GB/T 13625-2018 核电厂安全级电气设备抗震鉴定

　　ICS 27 . 120 . 10 F 65

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 13625—2018

　　代替 GB/T 13625—1992

　　核电厂安全级电气设备抗震鉴定

　　Seismicqualificationofsafetyclasselectricalequipmentfornuclearpowerplants

　　2018-05-14 发布 2018-12-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 13625—2018

　　GB/T 13625—2018

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准代替 GB/T 13625—1992《核电厂安全系统电气设备抗震鉴定》，与 GB/T 13625—1992 相比，主要技术变化如下：

　　— 增加了阻尼相关内容(见第 6 章和附录 A) ;

　　— 修改了 TRS低频段的要求，使试验装置低频位移不会过大(见 8 . 6 . 3 . 2) ;

　　— 增加了功率谱密度包络的相关内容(见 8 . 6 . 3 . 2 . 1) ;

　　— 增加了分析和试验相结合的抗震鉴定方法(见第 9 章);

　　— 增加了通过参考设备抗震经验数据进行抗震鉴定的导则(见附录 G) 。

　　本标准由中国核工业集团公司提出。

　　本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会(SAC/TC 30)归口 。

　　本标准起草单位：上海核工程研究设计院。

　　本标准主要起草人：马渊睿、刘刚、谢永诚、杨仁安、毕道伟。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 13625—1992 。

　　GB/T 13625—2018

　　核电厂安全级电气设备抗震鉴定

　　1 范围

　　本标准规定了为验证安全级电气设备在发生地震期间和(或)地震后能执行其安全功能而进行的抗震鉴定的实施方法及其文件要求。

　　本标准适用于核电厂安全级电气设备的抗震鉴定，包括其故障会对安全系统的性能产生有害影响的任何接口部件或设备。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 12727 核电厂安全级电气设备鉴定

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　宽频带反应谱 broadbandresponsespectrum

　　描述在宽频范围内产生放大反应运动的反应谱。

　　3.2

　　相干函数 coherencefunction

　　表征两个时程在频域上的相互关系。 相干函数给出了两个运动统计上的相关程度，为频率的函数。其数值范围从 0~+1.0,其中完全不相关运动为 0,完全相关运动为 +1.0。

　　3.3

　　相关系数函数 correlationcoefficientfunction

　　表征两个时程在时域上的相互关系。 相关系数函数给出两个运动统计上的相关程度，是以时间延迟为自变量的函数。 其数值范围从 0~+1.0,其中完全不相关运动为 0,完全相关运动为 +1.0。

　　3.4

　　关键抗震特性 criticalseismiccharacteristics

　　能够确保设备在地震载荷作用下执行要求功能的设计、材料和性能特性。

　　3.5

　　截止频率 cutofffrequency

　　反应谱中零周期加速度渐近线开始处的频率。 单自由度振子的频率在超过该频率后将不再放大输入运动，这是所分析波形的频率上限。

　　3.6

　　阻尼 damping

　　一种在共振区域中减少放大量和拓宽振动反应的能量耗散机理。 阻尼通常以临界阻尼的百分数来表示。 临界阻尼定义为单自由度系统在初始扰动后未经振荡回复到其原来位置的最小黏性阻尼值。

　　GB/T 13625—2018

　　3.7

　　地震经验谱 earthquakeexperiencespectrum;EES

　　根据地震经验数据来确定表征参考设备抗震能力的反应谱。

　　3.8

　　柔性设备 flexibleequipment

　　最低共振频率小于反应谱截止频率的设备、构筑物和部件。

　　3.9

　　范围规则 inclusionrules

　　根据经验数据已证明为耐震设备的物理特性、动态特性和功能的可接受范围来确定参考设备组的规则。

　　3 . 10

　　独立物项 independentitems

　　具有不同的物理特性或经受不同的地震运动特性[例如，不同的地震、不同的厂址、不同的构筑物，或同一构筑物的不同方向和(或)位置]的部件和设备。

　　3 . 1 1

　　窄频带反应谱 narrowbandresponsespectrum

　　描述一个有限(窄带)频率范围内产生放大反应运动的反应谱。

　　3 . 12

　　自振频率 naturalfrequency

　　物体在特定的方向上受到变形然后释放时，由于其自身的物理特性(质量和刚度)使物体发生振动的频率。

　　3 . 13

　　运行基准地震 operatingbasisearthquake;OBE

　　结合地区和当地的地质和地震情况以及当地地层材料的具体特性，在电厂正常运行寿期内可合理预期在厂址会发生的地震。

　　注：对于该地震产生的地震动，那些需继续运行而不对公众的健康与安全产生过度风险的核电厂设施可以保持其功能。

　　3 . 14

　　功率谱密度 powerspectraldensity;PSD

　　一个波形每单位频率的均方幅值，用 g2 /Hz与频率的关系表示。

　　3 . 15

　　禁止特征 prohibitedfeatures

　　在规定抗震能力的地震或试验激励下，会导致设备发生结构完整性及功能失效或异常的详细设计、材料、结构特征或安装特性。

　　3 . 16

　　鉴定寿命 qualifiedlife

　　证明设备在设计基准事件(DBE)之前对于规定的使用工况能满足设计要求的时间期限。

　　3 . 17

　　参考设备 referenceequipment

　　用于建立参考设备组的设备。

　　3 . 18

　　参考设备组 referenceequipmentclass

　　由范围规则和禁止特征确定的一组具有相同属性的设备。

　　GB/T 13625—2018

　　3 . 19

　　参考厂址 referencesite

　　具有确定参考设备组设备或物项的厂址。

　　3 . 20

　　要求反应谱 requiredresponsespectrum;RRS

　　由用户或其委托人在鉴定技术要求文件中规定的反应谱，或人工生成能够覆盖将来应用的反应谱。

　　3.21

　　共振频率 resonantfrequency

　　受到强迫振动的系统中出现反应峰值处的频率。 该频率下，反应相对于激励有相位差。

　　3 . 22

　　反应谱 responsespectrum

　　一组单自由度(SDOF)有阻尼振子在受相同基础激励情况下最大反应与振子频率的关系曲线。

　　3 . 23

　　刚性设备 rigidequipment

　　最低共振频率大于反应谱截止频率的设备、构筑物和部件。

　　3 . 24

　　安全停堆地震 safeshutdownearthquake;SSE

　　结合地区和当地的地质和地震情况以及当地地层材料的具体特性，对可能的最大地震作出评估后确定的一个地震。

　　注：在该地震产生的最大地震动下一些特定的构筑物、系统和部件需保持其功能。 这些构筑物、系统和部件对保证下列要求是必需的：

　　a) 反应堆冷却剂压力边界的完整性;

　　b) 使反应堆停堆并维持反应堆在安全停堆状态的能力;

　　c) 防止或减轻厂外辐照事故后果的能力。

　　3 . 25

　　抗震能力 seismiccapacity

　　经过验证的设备所能经受的最大地震水平。

　　3 . 26

　　正弦拍波 sinebeats

　　幅值受较低频率正弦波调制的某一频率的连续正弦波。

　　3 . 27

　　稳定性 stationarity

　　波形是稳定时，其幅值分布、频率成分和其他特征参数不随时间而变化。

　　3 . 28

　　试验经验谱 testexperiencespectra;TES

　　确定参考设备组抗震能力的、基于试验的反应谱。

　　3 . 29

　　试验反应谱 testresponsespectrum;TRS

　　由地震台面运动的实际时程得到的反应谱。

　　3 . 30

　　传递函数 transferfunction

　　一个用来确定常系数线性系统动态特性的复频响应函数。

　　注：对于一个理想系统，传递函数为输出与给定输入的傅里叶变换之比。

　　GB/T 13625—2018

　　3.31

　　零周期加速度 zeroperiodacceleration;ZPA

　　反应谱高频、未被放大部分的加速度水平。

　　注：该加速度相当于用来推导反应谱的时程的最大峰值加速度。

　　4 地震环境和设备反应概论

　　4 . 1 地震环境

　　地震产生的三维随机地面运动可用同时发生且统计上相互独立的水平和垂直分量来表征。 虽然整个地震事件可能持续较长的时间，但其强震持续时间可能仅 10 s~15 s。地面运动是典型的宽频带随机运动，在 1 Hz至反应谱截止频率的频率范围内可能产生破坏作用。

