李紅雨

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支承收塵器類(lèi)設(shè)備框架結(jié)構(gòu)分析方法

李紅雨

水泥廠中有諸多場(chǎng)合容易產(chǎn)生粉塵，如礦山的采掘，原料的破碎、烘干、研磨及運(yùn)輸，都不可避免地產(chǎn)生粉塵，眾多收塵設(shè)備也會(huì)在這些生產(chǎn)車(chē)間中采用。如何準(zhǔn)確計(jì)算分析支承此類(lèi)設(shè)備的結(jié)構(gòu)是我們要面對(duì)的問(wèn)題。本文將從設(shè)備荷載及設(shè)備的布置形式入手，找出在各種布置形式及各種荷載方式下正確合理的結(jié)構(gòu)分析方法及注意事項(xiàng)。

1設(shè)備布置形式及荷載方式

1.1設(shè)備布置形式

根據(jù)收塵類(lèi)設(shè)備的布置與結(jié)構(gòu)的相對(duì)關(guān)系可將其類(lèi)型分為以下三種：

（1）設(shè)備（收塵或空冷器等）直接落于地面，由凸出地面的小短柱支承，見(jiàn)圖1（形式一）。該類(lèi)結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，通常設(shè)計(jì)為帶混凝土立柱的整板基礎(chǔ)。

圖1　形式一

（2）設(shè)備自帶鋼架落于下部支承框架上，見(jiàn)圖2（形式二）。此下部支承框架也可以作為電力室等其他用途。

圖2　形式二

圖3　形式三

（3）設(shè)備直接支承在框架結(jié)構(gòu)頂部，見(jiàn)圖3（形式三）。該類(lèi)結(jié)構(gòu)可以看作為形式二的變體，即把原本設(shè)備自帶的鋼架由下部結(jié)構(gòu)代替，作為支承結(jié)構(gòu)的一部分。

1.2設(shè)備荷載方式

對(duì)于結(jié)構(gòu)分析而言，一個(gè)很重要的要素即是如何采用結(jié)構(gòu)模型合理模擬，從而使荷載及其分布更接近于實(shí)際情況，以保證受力體的安全且不造成浪費(fèi)。根據(jù)設(shè)備的體量，提供資料的一方會(huì)按照如下幾種方式提出設(shè)備荷載以供結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)采用。為了能合理分析保證結(jié)構(gòu)的安全，我們也可以要求設(shè)備方以某種方式提出荷載以供結(jié)構(gòu)計(jì)算。

（1）荷載方式一：通常為小型收塵類(lèi)設(shè)備提荷方式，見(jiàn)表1。

（2）荷載方式二：此種方式是目前較常用的提供資料方式，見(jiàn)表2。建議此種情況下應(yīng)細(xì)化荷載工況（如正常工作狀態(tài)、事故荷載等），這樣才能更準(zhǔn)確地計(jì)算及優(yōu)化設(shè)計(jì)。

表1　荷載方式一

（3）荷載方式三：在某些特殊情況下，為了能更準(zhǔn)確的分析下部支承結(jié)構(gòu)或者在特別的要求下，設(shè)備方可以以如下方式提出荷載供計(jì)算采用，見(jiàn)表3。此種荷載方式的不當(dāng)之處為在地震工況下，其地震作用由下部支承結(jié)構(gòu)及設(shè)備共同確定。不過(guò)相較以上兩種荷載方式，其受力分析更為準(zhǔn)確。

表2　荷載方式二，kN

表3　荷載方式三

2分析注意事項(xiàng)

不同的荷載方式及設(shè)備的體量應(yīng)采取不同的分析方法，主要涉及兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，即荷載的正確施加及結(jié)構(gòu)模型的合理模擬。

（1）在荷載方式一下，小體量類(lèi)收塵設(shè)備計(jì)算時(shí)，可直接將荷載布置于受力點(diǎn)處并手算風(fēng)載及地震工況（可以底部剪力法計(jì)算）下產(chǎn)生的附加彎矩及剪力施加于結(jié)構(gòu)上，另外建議在計(jì)算地震作用效應(yīng)時(shí)應(yīng)乘以增大系數(shù)3，此增大部分不應(yīng)往下傳遞，但與該凸出部分相連的構(gòu)件應(yīng)計(jì)入。

