2012年6月3日至6月24日，雙良節(jié)能系統(tǒng)股份有限公司與西安建筑科技大學(xué)共同實(shí)施的1000MW超超臨界空冷機(jī)組鋼筋混凝土管柱，暨鋼桁架+斜撐新型空冷支架模型結(jié)構(gòu)的抗震性能試驗(yàn)圓滿(mǎn)結(jié)束，這一高達(dá)10米的模擬鋼架結(jié)構(gòu)，是至今為止國(guó)內(nèi)最大的實(shí)體仿真試驗(yàn)，十幾位由博士、碩士組成的課題攻關(guān)小組，經(jīng)過(guò)三周的連續(xù)試驗(yàn)，雙良空冷混凝土管柱鋼架結(jié)構(gòu)經(jīng)受住12度以上的震級(jí)試驗(yàn)，完全滿(mǎn)足設(shè)防列度8度、Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地的高烈度抗震地區(qū)，為用戶(hù)設(shè)備的安全運(yùn)營(yíng)提供了保障。
西安建筑科技大學(xué)結(jié)構(gòu)與抗震試驗(yàn)室是教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室，也是國(guó)內(nèi)最早開(kāi)展擬動(dòng)力試驗(yàn)方法和應(yīng)用的單位之一。此次試驗(yàn)主要是針對(duì)抗震設(shè)防高烈度地區(qū)1000MW超超臨界機(jī)組新型空冷支架結(jié)構(gòu)，首次進(jìn)行了1000MW 空冷機(jī)組1/8縮尺比的大尺寸模型的抗震性能擬動(dòng)力試驗(yàn)。新型結(jié)構(gòu)體系的提出主要解決傳統(tǒng)空冷支架結(jié)構(gòu)體系中存在一些不利于抗震的問(wèn)題。試驗(yàn)研究主要解決了大容量機(jī)組空冷島設(shè)計(jì)實(shí)踐先于理論的不足，研究成果填補(bǔ)了1000MW超超臨界機(jī)組空冷支架結(jié)構(gòu)大尺寸模型擬動(dòng)力試驗(yàn)的空白，為高烈度地區(qū)大容量火力發(fā)電廠(chǎng)空冷凝汽器支架結(jié)構(gòu)體系土建設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)及關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，并有助于推動(dòng)1000MW超超臨界機(jī)組空冷機(jī)組在我國(guó)抗震設(shè)防高烈度地區(qū)的運(yùn)用，從而節(jié)約了水資源和大量的土建資本，具有重大理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。
隨著《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020）》及《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》的確定和實(shí)施，電力工業(yè)的建設(shè)將繼續(xù)朝著高參數(shù)、大容量、低能耗節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)的方向發(fā)展。從國(guó)家發(fā)改委的審批來(lái)看，未來(lái)火電發(fā)展將以超超臨界機(jī)組為主，在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)我國(guó)將在北方富煤缺水地區(qū)建設(shè)相當(dāng)數(shù)量的百萬(wàn)千瓦超超臨界空冷機(jī)組。
而作為空冷設(shè)備主要支承系統(tǒng)的空冷凝汽器支架結(jié)構(gòu)體系，支撐著近萬(wàn)噸的空冷凝汽器設(shè)備，承受著各種復(fù)雜的動(dòng)力荷載，平臺(tái)的安全性直接關(guān)系到空冷設(shè)備的安全，關(guān)系到整個(gè)發(fā)、供電的安全運(yùn)營(yíng)。空冷支架結(jié)構(gòu)屬于一類(lèi)特殊、復(fù)雜的新型工業(yè)建筑形式，結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量沿豎向分布嚴(yán)重不均勻，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，結(jié)構(gòu)的抗震防線(xiàn)單一。1000MW空冷機(jī)組與300MW、600MW空冷機(jī)組相比從工藝布置到土建支撐結(jié)構(gòu)都發(fā)生了質(zhì)的變化，結(jié)構(gòu)平臺(tái)高度更高，跨度更大，結(jié)構(gòu)總量及設(shè)備荷重更重，地震和風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)側(cè)移更大，結(jié)構(gòu)與設(shè)備破壞后造成的危害更大。如果抗震設(shè)防高烈度地區(qū)的1000MW機(jī)組空冷支撐體系還是采用傳統(tǒng)鋼筋混凝土管柱-鋼桁架結(jié)構(gòu)體系時(shí)，鋼桁架懸挑端部的豎向位移較大，結(jié)構(gòu)的水平側(cè)移過(guò)大，影響大管道及冷凝設(shè)備的安全運(yùn)行。強(qiáng)烈地震作用下，平臺(tái)下部混凝土管柱柱根開(kāi)裂嚴(yán)重，管柱根部破壞嚴(yán)重，空冷島的安全性將難以保證。
本次抗震性能試驗(yàn)分為三個(gè)階段：第一階段為模型結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性試驗(yàn)，主要用于驗(yàn)證模型結(jié)構(gòu)制作的正確性。試驗(yàn)選用國(guó)家地震局工程力學(xué)研究所研制生產(chǎn)的891—II型測(cè)振儀，其中包括11個(gè)拾振器，一臺(tái)放大器，頻響范圍0.5~100Hz，采集數(shù)據(jù)的設(shè)備瞬態(tài)記錄儀。分析處理部分為一套INV306型智能信號(hào)采集處理分析系統(tǒng)，使用的是DASP程序。第二階段為模型結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)，試驗(yàn)通過(guò)反力墻采用兩臺(tái)電伺服加載器（出力為1000KN，沖程為±250mm）對(duì)模型施加橫向水平荷載，用以模擬不同強(qiáng)度地震作用下結(jié)構(gòu)的承受的地震作用。第三個(gè)階段為模型結(jié)構(gòu)破壞性的擬靜力試驗(yàn)。加載設(shè)備采用美國(guó)MTS公司電液伺服實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。水平作動(dòng)器出力為±1500kN，沖程為±200mm，并按照位移控制試驗(yàn)過(guò)程中的加載。
試驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)空冷支架結(jié)構(gòu)相比，雙良空冷鋼筋混凝土管柱—鋼桁架+斜撐新型空冷支架結(jié)構(gòu)的整體剛度提高接近1倍，結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)減小60％，桁架懸挑端撓度減小70％，懸挑端下弦桿內(nèi)力減小50％，結(jié)構(gòu)的剛度和整體性都有良好的改善，對(duì)空冷支架這種較為重要的結(jié)構(gòu)而言是非常合適的。通過(guò)合理設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土管柱—鋼桁架+斜撐新型空冷支架結(jié)構(gòu)其延性系數(shù)可達(dá)3.5，基本直接可以很好的運(yùn)用在設(shè)防列度8度、Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地的抗震設(shè)防高烈度地區(qū)。研究小組結(jié)合結(jié)構(gòu)的整體試驗(yàn)，提出了高烈度地區(qū)1000MW機(jī)組空冷結(jié)構(gòu)地震作用計(jì)算方法、結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)及抗震構(gòu)造建議。這次試驗(yàn)的圓滿(mǎn)成功，對(duì)于解決抗震設(shè)防高烈度地區(qū)大容量機(jī)組抗震設(shè)計(jì)有重大的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義，也為雙良空冷支架結(jié)構(gòu)提供了堅(jiān)實(shí)的理論支撐。
