煤气化厂房蜂窝网状结构设计方案及有限元分析

【摘要】： 煤气化技术是关于发展煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程的工业基础,是这些行业的关键技术、龙头技术和共性技术,对我国经济的发展具有重要的意义。煤气化高层工业厂房中的连接结构设计是煤气化厂房设计中的关键性问题。由于这种厂房高度大,主设备重,所以连接结构的设计及设备厂房的相互作用的分析相当重要。 本文对煤气化高层工业厂房主设备支承结构进行设计,把原有的混凝土厚板、钢桁架替换为蜂窝网状支承结构。首先进行蜂窝网状构件的截面设计,确定截面参数,其次运用有限元分析软件ANSYS对蜂窝网状支承结构进行竖向荷载的工况分析,然后对蜂窝网状支承结构进行了地震时程分析,最后对蜂窝网状构件的截面尺寸进行验算。重点讨论了蜂窝网状支承结构的适用性、优越性及不同地震波对结构的影响和最危险的八个点的抗震性能的比较,并且提取地震作用下的最大位移及内力峰值作为设计参考。 本文得出的主要结果有：1,经过ansys分析蜂窝网状支承结构是可行的。支承结构能够上下协调,可以减小框架梁的截面尺寸,蜂窝网状支承结构能够较好地实现装配式。2、结构在不同的地震波作用下,场地越坚硬,特征周期越短,地震对结构的影响就越小。竖向地震作用对结构的影响比水平地震小,大约为水平地震影响的三分之一。其中,不管是水平地震波还是竖向地震波,纵向都是地震的最不利方向。3,虽然选取的8个结点,及其所在的单元在位置上是对称的,可是对地震的反应不尽相同。这种差异主要是由于地震波的方向和结构本身的差异,另外,结构的约束方式也有影响。 本文的研究工作得到了以下主要结论：1、煤气化高层工业厂房的主设备支承形式可以改变,由混凝土厚板结构、井字梁结构改换为蜂窝网状支承结构是可行的,改换后,上下协调一致,内框架梁的受荷情况也得到了明显改善,实现装配式。2、采用蜂窝网状构件代替混凝土厚板、井字梁后,结构和设备的抗震性能都有不同程度的改善。不同的地震波作用下,场地越坚硬,特征周期越短,地震对结构的影响就越小。竖向地震波比水平向地震波对结构的竖向位移影响较小。8个最危险点虽然位置上是对称的,但在地震荷载作用下,地震反应也并不完全相同。 本文的有关结论可供工程设计者参考使用,本文的研究成果对于改善煤气化高层工业厂房抗震性能、提高厂房的可靠性、推广厂房的建设都有一定的参 【关键词】：装配式 蜂窝网状 时程分析
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU399
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外相关研究现状11-12
• 1.3 本文研究工作的主要内容12-14
• 第二章 蜂窝网状支承结构设计方案14-23
• 2.1 厂房介绍14-15
• 2.2 支承结构的介绍15-17
• 2.2.1 设备底座介绍15
• 2.2.2 混凝土板15-16
• 2.2.3 桁架16-17
• 2.3 蜂窝网状支承结构的方案设计17-20
• 2.3.1 荷载确定18
• 2.3.2 蜂窝网状支承结构的组成介绍18-20
• 2.4 多边形构件的截面参数确定20-22
• 2.4.1 最大内力20
• 2.4.2 腹板高度20-21
• 2.4.3 腹板厚度21
• 2.4.4 翼缘板截面尺寸21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 竖向荷载作用下的有限元分析23-28
• 3.1 ansys简介23
• 3.2 厂房单元选择23-24
• 3.3 蜂窝网状支承结构单元特性及实常数设置24
• 3.4 结构有限元模型的建立24-25
• 3.5 竖向荷载作用下结构的反应25-27
• 3.5.1 荷载的分布25-26
• 3.5.2 内力与位移的求解26-27
• 3.5.3 计算结果分析27
• 3.6 本章小结27-28
• 第四章 地震荷载作用下的时程分析28-49
• 4.1 结构地震时程力28-31
• 4.1.1 地震波的选取28-29
• 4.1.2 地震时程力29-31
• 4.1.3 支承结构地震时程截面31
• 4.2 水平向地震作用时程分析31-37
• 4.2.1 结构反应32-36
• 4.2.2 计算结果分析36-37
• 4.3 竖直向地震作用时程分析37-43
• 4.3.1 结构反应37-42
• 4.3.2 计算结果分析42-43
• 4.4 截面验算43-47
• 4.4.1 内力的提取43-45
• 4.4.2 荷载组合45-46
• 4.4.3 截面验算46-47
• 4.4.4 变形验算47
• 4.5 本章小结47-49
• 第五章 支承结构设计49-56
• 5.1 多边形构件截面设计49-53
• 5.1.1 截面的几何特性49-50
• 5.1.2 整体稳定验算50
• 5.1.3 承载力验算50-51
• 5.1.4 变形验算51
• 5.1.5 局部稳定性的验算51-53
• 5.2 多边形构件连接设计53-54
• 5.2.1 螺栓的选取53-54
• 5.2.2 螺栓的布置54
• 5.2.3 螺栓的验算54
• 5.3 本章小结54-56
• 第六章 结论与建议56-58
• 6.1 结论56
• 6.2 须进一步研究的问题56-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文61
• 攻读硕士期间参加的科研项目61-62
• 致谢62

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