冷却塔在火力发电中有着非常重要的作用,随着社会的进步和工业的发展,冷却塔的体型越来越大,结构形式越来越复杂,混凝土材料的缺陷表现的越来越突出,而钢结构冷却塔具有自重轻、施工方便、冷却效率高及结构体系布置灵活的优点,正在逐渐取代传统的材料。冷却塔属于高耸结构,风荷载对结构性能影响很大,钢结构冷却塔表面覆盖面板,受力时受蒙皮效应影响,对结构的整体受力性能及稳定性有一定影响,而目前国内外对于钢结构冷却塔的研究均未考虑其蒙皮效应,因此本课题主要考虑钢结构冷却塔蒙皮效应对整体结构稳定性的影响,建立考虑蒙皮面板的结构有限元建模分析方法,开展考虑蒙皮结构冷却塔的静力稳定性分析,并基于整体结构风洞试验,进行结构风振响应及风振系数分析,主要工作如下:(1)考虑蒙皮面板与杆件的不同连接方式,在ANSYS中建立了考虑蒙皮效应的冷却塔结构有限元分析模型,模型中基于三方向刚度等效原则将压型铝板等效成各向异性平板,并进行了有限元验证。通过对比不同模型计算结果的差异,最终确定利用弹簧单元来模拟连接面板与杆件的自攻螺钉连接。为得到自攻螺钉刚度曲线,设计并开展了一系列自攻螺钉抗剪性能试验,得到了不同连接板厚和螺钉直径下的荷载-位移曲线,简化后作为弹簧的刚度曲线输入整体结构计算模型。(2)开展钢结构冷却塔刚性模型测压风洞试验,通过增加外表面粗糙度的方法模拟雷诺数效应,并通过在内表面贴条的方式模拟结构的内部杆件,分别得到了结构内外表面的风压系数分布,并与规范进行了对比。之后对风洞试验得到的风压点进行插值和加密,在有限元软件ANSYS中基于时程分析的方法对结构进行风振响应分析,获得结构各个位置的位移响应时程,计算位移风振系数,得出位移风振系数在迎风面较小,背风面较大,且沿高度增大呈先减小后增大的规律。(3)进行了考虑蒙皮面板钢结构冷却塔的非线性稳定性分析,考虑高度、网格尺寸、面板厚度及弹簧刚度等参数,对钢结构冷却塔进行非线性稳定性参数分析,总结各参数对结构稳定性能的影响规律,并对典型算例进行细致分析,提取弹簧的受力状态、对节点刚度状态分布以及不同网格结构的破坏模式进行总结,得出不同破坏模式与网格尺寸大小有关,网格尺寸较小时,除了发生喉部凹陷外,风吸区也发生局部失稳,最终引起整体失稳。