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大量宏观震害和强震记录表明,在高烈度区竖向地震作用对建筑物的影响是非常明显的,竖向地震现在已日益引起人们的重视。大型火力发电厂是重要的生命线工程,在强烈地震作用下会产生严重的破坏甚至倒塌,将造成巨大的经济损失和人员伤害。火电锅炉作为火电厂最重要的电力设施之一,其抗震能力主要由锅炉构架提供。因此,对锅炉构架结构的竖向抗震性能进行研究具有重要的理论意义和实用价值。
本文运用大型有限元分析软件SAP2000对一台位于土耳其的大容量机组锅炉构架建立了三维杆系计算模型,并进行了自振特性分析、竖向地震作用下的弹性反应分析和弹塑性反应分析。
在对锅炉构架的自振特性分析中,利用SAP2000动力分析中模态分析功能,计算出结构的十五阶频率及相应振型。第七振型为竖向振型,其竖向振动主要源于悬吊炉体的竖向振动。
在对锅炉构架的弹性反应分析中,通过反应谱法和时程分析法分析了锅炉构架柱和大板梁在竖向地震作用下的内力和变形,并对锅炉构架在工程安装和正常运行两种状态下的模型的竖向地震反应进行了对比,计算出结构的内力比、竖向位移及相应的时程曲线。结果表明:正常运行状态下的锅炉构架在多遇地震下的竖向抗震性能更优。
在对锅炉构架的弹塑性反应分析中,提出了一种竖向静力弹塑性分析方法,并利用该方法得到了锅炉构架在工程安装和正常运行两种状态下的模型的塑性铰发展图、荷载—位移曲线以及竖向能力谱、需求谱,结构达到性能点时的竖向位移和挠度,从而发现结构中的薄弱部位。结果表明:正常运行状态下的锅炉构架在罕遇地震下的竖向抗震性能更优。
本文通过以上分析,对这种复杂的锅炉构架结构的竖向地震反应能有较全面的了解,希望能为工程设计实践提供参考。