地震力
地震力计算方法
地震力计算方法嘿，咱今儿就来聊聊地震力计算方法这档子事儿。
你说地震这玩意儿，就像个调皮捣蛋的小鬼，时不时地就出来闹腾一下，给咱生活带来不少麻烦。
那咱可得想办法弄清楚它的脾气，特别是这地震力，到底咋个计算呢。
咱先说说这地震力和啥有关哈。
就好比一辆车跑起来的力量，和车的重量、速度都有关系一样，地震力也和好多因素有关系呢。
比如说地震的强度，那肯定是越强的地震产生的力就越大呀，这不难理解吧。
还有建筑物本身的特点，是高楼大厦呢，还是矮矮的小房子，这可大不一样。
那怎么算这地震力呢？就有一些专门的方法啦。
就好像你要算一道数学题，有特定的公式和步骤。
有一种常见的方法叫底部剪力法，听着是不是有点怪？其实就是从建筑物的底部开始算，把各种因素都考虑进去，最后得出个大概的力的大小。
你想想看，要是咱能准确算出地震力，那不就像有了一双能提前看到危险的眼睛嘛。
咱就可以根据这个力的大小，来好好设计建筑物，让它更结实，更能抵抗地震的折腾。
这就好比给房子穿上了一层坚固的铠甲，地震来了也不怕。
还有一种方法叫振型分解反应谱法，哎呀，名字是长了点，但其实也不难理解。
就好像把一个复杂的东西拆分成好多小块，分别去研究，然后再综合起来。
这种方法能更精确地算出地震力，让咱的建筑设计更靠谱。
你说要是没有这些计算方法，那盖房子不就跟瞎碰运气似的。
万一地震来了，房子哗啦啦倒了，那可不得了。
所以啊，这些计算方法可重要着呢，就像咱们生活中的小窍门，能帮咱解决大问题。
咱平时生活中可能感觉不到地震力计算的重要性，可一旦地震来了，那可就是救命的本事啦。
建筑师们用这些方法设计出牢固的房子，不就是为了让我们能安心地住在里面嘛。
咱再回过头来想想，这地震力计算方法，就像是一个神秘的密码，等着我们去解开。
只有解开了这个密码，我们才能更好地和地震这个调皮小鬼打交道，让它不敢随便捣乱。
所以说呀，可别小瞧了这些方法，它们可是有着大用处呢！咱得好好琢磨琢磨，说不定哪天咱也能成个地震力计算的小专家呢！哈哈！。
全楼地震力放大系数与地震影响系数
9度 140 620
注：括号内数值分别用于设计基本地震加速度为 0.15g 和 0.30g震影响系数
《建筑抗震设计规范》4.1.8 条： 当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、 非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时， 除保证其在地震作用下的稳定性外， 尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放 大作用， 其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。 其值应根据不利地段的具体情况 确定，在 1.1～1.6 范围内采用。 在抗规，其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数。此时地震作用在结构采用 基本分析方法 （如阵型分解反应谱法） 时， 通过地震影响系数的放大而放大地震力作用。 全楼地震力放大系数是在采用补充的分析方法时程分析法后，对计算结果底部剪 力、楼层剪力和层间位移进行比较，时程分析大于基本分析法时，回过头来调模型时， 将全楼地震作用放大。 见抗规 ，应采用下列方法： 1 高度不超过 40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结 构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。 2 除 1 款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。 3 特别不规则的建筑、甲类建筑和表，应采用时程分析法进行多遇地震下的补 充计算； 当取三组加速度时程曲线输入时， 计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反 应谱法的较大值； 当取七组及七组以土的时程曲线时， 计算结果可取时程法的平均值和 振型分解反应谱法的较大值。 采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工 模拟的加速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的 2/3，多组时程曲线 的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意 义上相符，其加速度时程的最大值可按表 程分析时， 每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结 果的 65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法 计算结果的 80%。
