一、抗地震性能考核

1、振動臺輸入波形確定：

地震波是一種隨機波，具有不可重復特性，這就使抗震檢測不可能簡單地利用目前的強震記錄作為檢測波形。采用何種波形和相應參數(shù)有效地模擬地震作用，目前IEC、美國、日本、法國、德國和我國都有研究成果或規(guī)范。其共同特點是，首先考慮共振的破壞作用及各種波形模擬地震作用的能量等效問題，采用的輸入波形主要包括正弦共振拍波、正弦三波、連續(xù)正弦波、人工地震合成波幾種。輸入波形確定后，根據(jù)本國的抗震規(guī)范依次調整輸入加速度幅值、振動持續(xù)時間等參數(shù)，保證模擬地震作用的能量等效。該規(guī)范抗地震性能考核的輸入波形，采用正弦共振拍波或人工合成地震波。

    1）正弦共振拍波：在電信設備抗地震性能考核中，應采用單軸正弦五拍波，每拍5周，間歇應該能夠使設備的響應運動沒有顯著的迭加，振動持續(xù)時間應該相當于地震時間歷程強部的持續(xù)時間，其大小應按下式計算確定，式中，t表示持續(xù)時間；t₀表示間歇；f表示考核頻率，取振動響應檢查測試測得的被測設備固有頻率。正弦共振拍波波形詳見下圖1-1所示。

t = 4×t₀ + (5×5)/f

圖1-1：5周期的5個正弦共振拍波序列

正弦共振拍波是歐美各國設備抗地震性能檢測中采用最多的波形。在地面上時，正弦共振拍波與水平實際地震波在結構上的共振方式也相似。我國國家標準GB 50260-1996《電力設施抗震設計規(guī)范》、GB/T 13540-1992《高壓開關設備抗地震性能實驗》及GB/T 2424. 25-2000《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第3部分：試驗導則 地震試驗方法》均建議使用5個正弦共振調幅波組成的調幅串進行抗震考核試驗。該規(guī)范選取共振五拍波的五次循環(huán)作為考核波，是考慮到5為優(yōu)選值。

2）人工合成地震波：根據(jù)激勵波加速度反應倍率（圖1-2）得出要求反應譜，反演出人工合成地震波。其中要求反應譜中的加速度值（阻尼比為3％）按照水平向、垂直向不同激勵水平的地面輸入波形加速度值與圖1-2中的電信設備加速度反應倍率的乘積得到。人工合成地震波的持續(xù)時間不少于30 s，強震部分不少于20 s。在圖2中，水平向和垂直向各點值的說明詳見下表1-1。

圖1-2：激勵波加束速度反應倍率（設備阻尼比ξ = 3%）

表1-1：圖1-2中水平向和垂直向各點值的說明

目前，歐洲、日本、美國等國家的電信設備抗震考核試驗主要采用人工地震波作為考核波，我國國家標準GB/T 13540-1992《高壓開關設備抗地震性能試驗》、GB 50260-1996《電力設施抗震設計規(guī)范》中，也分別規(guī)定可以采用人工合成地震波。人工合成地震波是根據(jù)設備的要求反應譜反演生成的，由于我國目前電信設備要求反應譜的研究還不充分，因此，該規(guī)范借鑒日本有關電信設備的要求反應譜的研究成果，并根據(jù)YD5059-2005《電信設備安裝抗震設計規(guī)范》的規(guī)定，在其基礎上進行了修正，作為該規(guī)范的電信設備的要求反應譜，從而反演生成抗震考核的人工地震波。

2、輸入波形加速度的確定

1）水平向輸入波形加速度：對電信設備進行抗地震性能考核時，水平向輸入波形加速度按下式計算，式中，a_H表示水平向輸入波形加速度；k₁表示設備重要度系數(shù)；k₂表示建筑物樓面加速度放大倍率；a₁表示地面加速度。

                          a_H ＝ k₁×k₂×a₁

設備重要度系數(shù)k₁及建筑物樓面加速度放大倍率k₂可按表1-2取值。表中k₁的取值是根據(jù)YD5059-2005《電信設備安裝抗震設計規(guī)范》確定的，應按 “省級中心及以上”情況取值。表中k₂的取值是依據(jù)下式計算的，式中：H表示建筑物地上總高度；h表示安裝設備的樓層距地面高度；β表示建筑物頂部的加速度放大倍率，取β=3。

