4000m~3级大型炼铁高炉空间钢结构系统地震反应分析

论文摘要

高炉框架、粗煤气系统及旋流除尘器系统是大型炼铁高炉重要组成部分,因工艺要求,高炉框架、粗煤气除尘系统、旋流除尘器系统纵横交错在一起,决定其特有的结构特点和结构形式。高炉框架不仅承受炉顶料仓、受料斗、热风围管等设备的重量,同时还要承受上料系统结构、粗煤气系统传来的荷载,是一个复杂的高耸结构体系。然而长期以来,高炉框架、粗煤气系统、旋流除尘器系统等设计仅仅停留在以经验为主、计算为辅的低层次阶段,许多设计更多地服从于“过去的现实”。分段或平面简化分析结果不能完全反映高炉空间钢结构系统受力特征,高炉空间钢结构系统在地震作用下的动力响应及其破坏机理尚不清楚。论文借助大型SAP2000有限元程序,建立高炉框架、粗煤气系统及旋流除尘器系统三维空间计算模型,对高炉空间钢结构系统进行整体分析,得到其在各种静力荷载作用下的内力和变形,根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）规定的原则,对其杆件的强度和变形进行了分析,给出其设计方法和建议。论文运用三维空间分析模型,对高炉空间钢结构系统动力特性进行了分析,得到其周期、振型等特征参数。运用时程分析法,对高炉空间钢结构系统在多遇地震和罕遇地震作用下的地震反应进行了分析,考察其在非线性动力反应下的抗震性能。分析比较同一水准地震从不同作用方向（X和Y方向）作用高炉空间钢结构系统时,其内力和位移的差异。研究高炉空间钢结构系统内力和变形特征,探讨在地震作用下高炉空间钢结构系统薄弱部位及破坏机理,提出高炉空间结构体系抗震设计方法。论文探讨炉体框架形式（渐进式炉体框架和突变式炉体框架）、炉顶框架形式、柱脚连接方式（铰接和刚接）对结构内力和变形的影响,给出高炉框架荷载取值建议,提出了高炉空间钢结构框架设计建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究的目的和意义
• 1.2 目前国内外研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 2 高炉空间钢结构系统静力分析
• 2.1 高炉空间钢结构系统简介
• 2.1.1 高炉框架系统
• 2.1.2 粗煤气旋流除尘系统
• 2.1.3 放散阀框架
• 2.2 荷载和荷载组合
• 2.3 内力分析方法
• 2.4 受力性能分析
• 2.4.1 有限元模型
• 2.4.2 整体计算
• 2.4.3 结果分析
• 2.5 小结
• 3 高炉空间钢结构系统地震反应分析
• 3.1 模态分析
• 3.1.1 模态分析的理论
• 3.1.2 模态分析结果
• 3.2 反应谱分析
• 3.2.1 反应谱分析的理论和方法
• 3.2.2 反应谱分析的基本假定
• 3.2.3 分析计算
• 3.3 时程分析
• 3.3.1 时程分析的基本理论
• 3.3.2 地震波的选择
• 3.3.3 结构构件恢复力模型
• 3.3.4 分析计算结果
• 3.4 小结
• 4 高炉空间钢结构系统优化设计
• 4.1 结构体系的优化
• 4.1.1 炉体框架的结构形式
• 4.1.2 炉顶结构形式
• 4.2 支座约束的优化
• 4.3 荷载优化
• 4.3.1 操作荷载和检修荷载及其作用
• 4.3.2 吊车荷载作用
• 4.4 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目
• 附录
• 高炉空间钢结构系统三维图及各部分放大图