黏滞流体阻尼器高层钢结构煤气化工业厂房抗震设计研究

摘要

高层煤气化工业厂房在煤气化工程中起着关键性作用。高层煤气化工业厂房一般采用上部钢结构、下部钢筋混凝土结构的框架结构体系。这种“上钢下砼”的结构具有侧移刚度小、水平位移大的特点。为了满足水平位移的要求，工程设计者不得不加大构件的截面尺寸，以至于这种厂房结构的截面尺寸大，结构自重大。另外，这种“上钢下砼”结构的施工周期长，施工难度大，投资的经济效益低。
　　 采用全钢结构的煤气化工业厂房替代现有的“上钢下砼”的煤气化工业厂房，利用耗能阻尼器来控制厂房的水平位移，这样一方面可以减轻结构自重，缩短施工周期，体现工业化生产、机械化安装的优势；另一方面利用阻尼器可以很好的控制厂房的水平位移。本文对设置有黏滞流体阻尼器的高层钢结构煤气化厂房的抗震设计进行了研究。首先对设置阻尼器结构的计算分析方法进行了归纳总结，对如何确定阻尼器的参数进行了分析讨论，并通过一个例子说明结构附加阻尼器的简化计算方法。其次采用降低一度地震烈度设防、利用耗能阻尼器来抵抗一度地震的设计思想，在满足构造的要求下适当减小厂房构件的截面尺寸，使其满足降低一度地震设防(7度)的要求，考虑恒载、地震荷载的组合来进行厂房梁柱的截面验算，并验算风荷载作用下的侧移。然后通过调整阻尼器的附加阻尼比，使得厂房满足8度罕遇地震作用下的预期目标要求，选择合适的耗能阻尼器；最后利用有限元软件ANSYS，建立设置有黏滞流体阻尼器的高层钢结构煤气化厂房的模型，分别对其进行多遇地震下的弹性时程分析和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析，计算结果表明厂房在多遇地震下的承载力、变形要求以及罕遇地震作用下的变形都满足规范要求。本文通过以上计算分析的结果，宋验证了这种抗震设计方法的可行性。有关结论可供工程设计人员参考使用。

目录

文摘

英文文摘

声明

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消能减震结构设计的研究现状

1.2.2高层煤气化厂房的研究现状

1.3本文研究工作的主要内容

第2章消能减震结构的计算分析

2.1设计原理

2.2计算要点

2.3阻尼器的选型

2.3.1黏滞流体阻尼器的构造

2.3.2黏滞流体阻尼器的力学性能

2.3.3黏滞流体阻尼器的计算模型

2.4阻尼器的布置方式

2.5消能减震结构的分析方法

2.6黏滞流体阻尼器附加阻尼器比的确定

2.7黏滞流体阻尼器参数的确定

2.8装设黏滞流体阻尼器的计算方法

2.8.1简化计算方法

2.8.2建筑抗震规范的计算方法

2.9算例

2.10本章小结

第3章无阻尼器厂房方案设计与建模

3.1工程概况

3.2结构体系

3.3构件截面选择

3.4计算方法选择

3.5建立有限元计算模型

3.5.1单元类型的选取

3.5.2单元特性和实常数设置

3.5.3材料模型

3.5.4模型生成

3.6有限元求解设置

3.7本章小结

第4章无阻尼器厂房的计算分析

4.1厂房在恒载作用下的计算

4.2风荷载作用的计算

4.3地震作用的计算

4.4构件截面验算

4.4.1框架梁的截面验算

4.4.2框架柱的截面验算

4.5时程分析

4.5.1地震波的选取

4.5.2地震波的调整

4.5.3定义地震波数组

4.5.4多遇地震作用下的时程分析

4.5.5罕遇地震作用下的时程分析

4.6本章小结

第5章装设阻尼器厂房的计算分析

5.1设计目标要求

5.2阻尼器的选择

5.3阻尼器的模拟

5.4阻尼器的布置

5.5有阻尼器厂房在多遇地震作用下的时程分析

5.5.1层间位移

5.5.2层剪力

5.6有阻尼器厂房在罕遇地震作用下的位移验算

5.7本章小结

第6章 总结与建议

6.1结论

6.2有待进一步研究的问题

参考文献

攻读硕士期间公开发表的论文及参加的科研项目

致谢