　　4 . 2 基础上的设备

　　对安装在基础上的设备，地面运动(水平和垂直)的振动特性可能被放大或衰减。 对于任何给定的地面运动，放大或衰减取决于系统(土壤、基础和设备)的自振频率和阻尼耗散机理。 地面运动大都采用宽带反应谱进行描述，说明多频激励起了主导作用。

　　4 . 3 结构上的设备

　　地面运动(水平和垂直)可因相关结构的滤波作用而在结构中产生放大或衰减的窄带运动。 结构上设备的动态反应加速度则会得到进一步的放大或衰减，可达最大地面加速度的数倍或若干分之一，具体取决于设备的阻尼和自振频率。 通常采用窄频带反应谱来描述构筑物的楼面运动，表明对设备部件的单频激励起主导作用。 构筑物运动中的类似滤波作用在柔性管道系统中也会发生。 对于不在支承上安装的部件，最终的运动可能是以管系共振频率(或其附近)为主的单频。 这种共振条件会对安装在管线上的部件产生最苛刻的地震载荷。

　　4 . 4 模拟地震

　　4 . 4 . 1 概述

　　地震模拟的目的是用可行的方式复现假定的地震环境。 采用分析或试验方法鉴定设备时所用的模拟地震运动，可由下列任何一种形式给出：

　　a) 反应谱;

　　b) 时程 ;

　　c) 功率谱密度(PSD) 。

　　可为基础、构筑物楼面或安装设备的子结构生成模拟地震运动。 这些模拟地震运动通常由用户或其委托人在设备规格书中规定。

　　由于地震运动的方向性以及构筑物和设备结构滤波后输出运动的方向性，运动的方向分量及其对设备的作用应加以规定，或以其他适当的方式进行说明。

　　4 . 4 . 2 反应谱

　　反应谱给出了单自由度振子在给定输入运动下的最大反应信息，它是振子频率和阻尼的函数。 反应谱能给出输入运动的频率成分和运动峰值(即零周期加速度)。

　　GB/T 13625—2018

　　需要指出的是反应谱不能提供下列信息：

　　a) 产生反应谱的激励波形或时程;

　　b) 运动持续时间(这应在相应的鉴定技术要求文件中规定);

　　c) 任何特定设备的动态反应。

　　4 . 4 . 3 时程

　　地震引起的运动(通常为加速度)随时间变化的函数即为时程。 抗震鉴定试验时所模拟的运动来自实际或人工产生的地震记录。 对任一楼面，所生成的时程包括了构筑物和其他中间支承结构的动态滤波和放大效应。

　　4 . 4 . 4 功率谱密度函数

　　功率谱密度表征某一运动参数单位频率内振动幅值的均方值，它是频率的函数。

　　注：尽管反应谱和功率谱密度函数不能确定确切的激励波形或持续时间，它们依然是有用的工具，能从一根曲线上得到运动的重要频率特性。 功率谱密度直接给出了关于激励的信息，但并未像反应谱那样考虑激励对一组单自 由度振子的作用。 因此，利用线性系统的传递函数理论，可以根据功率谱密度确定激励和反应之间的关系。

　　4 . 5 支承结构和相互作用

　　设备抗震鉴定需考虑安装特性，如：

　　a) 支承结构(支承组件、结构、锚固件、楼面、墙或基础)抗震适用性;

　　b) 有害的地震相互作用可能性(如上部部件的跌落、邻近的撞击、不同的位移、喷淋、水淹或火灾)。

　　5 抗震鉴定方法

　　5 . 1 概述

　　设备的抗震鉴定应证明在承受由一个安全停堆地震产生的作用力期间和(或)之后设备执行其安全功能的能力。 另外，在承受安全停堆地震之前，设备应承受若干运行基准地震的作用。

　　5 . 2 抗震鉴定技术条件

　　抗震鉴定需明确规定被鉴定设备的技术条件，具体详见第 11 章 。

　　应明确规定抗震要求的技术条件至少包括：持续时间、频率范围和加速度值。 提供这些数据信息的可以是：

　　a) 以功率谱密度(频率的函数)表示的振动运动;

　　b) 地震强震部分的持续时间;

　　c) 设备安装点上的要求反应谱，要求反应谱必需包括主水平轴和垂直轴的数据，以及不同阻尼比(如 2%、5%和 7%) 的数据;

　　d) 设备安装点(楼板或构筑物)上的最大加速度与重要频率的关系曲线或时程曲线。

　　对于运行基准地震(OBE)和安全停堆地震(SSE),其反应谱的形状和幅值均可能不同。 故为了对试验件进行鉴定，应知道这些地震水平所相应的加速度谱。 技术条件应说明所用反应谱的合理性。

　　GB/T 13625—2018

　　5 . 3 常用抗震鉴定方法

　　常用的抗震鉴定方法通常有四种：

　　a) 通过分析来预测设备性能;

　　b) 在模拟地震条件下对设备进行试验;

　　c) 采用试验和分析相结合的方法来鉴定设备;

　　d) 通过使用经验数据来鉴定设备。

　　上述每一种方法，或其他证明合理的方法均适用于验证设备的抗震性能。 选择适用的鉴定方法至少需考虑以下因素：

　　a) 设备结构的类型、尺寸、形状和复杂程度;

　　b) 是通过(设备)可操作性，还是仅仅通过结构完整性验证安全功能;

　　c) 结论的可靠性。

　　被鉴定的设备应能够证明在地震期间和(或)之后能执行其安全功能。 要求的安全功能不仅取决于设备本身，还取决于设备在系统和电厂中的作用。 地震期间的安全功能可能与地震之后所要求的安全功能相同，也可能不同。 例如，可能要求某一电气设备在地震期间不误动作，或在地震期间和之后都能执行能动功能，或可能要求它在地震期间保持完好而在地震之后要求执行能动功能，或是上面这些要求的任意组合。 而对另一设备，可能只要求在地震期间和之后保持结构完整性。 这些给定要求应是明确的，并且对安全功能的定义应作为设备鉴定技术要求文件的一部分给出。 验证所选用的鉴定方法符合要求是用户和(或)委托方的职责。

　　当设备安全功能要求证实设备在地震期间的可运行性时，应在鉴定模拟的强震运动持续部分进行。

　　作为总的鉴定大纲的一部分，抗震试验应按 GB/T 12727 或其他适用标准指明的顺序进行，并注意按相关标准中所讨论的试验裕度来确定和考虑显著的老化机理。 在这些导则中，应证明设备在其整个鉴定寿期中能执行其安全功能，包括在鉴定寿期末发生安全停堆地震期间和(或)之后的功能可运行性。

