6.3 抗震计算
6.3.1 电气设施按静力法进行抗震计算时，应包括下列内容:
1 地震作用计算。
2 电气设备、电气装置的根部和其他危险断面处，由地震作用效应与按规定组合的其他荷载效应所共同产生的弯矩、应力的计算。
3 抗震强度验算。
6.3.2 电气设施按振型分解反应谱法或时程分析法进行抗震计算时，应包括下列内容：
1 体系自振频率和振型计算。
2 地震作用计算。
3 在地震作用下，各质点的位移、加速度和各断面的弯矩、应力等动力反应值计算。
4 电气设备、电气装置的根部和其他危险断面处，由地震作用效应及与按规定组合的其他荷载效应所共同产生的弯矩、应力的计算。
5 抗震强度验算。
6.3.3 电气设施抗震设计应根据体系的特点、计算精度的要求及不同的计算方法，可采用质量-弹簧体系力学模型或有限元力学模型。
6.3.4 质量-弹簧体系力学模型应按下列原则建立:
1 单柱式、多柱式和带拉线结构的体系可采用悬臂多质点体系或质量—弹簧体系。
2 装设减震阻尼装置的体系，应计入减震阻尼装置的剪切刚度、弯曲刚度和阻尼比。
3 高压管型母线、大电流封闭母线等长跨结构的电气装置，可简化为多质点弹簧体系。
4 变压器类的套管可简化为悬臂多质点体系。
5 计算时应计入设备法兰连接的弯曲刚度。
6.3.5 直接建立质量-弹簧体系力学模型时，主要力学参数应按下列原则确定:
1 把连续分布的质量简化为若干个集中质量，并应合理地确定质点数量。
2 刚度应包括悬臂或弹簧体系的刚度和连接部分的集中刚度，并应符合下列规定:
1) 悬臂或弹簧体系的刚度可根据构建的弹性模量和外形尺寸计算求得。
2) 当法兰与瓷套管胶装时，弯曲刚度Kc可按下式计算:
式中:Kc——弯曲刚度(N·m/rad)；
dc——瓷套管胶装部位外径(m)；
hc——瓷套管与法兰胶装高度(m)；
te——法兰与瓷套管之间的间隙距离(m)。
3) 当法兰与瓷套管用弹簧卡式连接时，其弯曲刚度可按下式计算:
式中：hc＇——弹簧卡式连接中心至法兰底部的高度(m)。
4）减震阻尼装置的弯曲刚度可按制造厂规定的性能要求确定。
6.3.6 按有限单元分析建立力学模型时，应合理确定有限单元类型和数目，并应符合下列规定:
1 有限单元的力学参数可由电气设备体系和电气装置的结构直接确定。
2 当电气设备法兰与瓷套管连接的弯曲刚度用一个等效梁单元代替时，该梁单元的截面惯性矩Ic可按下式计算:
式中:Ic——截面惯性矩(m4)；
Lc——梁单元长度(m)，取单根瓷套管长度的1/20 左右；
Ec——瓷套管的弹性模量(Pa)。
6.3.7 在对电气设施进行地震作用计算时，应采用结构的实际阻尼比。对于电瓷类设备，若实际阻尼比未知，建议取值最大不超过2%，并应符合本规范第5章的有关规定。
6.3.8 电气设施的结构抗震强度验算，应保证设备和装置的根部或其他危险断面处产生的应力值小于设备或材料的容许应力值。
当采用破坏应力或破坏弯矩进行验算时，瓷套管和瓷绝缘子的应力及弯矩应分别满足下列公式的要求:
1 地震作用和其他荷载作用产生的瓷套管和瓷绝缘子总应力应按下式计算：
式中：σtot——地震作用和其他荷载产生的总应力(Pa）；
σv——设备或材料的破坏应力值(Pa) 。
2 地震作用和其他荷载产生的在瓷套管和瓷绝缘子总弯矩应按下式计算：
式中: Mtot——地震作用和其他荷载产生的总弯矩(N·m)；
Mv——设备或材料的破坏弯矩(N·m)。
条文说明
6.3 抗震计算
