 护［Ｍ］．北 京：中 国 电 力 出 版 社，
２０１０．
［２］ 韩 笑，刘 微，杨建伟．继电保护自 动 装 置 测 试 技 术 实 验 指 导 书
［Ｍ］．北京：水利水电出版社，２００８．
［３］ 王钧英．新编保护继电器检验［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００１．
［４］ 王荣先．中小型电 站 电 气 设 备 试 验 ［Ｍ］．北 京：水 利 水 电 出 版 社，
１９９２．
［５］ ＤＬ／Ｔ ５０７－２００２，水轮发电机组启动试验规程［Ｓ］．
［６］ 何胜利．ＤＳＡ３０００Ｃ 保 护 临 控 一 体 化 系 统 技 术 使 用 说 明 书 （第 ２ 册）［Ｚ］．南京：南瑞集团城乡电网自动化研究所
．
（上接第９５页）
５ 结 论
结合 ＰＩＤ 控制器和 ＤＲＮＮ 的优点及风力提水装置的工 作 特点，设计了一种新型的风力辅 助 提 水 机 的 设 计 方 案，并 通 过 分析确定此系统是两输入两输出的耦 合 系 统，且 给 出 了 系 统 的 基于 ＤＲＮＮ 神经网 络 在 线 整 定 ＰＩＤ 控 制 参 数 的 方 法，最 后 计
算机仿真验证了该设计方案的可行性。 □
参考文献：
［１］ 查 咏．风力机与离心水 泵 匹 配 的 研 究 ［Ｊ］．农 业 机 械 学 报 ，２００４，
３５（４）：２０４－２０６．
［２］ 查 咏，吴永忠，刘惠敏．风力和光伏提水泵站的优化设计［Ｊ］．中
国农村水利水电，２０１０，（８）：１５５－１５６．
［３］ 冯 毅，杨根华．风力驱动 压 缩 制 冷 （制 热）系 统 的 研 究 ［Ｊ］．太 阳 能学报，２００９，３０（６）：８１０－８１３．
［４］ 程荣香，张 瑞 强．太 阳 能 提 水 微 灌 修 复 退 化 草 地 技 术 试 验 研 究
［Ｊ］．节水灌溉，２０１０，（９）：３５－３６．
［５］ 王东风，韩 璞．基 于 免 疫 遗 传 算 法 优 化 的 气 温 系 统 变 参 数 ＰＩＤ 控制［Ｊ］．中国电机工程学报 ，２００３，２３（９）：２１２－２１７．
［６］ ＣＨＡＯ Ｃ Ｋ，ＫＷＡＮＧ Ｙ Ｌ．Ｄｉａｇｏｎａｌ ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｆｏｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｙｓｔｅｍｓ ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔ－
ｗｏｒｋｓ，１９９５，６（１）：１４４－１５５．
［７］ 唐德翠，曾燕飞．改进 ＤＲＮＮ 用 于 纸 张 水 分 定 量 解 耦 控 制 ［Ｊ］．计 算机工程与应用，２００９，４５（２３）：
２１１－２１３．
（上接第９８页） 区 域 附 近 的 应 力 集 中 现 象 也 比 较 明 显，除 了 下机架基础孔洞附近出现了较大的拉 应 力 值 之 外，厂 房 混 凝 土 结构动应力普遍不 大，一 般 都 小 于 混 凝 土 的 设 计 抗 拉 强 度，说 明楼板与上下游墙的连接方式对机墩的动应力影响不大。 □ 参考文献：
［１］ ＳＬ２６６－２００１，水电站厂房设计规范［Ｓ］．
［２］ 练继建，王海军，秦 亮．水 电 站 厂 房 结 构 研 究［Ｍ］．北 京：中 国 水 利水电出版社，２００７．
［３］ 马震岳，董毓新，郭永刚，等．三 峡 水 电 站 厂 房 结 构 动 力 分 析 与 优 化［Ｊ］．水电能源科学 ，２０００，１８（３）：２６－２８．
［４］ 宋志强，马震岳，陈 婧，等．龙 头 石 水 电 站 厂 房 振 动 分 析 ［Ｊ］．水 利学报，２００８，３９（８）：９１６－９２１．
［５］ 陈 帅，张振华，罗先启，等．水 口 水 电 站 发 电 机 层 楼 板 振 动 分 析
［Ｊ］．水电能源科学，２０１０，２８（９）：７６－７８．
［６］ 孙万泉，马震岳．水电站副厂房结构振动特性研究［Ｊ］．水力 发 电，
２００６，３２（８）：２７－３０．
［７］ 沈 可，张仲卿．水电站 厂 房 楼 板 振 动 分 析 ［Ｊ］．人 民 长 江，２００３，
３４（１），５２－５４．
［８］ 王育军．混凝土现浇楼板裂缝的成因和控制［Ｊ］．水利与建筑 工 程 学报，２００７，５（３）：
１０２－１０５．
（上接第１０１页）
［４］ 速宝玉，朱天明．不 变 网 格 确 定 渗 流 自 由 面 的 结 点 虚 流 量 法 ［Ｊ］．
河海大学学报，１９９１，（９）：４２－４６．
［５］ 吴梦喜，张 学 勤．有 自 由 面 渗 流 分 析 的 虚 单 元 法 ［Ｊ］．水 利 学 报 ， １９９４，（８）：６７－７１．
［６］ 朱伯芳．渗流场中考虑排 水 孔 作 用 的 杂 交 元 ［Ｊ］．水 利 学 报 ，１９８２，
（９）：３２－４１．
［７］ 王 镭，刘 中，张 有 天．有 排 水 幕 的 渗 流 场 分 析 ［Ｊ］．水 利 学 报 ，
１９９２，（４）：１５－２０．
［８］ 王恩 志，王 洪 涛，邓 旭 东．“以 管 带 孔 ”———排 水 幕 模 拟 方 法 探 讨
［Ｊ］．岩石力学与工程学报 ，２００１，２０（３）：３４６－３４９．
［９］ 王恩志，王洪涛，王慧明．“以缝 代 井 列”———排 水 幕 模 拟 方 法 探 讨
［Ｊ］．岩石力学与工程学报 ，２００２，２１（１）：９８－１０１．
［１０］ 胡 静，陈胜宏．渗流分析中 排 水 孔 模 拟 的 空 气 单 元 法 ［Ｊ］．岩 石 力学，２００３，２４（２）：２８１－２８７．
５ ０ 小型水电站变压器差动保护现场调试 陈大治 关 键 李婷婷 １