　　6 阻尼

　　6 . 1 概述

　　阻尼是系统中多种能量耗散机理的统称。 实际上，阻尼取决于许多参数，如结构系统、振型、应变、法向力、速度、材料、连接方式和滑动量。 按线性振动理论，简化假设为阻尼是纯黏性的，或与运动部件的相对速度成正比。 因此，当涉及一个实际系统的阻尼值时，通常假定它是等效于黏性或是线性的。 通常这是采用线性分析理论方法来描述具有某种程度非线性的实际硬件性能的一种简化方法。

　　对于由许多部件组成的设备，阻尼常常不是单一值，阻尼与设备的每一个部件都有关系，从螺栓连接或焊接结构到材料性质。 在确定设备阻尼值时，通常给出典型值的范围。 由于在多数情况下，设备、构筑物、部件各振型的阻尼值是不同的，因此在分析中常常在所研究的频率范围内采用一个综合的阻尼值。

　　6 . 2 阻尼测量

　　6 . 2 . 1 概述

　　线性振动理论表明有许多测量阻尼的方法。 应特别注意实际系统与理论模型之间的对应关系。 例如，几乎不可能找出设备中与模型集中质量单元严格一致的精确位置。 一些计算模态阻尼的方法，如Q

　　GB/T 13625—2018

　　值法，完全依赖于单自由度的假设。

　　注：Q 值是单自由度振子传递函数幅值的峰值，与阻尼比存在如下关系：Q= 0. 5ξ- 1 。通过测量半功率带宽可确定Q=fn/Δf，其中 fn 为共振频率，Δf为半功率带宽。

　　由于设备中各点的反应通常由振型向量和每个振型的参与因子确定，所以直接由在设备中任何点上测得的最大共振反应峰值和正弦扫描输入激励幅值计算阻尼通常是不可接受的。 为估计阻尼，常用下列方法，但也可采用其他证明是合理的方法。 这些方法假设在设备中能激励起单一振型，且运动传感器安装在非零运动位置上。 任何情况下都应仔细考虑，针对不同的反应幅值是否存在明显的阻尼非线性。

　　6 . 2 . 2 通过测量衰减来确定阻尼

　　等效黏性阻尼可通过记录特定振型的衰减率进行计算。 这个方法通常称作对数衰减法。

　　6 . 2 . 3 通过测量半功率带宽确定阻尼

　　以慢速正弦扫描激励设备，测量设备中任意要求位置的反应并绘制成频率函数的曲线。 从这些反应曲线上，与每个振型有关的阻尼可通过测量其半功率点处相应共振峰的宽度进行计算。 这个方法常称为半功率带宽法。

　　6 . 2 . 4 通过曲线拟合法确定阻尼

　　用正弦扫描、随机或瞬态激励对设备进行激振，并通过反应获得相应的传递函数。 利用数学模型对实际频率反应数据(传递函数)进行拟合，即能得到各阶频率下的模态阻尼。 这种曲线拟合通过平滑处理能去除噪声或小的实验误差。

　　6 . 3 阻尼的应用

　　6 . 3 . 1 分析中阻尼的应用

　　分析中，为预计设备对地震运动的反应建立设备的数学模型，该模型中所用的阻尼值需对应于设备中实际的能量耗散，以便能精确地预估反应。 另一个方法是用一个保守的线性阻尼值来得到保守的反应 。在任何情况下，都需要知道具体设备的阻尼范围和非线性的性质及它们对反应的影响。 合适的阻尼值可从试验或其他经证明是合理的来源获得。

　　实际阻尼本质上是非线性的。 在大多数设备中，由于如材料内摩擦或部件之间连接处的内摩擦，或库仑型滑动摩擦等因素，实际阻尼是反应幅值的函数。 对分析而言，可采用线性阻尼进行近似，但需注意阻尼实际上是随反应增加而变化的。

　　一般来说，对结构系统的主要处理方法是假定阻尼是黏性的。 然而，某些机柜或壳体可能表现出非黏性阻尼的特征，分析中对此需加以关注。

　　除非另有规定，分析中典型的电气设备阻尼比推荐值可参见附录 A。

　　6 . 3 . 2 试验中阻尼的应用

　　试验中，可使设备经受由要求反应谱(RRS)所确定的人工模拟地震运动时程来鉴定设备。 反应谱通过一组单自由度有阻尼振子的峰值反应来确定地震运动。 由于振子是假设的，在用于试验的要求反应谱中可采用任何可行的阻尼值，例如 5%,并且不需要与设备的实际阻尼相一致( 注意与分析中使用的要求反应谱的区别，分析时采用的阻尼值应与实际设备相对应)。在 8 . 6 . 1 中给出了在选择可接受的

　　GB/T 13625—2018

　　试验运动中要求反应谱(RRS)和试验反应谱(TRS)的应用。 对于反应谱中的阻尼值，有下列关系：

　　a) 在比较要求反应谱和试验反应谱时，两个反应谱的阻尼应相同;

　　b) 在不同阻尼下比较要求反应谱和试验反应谱时，则需考虑以下情况：

　　1) 当试验反应谱的阻尼大于要求反应谱且满足 8 . 6 . 1 中的准则时，这种情况是保守的，鉴定结果可以接受;

　　2) 当试验反应谱的阻尼小于要求反应谱的阻尼时，则应进行进一步的评估。 一种可能性是对试验运动进行重新分析以产生一个可接受阻尼值的试验反应谱，并应用 a)或 b) 的 1)中给出的准则。

　　7 分析1)

　　7 . 1 概述

　　本章中介绍的方法可用于通过对多个运行基准地震后发生安全停堆地震进行分析来对设备进行抗震鉴定。 这里描述两种抗震分析方法，一种方法是基于动态分析，另一种则基于静态系数分析。 这两种方法是最常用的，但也可使用其他能证明是合理的方法。 图 1 是推荐的分析过程的流程图。 一般分析过程是：

　　a) 确定设备的动态特性;

　　b) 用 7 . 2~7 . 7 描述的方法确定反应，如应力和位移;

　　c) 将计算的反应和设计要求的反应进行比较。

　　应考虑设备的复杂性和分析方法的适用性，并明确哪种方法能最准确地表明地震工况下设备的性能，以正确预计在受地震激励时设备的安全功能。 应根据预计的设备 强 度 的 裕 度，在 动 态 分 析 法(见 7 . 2) 和静力系数法(见 7 . 3)之间进行选择，这是因为虽然静力系数法实现起来更容易和快捷，但总的来说更为保守。

　　动态分析或试验可表明设备是刚性或柔性的。 刚性设备可用静态方法和与安装位置有关的地震加速度进行分析。 柔性设备可用静力系数法(见 7 . 3),或采用从反应谱、时程或其他分析方法得到的动态反应来进行分析。

　　用于分析的数学模型可依据计算得到的结构参数或试验确定的结构参数，或两者结合的方法建立。若所建立的数学模型很复杂且完全依赖于计算得到的结构参数，则推荐使用验证性试验对其进行验证(见第 9 章)。分析中采用的阻尼应有参考依据，即此值应在安全分析报告或技术规格书中规定，或经试验确定。 当阻尼值没有规定时，无论采用何种方法确定，均需在鉴定报告中论证其合理性。

　　可用计算得出的动态反应(应力和应变)对设备机械强度进行评定，在可能的情况下也可对设备功能进行评定。 为检查结构间有无相互干扰，应计算部件安装后的最大位移。 地震应力应与设备运行应力进行组合，以确定设备的强度是否满足要求。

