浏览：次 2019-01-28 12:44
[ 摘要 ] 针对某电厂钢结构烟囱在风载环境下出现的局部裂缝，根据设计单位提供的按规范所计算的风载荷，将烟囱用详细的板壳单元作有限元静力分析，模型中将圆筒与肋板、钢索、支承加固及焊接等均用板壳单元来模拟，计算总体与局部应力。同时，对提供的风载荷用材料力学方法进行评估，包括应力、挠度和板失稳。本文所采用的计算方法对承风载的大型钢结构具有通用性。
[ 关键词 ] 钢烟囱、风载环境、强度分析
1 前言
某电厂钢结构烟囱，原来强度分析采用的“GBJ 9-87”，“GBJ 17-88”规范认为是适用的。计算中风载荷公式中参数的选取及强度分析和变形结果的评定方法等均是按规范要求进行的。但由于厂房分布不合理及所处地理环境恶劣，经过一段时间的运行，在烟囱支撑加固区域出现裂缝，并有进一步扩展的趋势。
为了对该钢烟囱结构局部部位产生裂缝的原因作详细的力学分析，根据上海核工程研究设计院提供的按规范所计算的风载荷，将烟囱用详细的板壳单元作有限元静力分析，计算用ANSYS7.0大型结构力学分析程序，模型中将圆筒与肋板、钢索、支承加固及焊接等均用板壳单元来模拟，计算总体与局部应力。同时，对提供的风载荷用材料力学方法作估计，包括应力、挠度和板失稳。
2 烟囱的风载环境
风载荷计算按照GBJ 9-87 “建筑结构荷载规范”进行。
作用在钢烟囱上的风压按下列公式计算：
0ppZSZkμμβ=
其中： 基本风压160000vp=
v0 基本风速
βZ Z高度下的风振系数
μS 体型系数
μZ 风压高度变化系数
设计取v0=42.26m/s，βZ、μS、μZ由表中查得。
得到风载荷压力沿烟囱高度为线性分布，在第三支撑51.5m处风压为2.59 KN/m2，在顶部100.0m处风压为4.52 KN/m2。
同时，为了获得详细疲劳分析用的风动力载荷，对烟囱（包括附近厂房）作流场分析，找到速度、压力等的分布情况，从而得到详细应力和疲劳分析的输入载荷。结果表明当来流速度v0=42m/s时，在烟囱40m~80m标高范围内两侧流速可达到60~70m/s。尾流处产生不对称的旋涡脱落。升力和阻力方向上均产生2KN/m2的压差。