大型煤氣柜結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載及干擾效應(yīng)研究

【摘要】：隨著我國煤氣業(yè)和大型企業(yè)的發(fā)展，對大型煤氣柜等儲氣結(jié)構(gòu)的需求不斷增大。大型煤氣柜一般設(shè)計成外壁厚很薄、外尺寸巨大的圓筒型結(jié)構(gòu)，在強風(fēng)作用下，煤氣柜筒體會產(chǎn)生變形，風(fēng)荷載成為其主要的控制荷載。鑒于煤氣柜在日常的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著重大的作用，因此，全面掌握這類結(jié)構(gòu)的表面風(fēng)壓分布規(guī)律、雙柜干擾效應(yīng)以及等效風(fēng)荷載與風(fēng)致響應(yīng)的計算，以便提出有效的抗風(fēng)措施非常必要。 本文以上海寶鋼煤氣柜為工程研究背景，開展了一系列研究并取得了一些有意義的研究成果。首先介紹了基于隨機振動理論的風(fēng)荷載及其風(fēng)振響應(yīng)的分析方法以及由Davenport提出的經(jīng)典抗風(fēng)設(shè)計方法——陣風(fēng)荷載因子法。 其次，詳細介紹了有、無周邊建筑物干擾兩種工況下煤氣柜的剛性模型風(fēng)洞測壓試驗概況，并通過風(fēng)洞試驗獲得了煤氣柜表面的風(fēng)壓分布特性。既具體分析了煤氣柜每層測點的平均風(fēng)壓系數(shù)及體型系數(shù)沿柜體環(huán)向的變化規(guī)律，也詳細分析測點的平均風(fēng)壓系數(shù)及體型系數(shù)沿柜體高度的變化規(guī)律。并通過兩種不同的煤氣柜柜體之間的間距，詳細探討了雙柜體之間的干擾效應(yīng)。 然后，通過建立煤氣柜結(jié)構(gòu)的ANSYS有限元模型，分析了該煤氣柜的自振特性；提出了采用陣風(fēng)荷載因子法來計算煤氣柜結(jié)構(gòu)的等效風(fēng)荷載及其風(fēng)致響應(yīng)。根據(jù)風(fēng)洞試驗結(jié)果，對煤氣柜頂部的風(fēng)致加速度響應(yīng)以及煤氣柜底部的基底剪力、基底彎矩隨風(fēng)向角的變化規(guī)律進行了分析與總結(jié)，并討論了有、無周邊建筑干擾下計算結(jié)果的差異及原因。 最后對煤氣柜分別又進行了有、無周邊建筑干擾的剛性模型天平測力試驗，得到煤氣柜兩個主軸方向基底剪力均值、均方根值以及基底彎矩均值、均方根值隨風(fēng)向角的變化情況，通過對比分析表明雙柜體之間存在一定的干擾影響；并計算分析得到煤氣柜的整體風(fēng)載體型系數(shù)，并將其與荷載規(guī)范進行了對比。 【關(guān)鍵詞】：煤氣柜結(jié)構(gòu) 風(fēng)洞試驗 干擾效應(yīng) 等效風(fēng)荷載 風(fēng)致響應(yīng) 剛性模型 天平測力
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TQ547.91;TU312.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 插圖索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 緒論14-23
• 1.1 特殊煤氣柜結(jié)構(gòu)及風(fēng)災(zāi)介紹14-15
• 1.2 結(jié)構(gòu)風(fēng)工程概述15-18
• 1.2.1 風(fēng)及風(fēng)特性15
• 1.2.2 風(fēng)對結(jié)構(gòu)的作用15-16
• 1.2.3 風(fēng)工程的主要研究方法16-18
• 1.3 建筑群干擾效應(yīng)的研究歷史及現(xiàn)狀18-19
• 1.3.1 研究歷史18
• 1.3.2 研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 高層結(jié)構(gòu)靜力等效風(fēng)荷載及其響應(yīng)的研究概述19-22
• 1.4.1 順風(fēng)向荷載及其響應(yīng)19
• 1.4.2 橫風(fēng)向荷載及其響應(yīng)19-20
• 1.4.3 扭轉(zhuǎn)荷載及其響應(yīng)20
• 1.4.4 國內(nèi)外風(fēng)荷載規(guī)范概述20-21
• 1.4.5 等效靜力風(fēng)荷載及響應(yīng)研究存在的不足21-22
• 1.5 本文的主要內(nèi)容和研究工作22-23
• 第2章 高層抗風(fēng)設(shè)計理論及方法研究23-35
• 2.1 隨機振動理論23-26
• 2.2 平均風(fēng)荷載作用及其響應(yīng)26-27
• 2.3 脈動風(fēng)荷載作用及其響應(yīng)27-29