　　1) 对不能建模预估其反应的复杂设备，不推荐使用本章描述的分析方法。 如果仅仅依靠结构完整性就能保证达到预期设计功能，则可以采用分析的方法。

　　GB/T 13625—2018

　　图 1 抗震分析流程图

　　7 . 2 动态分析

　　设备及其二次结构支承应通过建模以正确地反映其质量分布和刚度特性。 对该模型进行模态(特征值)分析以确定设备是刚性还是柔性的。

　　当模型在要求反应谱截止频率以下无共振时，可认为此设备是刚性的，可采用静态方法进行分析。静态分析时作用在每个设备部件上的地震力通过分布质量乘以合适的楼面零周期加速度(ZPA) 进行

　　GB/T 13625—2018

　　计算。

　　对柔性设备，可使用反应谱或时程分析法对模型进行分析。 使用反应谱分析时要考虑到所有重要振型的每个模态反应的组合来确定地震反应，如挠度、应力或加速度。 分析应包括足够的振型(模态质量)以充分地表征设备的动态反应和支承上的约束力，其判断准则为引入剩余振型后不会使反应的增加超过 10%。除密集模态外，反应可通过对每个模态反应用平方和的平方根(SRSS) 的方法进行组合来确定。 密集模态为其频率与下一个较低频率差 10%(或更小)的模态，在反应评定中应对密集模态作适当的考虑。 采用三个地震分量分别进行分析时，在最后一步应将两个水平和一个垂直分量输入产生的反应(加速度、位移、作用力、力矩)采用平方和平方根(SRSS) 的方法进行组合。 在时程分析中，当在统计上相互独立的三个时程同时输入时，可在每一时间步长上对反应进行代数组合。 为了保证统计上独立，当用至少 12 个数据样本进行计算时，人工时程应有小于 0 . 5 的相干系数。 另外，对所有时间延迟可采用小于 0 . 3 的相关系数绝对值(参见附录 B) 。

　　7 . 3 静力系数分析

　　这是另一种更简单但也更保守的分析方法，不需要确定自振频率。 此时设备的加速度反应采用在保守和合理的阻尼值下要求反应谱放大部分的最大峰值。 根据经验，对于线性框架结构(如与梁和柱类似的构件)这种可用一个简单模型描述的结构，考虑多频激励和多振型反应影响，可取静力系数为 1 . 5 。当较小的静力系数能给出保守的结果时，也可使用较小的静力系数。 在静力系数分析中，设备每一个部件上的地震力通过将质量值乘以要求反应谱的最大峰值再乘以静力系数获得，计算得到的力应以与其质量分布成正比的方式在部件上分布。 在设备中任何点上的应力可通过对该点每个方向地震载荷引起的应力采用平方和平方根(SRSS)的方法组合来确定。

　　7 . 4 非线性设备反应

　　除与阻尼有关的非线性外，还存在其他的非线性。 这些非线性可能是几何因素引起的，例如间隙闭合、接点动作和部件颤振;或是来源于材料，例如发生局部屈服。 这些影响会导致刚度随着载荷增加而改变。 由于频率也是刚度的函数，故在载荷增加的情况下频率也会改变。 如果系统表现出明显的非线性特性，为准确地预计系统反应，应识别该特性并在随后的分析中予以考虑。 如不能对非线性特性进行合适的建模，应考虑采用第 8 章、第 9 章和第 10 章中所述的其他鉴定方法。

　　设备结构的局部振动也会导致非线性反应。 没有牢固地固定在位置上的电气柜门的高频颤振就是一个例子。 当存在这种状况并且认为安装的器件的可运行性对这类设备的非线性特性很敏感时，分析应考虑这种特性，并且应通过适当的方式加以证明。

　　7 . 5 其他动态载荷

　　7 . 3 和 7 . 4 中描述的地震载荷的分析方法同样适用于其他动态荷载，如流体动力载荷。 关于流体动力载荷的进一步指南见 8 . 1 . 7 . 2 。

　　7 . 6 运行基准地震(OBE)和安全停堆地震(SSE)分析

　　应使用前面所述方法之一，在假设运行基准地震事件数量(数量应不少于一个并应证明对于特定厂址是适用的，否则应采用 5 次运行基准地震)的情况下进行分析。 每个运行基准地震应包含与设备安装处地震反应运动类似的潜在疲劳效应。 对于楼层激励，应通过证明每个激励波形会产生包括至少 10 个等效的最大峰值应力循环的反应来对其进行近似处理。 对于地面激励，等效峰值应力循环数是不同的(参见附录 C) 。运行基准地震的数量和每次运行基准地震引起疲劳的可能性仅对低周疲劳敏感的设备是重要的。 分析应确定在运行基准地震期间与其他适用的载荷组合后能保持设备的结构完整性。 分析应表明在运行基准地震事件后发生安全停堆地震不会导致设备不能执行其安全功能。 对于复杂的电气

　　GB/T 13625—2018

　　设备，要证明这点是非常困难的，在这种情况下应考虑使用第 8 章、第 9 章、第 10 章中的其他试验方法。 7 . 7 分析文件

　　鉴定工作应通过文件加以记录，包括设备使用要求或技术规格书、鉴定结果和所使用的方法能证明设备可执行其安全功能(见第 11 章)的证据。

　　8 试验

　　8 . 1 通用要求

　　8 . 1 . 1 概述

　　本章中阐述的方法适用于通过试验对设备进行抗震鉴定。 设备应保守地承受模拟地震期间设备安装处的假设地震运动来进行抗震试验。 这里给出的试验步骤是目前较为常用的方法，但不排除采用其他经证明是合理的方法。 在确定设备鉴定所用的试验方法时，要解决的一个实际问题就是地震环境的选择，而这应考虑许多因素，其中涉及到设备的位置、设备的性质、预期地震的性质和其他因素，还要考虑设备是用于一个电厂还是多个电厂。 在设备仅用于一个电厂时，可按规定的地震运动进行鉴定试验以满足技术规格书的要求(验证试验)。 当设备用于多个电厂时，设备鉴定试验应考虑未来尚未确定的使用情况(通用试验)。验证试验和通用试验在 8 . 2 中作进一步讨论，用来确定设备能力限制的易损度(脆弱性)试验2) 在 8 . 3 中讨论。 另外需要考虑的因素是地震的多方向性。 设备试验应保守地考虑这些多方向的影响，这些将在 8 . 6 . 6 中作详细讨论。

　　在进行器件(如继电器、电动机、传感器等)和复杂组件(如控制盘)的试验中会产生另一个实际问题 。针对前者，可以认为在模拟运行工况和监测其性能的条件下对器件进行抗震试验是可行的;然而对复杂设备，如控制盘，这可能是不现实的。 这些控制盘上通常布置有许多器件，这些器件可能分属于多个系统，而这些系统的其他控制盘则可能布置在电厂的多个不同位置。 在运行工况下对这些控制盘进行试验是不切实际的，在这种情况下推荐采用的替代方法是：在控制盘上安装实际器件但器件不投入运行，或者是对器件的动态特性进行模拟，并在上述情况下给控制盘施加适当的地震输入(要求反应谱)。测量在器件位置上的动态反应，并作为在运行工况下对器件进行独立鉴定的输入。 安装不投入运行器件的目的是为了使控制盘具有实际的动态特性。

