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第十届全阔现代结构1：程学术研讨会 新型圆形煤仓结构整体稳定性分析 霍昌盛 舒赣平 徐昆 (东南大学土木工程学院，南京210096) (江苏省电力设计院，南京211102) 提要： 结合江苏省电力设计院新型圆形煤仓结构研究项目，提出一种将空间管桁架与球面网壳结构相结合的新型结构形 式，以达到在施工检修过程中将输煤栈桥悬挂于煤仓结构上的目的。利用ANSYS有限元分析软件对新型圆形煤 仓体结构在三种组合工况(屋面均布活载组合、半跨屋面均布活载组合和风荷载组合)作用下的承载性能进行全 过程追踪分析，考虑了多种缺陷分布和多阶屈曲模态缺陷分布耦合对结构承载力的影响，通过分析表明多阶屈曲 模态缺陷分布耦合对该类结构弹性极限承载力影响较4,1在竖向荷载作用下缺陷敏感性较低而在风荷载作用下缺 陷敏感性较高。 关键词： 圆形煤仓网壳整体稳定性缺陷分布缺陷敏感性 一、概述 火力发电厂中储煤仓结构从形式上主要分为条形煤仓和圆形煤仓，条形煤仓主要为柱面网壳结构而圆 形煤仓则为球面网壳结构。圆形煤仓可以达到全封闭储煤的目的，更为环保，实际应用十分广泛。 图1传统圆形煤仓布置示意图 图2新型圆形煤仓布置示意图 传统圆形煤仓结构以球面网壳为主，根据具体形式又分为单层球面网壳、双层球面网壳和单双层相结 合球面网壳。图l为一已建成的传统圆形煤仓布置示意图，图中圆形煤仓球面网壳跨度为120m，储煤有 面网壳后搁置于煤仓中心立柱上，球面网壳施工结束后，输煤栈桥的施工要等待煤仓中心立柱施工完毕后 才能进行，从而造成施工工期的延长；输煤栈桥塔架体积庞大，提高了煤仓的整体占地面积。由于图l中 球面网壳跨度达到了120m，按照《空间网格结构技术规程》(送审稿)要求，单层球面网壳的跨度(平面 直径)不宜大于80m，因此采用双层网壳或有较大双层部分的单双层网壳结构。结合江苏省某设计院新型 圆形煤仓结构研究项目，提出一种空间管桁架与单双层网壳相结合的结构形式(如图3．5)，在输煤栈桥施 工检修过程中将栈桥通过桁架悬挂于空间管桁架上(如图6)以摆脱栈桥施工检修时对中心立柱的依赖， 煤仓正常运行时栈桥一端仍然搁置于中心立柱上，栈桥中部通过一托架结构置于空间管桁架上，从而取消 了栈桥塔架部分以减小煤仓整体占地，具体布置示意如图2，圆形煤仓球面网壳跨度为134m，储煤有效跨 工业建筑2010增刊 635 第十届全国现代结构[程学术研讨台 度为121m．输煤栈桥总跨度为78m，煤仓与栈桥总体跨度为142m。 在新型圆形煤仓结构中，输煤栈桥旆工检修时悬挂于管桁架上．因此管桁架刚度较大．对两侧网壳结 构有根好的约束作用．从而将传统的球面嗣壳结构分为对称的两个部分，大大减小了网壳的跨度．因此呵 壳部分仅在下部设置了两环正放四角锥职层网壳，其余部分采用联方型与凯威特型相结台的单层网壳形式， 单层和双层上问设置一环过渡以防止网壳部分的刚度突变。 虽然新犁圆形煤仓结构中部有--HI]度较大的空间管桁架为网壳部分提供支承．但是月壳部分单层区域 仍然较大．其一边支承于空间管桁架，另一边支承于职层网壳部分，与传统圆形煤仓中球面阿壳受力有所 不同．田此有必要对新型圆形煤仓结构整体进行失稳全过程跟踪分析。首先．通过特征值屈陆分析找出各 种荷载组台作用下的结构屈曲形状和临界荷载，并以此为基础在考虑多种缺陷分布情况下对结构进行非线 性整体稳定的全过程分析。最后对结构在竖向荷载和风荷载作用下进行缺陷敏感性分析。 图3网壳结构示意 图4管桁架结构示意 囤5整体结构示意 凭蕊◇ 图6栈桥悬挂彩式图 图7栈}}}与爆仓主体结构组合示意 二、结构分析模型 煤仓结构分为阿壳与昔桁槊两部分。网壳部分如图3．单层部分杆件主要尺寸为中203x6，上部受力 较小区域杆件为中180X5，昂挂栈桥一侧杆件局部加太为@219X7、巾245X7和,jrz45x10：双层部分受力 球节点因此假设为刚接节点：双