• 2.4 高層靜力等效風(fēng)荷載及其響應(yīng)的計算方法29-33
• 2.4.1 概述29
• 2.4.2 陣風(fēng)荷載因子(GLF)法29-31
• 2.4.3 慣性風(fēng)荷載(IWL)法31
• 2.4.4 荷載響應(yīng)相關(guān)(LRC)法31-33
• 2.4.5 彎矩陣風(fēng)荷載因子(MGLF)法33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第3章 煤氣柜剛性模型風(fēng)洞試驗35-45
• 3.1 前言35
• 3.2 工程簡介35-36
• 3.3 風(fēng)洞試驗設(shè)備36-37
• 3.3.1 風(fēng)洞介紹36-37
• 3.3.2 試驗設(shè)備及測壓系統(tǒng)37
• 3.4 大氣邊界層風(fēng)場的模擬37-39
• 3.4.1 平均風(fēng)速37-38
• 3.4.2 湍流強度38-39
• 3.5 試驗設(shè)計39-44
• 3.5.1 試驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計和測壓點布置39-42
• 3.5.2 試驗概況42-43
• 3.5.3 試驗工況43
• 3.5.4 參考點位置43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 煤氣柜表面風(fēng)壓分布特性及干擾效應(yīng)研究45-63
• 4.1 試驗數(shù)據(jù)處理45-47
• 4.1.1 風(fēng)壓系數(shù)45-46
• 4.1.2 風(fēng)壓系數(shù)與建筑物局部體型系數(shù)的轉(zhuǎn)換46-47
• 4.2 剛性模型測壓試驗結(jié)果及分析47-51
• 4.2.1 風(fēng)壓系數(shù)變化規(guī)律47-50
• 4.2.2 體型系數(shù)變化規(guī)律50-51
• 4.3 鄰近柜體的干擾效應(yīng)分析51-61
• 4.3.1 雙柜體間距 233m 干擾效應(yīng)分析52-55
• 4.3.2 雙柜體間距 108m 干擾效應(yīng)分析55-58
• 4.3.3 不同雙柜體間距干擾效應(yīng)對比分析58-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第5章 煤氣柜等效風(fēng)荷載分析研究63-75
• 5.1 背景工程設(shè)計風(fēng)壓及結(jié)構(gòu)阻尼63
• 5.2 結(jié)構(gòu)動力特性分析63-65
• 5.3 等效風(fēng)荷載及風(fēng)致響應(yīng)計算65-74
• 5.3.1 風(fēng)荷載時程計算65-66
• 5.3.2 等效風(fēng)荷載及風(fēng)致響應(yīng)計算66-68
• 5.3.3 風(fēng)致加速度響應(yīng)分析68-70
• 5.3.4 等效風(fēng)荷載分析70-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第6章 煤氣柜測力試驗及整體體型系數(shù)研究75-86
• 6.1 煤氣柜測力試驗概況75-77
• 6.1.1 測力試驗?zāi)Ｐ?/span>75-76
• 6.1.2 測力系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)76
• 6.1.3 試驗風(fēng)向角及體軸坐標(biāo)系76-77
• 6.1.4 試驗工況77
• 6.2 煤氣柜氣動力系數(shù)研究77-80
• 6.2.1 氣動力系數(shù)的計算77-78
• 6.2.2 氣動力系數(shù)的變化規(guī)律78-80
• 6.3 周邊柜體對測力結(jié)果的干擾影響80-82
• 6.4 整體風(fēng)載體型系數(shù)的計算與分析82-85
• 6.4.1 整體風(fēng)載體型系數(shù)的計算方法83
• 6.4.2 整體風(fēng)載體型系數(shù)分析83-85
• 6.5 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論與展望86-89
• 參考文獻89-93
• 致謝93-94
• 附錄A (攻讀學(xué)位期間主持和參加的科研項目)94

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低層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅風(fēng)洞試驗研究及數(shù)值分析    聶少鋒

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