煤氣化高層工業(yè)廠房抗震性能與設(shè)計方法研究.pdf

1、我國能源“煤多油少”，煤炭的利用率不高，經(jīng)濟發(fā)展與能源短缺的矛盾日益突出。為了提高能源的使用效率，緩解石油緊張狀況，我國從2000年開始實施“煤代油”計劃。2007年1月，國家發(fā)改委組織編制了《煤炭工業(yè)“十一五”發(fā)展規(guī)劃》，提出要有序推進(jìn)煤炭轉(zhuǎn)化示范工程建設(shè)。煤氣化高層工業(yè)廠房是煤氣化工程中的關(guān)鍵性廠房。該廠房結(jié)構(gòu)、設(shè)備高大，設(shè)備與結(jié)構(gòu)的聯(lián)系復(fù)雜。在地震作用下，設(shè)備與結(jié)構(gòu)之間存在復(fù)雜的動力相互作用。有關(guān)的研究較少。設(shè)計者往往不考慮相互作

2、用，這將加大廠房遭遇地震災(zāi)害的風(fēng)險。為了使國家能順利實施《煤炭工業(yè)“十一五”發(fā)展規(guī)劃》，降低這類廠房的地震風(fēng)險，有必要對煤氣化高層工業(yè)廠房抗震性能進(jìn)行深入研究。 本文運用有限元分析軟件ANSYS，對某個典型煤氣化高層工業(yè)廠房，在不同的影響參數(shù)條件下，進(jìn)行地震時程分析，深入探討設(shè)備與結(jié)構(gòu)的相互作用，研究不同影響參數(shù)下廠房的抗震性能。考慮到煤氣化廠房在全國各地建設(shè)，選擇不同的地震動參數(shù)對廠房進(jìn)行抗震性能研究，這樣有利于廠房在全國各地

3、的推廣建設(shè)；考慮到廠房中的設(shè)備較多，并且存在不同的工作狀態(tài)，選擇不同的設(shè)備參數(shù)對廠房進(jìn)行研究，全面了解廠房在不同狀態(tài)下的抗震性能；最后，通過改善既有廠房中設(shè)備與結(jié)構(gòu)的連接技術(shù)條件，達(dá)到改善廠房抗震性能的目的。關(guān)于地震動參數(shù)的研究工作：先確定廠房的地震最不利方向，然后分別探討廠房在不同場地特征周期、不同地震動峰值加速度條件下的抗震性能。關(guān)于設(shè)備參數(shù)的研究工作：先對不同的設(shè)備工作狀態(tài)(操作狀態(tài)、停產(chǎn)狀態(tài)和事故狀態(tài))進(jìn)行研究，然后對主次設(shè)備之

4、間的影響進(jìn)行研究。關(guān)于改善廠房抗震性能的研究工作：先對調(diào)整設(shè)備一結(jié)構(gòu)連接技術(shù)參數(shù)，改善主設(shè)備抗震性能進(jìn)行研究，然后對設(shè)置耗能減震裝置的可行性進(jìn)行探討，減小主設(shè)備地震效應(yīng)。 本文上述三個方面研究工作的主要結(jié)果有：(1)廠房縱向是地震的最不利方向；地震動參數(shù)對設(shè)備與結(jié)構(gòu)相互作用有重要的影響。在相同地震動參數(shù)條件下，考慮設(shè)備與結(jié)構(gòu)相互作用影響時，廠房主結(jié)構(gòu)地震效應(yīng)減小；主設(shè)備地震效應(yīng)增大；(2)設(shè)備不同的工作狀態(tài)，對設(shè)備與結(jié)構(gòu)的相互作

5、用影響較大。主設(shè)備在所有設(shè)備的相互作用中占主要地位。(3)控制設(shè)備與結(jié)構(gòu)連接節(jié)點的參數(shù)在一定范圍內(nèi)，可以使主設(shè)備的地震效應(yīng)最?。辉O(shè)置耗能器可以有效減小主設(shè)備的地震效應(yīng)。 本文的研究工作得到以下主要結(jié)論：(1)煤氣化高層工業(yè)廠房的抗震設(shè)計有必要考慮主設(shè)備與結(jié)構(gòu)的相互作用，如果不考慮主設(shè)備與結(jié)構(gòu)的相互作用，廠房結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計偏于安全，主設(shè)備的抗震設(shè)計偏于危險。(2)考慮主設(shè)備與結(jié)構(gòu)的相互作用的影響后，不同的場地特征周期條件下，廠房結(jié)

6、構(gòu)頂層位移平均小108％(98％～128％)，廠房底部水平剪力平均小128％(82％～208％)，主設(shè)備頂點位移平均大2264％(1873％～3119％)；不同地震峰值加速度條件下，廠房結(jié)構(gòu)頂層位移平均小30％(-70％～65％)，廠房底部水平剪力平均小66％(31％～90％)，主設(shè)備頂點位移平均大4314％(2235％～5726％)。(3)設(shè)備與結(jié)構(gòu)的相互作用使主設(shè)備的地震位移明顯增大(增大1873％～5726％)，建議對已有的設(shè)備進(jìn)