冷却塔风振响应的数值计算.pdfVIP

浙江建筑，第30卷 ，第3期 ，2013年 3月 ZhejiangConstruction，Vo1．30，No．3，Mar．2013 冷却塔风振响应的数值计算 NumericalComputationofW indVibrationResponseofCoolingTower 刘若斐 LiuRuofei (浙江大学建筑设计研究院，浙江 杭州 310027) 摘 要：针对拟建的大 冷却塔，通过 ANSYS软件建立 了三维有限元模型，采用 MATLAB对脉动风荷载编写了基于 自回归法 的模拟计算 曲线，并采用时程分析法对冷却塔整体的风振响应情况进行了计算，在此基础上分析了风振模态和风振系数。 关键词：冷却塔 ；风振响应 ；有限元 中图分类号：TU312 ．1 文献标志码 ：A 文章编号：1008—3707(2013)03—0027—04 自然通风冷却塔的组成部分主要包括双曲线旋 以及稳定性分析程序 LBS、BSD、RBSA等。国内外 转薄壳钢筋混凝土通风筒 、人字支柱以及基底结构。 对冷却塔风振响应问题进行 了大量数值及实验 的 目前冷却塔的建造高度在 150～200m之间，属于高 研究。许林汕等 采用有 限元计算分析方法和气 耸建筑 ，其主要承载是 自重和风载。由于冷却塔轴 弹模型风动实验方法对冷却塔 随机风荷载响应及 向尺寸远大于径 向尺寸 ，可认为是均匀线弹性各 向 模态进行 了分析。李佳颖等 采用有限元分析和 同性 的壳体建筑。这一特性使得 自然通风冷却塔受 抗震分析对大型冷却塔 的内力分布 ，抗震特性及 风荷载影响较 自重和温度的影响更为显著。对冷却 稳定性情况进行了分析 。 塔内力分布 、力学行为进行分析研究表明，其破坏的 本文针对拟建的大型冷却塔 ，通过 ANSYS软 主要原因有两方面 ：一是最大受力区的应力过大导 件建立 了三维有限元模型，采用 MATLAB对脉动 致局部屈曲；二是冷却塔迎风面子午向钢筋最大拉 风荷载编写 了基于 自回归法 的模拟计算 曲线 ，并 力过大而导致破坏…。 采用时程分析法对冷却塔整体 的风振 响应情况进 行了计算 ，在此基础 上分析 了风振模态和风振 双曲冷却塔工程结构的力学分析方法主要有 系数 。 两种。一是按照 国 内外设计规范推荐 ，从弹性薄 壳体弯曲理论 出发对具有旋转壳体结构 的双曲冷 1 数值模型 却塔按旋转壳体 的矩理论解析计算 。二是采用有 限元方法 ，通过大型数值计算风载作用下 的冷却 塔的力学性能 。目前随着数值计算方法 的不 断深 1．1 有限元模型 入及并行计算能力的不断提高，基于有限元计算 计算所需的三维模型建立在 圆柱坐标系之上， 方法能保证较高的计算精度及效率，已被广泛采 见图1。计算尺寸是设计 图纸的实际尺寸 (按 1：1 用 。大型的商业软件及系列程序不断被开发，其 建立)。由文献 [4]定义冷却塔的经线 (子午线)和 中包括有 限元分析软件 ANSYS、结构动力 、静力 ， 纬线 ，以及子午向、法向和环 向。 收稿 日期 ：2013一O1—07 作者简介 ：刘若斐 (1981一)，男，江西广丰人，工程师，从事建筑结构设计工作。 30 浙 江 建 筑 2013年 第 30卷 表 2 冷却塔塔体前 6阶自振模态对应的频率