SAP2000电厂结构分析与应用_周玉

GEDI广东省电力设计研究院SAP2000在电厂建筑结构中分析与应用周玉2010.09广东省电力设计研究院土建部SAP2000在电厂建筑结构中分析应用电厂建筑结构分析问题特点1.不规则性（几何、质量）2.荷载工况多，组合复杂3.规范条文不具体，不能照搬条文4.资料变更较为频繁5.梁、柱截面尺寸大，变截面构件，牛腿节点多6.水平荷载多，且荷载方向不明确SAP2000在电厂建筑结构中分析应用1.电厂主厂房（含常规岛）2.大型圆煤仓结构3.汽轮发电机基础4.脱硫吸收塔5.其它：转运站、输煤栈桥、出线构架、烟囱、地下档土墙结构优化，大型烟道支架等6.按国外规范设计工程SAP2000在电厂建筑结构中分析应用一、核电厂常规岛SAP2000在电厂建筑结构中分析应用SAP2000在电厂建筑结构中分析应用地震级别50年超越概率重现期（年）小震63％50中震10％475大震2～3％2000运行安全地震约10％475极限安全地震约0.5％10000地震分析：SAP2000在电厂建筑结构中分析应用1.几何模型，荷载输入与组合2.抗震设计及楼层响应谱计算3.计算结果输出与评定，构件规范验算等相关4.软件操作速度与效率，计算书出版问题关注点：SAP2000在电厂建筑结构中分析应用SAP2000在电厂建筑结构中分析应用核电站常规岛三维模型SAP2000在电厂建筑结构中分析应用结构本身特点：结构布置很不规则，质量分布也不均匀结构功能特点：保证功能不中断，设备不损害为主核电站常规岛结构尚无专门抗震设计规范SAP2000在电厂建筑结构中分析应用核电站常规岛抗震指导理论：采用基于性能的结构抗震设计理论不规则性中震计算中震弹性增加造价分析绝大部分构件风载控制大震极限不倒不低于规范水准核岛抗震要求SAP2000在电厂建筑结构中分析应用SAP2000反应谱函数及质量源输入地震分析：SAP2000在电厂建筑结构中分析应用变形指标控制抗震、变形缝宽控制2.根据国外FEMA356，ATC40等规范变形限值及试验结论；1.根据《建筑抗震设计规范》要求，最小为70mm；2.根据计算结果控制:中震作用下70mm21eeSΔ+Δ=2221epepSΔ+Δ=1.参照国内《规范》中小震与风荷载作用下变形要求；SAP2000在电厂建筑结构中分析应用双向地震作用《抗规》：质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响。《抗规》给出的双向地震作用计算公式如下：SAP2000在电厂建筑结构中分析应用双向地震作用PKPM软件处理方式：采用只考虑主方向弯矩的双向地震组合；轴力、剪力则严格按双向地震组合方式执行双向地震内力的组合，对混凝土柱配筋影响很大SAP2000在电厂建筑结构中分析应用借助SAP2000,本项目双向地震作用能够按《抗规》进行组合！SAP2000在电厂建筑结构中分析应用构件承载能力验算：不采用：地震内力调整系数采用系数：作用分项系数，材料分项系数，抗震承载力调整系数SAP2000在电厂建筑结构中分析应用0.010.101.0010.000.101.0010.00100.00Frequency(Hz)Acceleration(g)0.020.040.050.070.10楼层反应谱计算SAP2000在电厂建筑结构中分析应用大质量法研究地震多点时程输入对楼层响应的影响：主厂房纵向(X方向)输入为例，采用大质量法来模拟地震动，共用4个模型：模型1：各支座采用相同的加速度时程，没有时差，记为LM-0；模型2：各支座间时差约为0.01s，大致相当于视波速1000m/s的情况，记为LM-0.01;模型3：各支座间时差约为0.02s，大致相当于视波速500m/s的情况，记为LM-0.02;模型4：各支座间时差约为0.04s，大致相当于视波速250m/s的情况，记为LM-0.04。加速度一致输入模型记为ACCSAP2000在电厂建筑结构中分析应用一致输入与多点输入下，楼层位移响应比较：-1.5-1-0.500.511.520510152025时间(t)位移(cm)ACCLM-0LM-0.01LM-0.02LM-0.04-7.5m-3-2-101230510152025时间(t)位移(cm)ACCLM-0LM-0.01LM-0.02LM-0.0410.9mSAP2000在电厂建筑结构中分析应用一致输入与多点输入下，水平加速度响应谱比较（阻尼比0.02）-7.5m10.9m0.010.101.0010.000.101.0010.00100.00Frequency(Hz)Acceleration(g)ACCLM-0.01LM-0.020.010.101.0010.000.101.0010.00100.00Frequency(Hz)Acceleration(g)ACCLM-0.01LM-0.02SAP2000在电厂建筑结构中分析应用SAP2000推覆分析，满足“大震”不倒SAP2000在电厂建筑结构中分析应用杆件截面内力数据后处理软件操作速度与效率，计算书出版SAP2000在电厂建筑结构中分析应用抽取基础最不利组合反力数据后处理SAP2000在电厂建筑结构中分析应用抽取基础最不利组合反力数据后处理SAP2000在电厂建筑结构中分析应用二、直径120米圆形储煤仓SAP2000在电厂建筑结构中分析应用直径120米圆形储煤仓圆形贮煤仓工艺图AUMUNDGroup问题关注点：1.圆形截面上变化压力荷载2.仓壁变厚度3.仓壁配筋：裂缝控制4.变形控制5.基础弹性支座，满足桩水平承载力SAP2000在电厂建筑结构中分析应用地震作用下，煤堆产生的侧压力按三角形分布1.