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大型火电主厂房钢框排架结构抗风性能研究

万顺路  
【摘要】:本文运用有限元法针对这种大型火电主厂房钢框排架结构,通过有限元分析软件ANSYS和MIDAS/GEN分别建立有限元模型,对其进行静力分析、对比模态分析,并用ANSYS和MATLAB进行整体结构在脉动风荷载作用下的动力响应分析,将所得结果与静力分析结果对比分析。为这种结构质量、刚度布置不规则,传力不明确的大型火电厂钢结构主厂房(百万千瓦级机组)设计提供技术支持、依据和参考。 通过ANSYS和MIDAS/GEN软件对火电主厂房钢框排架结构进行有限元对比分析,其结果可为设计和施工提供依据,其方法可为同类型结构的分析设计提供参考。首先,进行钢框排架结构静力分析,按照实际工程的结构型式和尺寸,在对结构进行必要的简化之后,建立钢框排架的三维有限元模型。在恒活荷载、风荷载等组合的工况下,得到了结构在静力作用下的内力、变形,计’算所得风荷载作用下的变形满足要求,所得结果可为工程实际提供参考。其次,做了钢框排架整体结构对比模态分析,用ANSYS和MIDAS/GEN分别建立考虑煤斗及大跨箱梁自重的钢框排架的整体有限元模型,进行模态分析得到前20阶模态并在文中列出相应的周期、频率及结构前九阶振型。MIDAS/GEN分析所得第三、七、九振型上部出现鞭稍效应,而ANSYS分析中第三振型及其他高阶振型表现均不明显,说明ANSYS在分析此类竖向、水平均不规则钢框排架结构自振特性方面与MIDAS/GEN存在差异。结构施加的动力风荷载引起结构的响应频率θ值大于结构基本自振频率,在第六阶以后的部分模态频率存在与响应频率θ相近的情况,推断动力风荷载存在引起结构共振的风险。 最后,使用MATLAB软件,采用AR法编制顺风向风速时程仿真程序,所生成的风速时程包含平均风和脉动风两部分,再把风速时程转换成作用在该大型火电主厂房钢框排架上的风荷载时程。输入到钢框排架的ANSYS模型后,进行时程分析并得到火电主厂房钢框排架结构的响应时程。钢框排架风荷载时程分析计算结果与静力分析结果进行比较,其结果可为工程实际提供参考。


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