[经典算例]地震力到底是怎么算出来的
![[经典算例]地震力到底是怎么算出来的](https://img.taocdn.com/s3/m/8f2c9d3333d4b14e84246880.png)
[经典算例]地震力到底是怎么算出来的？今天我们举一个小例子，看一下抗震分析的具体步骤。
这个小例子并不是实际工程，只是一个课堂作业，所以有一定的简化，只是为了更好的掌握基本原理和概念。
实际的工程设计要复杂的多，但是基本步骤是类似的。
抗震设计的第一步是确定结构的抗侧力体系。
框架？带支撑框架？剪力墙？筒体？平面如何布置？立面是否连续？这些都是要考虑清楚的问题。
这个课堂作业采用的抗侧力体系是四榀钢筋混凝土框架。
只有这四榀混凝土框架承受侧向力，其余的梁柱不承受任何侧向力，角柱也不承受侧向力。
所有的南北方向的侧向力，都由沿南北方向的两榀框架承担，东西方向也同样如此。
虽然效率比较低，但是对于课堂作业来说，目的是更好的理解和掌握基本概念。
这样的结构体系没有空间作用，完全由平面框架承受水平侧向力，非常简单和直观，对于基本概念的理解很有帮助。
确定了结构体系之后，下一步就是要确定构件的尺寸。
因为四榀框架一模一样，结构平面正方形，完美对称，所以我们实际上只需要设计其中一榀就够了。
出于提高效能的考虑，我们可以让梁柱截面有规律的变化，低层大一些，上部小一些。
注意到，所有梁柱的宽度都是40 英寸，这是出于方便模板施工、降低人工费用的需要。
注意到，我们把所有的不承受侧向水平力、只承受竖向荷载的柱子都简化为最右边的这一根dummy column。
我们在part.1 里就说了，最重要的两个参数是质量和刚度。
下一步我们就是要知道这个房子有多重。
首先需要确定的是框架的载荷面积。
也就是说，这么大的楼层面积，有哪些荷载传给框架，哪些传给只承受竖向荷载的柱子。
为了知道房子的质量，光知道面积还不够，还得知道单位面积的质量。
所以我们得估算一下楼层单位面积的折算重量。
假设我采用这样的单向板楼面，主梁之间两根次梁，楼板采用4英寸厚的现浇板，那么我就能得出上面这样的竖向自重荷载。
事实上，我们还可以采用压型钢板组合楼板或者其它形式的楼面体系，可能会得到更小的自重。
关于地震力计算
关于地震参数的分析报告根据2010-1-23日越南地球物理研究院发来的地震资料，我们按以下三种方法对墩高介于8m～12.5m范围内标准墩（此墩高范围的桥墩占全线比例最大）进行了系统的计算分析比较。
1.按国内《铁路工程抗震设计规范》反应谱和相关参数计算。
具体参数为：地震设计烈度为8度，场地土类别一区Ⅲ类场地，反应谱特征周期为Tg＝ 0.45S，设计地震加速度为0.2g，多遇地震基本加速度为0.07g，罕遇地震基本加速度为0.38g。
罕遇地震下的桥墩延性控制桥墩最终截面尺寸和配筋。
2.按越南抗震设计规范（TCXDVN375:2006）反应谱及越南地球物理研究院发来的相关参数计算，计算方法仍参照中国规范。
越南抗震设计规范（TCXDVN375:2006）反应谱计算公式如下：根据勘测报告和越南地球物理研究院发来的相关参数，初步判断沿线建设场地大部分区域属于其C类场地。
设计地震加速度大部分区段为0.15g （按中国规范的抗震设防标准对应多遇地震基本加速度为0.05g，罕遇地震基本加速度为0.315g）由于采用了越南提出的反应谱，与第一种计算方法的结果相比，此计算常遇地震时地震水平力提高了21.7%左右，罕遇地震时的延性抵抗能力需提高60％左右。
3.按国内《铁路工程抗震设计规范》反应谱，采用越南地球物理研究院发来的相关参数计算。
设计地震加速度取0.15g （对应多遇地震基本加速度为0.05g，罕遇地震基本加速度为0.315g），反应谱特征周期取Tg＝ 0.6S。
与第一种计算方法相比，此计算常遇地震时地震水平力虽然降低了4.7%左右，但罕遇地震时的延性抵抗能力需提高26％左右，综合来看控制指标变大。
