煤气化高层工业厂房的建模分析与消能减振设计

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煤气化高层工业厂房是煤气化工程中的关键性厂房,对煤气化技术的正常运行起着关键性作用。由于化工厂房自身的特殊性,附属结构及设备对结构动力特性的影响显著,在地震作用下,结构与设备之间存在着复杂的动力相互作用,而设计者往往不考虑相互作用,这将加大厂房遭遇地震灾害的风险。因此,需要全面分析该类煤气化高层工业厂房结构的动力特性并进行减振设计,确保其在地震作用下不至于产生重大灾害。  本文运用有限元分析软件ANSYS,对某典型煤气化高层框架结构工业厂房进行地震时程分析,研究粘滞流体阻尼器对结构的振动控制效果。首先根据设备的不同工作状态以及主次设备不同的建模方式建立了多个计算模型,通过对不同计算模型的自振频率、振型参与系数以及振型性质的对比,深入探讨设备与结构的相互作用,建立合理的计算模型;其次,建立不同的计算模型,讨论钢支撑、减小结构柱截面以及加入阻尼器对结构的影响;最后,通过对四个不同结构计算模型的煤气化高层工业厂房进行地震荷载作用下的时程分析,验证粘滞流体阻尼器对厂房结构进行振动控制的可行性。  本文研究工作得到主要结论如下:  1、煤气化高层工业厂房结构的计算模型有必要考虑结构与设备的相互动力作用,传统抗震设计的构件截面过大,增加建筑成本。  2、在煤气化高层框架结构工业厂房中装设粘滞流体阻尼器具有较为明显的减振效果,降低了地震作用下结构的位移和速度峰值,对结构的位移和速度均有一定的控制率。  3、阻尼器减振效果和结构的速度有一定的对应关系,且随着层高的增加,阻尼器对结构位移与速度振动控制率逐渐增大。粘滞流体阻尼器的利用可以减轻结构自重,更大程度上降低建筑造价,节约建筑材料的使用。
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