大型水电站机组和厂房结构的振动问题普遍存在，它已不同程度影响机组的出力和水电站的效益，甚至危及电站的安全运行，因此它早已成为水电站和设计单位比较担心而又必须面对的问题。从我国目前正在建设和即将兴建的水电站来看，机组设计出力不断增加，机组和厂房尺寸不断增大，河水流量四季不均而导致运行水位变幅大，这些都是大型水电站厂房振动的不利因素。因此，如何合理定量评价大型水电站厂房结构振动，不仅是大型水电站建设的关键技术问题之一，更是一个应用前景广阔具有开拓性的交叉学科问题。本文以三峡电站为工程背景，采用有限元方法与现场测试相结合的新研究思路和途径，深入研究了厂房结构振动问题。 1．在第二章中，对三峡电站直埋蜗壳方案的15＃机组开展了静力分析和动力分析。考虑到已有静力分析局部模型忽略了厂房上部结构以及下游副厂房对蜗壳外围大体积混凝土的约束作用，本文建立了包含以上所有结构的局部模型，开展了非线性静力分析，修正了已有静力分析局部模型中蜗壳外围混凝土的开裂范围。在此基础上，建立了单个机组段整体厂房结构的有限元模型，分析了厂房结构的整体自振特性。为了进行机墩的共振校核，建立了蜗壳外围混凝土的局部模型。然后，利用VGS水轮机模型试验数据，通过对商业有限元软件进行二次开发，构造了流道内的脉动压力场，施加了包含水力荷载、电磁荷载以及机械荷载在内的振源，详细计算分析了15＃机组在4种设计水头下厂房结构各个部位的振动响应。为了了解蜗壳直埋方案的厂房结构地震响应，基于三峡电站厂房结构的设防标准和水工结构抗震设计规范，人工合成了地震波，利用时程法对15＃机组厂房结构的地震反应进行了计算分析。 2．为了跟踪三峡电站在 156m 水位蓄水过程当中厂房结构的振动状况，第三章选择左岸8＃机组开展了145m水位和156m水位的厂房振动测试。两种水位下都进行了变负荷试验和满负荷稳态试验。变负荷试验表明，厂房振动幅值随机组负荷不同而变化，从厂房振动安全的角度考虑，建议145m水位下机组运行负荷大于 400MW，156m 水位机组运行负荷大于 480MW；满负荷稳态试验表明，厂房结构的各种振动响应都较小；此外，建立了8＃机组段的厂房结构有限元模型，将计算结果与试验结果进行了详细的对比分析，找到了两者共同之处与不同之处，并对两者产生不同之处的原因进行了深入剖析，以此完善计算模型。 3．根据 156m 水位下蜗壳与外围混凝土接缝宽度的监测成果，并在 156m水位厂房振动测试分析的基础上，第四章利用双节点接触单元，针对8＃机组开展了厂房结构的接触非线性振动分析。计算结果表明，接触非线性模型比共节点能更为合理地模拟蜗壳与混凝土的传力特性。 4．为了系统分析蜗壳埋设方式对厂房结构振动的影响，第四章中还利用双节点接触单元，对三种蜗壳埋设方式的厂房结构非线性振动响应进行了比较分析。分析结果表明，对于混凝土结构而言，充水保压方案的振动响应最小，直埋方案的振动响应最大；对于金属构件而言，其振动响应的趋势与混凝土结构相反，即充水保压方案最大，直埋方案最小。此外，利用VGS模型试验的脉动压力数据，对175m水位下厂房结构的非线性振动响应进行了预测。预测结果表明，当三峡电站的运行水位提高到175m时，厂房结构的振动响应会比156m水位有所增大。 5．在第五章中，参考国内外相关行业的振动标准，从三个方面对三峡电站厂房振动作了安全评价。根据文中列举的振动标准，无论是对于结构本身，还是对于设备和工作人员的身体健康，三峡电站厂房的振动都是安全的。