评价与建议1．第一种方法完全采用中国抗震设计规范，但因为河内不在中国区划范围，抗震设计参数中反应谱特征周期Tg不能根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）查找，目前参数按中国广西与越南接壤处取值。
2．第二、三种方法地震动参数全部或部分采用越南的数据，但计算方法采用中国规范，亦可能有不合理性。
地震力计算过程
（一）地震力与地震层间位移比的理解与应用⑴规范要求：《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。
⑵计算公式：Ki=Vi/Δui⑶应用范围：①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。
②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
（二）剪切刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.1条规定：底部大空间为一层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2.计算公式见《高规》151页。
②《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2.其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。
计算公式见《抗震规范》253页。
⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。
⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。
（三）剪弯刚度的理解与应用⑴规范要求：①《高规》第E.0.2条规定：底部大空间大于一层时，其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式（E.0.2）计算。
γe宜接近1，非抗震设计时γe 不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3.计算公式见《高规》151页。
②《高规》第E.0.2条还规定：当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。
⑵SATWE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。
（四）《上海规程》对刚度比的规定《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于：⑴《上海规程》第6.1.19条规定：地下室作为上部结构的嵌固端时，地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。
地震载荷计算公式
地震载荷如果塔设备安装在地震烈度为七度及以上地区，设计时必须考虑地震载荷对塔设备的影响。
塔设备在地震波的作用下有三个方向的运动：水平方向振动、垂直方向振动和扭转，其中以水平方向振动危害较大。
为此，计算地震力时，仅考虑水平地震力对塔设备的影响，并把塔设备看成是固定在基础底面上的悬臂梁。
（1）水平地震力对于实际应用的塔，全塔质量并不集中于顶点，而是按全塔或分段均布。
计算地震载荷与计算风载荷一样，也是将全塔沿高度分成若干段，每一段质量视为集中于该段1/2处。
即将塔设备化为多质点的弹性体系，见下面的多质点的弹性体系图。
由于多质点体系有多种振型，按照振动理论，对于任意高度h K处的集中质量m K引起基本振型的水平地震力为（4-47）式中：F K1-集中质量m K引起的基本振型水平地震力，N；C z-综合影响系数，对圆筒形直立设备取C z=0.5；m K-距离地面h K处的集中质量（见下左图），Kg；ηK1-基本振型参与系数，按计算；α1-对应与塔设备基本自振周期T1的地震影响系数α值。
α值可查下右图，图中的曲线部分按计算，但不得小于；αmax-地震影响系数的最大值，见表4-31；表4-31 地震影响系数α的最大值设计烈度7 8 9αmax0.23 0.45 0.90 T g-各类场地土的特征周期，见表4-32；表4-32 场地土的特征周期场地土近震远震Ⅰ0.2 0.25Ⅱ0.3 0.40Ⅲ0.4 0.55Ⅳ0.65 0.85T1-设备基本自振周期，s。