　　需要注意的是，一般而言在地震台上试验过的设备不得再安装在电厂中，除非能证明设备已经历的累积应力循环不会降低其执行安全功能的能力。

　　不论器件或组件是进行验证试验、易损度试验或通用试验，相关的共性要求在 8 . 1 . 2 ~ 8 . 1 . 6 中给出。

　　8 . 1 . 2 安装

　　待试验设备应模拟电厂实际安装的方式安装在地震台上。 设备安装方法应与实际现场所采用的方法相同，并且使用推荐的螺栓尺寸、型号、拧紧力矩、布置以及焊接方式和类型等。 在选择安装方法时，除非能证明其他做法是合理的，否则应考虑并包括电气接线、导管、传感器接线和其他接 口 的影响。 试验期间，设备的安装方向应有文件记录，并且是设备作过鉴定的唯一方向，除非有充分的证据才能将鉴定扩展到其他方向上。 设备安装到地震台上的方法应有文件记录并且应提供紧固装置和联接的说明。中间紧固装置应不会对输入运动产生滤波作用或改变任何频率。 当中间紧固装置和联接仅在鉴定期间使用而在实际安装中不用的时候，应加以评估并在报告中列明。

　　2) 易损度(脆弱性)试验是用于确定设备抗震极限能力的试验。 下文统称易损度试验。

　　GB/T 13625—2018

　　8 . 1 . 3 监测

　　在振动试验期间，应监测安全级设备的功能和地震反应参数。

　　试验应使用足够的仪表进行监测以评价振动试验前、中、后设备的功能，相应的细节应在具体设备的文件中加以描述。

　　试验应使用足够的仪表监测振动反应，以确定所施加的地震水平。 建议使用振动反应仪表对设备结构沿三个正交输入轴的反应进行布点监测，布设的这些监测点的反应应与结构完整性和设备功能有关 。这些数据可用于结构设计分析、功能故障分析及未来设计变更或器件更换，以及用于确定结构内部的反应谱和其他应用。 振动传感器和功能监测系统的位置应通过文件加以记录。

　　8 . 1 . 4 整修

　　8 . 1 . 4 . 1 概述

　　实施抗震试验期间，对设备进行的任何整修应根据其程度分为维护或修理。 维护工作包括设备(如继电器)校准和硬件重新拧紧等。 修理包括设备某些部位的焊接或重焊、更换损坏的部件(如断裂的螺栓)和重新拧紧松动的电气端子等。

　　8 . 1 . 4 . 2 维护

　　当需要维护时，应确定问题的严重程度并记录在试验报告中。 如在运行基准地震试验期间进行了维护，则可作为设备地震后现场维护检查和维护工作的一部分。

　　8 . 1 . 4 . 3 修理

　　除非证明有合理的原因，通常设备在运行基准地震试验期间、安全停堆地震试验期间或之后需要进行修理时，修理后应重新进行试验。 当安全停堆地震试验期间要求修理的情况不影响其间或其后设备安全功能时，且安全停堆地震也显示没有因其他试验而产生累积效应，并且不会在随后的鉴定试验[如失水事故(LOCA)试验]中对设备性能产生不可接受的影响，则试验可以继续。 除非有合适的理由，当修理造成设计变更时，应对设备重新进行试验。 在进行修理时，修理情况应详细记录在试验报告中。

　　8 . 1 . 5 探查试验

　　8 . 1 . 5 . 1 概述

　　振动探查试验通常不是抗震鉴定要求的一部分，但它有助于确定合适的鉴定试验方法或确定设备的动态特性。 通常这些低输入水平振动试验称为共振搜索，试验一般在输入远低于抗震鉴定要求的振动水平下进行。 探查试验中一般可获得激励和反应位置间的传递函数以及有关相位关系。

　　常用的探查实验方法是用单轴向输入的慢扫描正弦振动试验来进行共振搜索，在两轴或三轴方向测量设备反应以确定共振和相互耦合作用。 第二种方法是在结构关键点上以受控的方式对设备进行敲击，分析敲击和反应数据。 第三种方法是使用宽带随机输入信号进行激励，同时测量所研究位置上的反应。

　　8 . 1 . 5 . 2 用基础激励法共振搜索

　　这种方法的优点在于可用与鉴定试验相同的振动设备进行探查试验。 因为采集的信息对鉴定试验有帮助，共振搜索通常在抗震鉴定试验之前进行。 试验时通过在振动输入位置和希望得到结构反应的位置安装加速度传感器的方式确定共振。 一般来说，应采用慢扫描低水平的正弦振动，扫描速率应为每分钟两倍频程或更低速率，以保证产生共振。 通常采用 0.2 g(1.96 m/s2 ) 峰值输入水平，也可采用更低

　　GB/T 13625—2018

　　一点的输入水平以免造成设备不必要的损伤，当需要考虑非线性影响时可适当提高输入。 进行共振搜索的频率要超过反应谱的截止频率，一般为 1 . 5 倍截止频率，以获得关于设备动态特性的数据。

　　如果要进行共振搜索的设备不是安装在其工作的基础上，则所使用的安装基础的质量和刚度对结果会产生明显的影响。 当大设备在地震台上试验时，应注意可能存在的地震台和设备的耦合模态。

　　结构共振通常通过试验对象对输入运动的放大作用进行探测，正弦输入信号和测点上的结构反应之间的相位关系也有助于确定共振频率。 综合信号放大和相位数据可获得较高置信度的共振。 类似的结果可以使用低水平宽带随机基础激励获得。 在这种情况下，传递函数和相位数据用激励和反应时程的快速傅里叶变换(FFT)获得。 数据样本数量和带宽分辨率应保证与要求的传递函数精度相对应。

　　8 . 1 . 5 . 3 用阻抗法共振搜索

　　用阻抗法共振搜索通常可采用小型便携式激振器对结构进行激振或通过敲击试验来完成，这种条件下引起的振动通常具有小振幅特性。 当把此试验结果应用于大振幅地震反应时，应需特别小心。 详见 9 . 2 。

　　8 . 1 . 6 振动老化

　　8 . 1 . 6 . 1 概述

　　对于要求在安全停堆地震期间和(或)之后能够可靠保持其性能的设备，在进行抗震鉴定试验之前，应进行振动老化试验。 这些试验应能模拟厂址所规定的与运行基准地震次数等效的疲劳效应，以及电厂正常和瞬态运行工况引起的厂内振动等效的疲劳效应。 如果可能，建议模拟电厂寿期的等效条件。如做不到，则至少应达到与设备鉴定寿命相一致的等效疲劳效应。

　　振动老化的目的是要表明，与电厂运行有关的较低水平的正常和瞬态振动以及发生概率较大的较低烈度地震既不会对设备安全功能产生有害影响，也不存在安全停堆地震期间这些功能失效的情况。这些试验也是 GB/T 12727 中老化要求的一部分。 非地震振动条件下的老化试验应在运行基准地震和安全停堆地震试验之前进行。

　　8 . 1 . 6 . 2 非地震振动条件下的老化

　　GB/T 12727 要求对正常和瞬态电厂运行工况和厂内振动引起的非地震有关振动进行老化模拟，而抗震试验可以部分满足上述要求。 抗震试验应证明除去要求的地震低周疲劳作用外的等效幅值反应循环次数超过了非地震振动载荷所要求的幅值反应循环次数(关于等效循环次数的讨论见 8 . 6 . 5 和附录 C) 。安全停堆地震前做的试验都是用于实现上述 目 的 。 然而，当非地震振动载荷，如安全释放阀(SRV)的泄压，包含大于截止频率的重要频率成分，或当所施加的非地震力函数与在 8 . 2~8 . 5 中讨论的试验中所模拟的基础激励运动获得的作用力函数明显不同时，需特别关注等效载荷的有效性。

　　8 . 1 . 6 . 3 地震老化(运行基准地震)

