某合成氨储罐-框架耦合作用研究

作     者：李丹蓝 

作者单位：北方工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张宏涛;杨霄

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：罐体-框架 Haroun方法 动力特性 地震响应 液固耦合 

摘      要：目前,工业储液罐已被广泛应用于建筑结构中,并服务于不同领域,如石油、化工等行业,所以工业储液罐的安全问题越来越得到重视。目前大多数学者通过工业罐的结构分析来保证罐体的安全性,而在罐体结构分析时,人们通常将罐中液体考虑成重力或水平力,而忽略真实的液固耦合作用。而罐体的液固耦合问题作为影响储液罐安全的重要因素之一,在分析时不仅与罐体体量、壁厚有关,也与罐体的容积率有关。为了深入研究储液罐的耦合问题及储液罐抗震安全性问题,本文采用两种液固耦合的计算方法,并假定了三种不同容积率,对本文工程中涉及的大型立式圆形储液罐进行液固耦合计算,并将罐体的液固耦合作用与厂房框架的支撑作用相结合。本文的研究内容主要分为:1、根据目前国内关于储液罐抗震问题中未考虑流体脉冲惯性力的现状,引入了目前国外规范对液固耦合作用研究的刚性罐模型,并将刚性罐模型引入到考虑流体惯性力的Haroun计算模型及Haroun-Housner计算模型中。本文说明了两种计算模型的计算思路及适用性。2、本文依据国外规范中Haroun模型,将水的等效惯性力考虑为四个参数分量,即水的脉冲质量、简化质量,液面的脉冲高度及简化高度,对规范中的参数曲线进行复现,并依据本文工程所对应的罐体及液体参数对本工程的参数曲线进行拟合,得到曲线的相关变化趋势,并根据本文考虑的三种不同容积率情况,确定出不同容积率下对应的各参数的比值。3、在进行了储罐罐模态分析的前提下,参考本文确定的本文储液罐对应Haroun模型各参数值,对考虑液固耦合情况的储罐进行地震分析,得到了不同容积率情况下考虑流体非线性流动的Haroun方法后储液罐罐体中的应力及应变。4、将罐体中盛有的水按照水的实体结构建模,进行液固耦合计算。传统的液固耦合方法更好地体现了水在晃动中的自振频率及液面特性,本文在此基础上进行了罐体的地震分析,对考虑实际液固耦合时罐体的地震响应与Haroun方法建议的流体惯性力计算方法进行对照,给出对Haroun方法的建议。