对于等直径、等壁厚的塔设备：不等直径或不等厚度的塔设备：H-塔的总高，mm；m0-塔在操作时的总质量，kg；E-塔壁材料的弹性模量，MP a；δe-筒体有效壁厚，mm；D i-设备内径，mm；E i、E i-1-第i段、第i-1段的材料在设计温度下的弹性模量，MP a；I i、I i-1-第i、第i-1段的截面惯性矩，mm4；圆筒段、圆锥段D e i-锥壳大端内直径，mm；D if-锥壳小端内直径，mm；δei-各计算截面设定的圆筒或锥壳有效壁厚，mm。
地震中的重要参数震级震中和震源深度
地震中的重要参数震级震中和震源深度地震中的重要参数——震级、震中和震源深度地震是地球内部能量释放的结果，是一种破坏力极大的自然灾害。
在全球范围内，每年都会发生大量的地震，给人类社会造成巨大的损失。
为了更好地了解和预测地震的危害程度，科学家们研究和分析地震的各种参数，其中最重要的包括震级、震中和震源深度。
一、震级震级是衡量地震破坏程度和能量释放大小的一个重要参数。
一般来说，震级越大，地震破坏力越强，对人类社会造成的伤害也越大。
目前常用的震级标准包括里氏震级（也称为矩震级）和体波震级。
里氏震级以地震破坏能量的对数值为准，体现了地震释放的总能量，通常用M表示。
体波震级则是基于地震产生的体波波幅，用于衡量地震破坏力的大小，通常用Mb表示。
震级系统的建立和不断完善，有助于科学家们对地震进行准确评估，进而提供预警和防御的依据。
二、震中震中是指地震发生地点的地理位置，通常以经度和纬度表示。
震中的准确测定对于评估地震的分布、决定烈度区域和划定地震带有重要意义。
科学家通过观测和收集地震数据，利用三角测量等方法，可以相对准确地确定地震的震中位置。
震中的确定有助于了解地震活动的时空分布规律，为地震研究和防灾减灾提供科学依据。
三、震源深度震源深度是指地震发生的深度位置，也是地震参数之一。
地震震源的深度不同，对地表破坏和震感的影响也会有所差异。
一般来说，浅源地震（震源深度小于70千米）震感较强，而深源地震（震源深度大于70千米）震感相对较弱，但地表破坏可能更加严重。
对于防御地震灾害和评估灾害程度来说，准确确定震源深度是至关重要的。
科学家们通过地震波传播和深度观测数据分析，可以较为准确地确定地震的震源深度。
综上所述，震级、震中和震源深度是地震中的三个重要参数，对于评估地震危害、预测地震趋势以及制定防灾减灾措施都具有重要意义。
科学家们通过不断研究和监测，提高了对这些参数的准确度，为人类提供了更为可靠的地震信息。
在未来，随着技术的不断进步，我们相信对于地震参数的研究还将取得更大的突破，从而更好地预防和应对地震灾害。
地震效应计算公式
地震效应计算公式地震效应计算公式是指用于计算地震对建筑物、结构物、土壤和人体等造成的影响和损害的数学公式。
这些公式根据地震波参数和结构物的特性来计算地震效应，包括地震力、地震加速度、地震位移、地震反应谱等。
下面将介绍几个常用的地震效应计算公式。
1.地震力计算公式：地震力是指地震作用下作用于建筑物或结构物的力，可以用于评估结构的稳定性和设计地震时的重要参数。
通常使用摩擦模型或弹簧模型来计算地震力。
根据弹性力学理论，地震力可以使用以下公式进行计算：F=m*a其中，F代表地震力，m代表结构物的质量，a代表地震加速度。
这个公式可以适用于单自由度结构。
2.地震加速度计算公式：地震加速度是指地震波在其中一点上产生的加速度。
地震加速度的计算对于评估结构物的破坏程度至关重要。
根据地震学的知识，可以使用以下公式计算地震加速度：a=V*y其中，a代表地震加速度，V代表地震速度，y代表地震波的周期。
地震加速度与地震速度和周期的乘积成正比。
3.地震位移计算公式：地震位移是指地震波在其中一点上产生的位移。
地震位移的计算对于评估结构物的变形程度和应力程度至关重要。
根据动力学理论，可以使用以下公式计算地震位移：S = (2 * pi * V * y) / g其中，S代表地震位移，V代表地震速度，y代表地震波的周期，g代表重力加速度。
地震位移与地震速度、周期和重力加速度的乘积成正比。
4.地震反应谱计算公式：地震反应谱是指结构物在地震波作用下的频率-加速度关系曲线。
地震反应谱的计算对于评估结构物的自振频率、阻尼比和峰值反应至关重要，可以用于确定结构物的抗震性能。
地震反应谱可以通过以下公式计算：Sa = Sd * (2 * pi / T^2)其中，Sa代表地震反应谱值，Sd代表地震谱加速度图的最大值，T代表周期。
地震反应谱与地震谱加速度和周期的平方成正比。
综上所述，地震效应的计算公式包括地震力、地震加速度、地震位移和地震反应谱等。
