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带加强环的中空筒体钢结构的整体性能分析

杨晓燕  
【摘要】: 中空筒体钢结构与一般筒体结构不同,它是由若干根柱组成环形,柱与柱之间用构件连接起来形成筒体来共同承受水平和竖向荷载的、底部有很大的净空的一种筒体结构。其特点是高径比大、整个结构上下直径相等、底部有很大的净空,设备质量集中在结构上部。这种结构应用广泛,最典型的例子就是造粒塔结构。由于其底部净空要求,不能在结构内部设置横向支撑等构造措施,造成结构的法向刚度较弱,使得稳定计算成为结构设计计算的关键。本文拟采用设置加强环的方式来改善结构的稳定性能。 设置加强环在国内外的一些工程以及在航天、轮船、机械等中已经得到应用,但是在中空筒体钢结构中所使用的加强环与它们有一定区别的,且目前国内外这方面研究做的较少。因此正确认识设置加强环的中空筒体钢结构的结构受力性能和加强环的最佳位置、合理设置加强环的数量和位置,不仅对于节省投资、提高经济效益等方面有重要的意义,而且对类似结构的分析也有理论意义。 本文以实际工程为背景,利用ANSYS程序建立了三维模型,研究了加强环对中空筒体钢结构的整体性能的影响,具体作了以下几方面的工作: (1)提出了设计加强环位置的确定原则和方法;对中空筒体钢结构在恒荷载、风荷载作用下作了线性静力分析和特征值屈曲分析,对比分析了不设加强环和设置加强环时,不同数量的加强环及不同位置、不同刚度的加强环对结构顶层位移、动力特性、特征值屈曲荷载等的影响,通过对比分析对加强环的数量、位置、刚度设置提出合理化建议值。 (2)对无加强环和设置加强环的中空筒体钢结构进行非线性屈曲分析,考虑了加强环的数量、位置和塔柱刚度对结构极限荷载的影响。 (3)在系统总结本文研究成果的基础上,指出了应进一步研究的问题。


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