　　设备的抗震鉴定试验应包括安全停堆地震之前进行的运行基准地震试验，这些试验为每个规定的地震事件产生多个等效最大峰值循环(至少如 8 . 6 . 5 中给出的)。对每一个厂址都应证明运行基准地震的数量是合理的或应产生与 5 次运行基准地震等效的效应。

　　8 . 1 . 7 运行载荷

　　8 . 1 . 7 . 1 概述

　　安全级设备的抗震鉴定试验应在设备处于正常运行工况(电气负载、机械载荷、热载荷、压力等)和其他会对安全功能产生不利影响的电厂工况下进行。 应证明这些载荷的模拟是合理和可接受的。 如试

　　GB/T 13625—2018

　　验中没有这些载荷，则应说明未加这些载荷是合理的。

　　8 . 1 . 7 . 2 流体动力载荷

　　核电厂中有些设备要承受流体动力载荷引起的振动，典型的包括与安全释放阀排放和失水事故(LOCA)有关的载荷。 流体动力载荷会影响老化(见 8 . 1 . 6)和抗震试验要求。

　　由于对部件的结构完整性和可运行性应在地震和其他振动载荷同时作用下进行评价，因而要求反应谱为一个组合谱，即要将运行基准地震或安全停堆地震与振动载荷进行组合。 试验用的要求反应谱可通过将各个谱适当组合(如用平方和开方或绝对值相加)得到。

　　8 . 2 验证试验和通用试验

　　验证试验用来鉴定设备满足某一特定要求。 验证试验要求设备进行 8 . 6 所述试验中的一个。 设备应承受设备安装位置特定的反应谱、时程或其他载荷，不需要探查设备的损坏阈值。 因此，验证试验需要制定一份详细的技术规格书，技术规格书通常由最终用户或其代理方作为应用要求提出。 对设备进行试验是按规定的性能要求，而不是按其极限能力。 通用试验可认为是验证试验的特殊情况。 通常，所制定的技术规格书包括大多数或全部已知的要求，目的是通过一次试验给出多种应用场合的鉴定结果，得到的通用要求反应谱一般包括有较高加速度水平的宽带谱。 需要注意的是，各种要求的包络可能产生一个过于严酷的试验输入。

　　8 . 3 易损度试验

　　易损度试验用以确定设备的极限能力，试验数据可用以证明相关设备对于给定的抗震要求或应用的适用性。

　　易损度试验应以给出设备能力数据的方式进行，这些数据与各种安装条件和管理机构的不同要求有关。

　　根据不同的要求，设备的能力可通过它对正弦拍波(或瞬态)型激励反应的情况来确定，也可通过它对连续正弦激励反应的情况来确定。 还有一些设备的能力可通过它们对多频波形反应的情况来确定。特定运动激励下的设备易损度构成了设备在受到该运动时执行其要求的安全功能的极限能力。

　　地震环境的变化已证明对设备或系统的易损度有影响，其中的一种变化就是激励的方向性。 另外，环境还具有冲击、瞬态或稳态振动的特点。 可用 8 . 6 中概述的试验并遵循其导则来确定易损度数据(有关易损度试验的补充导则参见附录 D) 。

　　8 . 4 器件试验

　　器件应在模拟运行工况下按预期使用要求或它们的极限能力进行试验。 器件应以一定方式安装到地震台上，这种安装方式应能动态模拟要求的安装条件。 当器件要安装在控制盘面上时，在试验中安装时应包括控制盘，或在组件试验时(见 8 . 5)已监测获得器件安装位置的反应，此时可将器件直接安装到地震台上以模拟在役激励。

　　某些类型的设备(如带插销门的机柜或控制盘)会产生撞击、颤振、震颤或碰撞，这些撞击会传导到整个设备并导致在比地震台初始输入频率高得多的频率处的加速度水平增加，从而使低频输入产生对安装在设备中的器件造成不利影响的高频反应，这种现象在器件鉴定中应加以重视。 当发生这种情况时，应优先考虑进行组件试验，或对组件试验中获得的器件安装位置的要求反应谱应通过把运动时程分析到足够高的频率来考虑时程中撞击的影响，然后使用 8 . 6 中描述的方法，或任何其他经证明是合理的方法进行器件试验。 当存在这样的撞击时，还应采用其他措施以证明用于器件试验的时程在持续时间、幅值和频率成分方面是保守的。 证明有合适频率成分的方法包括将试验反应谱或功率谱密度曲线绘制到更高的频率处。

　　GB/T 13625—2018

　　8 . 5 组件试验

　　最好在模拟运行工况下对大型复杂组件进行试验，并对其功能进行监测。 然而，对于诸如作为许多系统一部分的控制盘，同时模拟所有工况往往不太现实。 因此，在不运行的状态下对这些装有实际或模拟器件(包括非安全有关器件)的设备进行试验是可以接受的。 试验应通过在满载激励时直接测量，或通过确定从组件安装点到器件安装点的传递函数来确定器件所在位置的振动反应。 器件在组件中所在位置产生的振动应小于器件鉴定时的振动。 不论哪种情况，8 . 6 中的试验方法或其他经证明是合理的方法都可使用。 试验之后应对组件进行检查以验证其完整性。 任何未经试验或监测的安全相关部件是否可接受应另行通过独立的鉴定进行验证。

　　注 ：当对装有模拟器件的组件进行试验时，由于组件的过载，试验器件位置上的试验反应谱可能较大，这是因为台面运动实际上并不总是能够做到紧密地包络所有的要求反应谱。

　　8 . 6 试验方法

　　8 . 6 . 1 总体要求

　　8 . 6 . 1 . 1 概述

　　目前的试验方法一般分为三大类，它们为验证试验、通用试验(见 8 . 2) 和易损度试验(见 8 . 3),而能很好地模拟假想地震环境的运动有两类：单频和多频。 选择的方法将取决于预期振动环境的特性，一定程度上也取决于设备的特性。 对具体应用而言，选择合适的试验方法和技术要求是至关重要的。

　　一般来说，验证试验或通用试验的地震模拟波形，或上述两者应满足如下要求：

　　a) 根据要求用单频或多频输入，生成能够紧密地包络要求反应谱的试验反应谱，从而保守地(但不过分保守)提供地震试验台运动;

　　b) 有一个等于或大于要求反应谱零周期加速度的峰值加速度;

　　c) 不包括超过要求反应谱零周期加速度渐近线频率的频率成分;

　　d) 有一个符合 8 . 6 . 5 要求的持续时间。

　　还应考虑到按 8 . 6 . 6 所述选择单轴或多轴试验及按 GB/T 12727 的规定确定裕度。

　　8 . 6 . 1 . 2 人工拓宽反应谱

　　对楼面运动，单一的结构共振可能在要求反应谱中起主导作用。 对这种情况，通常将要求反应谱拓宽以涵盖建筑结构频率的不确定性。 这就人为地使要求反应谱增加了保守性，因为反应峰值仅在特定频率下发生，不可能在整个拓宽的频带内都发生。

　　在这种情况下，可接受的试验方法如下：

　　当拓宽区域的中心频率是 fc 时，试验可在这个频率下进行，另外还要在 fc±Δfc , fc±2Δfc , … , fc±nΔfc 频率下进行，其中 Δfc 对应于 1/6 倍 ~1/3 倍频程间隔以包络整个频率拓宽区域。 在每个单独试验期间产生的试验反应谱应与原来的窄频带反应谱有相同的形状和宽度。 技术规格书应清楚地说明存在这种情况，以避免与由真正的更宽的频率运动要求产生的要求反应谱发生混淆。