地震作用计算——地震反应分析 PPT
基本思路：实际应用时根据结构体系的自振周期找到对 应的加速度反应峰值，在结合结构上的质量（或重力荷载） 求出结构所受地震作用力和结构变形。计算出的结构体系的 最大反应随自振周期的变化曲线就是反应谱。
fR cx (t) C —阻尼系数
＊惯性力 fI
——质量与绝对加速度的乘积
fIm [ x g(t) x (t)]
§4.2 结构动力学方法——弹性解答
4.2.2 振动微分方程及解答
一、单自由度体系
Famk tc x x tm x txt a xt xt 质点m的绝对加速度:
g （ ) ( )
xg (t) x(t)
fR
fI
fS
假定地基 完全刚性
xg (t) x(t)
——地面水平位移，可由地震
时地面运动实测记录求得。
——质点对于地面的相对弹性 位移或相对位移反应。
作用在质点上的三种力：
＊弹性恢复力 fs
——使质点从振动位置回到平衡位置的力
fs kx(t)k —刚度系数
＊阻尼力 fR
——使结构振动衰减的力，由外部介质阻力、 构件和支座部分连接处的摩擦和材料的非弹性 变形以及通过地基散失能量（地基振动引起） 等原因引起
例:若为两个自由度,令n=2，则有
将求出的w1、w2分别代回方程，可求出X1 、X2的相对值。
对应于w1为第一振型：
X11 X12
k12
k1112m2
对应于w2为第二振型：
X21 k12
X22 k11 22m1
§4.2 结构动力学方法——弹性解答
4.2.2 振动微分方程及解答
地震力是怎么算出来的-引建筑结构微信文章
地震力是怎么算出来的？以一层房子为例地震力是怎么算出来的？以最简单的情况，一层房子为例进行说明。
比如说，我们有下面这个一层的小房子，那设计这个小房子的时候需要考虑多大的地震力呢？首先，假设我们已知一些数据：比如这个一层的小房子重300t，也就是300000kg；刚度是200kN/mm；自振周期是0.243s；假设这个小房子建在汶川，那么就是8度设防，第一组；场地类别属于第III类。
根据规范查表得出：最大地震影响系数0.16、特征周期0.45和阻尼比0.05。
我们房子的质量是300吨，乘以9.8的重力加速度，相当于重力为2942千牛。
我们的地震力呢？就等于2942千牛乘以这个0.16，也就是471千牛。
这也就是我们设计的时候所需要考虑的地震力，地震来了，就相当于有471千牛的力在推房顶。
换言之，我所有的柱子加起来，要足以抵抗这471千牛的力。
否则的话，柱子不够结实，这471千牛的力加上来，柱子就折断了，房子也就塌了。
以上就是最最简单的地震力确定过程。
为什么这个过程看上去不怎么精确呢？有没有什么更好的方法？对于我们的小房子，质量一定，刚度一定，影响地震力大小的只有一个因素，就是地面运动的加速度。
拿我们的这个小房子来说，重量是2942千牛，乘以0.16，得到的地震力是471千牛。
换言之，这其实就相当于地面加速度为0.16g。
如果用动力时程分析来求解是什么情况呢。
也就是对于我们这个小房子，已知一条真实的地震波，如何求解在这个地震作用下房子的位移情况。
比如我们以1995年阪神地震为例，如果我们的小房子经受一场跟阪神地震一模一样的地震，那它的位移就是图中的红色曲线。
横坐标是时间，而纵坐标就是每个时刻的位移值。
我们注意到，对于每一个时刻而言，都有一个相对应的位移值。
对于这每一个时刻的位移值，也都有相对应的作用力。
位移乘以刚度，就是相对应的地震作用力，也就是说：。
比如我们就通过7.832毫米这一位移值，得到了1566千牛这一地震作用力。
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2. 套管式設備
以此次集集地震區等周邊變電所之器材損壞分析(因地層滑動或 下陷損壞除外)，避雷器及 CCVT 等含套管設備，幾乎全部損毀， 此與日本地震時之損毀情況類似，分析其損毀原因，此類設備均 裝於台架，高度較大且設備本身屬細長形，整體重心高，地震時 受震度放大效應影響為主因，此外套管固有振動頻率與地震波接 近，產生共震亦為可能原因。以往採購規範僅規定地表加速度， 製造廠商因成本考量，其可能均採靜態分析且未考慮地震放大 率，因此對採用套管之設備，為確保正常之耐震要求，除比照一 般設備之耐震要求外，另對設備本身耐震度要求須能承受 0.5G(水 平)及 0.3G(垂直)地震力，同時須作數值分析或震動平台測試， 各項設備耐震規定如表一。
