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超大型冷却塔结构选型研究

上海建材 2024年第3期 84-86,99页

作者：蒋巧英李海瑞山西工程职业学院山西太原030009 中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原030001

以某2×660 MW火力发电厂两机一塔间接空冷塔为例,采用大型通用有限元软件SAP2000对双曲线型钢筋混凝土冷却塔和直筒-锥型钢结构冷却塔分别进行建模设计计算,对钢筋混凝土冷却塔和钢结构冷却塔的优缺点及经济性进行对比分析,为冷却塔结... 详细信息

以某2×660 MW火力发电厂两机一塔间接空冷塔为例,采用大型通用有限元软件SAP2000对双曲线型钢筋混凝土冷却塔和直筒-锥型钢结构冷却塔分别进行建模设计计算,对钢筋混凝土冷却塔和钢结构冷却塔的优缺点及经济性进行对比分析,为冷却塔结构选型提供依据。

关键词：钢筋混凝土冷却塔钢结构冷却塔结构选型对比分析

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钢结构冷却塔主体结构选型研究

四川水泥 2023年第7期 18-20页

作者：蒋巧英李海瑞山西工程职业学院山西太原030000 中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原300000

大型钢结构冷却塔近年来发展迅速,钢结构冷却塔具有抗冻性及抗震性能好、施工方便等优点。采用大型通用有限元软件SAP2000对钢结构冷却塔进行建模分析,通过对不同塔体体型、网格型式、网壳间距和网壳层数的钢结构冷却塔的用钢量、水平... 详细信息

大型钢结构冷却塔近年来发展迅速,钢结构冷却塔具有抗冻性及抗震性能好、施工方便等优点。采用大型通用有限元软件SAP2000对钢结构冷却塔进行建模分析,通过对不同塔体体型、网格型式、网壳间距和网壳层数的钢结构冷却塔的用钢量、水平位移等结果进行比较分析,得出不同参数对钢结构冷却塔的影响趋势,从而选出最优方案。

关键词：钢结构冷却塔选型网壳

一种新型直筒-锥段型钢结构冷却塔气动性能的LES数值分析

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南京航空航天大学学报 2018年第4期50卷 442-451页

作者：柯世堂杜凌云刘东华马兆荣南京航空航天大学航空宇航学院南京210016 广东省电力设计研究院有限公司土木工程技术部广州210663

作为一种外形新颖的典型风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔表面风荷载随机分布特性亟待研究。以国内拟建最高的某新型直筒-锥段型钢结构冷却塔(塔高189 m)为例,采用大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法对其进行风场数值模拟,获... 详细信息

作为一种外形新颖的典型风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔表面风荷载随机分布特性亟待研究。以国内拟建最高的某新型直筒-锥段型钢结构冷却塔(塔高189 m)为例,采用大涡模拟(Large eddy simulation,LES)方法对其进行风场数值模拟,获取了直筒和锥段两部分结构的外表面三维气动力时程。将平均和脉动风压系数分别与相关规范及国内外冷却塔实测及风洞试验结果进行对比,验证了数值模拟方法的有效性。进而提炼出此类直筒-锥段型钢结构冷却塔外表面平均、脉动和极值风荷载以及阻力系数等气动参数分布规律。最终给出了此类新型的直筒-锥段型钢结构冷却塔结构平均和极值风压估算公式及其分布曲线。

关键词：直筒-锥段型钢结构冷却塔大涡模拟风荷载气动性能

考虑几何及材料非线性直筒-锥段型钢结构冷却塔风致稳定性能研究

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南京航空航天大学学报 2019年第5期51卷 719-727页

作者：柯世堂朱容宽王浩南京航空航天大学民航学院

作为一种新颖的风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔曲面形状和动力特性复杂、结构柔性和风致效应明显增大,整体稳定性能是其结构设计的瓶颈之一,尤其是结构几何、材料非线性及其高阶振型的影响。本文采用CFD技术数值模拟获得钢结构冷... 详细信息

作为一种新颖的风敏感结构,直筒-锥段型钢结构冷却塔曲面形状和动力特性复杂、结构柔性和风致效应明显增大,整体稳定性能是其结构设计的瓶颈之一,尤其是结构几何、材料非线性及其高阶振型的影响。本文采用CFD技术数值模拟获得钢结构冷却塔表面风荷载分布模式,基于ANSYS软件建立主筒+加强桁架+附属桁架(铰接)耦合的一体化钢结构冷却塔有限元模型,以不同特征值屈曲模态作为初始几何缺陷分布形式,并基于几何及材料双重非线性有限元方法,系统研究了此类钢结构冷却塔在不同风速下低阶和高阶模态的稳定性能,涉及分歧失稳形态、极值失稳形态、临界失稳风速和静风响应。研究表明:考虑几何及材料双重非线性下钢结构冷却塔临界屈曲承载力下降;基阶屈曲波形相对较小,对几何初始缺陷不敏感;随着风速的增大,附属桁架最先发生失稳屈曲,然后依次为加强桁架和主筒。几何初始缺陷系数及阶数的改变对失稳临界风速影响较小,但随着阶数的增加,非线性分析过程中的变形趋势由附属桁架逐渐转移到主筒。所得主要结论可为此类新型钢结构冷却塔的抗风稳定性验算提供参考。