　　8 . 6 . 1 . 3 试验反应谱分析

　　应使用经证明是合理的分析方法或反应谱分析设备对试验反应谱进行计算，且计算应覆盖所研究的整个频率范围。 推荐采用 1/6 倍频程或更窄的频率带宽计算试验反应谱。 任何在分析频率范围内对加速度信号进行的滤波应加以明确。

　　GB/T 13625—2018

　　8 . 6 . 1 . 4 阻尼选择

　　通常在几种阻尼水平下计算要求反应谱。 在可行的情况下，推荐在试验中选用 5%阻尼的要求反应谱。 试验中阻尼的应用如 6 . 3 . 2 中所述。

　　8 . 6 . 2 单频试验

　　8 . 6 . 2 . 1 概述

　　当地震地面运动被某一主要结构模态滤波时，最终的楼面运动是由一个主要频率组成的。 在这种情况下，一个持续时间很短的稳态振动对设备来说就可能是一个保守的输入激励。 此外，单频试验还可用来确定(或验证)设备的共振频率和阻尼。 如果能表明设备没有共振，或仅有一个共振频率，或共振间隔很宽并且没有相互干扰，或能用其他方法证明单频试验的合理性，则单频试验可用于设备试验。

　　单频试验的试验反应谱由单个频率试验得到，除非必要，它不应由几个独立的单频试验反应谱进行组合。

　　8 . 6 . 2 . 2 试验输入运动的生成

　　8 . 6 . 2 . 2 . 1 概述

　　对于所采用的任何波形，地震台运动在试验频率下产生的试验反应谱加速度至少等于要求反应谱所给的值。 除了在低频区低于零周期加速度(ZPA) 的要求反应谱(RRS) 值需满足外，输入加速度峰值应至少等于要求反应谱的零周期加速度。 有关试验要求的输入轴数量的导则见 8 . 6 . 6 。对于多于一个主要频率的柔性设备且当要求反应谱具有多频宽频带反应谱特性时，要满足 8 . 6 . 2 中的条件可能会很困难，尤其是试图证明何种振型不发生相互作用从而减少设备的地震破坏是不现实的。 当发生这种情况时，可按照 8 . 6 . 2 . 2 . 3,在用于确定设备抗震鉴定的振动条件下，根据设备的预期性能或损坏情况而采用单频试验。

　　8 . 6 . 2 . 2 . 2 只用结构完整性评价的设备性能

　　当设备的性能可仅由结构完整性进行评价时(例如，在结构和静止式电气器件或非能动器件中的应力和应变)，设备中的最大反应起决定作用，而不用考虑激励的确切振动特性或频率成分。 地震台的运动应在试验频率处产生一个等于规定的要求反应谱峰值 1 . 5 倍的试验反应谱值(除非有理由证明可采用更小的值)，这就保守地考虑了多振型组合的反应。 上述因子的选择取决于要求反应谱的形状，对于宽带要求反应谱，可选用最大值(1 . 5) 。此时，试验反应谱不需要完全包络要求反应谱。 另一个选项是，当试验能确定地激发设备所有的共振反应时，可采用单频试验，只要其反应谱能在设备共振点包络要求反应谱就够了。

　　8 . 6 . 2 . 2 . 3 用于结构完整性和可运行性评价的设备性能

　　当设备的性能应由结构完整性和可运行性进行综合评价时(例如，在电气机械器件中的继电器或仪表)，需由确切的激励振动特性和频率成分导致的设备反应来决定设备抗震能力。 应提供证明证实，1 . 5的因子(见 8 . 6 . 2 . 2 . 2)对考虑多振型组合反应和产生一个能模拟多频运动对设备性能产生影响的振动运动是足够的。 因子的选择取决于设备的性质和要求反应谱的形状。 对于宽带要求反应谱，可采用最大值(可能要求大于 1 . 5 的因子)。此时，只要能给出合适的证明，试验反应谱不需要完全包络要求反应谱 。试验应在设备所有共振点上和以不超过 1/3 倍频程的间隔，一直到截止频率为止的频率下进行，除

　　GB/T 13625—2018

　　非其他做法经证明是合理的。 另一个选项是，当试验能确定地激发设备的所有共振反应时，可采用单频试验，只要其反应谱能在设备共振点包络要求反应谱就够了。

　　8 . 6 . 2 . 3 连续正弦波试验

　　在任何频率下的试验应由在所关注的频率和幅值下施加连续正弦运动组成，其总持续时间及在任何频率下可能产生的低周疲劳至少达到 8 . 6 . 5 给出的值。 试验频率为被试验设备共振点的频率和其他如 8 . 6 . 2 . 2 给出的频率。 最大加速度对应于设备进行鉴定的加速度，并且应至少产生如 8 . 6 . 2 . 2 中给出的最大反应加速度。

　　8 . 6 . 2 . 4 正弦拍波试验

　　在任何频率下的试验应由一系列至少 5 个正弦拍波组成，拍波之间有足够的间隔，使设备不发生反应运动的明显叠加。 如图 2 所示，正弦拍波由所关注频率和幅值下的正弦波组成。 每个正弦拍波应用若干个运动循环(通常为 5 个或 10 个)组成，以产生符合 8 . 6 . 2 . 2 所给准则的试验反应谱加速度。 试验频率为被试验设备共振点的频率和其他如 8 . 6 . 2 . 2 给出的频率。 试验总持续时间和在任何频率下可能产生的低周波疲劳应至少为 8 . 6 . 5 给出的值。

　　图 2 正弦拍波

　　对一个给定的拍波峰值，试验的保守程度将随每拍循环数的增加而增加，直到保守性接近 8 . 6 . 2 . 3正弦波的保守性为止。

　　注 1 ：在本标准中，正弦波的幅值代表了加速度，而被调制的频率代表了所施加地震激励的频率。

　　注 2：拍波通常认为是在频率上稍有差别的两个正弦波相加的结果，拍中频率是两个正弦频率的平均值，拍频为两

　　个正弦频率差的一半。 尽管如此，在本标准中应用时，正弦拍波为在拍波间有间歇的调幅正弦波。

　　8 . 6 . 2 . 5 衰减正弦试验

　　在任何频率下的试验应由在所研究的频率和幅值下施加至少 5 个衰减正弦波组成，正弦波之间有足够的间歇，使得不发生设备反应运动明显的叠加。 试验总持续时间和在任何频率下可能产生的低周疲劳应至少为 8 . 6 . 5 给出的值。 衰减正弦波由一个幅值是指数衰减的单频组成，如图 3 所示。 所研究的试验频率为被试验设备共振点的频率和其他如 8 . 6 . 2 . 2 给出的频率。 正弦波的峰值加速度对应于设备进行鉴定时的加速度，并且应至少产生如 8 . 6 . 2 . 2 给出的最大反应加速度。 对于给定的幅值，保守程度随衰减率的减小而增加，直至保守性趋于 8 . 6 . 2 . 3 正弦波的保守性为止。

　　GB/T 13625—2018

　　图 3 衰减正弦波

　　8 . 6 . 2 . 6 正弦扫描试验

　　在这个试验中，对设备施加一个连续变频的正弦输入，频带应覆盖设备鉴定的范围，包括设备共振点和如 8 . 6 . 2 . 2 中给出的其他频率。 就产生的最大反应而言，其保守性非常接近连续正弦波试验。 所得到的稳态共振反应的百分比取决于扫描速率和设备阻尼，对每分钟两倍频程或更低的扫描速率以及典型的设备阻尼，该百分比超过 90%。在试验范围内的每个频率上分别获得最大反应。 因此，这个试验对所有的共振频率进行了最全面的搜寻，故它常采用如 0.2g(1.96 m/s2 ) 的低输入水平进行探查试验。