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考量應力均勻分布，螺栓與預留孔邊四周間距須平均。
變壓器使用之機械式電驛 96P、96D 及 63Q 等電驛，其輔助接點採 微動開關型式。
161kV 以上屋外式變壓器避雷器座以角鐵三相連接共体，提高強 度。
4. 氣體絕緣開關設備(GIS)
GIS 屬高剛性設備，耐震度佳，然因結構複雜，其耐震分析須採 用數值分析以驗證其耐震特性，在首次製交時須隨同定型試驗報 告，提出數值分析檢討報告，且其耐震度須符合一般設備之規定。
通常地震之震波頻率約為 0.5~10Hz，當設備本身固有之震動頻率 與震波頻率接近時，可能會發生共振現象，因此須特別注意並採 動態模擬檢測耐震性，特別是對於裝有套管之設備更要留意。
一般設備固有振動頻率與震波頻率相距較大，不易發生共振，因 此實用上皆以地震震波加速度再增加適當之安全係數(如用途係
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cm/sec2)，而為方便計算及兼顧保守性取較大之整數值 1000
cm/sec2 當作重力加速度 1G。
2. 地震波之傳遞、方向及加速度
地震之產生一般認為係斷層移動所引起，斷層常見有正斷層(岩盤 分離，上岩盤滑落至下岩盤之下)，逆斷層(岩盤受力，上岩盤擠 壓至下岩盤之上)及平移斷層。
當斷層應力累積超出其負荷極限時，位移即產生，此時能量釋放 以震波的方式自震源中心往外傳遞，並隨距離增加而強度衰減， 但對較軟之地層則有放大現象。
本文經由集集地震之損毀設備分析及參考國外耐震標準，介紹台電 變電所設備耐震規定之調整，檢討及檢視現有設備之耐震能力，在 經濟性及合理性下，採取必要之對策以提高設備耐震度，降低地震 風險。
二. 地震震度簡介
1. 震度與加速度之關係
一般震度(I)與加速度(αI)間可以用下列式子來表示，通常報章媒 體及民眾熟悉的數字皆是級數，而理論分析及耐震計算則以加速 度較方便，因加速度與設備之重量相乘積為作用於設備之力，可 以計算力距及應力，判斷設備之使用材料是否超過其應力極限， 作為提高其耐震性之依據。震度與加速度可以用下列公式作換 算︰
四. 部份耐震計算例
本節計算參考[2]之公式，主要從設備之重心位置及重量計算地震 時之水平拉力，並換算為剪斷力，以驗證固定之基礎螺栓是否能承 受地震力，使設備不發生傾倒而損毀。
1. 蓄電池組
拉斷力
Rb=
FＨ．hG−(W−Fv．) l l．nt
G
剪斷力
Q=
FＨ n
FH：設計用水平地震力 Fv：設計用垂直地震力 W：設備重量 hG：重心高度 lG：重心水平位置 l：螺栓間距 n：螺栓數量（抗剪斷力） nt：螺栓數量（抗拉斷力）
GIS 基礎採預埋型鋼，並以焊接方式固定，避免設備移位及使匯 流排銜接時易於水平調整。
GIS 採套管引接架空線時，套管須耐水平 0.5G 及垂直 0.3G 之地 震力。
5. 配電盤類
配電盤之構造形式種類多，配置地點一般皆與控制室在同一樓 層。依日本建築設備耐震指針[2]，盤體本身震度反應約為 2.5 倍。
z 蓄電池台架上之電池間須無間隙，電池前方具橫條固定，防止 地震時往前傾倒，基礎固定螺栓為 M12x6 可耐 1.5G 之靜態水平 加速度。
z 複合材質套管雖有較高之抗震性，然其耐候性及老化試驗仍不 夠完整，暫不考慮使用。
z 交直流電源及充電機等為重要附屬設備，比照[1]規定，基礎螺 栓須耐 1.5G 水平地震力。
lG hG
l
計算條件說明：
(1)設計用水平震度 KH=1.5（G） (2)依 NIFE 蓄電池(92 只 180AH) (3)各項數據如下：
-8 -
a.總重 972Kg b.重心高度 hG=200（mm） c.lG=150mm，l=300mm d.n=6，nt=3 FH=KH x W=972 x 1.5=1458 Fv=0.5 x FH=729 Rb={1458 x 200-(972-729) x 150}/(300 x 3)=283.5（Kg/支）
Q=1458/6=243（Kg/支）
台架以 M12 螺栓固定於底座， 而 M12 螺栓容許拉斷力 Ta=670（Kg/支） > Rb 因此蓄電池組可承受水平震度 1.5G。
2. 配電盤
計算條件說明：(使用公式與蓄電池組計算相同)
(1)配電盤由單盤組合，盤與盤間以螺栓固定，前後盤以角鐵及 螺栓固定，故整體可視為一長方形箱體構造（前後倒可能性 遠大於左右倒），適用以上述公式計算螺栓強度。
套管式設備
變壓器用套管
