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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、钢桁架替换为多边形网状支承结构。首先进行多边形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对多边形网状支承结构进行竖向荷载的工况分析并对多边形网状构件的截面尺寸进行验算,最后对多边形网状支承结构进行了地震时程分析。重点讨论了多边形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作为设计参考。
本文得出的主要结果有:1、经过ANSYS分析多边形网状支承结构是可行的。采用多边形网状钢结构可以使结构在主设备静力荷载作用下受力比较均匀,设备的荷载主要以8个集中荷载的形式作用在结构上。较之厚板结构,其可以大大减轻结构自重,节省材料,对结构抗震也有利;较之钢桁架结构,其与设备的连接增加,网状能更好与设备接触安装。2、结构在不同的地震波作用下,反应是各不相同的。其中,无论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、井字梁结构改换为多边形网状支承结构是可行的,改换后,上下协调一致。2、采用多边形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,结构的位移反应随时间变化也是各不相同的。竖向地震波比水平向地震波对结构的竖向位移影响大。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。通过分别对结构输入水平方向和竖直方向的地震波分析,得出结构在竖向地震波的作用下反应较大,即纵向是结构的不利方向,且结构的位移值在竖向地震波下均比水平地震波作用时大。
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考价值。