装粘滞流体阻尼器的高层钢结构煤气化工业厂房减震研究

论文摘要

随着经济的快速发展,能源短缺的现象越来越严重。我国是煤炭资源丰富而石油资源匮乏的国家,据新华社报道,自1993年中国再次成为石油净进口国以来,每年进口量都有所增长。为了利用煤炭缓解石油紧张状况,提高能源的使用效率,为此中国即将正式“煤代油”计划,应对国际油价飙升所带来的影响。高层煤气化工业厂房是煤气化工程中的关键性厂房。由于这种厂房建筑高度大,主设备重,厂房结构绝大多数都采用主设备以下下部结构为混凝土结构、上部结构为钢结构、混凝土厚板支撑主设备的结构方案。以至于这种厂房结构自重大,施工周期长,施工难度大。本文提出采用钢结构替代混凝土结构的方案,使这种高层煤气化工业厂房的建设能够实现“工业化生产,机械化安装”,从而减轻结构自重,缩短施工周期,达到提高投资的经济效益的目的。本文运用有限元分析软件ANSYS,首先对这种高层钢结构煤气化工业厂房进行小震参数反应谱分析,利用其结果进行抗震变形验算和结构主要构件承载力和稳定性的验算;为解决这种高层钢结构煤气化工业厂房层间位移过大的问题,本文采取在这种高层钢结构煤气化工业厂房中装设粘滞流体阻尼器耗能支撑的措施。然后,对现有的高层煤气化工业厂房、高层钢结构煤气化工业厂房两个模型进行多遇地震弹性时程分析和罕遇地震弹塑性时程分析的补充计算,分别提取两个模型两种时程分析下的层间位移,通过对比分析表明,装设粘滞流体阻尼器耗能支撑的高层钢结构煤气化工业厂房可以替代现有的下部为混凝土结构、上部为钢结构的高层煤气化工业厂房。为讨论粘滞流体阻尼器耗能支撑对高层钢结构煤气化工业厂房的减震效果,对高层钢结构煤气化工业厂房、装设粘滞流体阻尼器的高层钢结构煤气化工业厂房两个模型进行了多遇地震弹性时程分析和罕遇地震弹塑性时程分析,分别提取了两个模型的层间位移、层间剪力以及顶层质心位移和加速度时程等计算结果,并对结果进行对比分析。结果表明,这种高层钢结构煤气化工业厂房中装设粘滞流体阻尼器具有比较明显的减震效果,它大大降低了地震作用下结构的峰值反应。有关结论可供工程设计者参考使用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 耗能减震结构体系的研究现状
• 1.2.2 粘滞流体阻尼器耗能支撑结构的研究现状
• 1.3 本文研究工作的主要内容
• 第2章 钢结构厂房结构方案设计
• 2.1 工程概况
• 2.2 结构方案设计
• 2.2.1 结构体系与布置
• 2.2.2 钢材的选择及截面
• 2.3 粘滞流体阻尼器耗能支撑的布置方案
• 2.3.1 阻尼器的选型
• 2.3.2 粘滞流体阻尼器简介
• 2.3.3 粘滞流体阻尼器耗能支撑的布置原则
• 2.3.4 粘滞流体阻尼器耗能支撑在厂房中的布置
• 2.4 本章小结
• 第3章 有限元理论与ANSYS模型建立
• 3.1 有限元法理论简介
• 3.2 有限元软件ANSYS简介
• 3.3 单元类型选取
• 3.4 主要单元特性
• 3.5 实常数设置
• 3.6 材料模型
• 3.6.1 ANSYS中的材料模型
• 3.6.2 本文的材料模型
• 3.6.3 材料阻尼
• 3.7 厂房模型的建立
• 3.7.1 主结构建模
• 3.7.2 主设备建模
• 3.7.3 有限元模型
• 3.8 有限元求解
• 3.8.1 定义地震波数组
• 3.8.2 非线性收敛设置
• 3.8.3 重力初始条件的考虑
• 3.8.4 求解设置
• 3.9 本章小结
• 第4章 厂房有限元计算及分析
• 4.1 模态分析
• 4.2 小震参数反应谱分析
• 4.3 厂房的抗震验算
• 4.3.1 抗震变形验算
• 4.3.2 主要构件强度及稳定验算
• 4.4 时程分析
• 4.4.1 地震波的选用及调整
• 4.4.2 本文地震波的选用
• 4.4.3 多遇地震弹性时程分析
• 4.4.4 罕遇地震弹塑性时程分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 阻尼器减震效果分析
• 5.1 参数选择
• 5.2 层间位移反应
• 5.2.1 多遇地震作用
• 5.2.2 罕遇地震作用
• 5.3 层间剪力反应
• 5.3.1 多遇地震作用
• 5.3.2 罕遇地震作用
• 5.4 顶层质心位移反应
• 5.4.1 多遇地震作用
• 5.4.2 罕遇地震作用
• 5.5 顶层质心加速度反应
• 5.5.1 多遇地震作用
• 5.5.2 罕遇地震作用
• 5.6 耗能曲线
• 5.6.1 多遇地震作用
• 5.6.2 罕遇地震作用
• 5.7 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