高耸烟囱风致响应精细化计算方法

高耸烟囱的风致响应可分为顺风向响应和横风向响应,其中顺风向响应以大气脉动风引起的抖振响应为主,横风向响应以Karman旋涡脱落引起的涡激振动为主,准确地预测和评估这两种风致响应对其抗风设计和结构安全性至关重要。在Tamura提出的二维平面尾流振子模型的基础上进一步推导,将该模型成功运用在三维结构上,提出可用于实际工程结构的有限元迭代计算方法,为高耸烟囱类结构横风向涡振响应的计算提供了新的方法。此外,基于结构的固有模态坐标,建立了适用于高耸烟囱耦合抖振响应分析的有限元CQC频域计算方法,并将频域计算结果与时域计算结果对比。结果表明:有限元迭代计算方法可以有效地计算三维烟囱的涡振响应,烟囱抖振响应频域计算和时域计算结果吻合良好。

大型钢支撑框排架结构火电厂的弹塑性分析

对既有火电厂房弹塑性分析的方法与不足进行了讨论。基于某钢支撑框排架火电厂房结构,应用Perform3D进行弹塑性时程分析。通过分析结构在中震和大震作用下的弹塑性动力响应,进一步了解了复杂火电厂房的抗震性能,并且验证了支撑框排架火电厂房建模考虑支撑屈曲的重要性,得出了若干有益结论。

基于振动台试验的火电厂主厂房减隔震体系抗震性能研究

燃煤火力发电是目前主流发电形式之一。文章基于一实际火力发电厂主厂房结构,对其结构布置不规则与重型煤斗引起的质量不规则特点,采用煤斗隔震与附加金属消能器技术,发展了该火电厂主厂房的减隔震结构体系。为考察该火电厂主厂房减隔震结构体系的抗震性能,设计1∶10缩比试验模型并开展振动台试验。分析结构层间位移响应、楼层加速度放大系数、隔震层与消能器耗能损伤情况,试验结果表明:试验模型的层间位移角响应满足规范位移限值要求,煤斗设备隔震和附加消能器有效发挥耗能作用,保护结构构件不发生损坏。

复杂火电厂主厂房结构减隔震体系抗震性能评估

电力工业结构是重要的基础设施之一。受生产工艺的影响,火力发电厂主厂房存在结构布置复杂与不规则的特点。为了提高火电厂主厂房结构的抗震性能,减小地震灾害下因发电生产中断造成的直接和间接损失,基于一实际火电厂主厂房结构,发展了减隔震结构体系。主要对重型煤斗设备进行了隔震处理,并配合使用附加防屈曲支撑与金属软钢阻尼器。对该火电厂主厂房的原抗震结构体系与减隔震结构体系进行有限元建模,对用于模拟钢支撑、隔震支座及附加消能装置的单元参数经试验结果进行校正取值。选择15组天然地震动,对两个结构体系的数值模型开展动力时程分析,分别从单个时程工况下结构损伤情况、设防地震强度下结构层间位移角分布均值、结构地震易损性三个方面对比抗震结构体系与减隔震结构体系的抗震性能。结果表明,发展的减隔震结构体系有效保护了主体结构不受损坏,层间位移角响应沿高度分布更为均匀,且三个性能水准下的抗力中位值提高至原抗震结构体系的1.4~2倍。

基于美国规范的电厂结构优化及高性能结构体系研发

获奖情况:2022年中国安装协会科学技术进步奖二等奖一、成果研究背景电力是当代社会发展和人类日常生活中不可或缺的能源,是现代城市重要生命线系统之一。常规的能源电力结构设施的设计需保证强度和刚度满足规范要求。但在国内外一些地震高风险地区,常规的电力厂房结构设计方案不但造成经济成本过高,较大灾害下结构会经历较大损伤甚至倒塌,从而无法保证震后生产功能得到恢复,重大的经济损失和人员伤亡难以避免。

高耸烟囱风致振动的TPIMS减振数值分析

以某高耸烟囱为工程背景,提出了一种预测三维烟囱涡振响应的新方法。通过该方法可有效避免复杂的公式推导与数值计算;经连续随机离散流技术(consistent discrete random inflow generation,CDRFG)模拟紊流风场,建立两种减振系统的有限元模型,计算对比惯容减振系统(tuned parallel inerter mass system,TPIMS)与调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的风致振动减振效率。结果表明:新的预测方法能较准确地预测三维烟囱的涡振响应;基于相同质量比,惯容减振系统相比TMD有更高的减振效率,但其存在质点行程过大的问题,需要在具体工程设计中加以关注。

含重型储仓的工业厂房结构抗震设计方法研究

以美国ASCE/SEI 7-16与中国《建筑抗震设计规范》为例,梳理并对比了中美规范对含重型储仓工业厂房的抗震设计方法。同时,以一实际火电厂主厂房工程为例,基于厂房内煤斗设备特征与中美规范的相关要求,建立了煤斗与主厂房结构的整体模型。通过时程动力分析,将整体建模法与工程实际中常使用的另一种抗震分析方法——直接荷载法的设计结果进行了对比分析。结果表明,直接荷载法用于含重型储仓工业厂房结构的抗震设计时,与整体建模法存在较大误差。本文基于储仓设备动力特性与传力等效的思路,提出了等效简化模拟方法,计算结果表明,该简化方法在弹性范围内的地震响应接近整体建模法的设计结果。

大型复杂电力厂房结构振动台模型试验设计

本文以某大型电厂钢结构主厂房为原型,采用近似量纲法,设计制作了1/10的大尺度缩比振动台模型。基于振动台实验室设备的实际情况,确定了模型的几何缩尺比例及其他主要物理量的相似常数。针对后期模型的实际加工制作可行性,同时考虑影响结构响应的主要因素,对结构体系中主次构件缩比进行了简化。对于电厂中的重型煤斗设备,同时考虑尺寸与质量配重缩比等效的方式进行设计。对缩尺比例的试验模型基于有限元开展了数值模拟计算。数值模拟分析结果表明,缩比模型与原型结构在动力特性保持相似;在3条地震波的激励下,原型结构模型与缩比试验模型的层间位移角结果相近,说明了缩比模型的设计可真实反映原型结构的动力行为与抗震性能。本研究拟为复杂工业厂房等严重不规则结构的振动台试验模型设计提供了参考。