干式气柜自振特性
2015/9/11 13:47:09 点击： 文章来源：www.jshhcc.com
150000 m3 (Klonne型)干式气柜为宝钢一期工程，首次从日本引进。由于当时上海地区为非抗震设防区，日方对该气柜未作抗震设防。目前宝钢改为7度震区，故应验算气柜抗震性能。受宝钢工程指挥部委托，本文用自编程序对该气柜的动力特性进行了计算分析和实测.
1宝钢150000 m3干式气柜(Klonne型)简介
宝钢150 000 m3 (Klonne型)干式气柜主体结构为一圆柱形的加肋壳，直径51. 2 m，柜顶回廊高度87. 6 m，塔楼顶高98. 58 m，柜内煤气最高压力为。. 784 MPa，它由柜体、柜顶、内部活塞等几大部分组成，如图1所示。另外还有一些附属设施，如外部电梯、外部阶梯，各种煤气放散管道等等。煤气由柜体底部必4 000 mm输入管道进入柜体内，贮存于活塞下部。柜体结构由立柱、壁板、壁板环向加劲肋及抗风回廊等构件组成。沿周边等距布置的32根立柱截面为H340 mm X250 mm X 14 mm X 9 mm，壁板厚度8 =$ mm，壁板沿高度每隔一定间距设环向加劲肋。柜体外侧沿高度设置6道抗风回廊。立柱上设牛腿与抗风回廊连接，回廊兼作环向人行道，外侧设护栏。
柜顶结构由辐射状径向梁，环向梁及} = 6 mm顶板、塔楼构成。环向梁支于径向梁上，径向梁一端支于立柱，另一端支于柜顶中央环梁上。全部径环梁构成一球面网壳，柜顶板与各梁焊接。为采光需要，柜顶板上开设天窗。圆形塔楼支承于柜顶中央环梁上。塔楼侧面设立柱，顶部设径、环梁，外部均设密封钢板。.柜顶及塔楼结构简示于图2.柜顶、塔楼顶梁板布置参见图3.
柜体内设有活塞，活塞以下的空间称为煤气室。活塞以上部分为空气室.活塞随煤气的贮量变化而升降。活塞周边大环梁内设有混凝土配重块，以保持下部煤气具有恒定的压力.为能使活塞灵活升降，并保持水平，活塞外环梁与柜体壁板间沿高度设两道导轮。
柜体内设有活塞，活塞以下的空间称为煤气室。活塞以上部分为空气室.活塞随煤气的贮量变化而升降。活塞周边大环梁内设有混凝土配重块，以保持下部煤气具有恒定的压力.为能使活塞灵活升降，并保持水平，活塞外环梁与柜体壁板间沿高度设两道导轮。
分析方法
Klonne型干式气柜结构复杂，构件类型多，简化的动力模型难以反映结构的实际性能，有限元法具有适应性强，可计算复杂的组合结构，可用于各种边界条件和荷载工况，本文对煤气柜的动力分析采用有限元法。
Klonne型干式气柜的主体结构是由曲面壳、曲梁、柱、平板构成的大型空间结构，其单元可分成五种:空间梁单元，空间曲梁单元，曲面壳体单元，平面壳体单元，加肋壳单元。按空间梁单元处理的有柜体立柱，塔楼立柱，塔楼内上、下平台梁，柜顶径向梁、环向梁，塔楼顶径向梁。按空间曲梁单元处理的有抗风回廊、壁板加劲肋、塔楼壁板加劲
肋、柜顶中央环梁、塔楼顶环梁。按八节点曲面等参壳单元处理的有柜体壁板、塔楼壁板、塔楼顶板。按四节点非正交边界平面亚参加肋壳单元处理的有柜顶板及少部分柜体壁板。塔楼平台板按四节点平面非正交边界亚参元处理。
肋、柜顶中央环梁、塔楼顶环梁。按八节点曲面等参壳单元处理的有柜体壁板、塔楼壁板、塔楼顶板。按四节点非正交边界平面亚参加肋壳单元处理的有柜顶板及少部分柜体壁板。塔楼平台板按四节点平面非正交边界亚参元处理。
利用对称性，取柜体的一半进行分析，结构整体坐标如图4所示。每个节点六个自由度，u,v,w,B},氏,B},x=。平面全部自由度约束。对称面内全部节点反对称位移为零。整个计算简图划分为梁单元942个，曲梁单元622个，八节点壳单元167个，四节点加肋壳单元84个，四节点壳单元112个。总节点数目832个。位于对称面内的构件其质量及截面几何性质
均按一半计算。由于活塞和柜体之间可自由滑动，将活塞简化为在水平面内沿x,y方向的集中质量，均匀分配给相应高度节点.
均按一半计算。由于活塞和柜体之间可自由滑动，将活塞简化为在水平面内沿x,y方向的集中质量，均匀分配给相应高度节点.
干式气柜柜体自振特性
采用前述的计算模型及分析方法，编制了动力分析程序，在小型机上对该煤气柜的自振特性进行了计算。活塞位于第五回廊高度时前20阶振型的自振周期见表1.第1} 2阶周期的实测值分别为0. 670. 3 s}'}.实测值为宝钢现场该气柜实测周期。测试方法为沿柜体相应高度回廊位置布置国产891- I型拾振仪，利用柜体附近锅炉房大功率电动机振动作为柜体激振的振源。前20阶振型的计算周期值变化曲线，各阶周期值衰减较慢，除第1周期至第2周期值及第10至第11周期值有明显的衰减外，其它各阶周期值衰减较小，第2至第10周期值及第11阶以后周期值基本呈线性衰减。
干式气柜自宝钢一期工程首次从日本引进后，各大设计院竟相仿效，到目前为止，国内已建成多座。但由于国内干式煤气柜的静、动力设计资料缺乏，没有完整的设计方法，各设计院基本上都采用材料换算的方法，将宝钢柜翻板。各地荷载条件、抗震设防等级不同，盲目放大板厚不尽合理。本文对宝钢150 000 m，煤气柜(Klonne型)的自振特性进行了计算、分析，所得结果为该种煤气柜的地震反应计算提供了数据，可供参考。
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