关键词：直筒-锥段型钢结构冷却塔数值模拟材料非线性几何非线性风致稳定性

桁架加劲单层网壳钢结构冷却塔结构优化设计研究

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空间结构 2019年第1期25卷 23-30,59页

作者：钟鑫伟窦超王垆涛成乐北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

传统混凝土冷却塔应用广泛,但在设计施工、日常维护方面存在问题.钢结构冷却塔由于结构轻巧、抗震性能好、施工快速、经济性优良等优点在大型发电厂中已得到应用,且具有广阔的发展空间.本文提出一种新型的桁架加劲单层网壳钢结构冷却塔... 详细信息

传统混凝土冷却塔应用广泛,但在设计施工、日常维护方面存在问题.钢结构冷却塔由于结构轻巧、抗震性能好、施工快速、经济性优良等优点在大型发电厂中已得到应用,且具有广阔的发展空间.本文提出一种新型的桁架加劲单层网壳钢结构冷却塔,基于应力控制原则建立了优化设计方法,提出一种分步优化松弛迭代算法,重点解决了优化过程中迭代收敛性的问题.针对与几何尺寸和结构构造相关的5个主要参数,进行了正交试验,以总用钢量和塔顶最大侧移为设计指标,通过优化设计和方差分析,发现环向桁架个数是最为重要的影响参数.与已建成的双层网壳冷却塔进行了基频、总用钢量、塔顶最大侧移和弹性屈曲荷载的对比,表明在满足侧移等设计指标的情况下,该新型冷却塔在用钢量上具有明显优势.

关键词：钢结构冷却塔桁架加劲单层网壳结构优化设计分步优化松弛迭代算法正交试验

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双曲线型钢结构冷却塔缺陷敏感性分析

东华大学学报（自然科学版） 2017年第4期43卷 585-591页

作者：朱俊颖吴杰张其林同济大学土木工程学院上海200092

参考国内现有规范,考虑几何非线性与材料非线性,利用ANSYS软件对一座高150m的双曲线型钢结构冷却塔进行多种缺陷及多缺陷值下的稳定计算,讨论了单层网壳、双层网壳及不同网格形式下结构的缺陷敏感性.结果表明,单层网壳结构对某些缺陷敏... 详细信息

参考国内现有规范,考虑几何非线性与材料非线性,利用ANSYS软件对一座高150m的双曲线型钢结构冷却塔进行多种缺陷及多缺陷值下的稳定计算,讨论了单层网壳、双层网壳及不同网格形式下结构的缺陷敏感性.结果表明,单层网壳结构对某些缺陷敏感性高,双层网壳结构中采用三角形网格时的稳定系数最高,四角锥网格的缺陷敏感性最低.

关键词：钢结构冷却塔缺陷敏感性双非线性有限元分析

带支撑三角形网格构成的钢结构冷却塔及其受力性能

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空间结构 2017年第4期23卷 3-11页

作者：白光波朱忠义董石麟李霄峰刘飞北京市建筑设计研究院有限公司北京100045 浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310027 大唐环境产业集团股份有限公司北京100097

冷却塔是一种应用于电力、化工等行业的大型构筑物,以往多采用钢筋混凝土薄壳结构.随着冷却塔建设规模不断增大,钢结构在大型冷却塔的结构选型中得到越来越多关注.针对钢结构冷却塔提出了一种由带支撑三角形网格构成的新型结构体系,对... 详细信息

冷却塔是一种应用于电力、化工等行业的大型构筑物,以往多采用钢筋混凝土薄壳结构.随着冷却塔建设规模不断增大,钢结构在大型冷却塔的结构选型中得到越来越多关注.针对钢结构冷却塔提出了一种由带支撑三角形网格构成的新型结构体系,对其布置方式、构件类型、工作原理、节点构造等进行了详细介绍,通过算例考察了结构体系的内力分布规律、刚度指标、稳定性等受力性能.分析表明,该新型钢结构冷却塔在结构层面受力性能良好,能充分发挥构件的力学性能,节点构造简单,自重轻,具有良好的技术经济指标,适合工程应用.

