随着风力发电机装机容量的不断增加,分布范围不断扩大,不可避免使得相当一部分风力发电机建立在地震高烈度区。而本世纪以来,全球地震活动进入高发期,破坏性强震频频发生,使得处于近断层区域附近的结构破坏较为严重。因此,对处于近断层区域的风力发电结构进行动力响应及破坏模式分析具有重要意义。目前,对于近断层地震动作用下风力发电结构影响的研究处于初步分析阶段,主要针对近断层地震动的滑冲效应对风力发电结构的影响。对于地震动作用下风力发电结构的非线性分析,主要集中在对比近场、普通远场地震动作用下风力发电结构的非线性响应,以及不同特征周期的地震动下对风力发电结构的影响等。对于建立在不同场地上的风力发电结构,对其进行远场地震动及是否考虑速度脉冲的近场地震动对风力发电结构的动力响应的研究还比较少,其中近断层地震动中显著的竖向加速度对风力发电结构的影响也有待研究。有鉴于此,本文研究的主要内容有下三个方面组成。首先,依据近断层地震动丰富的速度脉冲和显著的竖向加速度分量,分析了近断层竖向地震动的频谱特性与典型远场地震动的区别,并针对风力发电结构的低阻尼特性,进行了近断层脉冲型地震动的设计速度反应谱的研究。其次,选用某千万级风场中的2 MW三桨叶水平轴风力发电机作为原始模型,采用有限元软件ANASYS建立“叶片-机舱-塔筒”一体化有限元模型,依据剪切波速、覆盖层厚度、震源距以及是否含有速度脉冲等特征,选择出Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类场地上近场非脉冲和近场含脉冲、远场地震动共71条,研究考虑场地效应的风力发电结构在不同地震类型下的动力响应,确定不同地震动对风力发电结构位移、加速度、应力以及基底弯矩、剪力、扭矩等的影响。最后,考虑近断层地震动的竖向加速度效应及远场地震动中低频成分的影响,并从位移时程、塑性耗散能及塑性铰发展过程等方面,对风力发电结构的破坏模式进行分析,并以地面运动加速度峰值作为强度参数研究风力发电结构在近断层、典型远场以及普通远场地震作用下的失效概率。