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四边形塔架烟囱结构的设计的理念是什么？
发布时间：
2022-11-25
来源：
四边形塔架烟囱结构的设计的理念是什么?
塔架烟囱因其耗钢量小、占地面积小、工期短，近年来在电厂超低排放改造工程中受到越来越多业主的青睐。塔式烟囱是一种新型的烟囱，由钢结构塔架和钢烟囱作为一个整体进行受力。塔的刚度很大，可以为烟囱提供侧向支撑，从而控制烟囱的顶部位移。烟囱应在自身刚度允许范围内尽可能提供侧向支撑，刚度不足的部分应由钢结构塔架提供。塔架为钢框架结构，烟囱为筒形结构。两种不同形式的钢结构承受相同的力和协调变形，这是很难设计的。
本文以四边形塔架烟囱为例，采用有限元软件MIDAS对结构进行建模，并根据实际情况对结构和荷载组成进行了模拟。通过大量的计算，阐明了结构在不同荷载条件下的力学性能和变形特征，并提出了改进四边形塔式烟囱设计的建议。
四边形塔架烟囱结构模型：
四边形塔架烟囱结构由四边形钢结构框架和圆柱形烟囱组成，类似于传统的框架-芯管结构。外塔为框架结构，内烟囱为圆筒结构。这两个组件共同作用形成一个整体结构。
通过MIDAS软件建立了结构的有限元模型：烟囱高度为100.0m，底部直径为6.0m，出口直径为5.5m;塔高70.0m，塔平面尺寸6.6m×6.6m，每层高5.0m，共14层;塔架底部增加了一个辅助跨度，跨度为6.6米，距塔架4.5米，共4层，以支撑穿过的其他管道;副跨与塔架铰接。钢框架采用MIDAS中的梁单元，烟囱体采用壳单元进行模拟。根据计算精度的需要，结构上部的网格划分比较大，底部的网格比较密集。这种结构的水平荷载计算与结构的自振周期有关。采用MIDAS软件建立的有限元模型进行试验计算。确定结构构件的基本尺寸后，进行模态分析以确定结构的自振周期，然后可以计算结构的风荷载和地震荷载。结构的前四种模式均为整体变形模式。前两种模式具有短周期和闭合周期，是结构的主要控制模式。第三阶和后续更高阶模态的固有振动周期较大，在计算中可以忽略不计。
烟囱的前两种模式是垂直于塔立面的整体弯曲变形，因此该模式受底部开口的影响很大，需要根据开口的位置和尺寸进行分析。根据有限元软件分析，当烟囱底部开口较小时(如四边形塔式烟囱结构的一种模式)，对角方向上的整个荷载发生弯曲。当烟囱底部的孔洞较大时，烟囱底部的刚度会大大减弱。
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