地上樓層：k₂=1+（β-1）×h/H

一樓及地下室：k₂=1.0

根據(jù)電信設備類型和其普遍安裝情況，電源設備由于在電信綜合樓內多采用分散供電方式，按最危險狀況考慮，公式中的h/H取為1；局用程控交換機和光傳輸設備由于在電信綜合樓內一般將其安裝在樓內中部，因此公式中的h/H取為1/2；移動通信交換設備由于在電信綜合樓內多將其安裝在樓內上部，按最危險狀況考慮，公式中的h/H取為1。因此可得表1-2中k₂的取值。已確定了在特定的電信綜合樓內安裝位置的送檢設備，可根據(jù)實際情況計算k₂值。

表1-2：k1及k2取值表

地面加速度a₁按表1-3取值。表中給出了不同烈度時兩種輸入波形的加速度幅值。其中人工合成地震波的加速度取值是根據(jù)我國國家標準GB 50011-2001《建筑設計抗震規(guī)范》和GB 50191-1993《構筑物抗震設計規(guī)范》制定的。正弦共振拍波的加速度幅值是根據(jù)我國及國外對于各種波形模擬地震作用能量等效專題研究成果制定的。GB/T 13540-1992《高壓開關設備抗地震性能試驗》規(guī)定，當采用正弦共振拍波為輸入波形時，其加速度幅值與人工合成地震波的加速度幅值之比為0.6﹕1.0；國外如日本等也有類似的規(guī)定。該規(guī)范參照GB 50260-96《電力設施抗震設計規(guī)范》中第5.2.4條規(guī)定，結合實際的電信設備抗震試驗，根據(jù)波形能量等效的原則，規(guī)定正弦共振拍波的加速度幅值與地震波的加速度幅值之比取為0.75﹕1.0。

表1-3：地面加速度a1按取值表

2）垂直向輸入波形加速度：對電信設備進行抗地震性能考核時，垂直向輸入波形加速度a_V按下式計算：

a_V = 1/2×a_H

二、振動響應檢查測試

1、白噪聲激振法參數(shù)的確定：白噪聲激振法是目前國內外在確定被測設備固有頻率時常用的一種方法，對于白噪聲的加速度幅值和頻率范圍也是各不相同。

在抗地震性能檢測中，振動響應檢查測試的目的是確定被測設備在地震頻率范圍內的共振頻率，所以，振動響應檢查的激勵能量不得引起被測設備任何機械破壞，應采用較低的水平。根據(jù)規(guī)范制定者的研究，確定白噪聲激振法采用的加速度幅值為0.05~0.10 g，與正弦掃描法的加速度幅值保持能量相等的水平，頻率范圍也與正弦掃描法保持一致，即1~35 Hz。

    2、正弦頻率掃描法參數(shù)的確定：目前國際電工委員會（IEC）及美國、日本、智利、法國等均推薦采用此方法，但各國對正弦波加速度幅值及掃描頻率范圍的規(guī)定各不相同。例如IEC《電氣設備抗震設計標準》規(guī)定采用的正弦波加速度幅值約為0.1 g或更大一些，掃描頻率范圍為1~35 Hz，掃描速率不低于1 oct/min；日本JEAG 5003-1980《電氣設備抗震設計指南》規(guī)定正弦波加速度幅值為0.03-0.05 g，掃描頻率范圍為1~20 Hz；法國HFC20-420《抗震設計導則》規(guī)定加速度幅值為0.05~0.2 g，掃描頻率范圍為1~35 Hz。考慮到電信設備的特點，我國規(guī)范規(guī)定正弦波加速度幅值為0.03-0.05 g，掃描頻率范圍為1~35 Hz，掃描速率為1 oct/min。

3、固有頻率的確定：國內外地震記錄和研究表明：地震波產(chǎn)生的地面加速度的卓越頻率主要分布在5~20 Hz頻率范圍內，只有該頻率范圍內的地面加速度超過重力加速度。而目前我們開展的主要電信設備抗震試驗研究表明水平向固有頻率基本分布在該范圍內，垂直向固有頻率大于20 Hz，超出該范圍的對電信設備的影響較小。因此該規(guī)范規(guī)定了如果在振動響應檢查中得到的電信設備垂直向固有頻率高于20 Hz，就可以只做兩個水平向的抗地震性能考核。該規(guī)范也參照了歐洲抗震標準ETSI EN 300 019-2-3 V2.2.1《環(huán)境工程(EE）；電信設備的環(huán)境條件和環(huán)境測試；第2-3部分：環(huán)境測試規(guī)范；有氣候保護的場所的固定應用》和ETSI EN 300 019-2-4 V2.2.1《環(huán)境工程(EE)；電信設備的環(huán)境條件和環(huán)境測試；第2-4部分：環(huán)境測試規(guī)范；無氣候保護位置的固定應用》，這兩項標準的抗地震試驗部分內容也相應規(guī)定了以上的要求。