选煤厂主厂房—多联设备复合系统地震响应研究-study on seismic response of main plant - multi - connected equipment complex system in coal preparation plant.docxVIP

选煤厂主厂房—多联设备复合系统地震响应研究专业：结构工程 硕 士 生：李窍指导老师：朱丽华副教授摘 要多联设备是工业建筑中常见的一种设备类型。该类设备竖向长度较大，往往 连接多个楼层。选煤厂中的加压过滤机排料装置是一种典型的多联设备，它与主 厂房之间存在复杂的动力相互作用。加压过滤机排料装置对选煤厂主厂房结构的 动力响应有显著影响，因而在地震反应分析时应该将其与主厂房共同组成复合系 统。研究选煤厂主厂房—多联设备复合系统的地震响应，对此类工业建筑的抗震 设计有着重要的理论意义和工程应用价值。首先，建立多联体系的力学模型和动力方程，并分别采用位移输入法、直接 求解法、相对运动法、大质量法推导多联设备的地震响应。其次，建立主厂房— 多联设备复合系统的层间剪切模型，采用频域分析法，分析频率比及场地条件对 复合系统动力响应的影响规律；以减小主厂房的动力反应为控制目标，对多联设 备与主厂房的频率比进行优化。最后，采用 SAP2000 软件，建立选煤厂主厂房— 多联设备复合系统的三维有限元模型，分析多联设备与主厂房的频率比、质量比 对复合系统自振周期的影响，并与传统抗震计算方法的计算结果进行对比。对主 厂房—多联设备复合系统在双向地震作用下进行了弹性时程分析，研究了主厂房 主要构件的内力和变形，并与传统设计方法的计算结果进行对比；并探索了在计 算多联设备地震反应时，解耦条件下位移多点输入的适用条件。研究结果表明，多联设备与结构的频率比接近 1 时，设备的反应增大而结构的反应减小，且存在一个约为 0.9 的“调谐最佳频率比”使得结构反应达到最小，此数值与多联设备的支撑位置有关。当频率比大于 3 时，调谐作用消失，但会影 响结构的动力特性和动力反应。考虑排料溜槽影响的复合系统前三阶振型周期变 小；而随着排料溜槽与楼层的连接刚度减小，复合系统主要振型将发生改变。选 煤厂主厂房在地震作用下，多联设备所在楼层的各竖向杆件的层间剪力与层间位 移均有所减小，而其相邻下一层的竖向杆件的层间剪力与层间位移明显增大，且这一趋势在结构处于弹塑性阶段时更加显著。使用解耦条件下位移多点输入计算多联设备地震反应时仅适用于 II，III 类场地。关 键 词：多联设备；主厂房；动力相互作用；地震反应；频响函数 论文类型：应用基础研究基金资助：陕西省青年科技新星项目Seismic Research of Combined Main Building-Multiply Supported Equipment System of Coal Preparation PlantSpecialty: Structural Engineering Master Candidate: Li QiaoSupervisor: zhu LihuaMultiply supported equipment are often used in industrial buildings, that have large longitudinal length, and across multiple floors, belong to multi-exciter of the building. Pressure filter blow down device in coal preparation plant is typically a kind of multiply supported equipment. Main building-multiply supported equipments in coal preparation plant consists of multiply supported equipment and main building. Dynamic interaction exists in composite system: the property of dynamic and seismic response are changed by multiply supported equipment. At the same time, seismic wave is filtered by main building, the seismic response of the device is affected through multiple point connection. Therefore, it is very meaningful for the seismic design of such industrial structure to study the seismic response of main building- multiply