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水泥厂烧成窑尾工程为新型干法生产水泥厂的核心工程,窑尾结构高度大,平面尺寸较小,受工艺设备条件限制,结构布置复杂。目前窑尾结构设计存在诸多难题,我国尚没有专门的设计规范或规程,严重影响设计的合理性和安全性。本文从窑尾结构的实际工作状况出发,深入探讨窑尾结构的工作性能。采用有限元分析方法,对水泥厂窑尾结构体系的建模、框架柱截面形式和支撑形式的选择、结构的优化设计进行了系统研究,提出了水泥厂窑尾结构的建模及计算方法,应用有限元软件STAADCHINA并对STAADCHINA进行了二次开发,得出了水泥厂窑尾结构体系的最优框架柱截而形式和支撑形式,并指出设计中的控制因素和设计方法。 本文的分析主要以目前建设数量较多的1500t/d规模的水泥厂窑尾结构为研究对象,通过对计算模型的简化处理,并根据结构的实际荷载情况选取适当的基本荷载工况,然后进行荷载组合,得出合理的计算模型。在优化计算中分析了窑尾结构在水平荷载和竖向荷载联合作用下P-Δ效应对结构计算结果的影响,并对窑尾结构在地震作用下的动力性能进行了探讨。研究表明,窑尾结构框架柱为结构主要的承受竖向荷载构件,支撑在主要承受水平荷载的同时,也要承受平台主梁传来的竖向荷载,窑尾结构宜采用框撑结构体系。结构平台质心相对与平台柱端的侧移可以通过提高主梁弱轴的抗弯刚度得到有效控制。在窑尾结构设计中选用不同的框架柱截面形式和支撑形式对窑尾结构整体的工作性能以及工程造价都有很大的影响。钢管混凝土框架柱为最优柱截面形式,人字形支撑为最佳的支撑形式。另外,P-Δ效应和烈度为7度的地震作用在设计中不起控制作用。 通过计算分析,本文得到了窑尾结构的建模方法及框架柱和支撑设计的控制因素及设计方法,可供工程设计参考。