两种太阳能烟囱的结构设计方案及对比分析

【摘要】：随着工业和经济的快速发展，人类对能源的需求与日俱增，同时环境问题不断加剧，这将导致人类社会对清洁能源的需求量越来越高。现如今，我国经济快速增长，我们对电力的需求大大提高。正是由于这些原因，发展和利用可再生能源迫在眉睫。太阳能热气流电站作为一项利用太阳能发电的新技术具有广阔的发展前景。在该系统中太阳能烟囱是电站的重要组成部分，而且烟囱的高度将直接影响到电站的发电效率。基于此，本文提出了钢筋混凝土和钢管混凝土太阳能烟囱的设计方案，并对结构的受力性能进行了对比分析，为今后的实际工程提供参考。 首先本文介绍了国内外对太阳能热气流发电的研究现状，并通过对相关文献的参考，总结了影响电站发电效率的相关因素，并在设计时将这些因素考虑在内。其次应用SAP2000建立了钢筋混凝土和钢管混凝土两种太阳能烟囱模型，并在两种结构的底部进行开洞以满足使用要求。最后对两种模型分别进行了模态分析，以及在风荷载和地震作用下其结构的受力性能，并对结果进行了对比分析。 研究表明：两种太阳能烟囱的自振周期都在合理范围之内且刚度较为合理；两结构在地震作用下的响应都远小于静力风荷载下的响应，说明风荷载是此类结构的控制性荷载；反应谱分析结果表明钢管混凝土太阳能烟囱的抗震性能优于钢筋混凝土太阳能烟囱；钢管混凝土太阳能烟囱自重较小且表现出更好的受力性能，所以钢管混凝土太阳能烟囱更适合建造高度更高的太阳能烟囱以提高电站的发电效率。 【关键词】：太阳能烟囱 钢筋混凝土 钢管混凝土 自振特性
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU347
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 太阳能热气流发电技术的基本原理9-10
• 1.3 太阳能烟囱结构特点10-11
• 1.4 太阳能烟囱的研究现状11-14
• 1.4.1 太阳能烟囱结构的研究现状11-13
• 1.4.2 太阳能烟囱理论的研究现状13-14
• 1.5 课题的研究内容、创新之处14-16
• 1.5.1 研究内容14-15
• 1.5.2 课题的创新之处15-16
• 2 太阳能烟囱模态分析16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 模态分析基本理论16-17
• 2.3 质量源定义17-18
• 2.4 模态阶数的选取18
• 2.5 钢筋混凝土太阳能烟囱有限元模型18-20
• 2.6 钢管混凝土太阳能烟囱有限元模型20-25
• 2.7 模态对比分析25-28
• 2.8 本章小结28-29
• 3 太阳能烟囱抗风性能对比分析29-51
• 3.1 结构风工程理论29-30
• 3.1.1 基本风速与基本风压29
• 3.1.2 风压系数与体型系数29-30
• 3.2 太阳能烟囱所受的风荷载作用30-37
• 3.2.1 风荷载的计算32-35
• 3.2.2 太阳能烟囱横风向风振验算35-37
• 3.3 钢筋混凝土太阳能烟囱筒壁计算37-46
• 3.3.1 底部框支柱结构的配筋要求及其在风荷载作用下的响应42-46
• 3.4 太阳能烟囱在风荷载下的响应对比分析46-49
• 3.5 本章小结49-51
• 4 太阳能烟囱的地震反应谱对比分析51-64
• 4.1 基本理论51-52
• 4.2 振型分解反应谱分析52-59
• 4.2.1 钢筋混凝土太阳能烟囱筒壁计算53-55
• 4.2.2 水平地震作用下底部框支柱结构的响应55-59
• 4.3 太阳能烟囱在地震荷载下的响应对比分析59-62
• 4.4 本章小结62-64
• 5 结论与展望64-65
• 5.1 结论64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68

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