钢桁架主设备支承结构煤气化高层工业厂房抗震性能研究

论文摘要

随着经济和社会的快速发展,能源问题在我国日益突出。中国是煤炭资源丰富而石油资源匮乏的国家,自1993年我国首次成为石油进口国以来,每年的进口量都有所增长。由于国际油价不断增长,以及出于对国家发展战略、节能降耗和保护环境等因素的考虑,我国在2000年正式实施了“煤代油”计划,煤气化工业厂房也由此产生。在该项工程中,工业设备大型化,重型化,厂房也属高层建筑。为了降低这类厂房的地震风险,有必要对煤气化高层工业厂房抗震性能进行深入研究。本文提出采用钢桁架作为主设备支承结构代替混凝土厚板,在确定钢桁架截面参数,并进行承载力验算之后,运用有限元分析软件ANSYS,对这两种不同主设备支承结构的煤气化高层工业厂房,进行三种场地条件以及三种地震峰值加速度条件下的地震时程分析,对比分析计算结果,了解钢桁架代替混凝土厚板对厂房结构抗震性能的影响,探讨钢桁架代替混凝土厚板的可行性。本文研究工作的主要结果有:(1)主设备采用不同支承结构时,厂房纵向都是地震的最不利方向。(2)在不同地震波作用下,采用钢桁架支承主设备时,厂房结构地震效应减小;主设备地震效应减小。(3)在不同峰值加速度地震波作用下,采用钢桁架支承主设备时,厂房结构地震效应减小;主设备地震效应减小。本文的研究工作得到以下主要结论:(1)煤气化高层工业厂房的主设备支承形式可以由钢桁架代替混凝土厚板,替代后,结构和设备的抗震性能都有不同程度的改善。(2)采用钢桁架代替混凝土厚板后,不同的地震波作用下,厂房结构顶层位移平均小13.6%,厂房底部水平剪力平均小8.9%,主设备顶点位移平均小99.8%,主设备固定支座剪力平均小10.0%;不同地震峰值加速度条件下,厂房结构顶层位移平均小12.1%,厂房底部水平剪力平均小10.1%,主设备顶点位移平均小26.4%,主设备固定支座剪力平均小17.7%。本文的有关结论可供工程设计者参考使用,本文的研究成果对于对于改善煤气化高层工业厂房原有工艺、缩短厂房的施工周期,有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外相关研究现状
• 1.3 本文研究工作的主要内容
• 第2章 钢桁架支承结构设计方案
• 2.1 厂房介绍
• 2.2 井字钢桁架结构设计理论基础
• 2.3 钢桁架设计
• 2.3.1 荷载确定
• 2.3.2 桁架布置形式及截面参数确定
• 2.4 本章小结
• 第3章 厂房有限元模型的建立与计算方案
• 3.1 有限单元法简介
• 3.2 厂房单元类型
• 3.3 厂房主要单元特性及实常数设置
• 3.4 厂房单元的材料模型
• 3.4.1 ANSYS中的材料模型
• 3.4.2 本文的材料模型
• 3.4.3 材料阻尼
• 3.5 厂房有限元模型的建立
• 3.6 厂房计算模型
• 3.7 混凝土杆件弹塑性力学模型
• 3.7.1 杆件刚度模型
• 3.7.2 塑性铰恢复力模型
• 3.8 地震记录选取及求解设置
• 3.8.1 地震加速度记录
• 3.8.2 地震加速度标准反应谱
• 3.8.3 求解设置
• 3.9 本章小结
• 第4章 地震方向影响的时程分析
• 4.1 结构模态分析
• 4.2 水平向地震作用时程分析
• 4.2.1 厂房结构反应分析
• 4.2.2 主设备反应分析
• 4.3 竖直向地震作用时程分析
• 4.3.1 厂房结构反应分析
• 4.3.2 主设备反应分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 地震动参数影响的时程分析
• 5.1 不同场地地震波作用时程分析
• 5.1.1 厂房结构反应分析
• 5.1.2 主设备反应分析
• 5.2 不同峰值加速度地震波作用时程分析
• 5.2.1 厂房结构反应分析
• 5.2.2 主设备反应分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 须进一步研究的问题
• 参考文献
• 攻读硕士期间公开发表的论文
• 攻读硕士学位期间参与的研究课题
• 致谢