某大型钢框架煤塔复杂节点设计和分析VIP专享VIP免费

第1页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共9页某大型钢框架煤塔复杂节点设计和分析李海旺廉建中摘要：利用有限元软件ANSYS，对某大型煤仓支承框架结构的复杂节点域进行计算分析，结构表面：对复杂钢结构体系，因节点域构造复杂，其应力分布需采用有限元法补充计算，并应根据有限元分析结果进行承载力验算；节点域某些地方会进入塑性，如果塑性区较小可按计算部位的“平均应力”进行承载力验算，如塑性区过大应增大截面或增设加劲肋使其满足承载力的要求；所设计的节点域变形很小，腹板没有发生局部鼓曲，符合总体结构刚性节点的假定。关键词：钢结构煤塔；筒仓；节点域；有限元分析1工程概况该煤塔位于某焦化厂有限公司新厂区，设计最大储煤量达1800t，结构总高35m，长25.3m,宽7.2m，是煤焦生产线的关键控制工程，煤塔结构立面图如图1所示。根据工艺和结构布置的要求，该煤塔下部支承于4根钢筋混凝土柱之上，每根柱子的截面为1500mm×1500mm；上层为钢结构框架-支撑体系，位于楼面标高11.657m（梁底标高）以上，并将其分为8第2页共9页第1页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共9页层。煤塔两侧为直壁式，中间位弧形双肢的形式，表该19.960m处弧形的两肢合龙相交，煤塔纵向左端设有小斜坡，有段设有大斜坡，图1中粗线所表示的构件，在外围既是结构的支撑，又充当了大小斜坡的斜梁，大小斜坡与内部纵向弧形结构相贯；煤塔外壁及纵向弧形面上焊钢骨架铺设钢板，钢板上再铺石板以防煤粒对钢板的磨损和腐蚀，这样就形成在29.980m处给煤，在11.657m处卸煤的煤塔储煤区。2荷载和自然条件该钢结构的储煤区已经形成了一个狭长的异形筒仓，属于筒仓结构体系。但是实际工程中大多采用钢筋混凝土筒仓，国家也只是制定了GB50077-2003《钢筋混凝土筒仓设计规范》，全钢材质应用较少。由于煤塔在运用过程中，不但要受到煤粒下卸的冲击荷载，还要受到两侧捣固机的振捣动载，恒载和活载都比较大，受力复杂，传力路径不清晰。上述诸多因素造成了结构设计的困难，所以在使用设计软件PKPM-STS进行设计时，对于一些参数的选取只能通过对比选用最不利情况进行。2.1荷载的选取2.1.1恒荷载1）1、2、7层非煤仓部分设有工作平台，采用梁格上铺设花纹钢板，恒载标准值为0.471KN/㎡；2）屋面采用轻型屋面体系，恒荷载标准值取为0.5KN/㎡；第3页共9页第2页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共9页3）每个出料口下部吊挂一台给煤机，每台给煤机的恒荷载标准值为10KN；4）煤仓外部吊挂的捣鼓机的重力荷载标准值为70KN/台；5）电动葫芦的重力荷载标准值为5KN/台；6）皮带牵引机的重力荷载标准值为28KN/台；7）钢板的恒荷载标准值为78.5KN/㎡。2.1.2可变荷载1）楼面平台活荷载标准值：2.0KN/㎡；2）屋面活荷载标准值：0.5KN/㎡；4）雪荷载标准值为：0.25KN/㎡；5）风荷载标准值为：0.5KN/㎡；6）储煤活载：根据GB50077-2003计算储煤对仓壁的作用。2.1.3自然条件1）基本风压：0.50KN/㎡，地面粗糙度：C类；2）基本风压：0.25KN/㎡；3）抗震设防烈度为7度；设计地震分组为第一组；设计院基本地震加速度0.10g，g为重力加速度；4）抗震设防类别：丙类建筑；5）场地特征周期：Tg=0.35s；6）场地类别：Ⅱ类。2.2节点设计第4页共9页第3页共9页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共9页钢结构连接节点设计是钢结构整个设计工作中的重要环节，连接节点设计是否安全，对保证钢结构的整体性和可靠度、对制作安装的质量和进度以及整个建设周期和成本都有着直接的影响。连接节点的设计不仅要遵循简捷、可靠、便于施工的原则，而且还要考虑到施工水平。该工程设计为安装螺栓加焊接的节点连接方式。梁柱节点可分为柱贯通式和梁贯通式，考虑到本工程属高层工业建筑，所以采用柱贯通式梁柱节点。在框架底部（标高11.657m）考虑到结构整体性，采用梁贯通的形式，结构平面图如图2所示。在顶层，由于没有煤的荷载，只有屋面恒载和活载，考虑经济效益，采用门式刚架的结果形式。在设计中...