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大型钢结构自然通风冷却塔的受力分析

作　者: 王金
导　师: 徐海燕
学　校: 华东交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢结构冷却塔 ANSYS模拟静力分析模态分析稳定分析风荷载时程动力响应分析
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着社会的发展和进步，社会对电力的需求也越来越大，所以需要更多更大的火力发电厂来支撑社会对电力的需求，所以对与之配套的各种技术与建筑结构也就有了更高的要求。冷却塔对于火力发电厂来说是一个十分重要的建筑，在电厂的日常运行过程中负担着极为重要的作用。而现在冷却塔向着越来越高，越来越大，越来越复杂的方向发展着，对混凝土冷却塔是一个极为严峻的挑战，导致混凝土材料的缺陷表现的越来越明显。因此，现在冷却塔的材料有混凝土、钢筋混凝土、全玻璃钢结构、钢结构以及混合结构等。本文以钢材作为冷却塔的材料，对钢结构冷却塔这种大型的特种钢结构，通过大型通用有限元软件ANSYS建立一个三维有限元模型，采用线性滤波器法，通过MATLAB平台进行风荷载的计算机模拟，得到风荷载时程，然后对其进行4中分析：结构静力分析、模态分析、整体稳定分析、以及动力响应分析，为以后进行这方面工程设计提供一些指导借鉴。首先，按实际的尺寸建立一个三维有限元模型，在考虑结构自重和风荷载的情况下，对结构进行静力分析，其中的风荷载为规范中给出的等效风荷载。其分析结论可用作工程参考。其次，作为动力响应分析的基础，对模型进行了模态分析，提取结构模态。通过对模态的观察，可以确定结构的薄弱环节，也为结构的后续动力分析提供了重要的数据。然后，对于受压的钢结构来说，稳定问题是一个不可忽略的问题，所以对本结构进行稳定分析，以确定结构的整体稳定是否安全，还能了解结构的屈曲模态，以便指导实际的工程设计。最后，将风荷载时程输入结构进行，通过ANSYS运用谐波叠加法进行计算，获得结构的风荷载作用下的动力响应时程。从上面的4种分析中可以得出钢结构冷却塔的各种力学性能，从而得出结构的动静力特性，并将之进行比较，查看结构是否需要进行动力分析，结构是否符合设计的要求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
主要符号说明  8-9
第一章绪论  9-12
  1.1 研究背景及现状  9-11
  1.2 本文主要的研究内容  11-12
第二章风对建筑物作用的影响及风的特性  12-23
  2.1 风对建筑物的作用  12-13
  2.2 风的特性  13-22
    2.2.1 平均风  15-19
    2.2.2 脉动风  19-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章冷却塔结构静力分析  23-33
  3.1 工程概况  23-26
    3.1.1 气象条件  23
    3.1.2 冷却塔的基本参数  23-26
  3.2 荷载选取及模型的建立  26-28
    3.2.1 荷载  26-27
    3.2.2 建立模型  27-28
  3.3 静力分析  28-32
    3.3.1 静力荷载分析  28-29
    3.3.2 静力计算结构  29-31
    3.3.3 结构分析  31-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章冷却塔模态分析  33-40
  4.1 模态分析理论  33-34
    4.1.1 计算理论  33-34
    4.1.2 模态阶数的提取  34
  4.2 模态分析结果  34-39
  4.3 本章小结  39-40
第五章冷却塔结构整体稳定分析  40-46
  5.1 整体稳定分析理论  40-41
  5.2 稳定分析结果  41-45
  5.3 本章小结  45-46
第六章冷却塔在自重及风荷载作用下的动力响应分析  46-62
  6.1 引言  46
  6.2 风荷载时程模拟  46-54
    6.2.1 风速时程模拟概述  46-48
    6.2.2 线性滤波器法  48-50
    6.2.3 风荷载时程的生成  50-54
  6.3 时程分析结构  54-60
  6.4 结论分析  60
  6.5 本章小结  60-62
第七章结论与展望  62-64
  7.1 结论  62
  7.2 展望  62-64
参考文献  64-66
个人简历在读期间发表的学术论文  66-67
致谢  67

大型钢结构自然通风冷却塔的受力分析

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