6.3.1 静力设计法实质只是用静力地震系数来求得地震作用及其他荷载所产生的总弯矩和总应力，然后再进行抗震强度验算。
6.3.2 本条规定了按振型分解反应谱法或时程分析法进行抗震计算的内容。用这两种方法可较精确的计算本条所规定的内容，但最终目的是要验算电气设施能否满足抗震要求。
6.3.3 力学模型的建立对进行电气设施抗震计算起着重要作用。力学模型必须由其结构特点、计算精度的要求及所采用的计算方法来确定。
6.3.4 本条规定了建立质量-弹簧体系力学模型的原则。有一点应特别注意，即应计入设备法兰连接的弯曲刚度，否则对计算结果影响很大。
电气设施的质量弹簧体系的力学模型示例如表2所示。
6.3.5 规定了建立质量弹簧体系力学模型主要力学参数的确定原则。
1 质点数量的确定应合理，质点数量越多计算结果越精确，但质点数量太多将增加计算的工作量并带来分析问题困难。
2 本规范中式(6.3.5-1)给出了法兰与瓷套管胶装连接时弯曲刚度计算公式，此公式系日本的经验公式，国内有关单位如中国电力科学研究院、同济大学、中国水利水电科学研究院、国网北京经济技术研究院进行的抗震计算分析和试验研究与日本经验公式基本一致；本规范中式(6.3.5-2)为法兰和瓷套管用弹簧卡式连接时弯曲刚度的计算公式，系我国进行试验研究和计算分析所得的经验公式。
6.3.6 本条规定了按有限单元建立力学模型的原则。电气设备法兰与瓷套管连接的弯曲刚度确定方法仍可按规范中式(6.3.5- 1)和式(6.3.5-2)计算。必须指出的是，法兰与瓷套管连接的弯曲刚度对设备整体刚度的影响较大，也影响到模态分析结果的准确性，进而会影响地震效应分析结果的准确性。原则上来说，随着有限元技术的发展，在建模过程中可详细模拟连接法兰的受力状态来达到尽量逼近其真实刚度的效果，不过由于受力状态与法兰、螺栓、胶装材料、套管等材料的力学性能有关，还与摩擦、接触、变形协调等力学行为有关，有限元建模过程比较复杂，因此除非能够试验验证建模方法的合理性，还是推荐选用规范中式(6.3.5-1)和式(6.3.5-2) 进行计算。
6.3.7 阻尼比对电气设施的抗震性能有非常明显的影响，但由于阻尼机理的复杂性和不确定，各设施的阻尼比差异较大，即便同一个设施，在不同输入激励下，其阻尼比也可能不同。因此一般应采用实际阻尼比作为计算输入条件。电瓷类设备的阻尼比离散性也较大，不过据一些试验结果来看，多介于1%～5%. 更集中于2%～3%，因此为保守起见，在缺乏实际阻尼试验参数时，也参照其他相关规范如IEEE 693和IEC系列规范，建议取值最大不超过2%。
6.3.8 关于抗震验算的原则。
按瓷件的容许应力较合理，当抗震计算或抗震试验所得最大应力值只要小于容许应力即认为满足抗震要求。瓷件的容许应力根据统计规律，按下式计算:
式中：[σ]——容许应力(MPa)；
——各试品破坏应力平均值(MPa)；
σ——标准偏差。
按式(7)求得的容许应力较合理，但目前制造厂按此式确定瓷件的容许应力有一定困难。而有的只提供瓷件的破坏弯矩和破坏应力。
电瓷产品破坏应力的离散性较大，电瓷材料又属脆性材料，没有塑性变形阶段，当应力超过一定值时立即断裂，故必须具有一定的安全系数。现行行业标准《高压配电装置设计技术规程》DL/T 5352、《导体和电器选择设计技术规定》DL/T 5222都规定了套管、支柱绝缘子的安全系数：荷载长期作用时为2.5，荷载短时作用时为1.67。本规定参照上述条文，提出地震作用和其他荷载产生的总应力 
。1.67为安全系数。