共振正弦二週波 0.3G(水 共振正弦二週波 0.3G(水平)
平)
1.2
2.0(變壓器套管較高)
1.1
1.1
1.3
2.2
6.1/4.7=1.3
三週波之加速放大反應較二週波大
對機器台架下端，施加共振 正弦三週波 0.3G(水平) (0.3x1.3/1.3)
對套管固定法蘭下端，施加 共振正弦三週波 0.5G(水平) (0.3x2.2/1.3)
數、放大率等)，作為建物及設備之耐震設計基礎，若欲以震源強 度作設計基準並不經濟且幾乎不可能達成。
三. 設備耐震度檢討
1. 一般設備
變電所設備之耐震規定以往係參考日本電氣技術指針規定[1]，要 求須能承受水平方向 0.3G 加速度之地面共振正弦波 2 週波，為配 合政府新修訂之台灣地區地震震度分區規定，變電所屬重要維生 設備，其耐震度設計採取甲區，即設備所能承受之地表震度水平 方向為 0.33G，垂直方向為 0.22G。
11. 69/161KV ABS
基本規範
12. 支持礙子
同上
13. 配電盤
基本規範，固定螺栓須耐靜態 1.5G 水平地震力
14. 鐵構
V=KCW K:組構係數, 取 3.0; C:震力係數, 取 0.1 V:水平力, W:重量
15. 套管
須耐 0.5G 水平及 0.3G 垂直加速度
基本規範: 地面波水平方向 0.33G，垂直向 0.22G 加速度
hG=230（cm）x 2/3=150（cm）
日本電氣技術對於套管式設備在做模擬測試時，因實驗室無實際 地盤及基礎構造設施，對於地表之 0.3G 共振正弦二週波，考量地 盤及基礎等之放大率，直接採用 0.5G 共振正弦三週波加於設備底 部來作試驗，整理其分析方式如表二供參考。
表二、套管式設備試驗震度
項目 地面震波施加於設備基 座底部之震度力(A) 設備基礎之放大率(B) 不確定因素(C) 補償係數(D=BxC) 共振正弦二週波及三週 波之換算係數(考量單 質點，阻尼 5%)(E) 設計地震力條件(F) F=AxD/E
表一、變電設備耐震度一覽表
項目 1. 變壓器(25,60,200,500MVA)
2. 氣封開關設備 GIS(23,69,161,345KV) 3. 斷路器 CB(69,161,345KV) 4. 避雷器 5. 串聯電抗器
耐震度 基本規範，161kV 以上套管須耐 0.5G 水平加速 度，並具防震阻尼構造，基礎螺栓 0.5G 基本規範 同上 基本規範，須耐 0.5G 水平及 0.3G 垂直加速度 基本規範
橫波的震動方向與波行進方向垂直，因其傳遞速度較縱波慢，當 上下震動結束時，緊接著即是此波所造成之左右搖動。
一般震源於地底或海底深處，震波傳至地表時皆已衰減，依過去 經驗地表面因橫波產生之水平加速度為 0.3G，縱波產生之垂直加 速度約為橫波之 0.5 倍即 0.15G。
自震源傳遞至設備之震波，會與地盤、設備基礎及設備本身之既 有振動頻率等，發生共振而產生震度放大效果，因此實際耐震設 計、數值分析或震動平台測試，均採動態輸入條件，即以共震正 弦 2 週波加於基礎上(震度採水平向 0.3G)，最能符合實際設備對 地震波產生之共震反應。
地震波傳遞方式主要有縱波及橫波，縱波傳遞速度在地殼附近 5~7Km/sec﹝因先到故叫 Primary wave(p 波)﹞，橫波傳遞速度在 地殼附近 3~4Km/sec﹝後到故叫 Secondary wave(s 波)﹞
縱波的震動方向與波行進方向相同，因其傳遞速度較快，地震時 最先感受到之震動即此波所造成之上下震動。
㏒ αI＝ I －0.6
2
αI：加速度(單位 gal) (1gal＝1cm/sec2) (1G＝980gal)
I：震度(級)
αI 0.3G
0.4G
0.5G
1G
1.11G
I
6.13 級 6.38 級 6.58 級 7.18 級 7.3 級
上表為不同級數及加速度之對應值，國際間之標準有時將 0.3G 直 接當做 3M/sec2，0.5G 則為 5M/sec2 ，免去再乘上重力加速度(980
對於屋內式變電所，控制室配置樓層隨建物不同，配電盤配置高 度亦會改變，考量標準化，設置於三樓以下之配電盤，建物之地 震放大率取 2 倍，採用靜態 1.5G 地震力設計(0.3x2.5x2)，三樓 以上則個案檢討。
配電盤設計採用預埋槽鋼方式固定盤面，盤面與槽鋼間以 M12 螺 栓固定，其強度須可耐水平靜態 1.5G 地震力。盤面開大孔時將以 平鐵於盤後焊接補強，防止地震時盤面變形。對於底座較小之電 驛箱，將設固定架與建物相連接以提高耐震性。