　　为了鉴定设备，正弦扫描试验总的持续时间和在任一频率下的等效最大峰值循环应至少为 8 . 6 . 5给出的值。 最大加速度对应于要鉴定设备的加速度，并应至少产生 8 . 6 . 2 . 2 给出的最大反应加速度。 试验反应谱不是整个频率扫描的合成，而应是中心为任一个单频的反应谱。

　　8 . 6 . 3 多频试验

　　8 . 6 . 3 . 1 概述

　　已知地震地面运动包含了直到截止频率的多频能量成分，典型的截止频率大约为 33 Hz,具体取决于厂址条件，对于部分区域可能达到 100 Hz。当这个频带较宽的地面运动没有被建筑物或土壤，或两者强滤波后，对设备起作用的最终楼面运动仍将保留原有的宽带特性。 而且，即使存在强滤波作用，但它是由两个或多个不同的建筑物振型引起的，故楼面运动仍是主要频率为建筑物或土壤各个自振频率(或两者)的复合波形。 在这些情况下，多频试验用于抗震鉴定。 规定的地震台激励包括随机或复合时程，这取决于需模拟的要求楼面运动的频率分布。 其目的是产生一个地震台运动，以合理地模似特定地震下假设在设备安装处产生的地震运动。

　　多频试验用来提供宽频带试验运动，它特别适用于使多 自 由度系统所有模态同步产生反应。 多频试验可以更真实地模拟地震运动，而不会产生过度的保守性。

　　有许多适用的波形可作为试验运动来模拟设备安装处的地震激励，使用这些不同波形的几种多频试验见 8 . 6 . 3 . 3~8 . 6 . 3 . 5 。一般来说，8 . 6 . 3 . 2 所述试验输入运动形成的准则可用来论证试验的适用性。

　　8 . 6 . 3 . 2 试验输入运动的生成

　　8 . 6 . 3 . 2 . 1 对试验输出运动的通用要求

　　对于采用的任一波形，应调节地震台运动使其：

　　GB/T 13625—2018

　　a) 试验反应谱在所设计的特定试验频率范围内包络要求反应谱;

　　b) 为了对试验反应谱和要求反应谱进行比较，使用在 6 . 3 . 2 和 8 . 6 . 1 . 4 给出的适当阻尼值计算试验反应谱(此阻尼值应等于或大于要求反应谱的阻尼值);

　　c) 地震台的最大峰值加速度至少等于要求反应谱的零周期加速度(有关零周期加速度测量的建议参见附录 E) ;

　　d) 总试验持续时间和可能产生的低周疲劳如 8 . 6 . 5 所述;

　　e) 时程至少具有与要求反应谱放大区域频率带宽一样的频率成分;

　　f) 时程波形是稳定的，即统计参数(例如频率成分和幅值概率分布)在整个试验中不发生明显的变化。

　　为了满足上述 a) ~f)各项要求，应表明试验波形的频率成分至少与要求反应谱放大区域的频率成分一样宽[低频端可除外，见 8 . 6 . 3 . 2 . 2 a)和 d)]。有几种方法可证明这一点，例如：

　　a) 试验反应谱以相似的谱形状包络要求反应谱，使得在放大区域重要的谱峰值上产生相同的放大;

　　b) 试验波形傅里叶变换的频率成分与要求反应谱的放大段一致;

　　c) 试验波形功率谱密度的频率成分与要求反应谱的放大段一致。

　　还要求在试验波形的强震运动段具有稳定性，这可通过表明波形的频率成分/幅值随时间的变化在统计上恒定来证明(频率成分和稳定性的进一步解释参见附录 F) 。

　　此外，可以采用适当频率范围内由人工加速度时程计算出的功率谱密度包络目标功率谱 80%的方法进行检查，以验证试验反应谱具有合适的频率成分。

　　8 . 6 . 3 . 2 . 2 对试验反应谱无法完全包络要求反应谱的特别说明

　　要求反应谱偶尔要求在最低频率处有高的加速度水平，这要求试验台面有很大的位移特性。 试验反应谱包络要求反应谱的要求除下列情况外都需要满足：

　　a) 共振搜索表明 5 Hz 以下不存在共振反应现象的情况下，只要求在 3 . 5 Hz 频率以上包络要求反应谱。 但在 1 Hz~3.5 Hz 的范围内，应尽试验装置的能力维持激励。

　　b) 在 5 Hz 以下存在共振现象时，要求在最低共振频率 70%以上范围包络要求反应谱。 或采用等效激励的方法，如正弦拍波进行等效试验，以包络该低频段的要求反应谱。

　　c) 当不能证明在 5 Hz 以下没有共振反应现象或异常时，应满足低频包络到 1 Hz 的要求。

　　d) 在任何情况下，3 . 5 Hz或 3 . 5 Hz 以上不能包络要求反应谱都应加以论证。

　　在执行试验大纲时，试验反应谱可能偶尔不能全部包络要求反应谱。 如果满足下列准则，可不考虑重新试验：

　　a) 只要相邻的 1/6 倍频程处的点至少等于要求反应谱，并且相邻的 1/3 倍频程处的点至少高于要求反应谱 10%,试验反应谱的点可低于要求反应谱 10%以内;

　　b) 只要试验反应谱低于要求反应谱的点之间至少有一倍频程间隔，则最多可有 5 个如上一项那样的 1/6 倍频程间隔内的分析点小于要求反应谱 10%以内。

　　8 . 6 . 3 . 3 时程试验

　　可通过对设备施加一个模拟地震输入并经合成的规定时程进行试验。 应证明地震台的实际运动与要求的运动一样严酷(或更严酷)，可利用示波器或记录曲线，通过将台面运动时程与规定的运动直接比较，也可进一步通过将要求运动反应谱与台面运动的反应谱进行比较。 采用反应谱比较时，用第 6 章给出的阻尼值先求出规定运动的反应谱(即要求反应谱)，然后求得其试验反应谱能按 8 . 6 . 3 . 2 的准则包络

　　GB/T 13625—2018

　　要求反应谱的台面运动。

　　需要注意的是，不同比较方法的敏感度有明显差别，因而对于不同的试验结果有不同的适用性。 例如，当低频重要时，采用位移时程比较更合适;如果中频至高频(至截止频率)重要，则加速度比较或反应谱计算更为有用。

　　8 . 6 . 3 . 4 随机运动试验

　　可通过对设备施加一个随机激励进行试验，其幅值在多频带内用手动或自动的方式进行调整，使用的单个频带的确切带宽由试验责任人确定。 采用较宽的频带适用于地面层运动未被滤波的某些情况下 。此外，当输入运动经建筑物滤波时，应采用很窄(即 1/6 倍频程)的频带。 任何情况下都会涉及采用多个窄带信号的集合作为地震台的输入，调节这些信号的每一个频带，直到试验反应谱按 8 . 6 . 3 . 2 给出的准则包络要求反应谱为止。 对模拟信号合成系统，多频带频率源可以是一个随机噪声发生器和多通道滤波器的组合，或是记录在模拟磁带记录仪各个通道上的多路信号，或是能计算地震台系统传递函数反函数及能用于产生试验台预期运动时程的计算机程序。

　　8 . 6 . 3 . 5 复合运动试验

　　8 . 6 . 3 . 5