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干煤棚是火电厂中存储煤的一种大型库房,工艺要求跨度大、净空高,满足存储和装卸煤的作业空间。球面网壳干煤棚结构由于占地少、储煤量大,近似的全封闭设计能实现更大程度上的环保意义,抗自然灾害能力强等特点,而越来越受到业主的青睐,在近几年兴建的干煤棚形式中所占的比例越来越大。目前,此类结构设计时,往往将上部网壳屋盖与下部挡煤墙单独设计,而网壳屋盖的设计多参考《网壳结构技术规程》(JGJ61-2003)。随着储煤结构向大型化发展及网壳在屋盖结构中的不断应用,这种理想化的设计思路虽然能大大简化大跨度干煤棚的设计分析工作。但上下部结构协同工作程度究竟如何,这种简化是否合理,特别是得到的地震作用响应能否反映网壳屋盖的实际工作状态,尚缺少系统研究。 在分析大量的干煤棚工程的基础上,本文选用典型的胜利东二号干煤棚工程为例,建立了考虑上部网壳结构和下部挡煤墙协同工作的整体有限元模型,并采用连接单元模拟实际工程中上下部连接常用的弹性支承、固定铰支承、释放径向支承,为进一步研究干煤棚整体结构静、动力性能做好准备。 本文主要做了以下工作: 1.考虑不同连接方式、下部挡煤墙高度、厚度改变等因素的影响,系统地分析研究了该结构的静力特性,掌握了该结构内力和变形规律:三种模型主要受力杆件静内力及变形最大处的节点位移无明显差别;网壳边缘的杆件静内力及节点X向位移差别明显。 2.采用模态分析的方法分析研究了该结构振动特性,得到结构的各阶频率和振型;采用弹性时程分析法、弹塑性时程分析法分析对比了多遇地震单向输入和三向输入下的结构响应,罕遇地震下的结构弹塑性响应等,重点关注了三种连接方式的差别,基本摸清了主要影响因素。 3.采用弹性支承的方式不仅能有效的减小上部网壳对下部结构的水平推力,同时支座处环向杆的内力不会明显增加。因此采用弹性支承的方式能更好的考虑上下部结构之间的协同工作,建议此类结构设计时采用弹性连接的方式。 4.与三种连接对应建立了三个简化模型,通过改变挡煤墙的厚度、高度研究了使用简化模型的可行性,指出网壳半跨1/3~1/2处的杆件需进行内力调整,并经统计整理给出了内力调整系数的建议值,为工程应用提供了技术依据。