基于協(xié)同機(jī)理塔架式鋼煙囪設(shè)計(jì)研究.pdf

1、塔架式鋼煙囪是由內(nèi)部排煙筒和外部塔架共同組成穩(wěn)定體系的鋼煙囪，排煙筒主要承擔(dān)自身豎向荷載，水平荷載主要由外部塔架承擔(dān)?！稛焽柙O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50051-2013)中第10.2.4條和第10.2.6條規(guī)定:塔架與排煙筒之間可采用滑道式連接。在計(jì)算時(shí)，塔架和排煙筒分別獨(dú)立計(jì)算，不考慮塔架和排煙筒之間剛度的相互影響。隨著工業(yè)的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，塔架式鋼煙囪高度越來(lái)越高，排煙筒的直徑和剛度亦越來(lái)越大。應(yīng)充分利用排煙筒的自身強(qiáng)度和剛度，與

2、外側(cè)塔架協(xié)同工作，一起抵抗水平荷載作用。因此有必要對(duì)塔架-排煙筒協(xié)同工作體系進(jìn)行深入研究，為工程設(shè)計(jì)提供參考。本文的主要工作及成果如下:
　　1)總結(jié)關(guān)于塔架式鋼煙囪的材料、選型、荷載和計(jì)算原理等設(shè)計(jì)原則，為后續(xù)研究工作提供理論基礎(chǔ)。
　　2)結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)塔架式鋼煙囪分別采用規(guī)范設(shè)計(jì)法和采用協(xié)同工作設(shè)計(jì)法進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)受力分析。通過(guò)動(dòng)力特性和有限元結(jié)果對(duì)比分析表明兩者在自振周期、振動(dòng)模態(tài)、塔柱內(nèi)力、水平位移等方面有一定差

3、別。采用協(xié)同工作設(shè)計(jì)的塔架式鋼煙囪結(jié)構(gòu)不但結(jié)構(gòu)整體性好，而且在同等目標(biāo)條件下用鋼量省。工程實(shí)際中應(yīng)采用塔架-排煙筒協(xié)同工作體系進(jìn)行塔架式鋼煙囪設(shè)計(jì)。
　　3)分析塔筒連接方式、排煙筒的厚度、塔架底部寬度與高度之比等參數(shù)對(duì)協(xié)同工作體系的塔架式鋼煙囪的動(dòng)力特性影響規(guī)律。通過(guò)對(duì)協(xié)同工作的塔架式鋼煙囪動(dòng)力特性影響參數(shù)分析，主要得到以下結(jié)論:①塔架與排煙筒連接方式和排煙筒的筒壁厚度對(duì)結(jié)構(gòu)的自振周期影響不大，其影響值均在6％左右。②隨著塔架底

4、部寬度與高度的比值減小，結(jié)構(gòu)的各階自振周期和各高度處的側(cè)移值相應(yīng)地呈線性增加。③基于協(xié)同機(jī)理塔架式鋼煙囪設(shè)計(jì):塔架與排煙筒的連接采用強(qiáng)連接（層層連接）;排煙筒的筒壁厚度滿足設(shè)計(jì)要求即可;風(fēng)荷載相對(duì)大的地區(qū)，塔架底部寬度與高度之比應(yīng)選擇大值。
　　4)本文采用線性濾波法模擬風(fēng)荷載，對(duì)協(xié)同工作體系的塔架式鋼煙囪進(jìn)行動(dòng)力風(fēng)振響應(yīng)分析。結(jié)果表明:①該方法求得的塔架風(fēng)荷載時(shí)程樣本可以代替真實(shí)的風(fēng)荷載進(jìn)行塔架風(fēng)振分析。②從節(jié)點(diǎn)位移峰值及風(fēng)振系