某大型储煤双层柱面网壳结构设计与温度应力分析

摘要

随着经济的发展和社会的进步,人们对于能源、基础建设的需求日益增加。电力、煤炭、水泥等行业中大型储煤、储料设施得到了较快发展,这些设施起到了防雨、环保等重要作用。自上世纪90年代开始,空间网架(壳)结构因其具有的良好受力性能、工厂化机械加工和现场拼装等性能,同时在经济性、工期、安全性等方面体现的巨大优越性,因而逐渐成为大型储煤结构的主要形式。储煤结构已经成为大跨度空间结构一个非常具有特色的应用领域。
　　由于结构在跨度及纵向长度的不断突破,以及恶劣天气的大量出现,使得大跨储煤结构设计面临众多新问题。某些地区的温差范围变化大,对储煤结构的受力产生不可忽视的影响;大跨超长结构各支点地震的不同步,采用一致地震激励的方法对分析结果的真实性产生影响。此外,风载、强降雪及支撑方式等对整体结构的工作性能也有严重的影响。因此,开展大跨储煤结构在复杂工况下的设计研究,具有重要的理论意义和实际价值。
　　本文在分析已有大型空间储煤结构设计及研究资料的基础上,结合实际工程,对大型网壳结构进行了多工况下的受力、变形分析,研究了温差变化及支座刚度对结构的影响。主要研究工作及成果如下。
　　1、系统分析总结了已有储煤结构的主要形式、受力特点,以及现阶段设计研究中存在的主要问题。
　　2、对某164m×86m×40m的双层柱面网壳储煤结构进行实体建模,运用通用结构分析与设计软件ANSYS对结构模型进行分析。对结构在风荷载、雪荷载、地震作用等单一工况下的受力变形性能进行了计算分析,并进行各工况下的效应组合,完成整体结构的结构设计。确定了结构的安全指标及经济指标。
　　3、确定储煤结构所处场地的温差范围,分析了温差从-50℃到50℃范围的均匀温度场对上部网壳结构产生的影响;分别计算了在纵向支座刚度为0.5KN/mm、1.0KN/mm、2.0KN/mm和5.0KN/mm时的结构内力、位移,确定出合理的弹性支座的布置方式。

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1绪论

1.1概述

1.2储煤结构的形式和发展

1.3温度作用国内外研究进展

1.4该领域尚要解决的问题

1.5研究的主要内容及方法

2储煤结构基本理论

2.1有限元理论

2.2有限元分析的基本步骤

2.3结构单元的有限元法

2.4储煤结构模态分析基本理论

2.5储煤结构模态分析求解方法

2.6小结

3某储煤结构受力分析

3.1工程概况

3.2设计参数

3.3计算模型

3.4荷载和作用

3.5结构静力分析

3.6结构动力分析

3.7构件设计验算

3.8本章小结

4.温度应力分析

4.1温度应力计算

4.2工况组合及支座布置

4.3温度作用对双层柱面网壳的分析

4.4边界支承条件分析

4.5本章小结

5结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

致谢

附录