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四邊形塔架煙囪結構的設計的理念是什么？
發布時間：
2022-11-25
來源：
四邊形塔架煙囪結構的設計的理念是什么?
塔架煙囪因其耗鋼量小、占地面積小、工期短，近年來在電廠超低排放改造工程中受到越來越多業主的青睞。塔式煙囪是一種新型的煙囪，由鋼結構塔架和鋼煙囪作為一個整體進行受力。塔的剛度很大，可以為煙囪提供側向支撐，從而控制煙囪的頂部位移。煙囪應在自身剛度允許范圍內盡可能提供側向支撐，剛度不足的部分應由鋼結構塔架提供。塔架為鋼框架結構，煙囪為筒形結構。兩種不同形式的鋼結構承受相同的力和協調變形，這是很難設計的。
本文以四邊形塔架煙囪為例，采用有限元軟件MIDAS對結構進行建模，并根據實際情況對結構和荷載組成進行了模擬。通過大量的計算，闡明了結構在不同荷載條件下的力學性能和變形特征，并提出了改進四邊形塔式煙囪設計的建議。
四邊形塔架煙囪結構模型：
四邊形塔架煙囪結構由四邊形鋼結構框架和圓柱形煙囪組成，類似于傳統的框架-芯管結構。外塔為框架結構，內煙囪為圓筒結構。這兩個組件共同作用形成一個整體結構。
通過MIDAS軟件建立了結構的有限元模型：煙囪高度為100.0m，底部直徑為6.0m，出口直徑為5.5m;塔高70.0m，塔平面尺寸6.6m×6.6m，每層高5.0m，共14層;塔架底部增加了一個輔助跨度，跨度為6.6米，距塔架4.5米，共4層，以支撐穿過的其他管道;副跨與塔架鉸接。鋼框架采用MIDAS中的梁單元，煙囪體采用殼單元進行模擬。根據計算精度的需要，結構上部的網格劃分比較大，底部的網格比較密集。這種結構的水平荷載計算與結構的自振周期有關。采用MIDAS軟件建立的有限元模型進行試驗計算。確定結構構件的基本尺寸后，進行模態分析以確定結構的自振周期，然后可以計算結構的風荷載和地震荷載。結構的前四種模式均為整體變形模式。前兩種模式具有短周期和閉合周期，是結構的主要控制模式。第三階和后續更高階模態的固有振動周期較大，在計算中可以忽略不計。
煙囪的前兩種模式是垂直于塔立面的整體彎曲變形，因此該模式受底部開口的影響很大，需要根據開口的位置和尺寸進行分析。根據有限元軟件分析，當煙囪底部開口較小時(如四邊形塔式煙囪結構的一種模式)，對角方向上的整個荷載發生彎曲。當煙囪底部的孔洞較大時，煙囪底部的剛度會大大減弱。
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