（2）在荷載方式二下，應(yīng)盡可能按設(shè)備實(shí)際構(gòu)件及剛度進(jìn)行模擬，以期得到正確的傳力途徑及動(dòng)力特性。應(yīng)讓設(shè)備提供商提供設(shè)備柱、支承等布置圖以及各荷載工況下其重心位置及作用點(diǎn)等信息。模型建立時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：模型的高度應(yīng)與設(shè)備等效并在設(shè)備重心處設(shè)置層，收塵箱體部分可模擬為中心支承框架結(jié)構(gòu)并應(yīng)使其剛度盡可能與設(shè)備一致；模擬的設(shè)備構(gòu)件應(yīng)將其質(zhì)量密度設(shè)為0，以避免重復(fù)考慮自重；風(fēng)載的施加可以以點(diǎn)荷載方式加于框架節(jié)點(diǎn)上或在模擬體上建立虛面，以面荷載方式施加；重心以下柱及支承的模擬應(yīng)引起注意，特殊情況下應(yīng)進(jìn)行支承單拉桿設(shè)置以避免由于支承剛度過(guò)大使其作為斜柱起作用，改變力流傳遞途徑，為下部支承結(jié)構(gòu)安全留下隱患；設(shè)備柱腳的模型簡(jiǎn)化應(yīng)與設(shè)備實(shí)際受力相一致，避免鉸接剛接支座的設(shè)置錯(cuò)誤，造成受力下部支承結(jié)構(gòu)的局部破壞。

（3）在荷載方式三下，可不對(duì)設(shè)備進(jìn)行模擬而直接將各工況下的荷載施加于下部支承點(diǎn)處。此外下部結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意采用底部剪力法方式（通常下部結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、符合規(guī)范要求）并與上部的設(shè)備荷載相應(yīng)工況進(jìn)行疊加組合，注意其方向性，風(fēng)載也是一樣。在高震區(qū)情況下，建議同時(shí)建立類(lèi)似與荷載方式二下的整體模型進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，采用包絡(luò)值作為計(jì)算結(jié)果。

（4）在高震區(qū)或在地震起控制作用的情況下，應(yīng)對(duì)荷載進(jìn)行優(yōu)化，選擇正常工作狀態(tài)下的積灰荷載參與地震作用以減小重力代表值，其組合值系數(shù)應(yīng)按實(shí)際情況采用。

（5）關(guān)于阻尼比：對(duì)于上層為鋼結(jié)構(gòu)，下層為鋼筋混凝土的混合型結(jié)構(gòu)，應(yīng)整體協(xié)同分析，其阻尼比與上部和下部結(jié)構(gòu)的組成比例有關(guān)?？拐鹨?guī)范根據(jù)位能等效原則提出兩種計(jì)算整體結(jié)構(gòu)阻尼比的方法：振型阻尼比法及統(tǒng)一阻尼比法。兩種方法對(duì)于獲得實(shí)際工程阻尼比均有一定的操作難度，建議實(shí)際分析時(shí)可以根據(jù)上下兩種結(jié)構(gòu)的體量占比，結(jié)合規(guī)范中各結(jié)構(gòu)形式對(duì)于阻尼比的規(guī)定，采用內(nèi)插法的方式確定混合結(jié)構(gòu)的阻尼比。

3　結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)設(shè)備布置形式及荷載方式的總結(jié)，找出了各種情況下支承收塵器類(lèi)設(shè)備框架結(jié)構(gòu)的分析方法及注意事項(xiàng)，以保證結(jié)構(gòu)的安全性及分析的合理性。特殊情況下應(yīng)采用不同的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型或多次分析取包絡(luò)值法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

［1］GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

Structure Analysis Method of Main Frame for Supporting Dust Collector

TQ172.文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-6171（2016）02-0040-02

通訊地址：天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津300400；2015-07-11；編輯：趙蓮