关键词：钢结构冷却塔带支撑三角形网格矩形钢管节点受力性能

大型直筒-锥段型钢结构冷却塔静力和稳定分析

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大型直筒-锥段型钢结构冷却塔静力和稳定分析

作者：王凯西安建筑科技大学

学位级别：硕士

冷却塔是普遍应用于火力发电厂中循环冷却水的重要构筑物,其具有环保、节能和安全的特点。其中钢结构冷却塔因其自重轻、施工速度快以及可重复利用等优势,成为大型冷却塔结构选型的新方向。目前,国内外对钢结构冷却塔体系的研究成果较少... 详细信息

冷却塔是普遍应用于火力发电厂中循环冷却水的重要构筑物,其具有环保、节能和安全的特点。其中钢结构冷却塔因其自重轻、施工速度快以及可重复利用等优势,成为大型冷却塔结构选型的新方向。目前,国内外对钢结构冷却塔体系的研究成果较少,尚无明确规范可以参考,有必要对钢结构冷却塔进行深入研究。本文结合某一大型直筒-锥段型钢结构冷却塔工程实例,采用SAP2000通用分析软件,按照实际尺寸,建立有限元分析模型,对其静、动力荷载组合计算,结构整体稳定性进行分析,研究内容包括以下几个方面:1、本文提出了箱型薄壁单元等效代换四边角钢格构式构件的原理和计算方法。推导得出四边角钢格构式构件轴向、抗弯、剪切、抗扭刚度的理论公式,以公式为基础构建了箱型薄壁单元,并给出刚度综合修正系数。利用有限元悬臂梁模型进行分析和校核,计算结果表明,本文提出的等效代换方法完全可以满足工程精度需求。最终利用箱型薄壁单元建立直筒-锥段型钢结构冷却塔有限元模型。2、按照结构主控荷载,自重、温度作用、风荷载和地震作用以及组合工况,根据现有规范、规程分析相应工况下钢结构冷却塔受力性能,得出其控制荷载以及最不利荷载工况。3、以《钢结构设计标准》（GB50017-2017）稳定公式为理论基础,引入轴力负刚度,推导得出适用于一般空间结构的考虑相互支援的稳定设计公式和计算长度系数公式。该公式可以较为方便的考虑空间结构相互支援作用下的结构计算长度系数,同时可以考虑广义层与层之间的相互支援。研究了加劲环桁架与整体抗侧刚度对塔壁斜柱的支援效应,给出计算方法,并利用SAP2000对冷却塔进行整体屈曲分析。

关键词：钢结构冷却塔构件等代分析静力分析稳定分析

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大型钢结构冷却塔力学性能与地震反应分析

大型钢结构冷却塔力学性能与地震反应分析

作者：王健壮石家庄铁道大学

学位级别：硕士

从现代工业发展历史看,用于发电厂的冷却塔数量最多,规模也最大。近年来,随着钢材防腐技术、空间钢结构技术的发展以及工人价格的上涨,相比混凝土结构,国内钢结构发展极其强劲。钢结构冷却塔因资金投入少、建设周期短、材料回收利用率... 详细信息

从现代工业发展历史看,用于发电厂的冷却塔数量最多,规模也最大。近年来,随着钢材防腐技术、空间钢结构技术的发展以及工人价格的上涨,相比混凝土结构,国内钢结构发展极其强劲。钢结构冷却塔因资金投入少、建设周期短、材料回收利用率高等优势具有非常广阔的应用前景。目前,国内对于钢结构冷却塔的研究较少,并没有专门的钢结构冷却塔设计规范可以遵循。因此,有必要对大型钢结构冷却塔进行深入的研究分析,也为实际工程提供指导。本文以锡林浩特一座实际大型钢结构冷却塔为研究对象,建立有限元模型,分析研究钢冷却塔的静力性能、结构稳定性、抗震性能等,主要研究工作如下:(1)使用有限元软件ANSYS建立有限元模型,考虑10种静力荷载组合,对钢冷却塔结构的刚度和强度进行计算,提出最不利工况,研究钢冷却塔在自重、风荷载、及温度荷载作用下的力学性能,分析结构的受力与变形情况,研究钢冷却塔杆件的内力分布规律。(2)考虑恒载与活载组合对钢冷却塔结构进行弹性稳定性分析,提取前六阶屈曲模态,未出现整体失稳模态,结构稳定性满足要求。建立有无加强环两种模型进行对比分析,发现设置加强环结构稳定系数明显大于不设置加强环情况,针对加强环宽度提出多种方案并计算,根据计算结果分析得出结构改进方案。(3)对有无加强环两种模型进行模态分析,研究加强环对结构刚度的影响。采用反应谱法,对设置加强环模型进行地震响应分析,分别输入X向、Y向反应谱,分析结构在不同反应谱下的受力与变形特征,提出结构的薄弱层,根据变形与层间位移角等指标判断结构的抗震性能。同时,采用时程分析法进行补充计算,提取结构底部剪力与反应谱法做对比,验证计算结果的正确性。(4)根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)要求选取两条天然波一条人工波针对钢结构冷却塔进行地震反应弹塑性时程分析,研究钢冷却塔在不同地震设防烈度下的位移与加速度反应,结果表明钢冷却塔能够满足规范中要求的“小震不坏,中震可修,大震不倒”抗震设防标准。

关键词：钢结构冷却塔静力性能稳定性分析模态分析反应谱时程分析法