大型火力发电厂钢筋混凝土烟囱结构设计中二阶效应研究与分析

论文摘要

钢筋混凝土烟囱是工业生产中重要的工程项目,属于典型高耸结构体系,对水平侧移产生的P-△效应反应比较敏感。由于现代工业发展的需要,烟囱高度也向越来越高的方向发展,更加大了P-△效应的影响。虽然国内学者研究结构的二阶效应已取得了很大的成就,但是现阶段钢筋混凝土烟囱结构的软件设计过程中,对于烟囱二阶效应的分析还有待澄清,需做进一步的研究。本文分析总结了钢筋混凝土结构二阶效应的分析方法,着重对高耸结构P-△效应的分析方法进行了研究。在考虑钢筋混凝土烟囱受P-△效应的影响时,采用能量法推导出适用于烟囱设计的计算公式,对烟囱结构的内力与变形进行具体的计算。运用卡氏第一定理与最小势能原理,得出烟囱在风荷载作用下的结构顶点位移、底部附加弯矩和弯矩放大系数。同时按照烟囱设计规范计算风荷载作用下底部附加弯矩和顶点位移,比较两种方法计算结果之间的差别。通过比较,得出考虑烟囱结构刚度折减系数的合理值。比较折减之后的能量法与烟囱设计规范两种计算结果之间的差别。研究静力弹塑性分析方法,采用Sap2000对烟囱进行静力弹塑性分析,得出结构荷载-位移曲线与结构的整体变形曲线。将该分析曲线与能量法所选用的形函数曲线进行比对,看是否一致。对240m烟囱进行Sap2000有限元分析,得出在不同刚度折减系数下,结构的顶点位移和内力分布情况。通过比较不同刚度折减系数下的顶点位移值与应力分布情况,选择与烟囱设计规范和能量法结果相一致的刚度折减系数。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 大型火力发电厂钢筋混凝土烟囱结构的研究背景
• 1.1.1 烟囱震害经验
• 1.1.2 钢筋混凝土高耸烟囱的研究现状
• 1.2 二阶效应的研究与发展
• 1.2.1 建筑结构二阶效应的研究背景
• 1.2.2 结构二阶分析的基本理论
• 1.2.3 结构二阶弹性分析
• 1.2.4 结构二阶弹塑性分析
• 1.3 Pushover分析方法
• 1.4 烟囱结构二阶效应的研究现状
• 1.5 本课题的研究内容及其意义
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 本文研究的主要内容
• 2 二阶效应的分析方法
• 2.1 近似分析法
• 2.1.1 普通近似法
• 2.1.2 逐次逼近法
• 2.1.3 刚度方程法
• 2.2 挠度放大系数法
• 2.3 基于梁理论的精确法
• 2.4 烟囱规范的理论分析
• 2.5 烟囱实例分析
• 2.5.1 工程概况
• 2.5.2 荷载计算
• 2.5.3 风荷载附加弯矩计算
• 2.6 小结
• 3 静力弹塑性分析
• 3.1 静力弹塑性分析的基本原理
• 3.1.1 结构静力弹塑性分析方法的基本假定
• 3.1.2 静力弹塑性分析方法
• 3.2 Pushover分析的侧向力分布
• 3.3 Pushover分析
• 3.3.1 侧向荷载作用下结构能力曲线
• 3.3.2 结构模型的自振周期和振型参与系数
• 3.3.3 侧向力作用下的节点位移
• 3.3.4 能力谱曲线
• 3.4 小结
• 4 基于能量原理P-Δ效应分析
• 4.1 能量原理的基本概念
• 4.1.1 应变能
• 4.1.2 卡氏第一定理
• 4.1.3 最小势能原理
• 4.2 能量原理的分析方法
• 4.2.1 形函数的建立
• 4.2.2 求总势能Π
• 4.2.3 最大侧移值
• 4.3 烟囱结构的P-Δ效应分析计算方法
• 4.3.1 风荷载势能
• 4.3.2 烟囱筒体应变能
• 4.3.3 总重力势能
• 4.3.4 烟囱结构的总势能
• 4.3.5 烟囱结构顶点最大侧移
• 4.3.6 烟囱结构底面最大弯矩
• 5 能量原理的工程应用
• 5.1 烟囱结构顶点最大侧移
• 5.2 风荷载作用下弯矩计算
• 5.3 数据对比
• 5.4 烟囱结构的有限元分析
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录