煤侧压力分布图形倒三角形分布。2.堆煤工况SAP2000在电厂建筑结构中分析应用SAP2000在电厂建筑结构中分析应用三、汽轮发电机基础1.几何模型建立注意事项：钢性杆，异形截面（特性），非均布质量源（三方向分布不同）2.动力分析（频域分析）：中外规范关于阻尼比取值，动力分析（扰力取值，振动评定标准），在软件中如何输入与结果提取3.软件分析结果可信度问题关注点：SAP2000在电厂建筑结构中分析应用国内首次应用SAP2000进行汽轮发电机基础（含弹簧隔振）分析1.熟悉软件操作3.计算准确性测试4.计算结果的数据处理5.总结使用方法2.确定主要参数非均布质量源输入SAP2000在电厂建筑结构中分析应用主要参数输入阻尼参数设定类别UxUyUz频域分析0.331.364.37时程分析0.331.364.14SAP2000在电厂建筑结构中分析应用SAP2000在电厂建筑结构中分析应用计算准确性测试预期目标预期目标达到达到STARDYNESAP2000结果对比图SAP2000在电厂建筑结构中分析应用计算结果的数据处理速度－频率曲线VBA开发环境SAP2000在电厂建筑结构中分析应用目标实现了！目标实现了！振动速度－频率曲线SAP2000计算模型SAP2000在电厂建筑结构中分析应用其它工程TG计算模型SAP2000在电厂建筑结构中分析应用吸收SO2→石膏塔内压强：+4/-2kPa塔内温度：140/50℃塔内设备：搅拌器氧化空气管喷淋层（3~4层）除雾器工作原理：四、脱硫吸收塔结构SAP2000在电厂建筑结构中分析应用竖向压应力（MPa）1.2D+1.4L1.2D+1.4WxSAP2000在电厂建筑结构中分析应用孔边应力SVM（MPa）1.2D+1.4Wx圆柱壳的有限元屈曲分析‹非线性屈曲分析Q235B钢理想弹塑性随动强化准则壳单元shell181初始缺陷020000400006000080000100000120000140000160000180000020406080100120140D(mm)F(kN)0.5t1.0t1.5t2.0t缺陷幅值轴压圆柱壳荷载-位移曲线SAP2000在电厂建筑结构中分析应用SAP2000在电厂建筑结构中分析应用SAP2000在电厂建筑结构中分析应用大型烟道与支架联合建模：SAP2000在电厂建筑结构中分析应用HGIS构架：SAP2000在电厂建筑结构中分析应用输煤栈桥：SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项1.构件偏心设置：对导荷影响1构件偏心设置：基础反力影响SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项2.虚面导荷载（墙重、风荷载等）自定义虚面，荷载作用在面内时，动力分析时，有效质量不够！慎重SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项虚面导荷载（墙重、风荷载等）软件自带None虚面，不能传导作用在面内的荷载（如墙重）：荷载丢失避免SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项3.质量源设置质量源中的荷载来源与荷载模式相关联，与荷载工况名称及折减系数无关优点：质量源可单独考虑SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项4.吊车荷载及组合缺陷：软件暂不能对水平移动荷载进行分析移动荷载分析耗费机时不推荐方法：吊车竖向荷载按移动荷载+水平荷载（不能保证对应关系）SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项4.吊车荷载及组合详见论文《电厂主厂房吊车荷载组合方法探讨》合理方法：利用SAP2000的荷载包络组合功能1.预先计算出某柱吊车牛腿位置出现最大竖向反力时，对应的其它各柱反力情况；2.同样可得此时吊车最不利横向水平力分布情况（考虑正负）；3.纵向水平力按轮压大小在两列柱间分配，再按每列柱数均分（考虑正负）；4.上述（1+2+3）作为其中一个柱位的吊车工况。再将所有柱位工况包络一个吊车荷载工况，参与同其它工况组合SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项5.SAP2000包络荷载组合应用荷载大小与作用点已知，正负方向不定,如部分设备水平荷载，吊车刹车力；地震作用优点：在组合内力影响不大情况下，可大大减少荷载组合数目SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项6.双向地震作用问题无效22yxEE+SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项6.双向地震作用问题无效22yxEE+SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项7.砼构件压弯构件进行包络荷载组合验算，选取的组合中的内力不够全面遗漏大偏心最不利组合SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项8.同一构件截面验算位置不是根据内力大小选取，而是固定几个截面（如端部、跨中截面位置）遗漏最大内力截面位置暂时解决办法：对有较大集中荷载作用的杆件，宜该荷载作用点位置将杆件分段SAP2000在电厂建筑结构分析中注意事项9.楼板刚度问题：1）刚性楼板假定模拟：板截面类型采用膜单元，模型中膜单元节点位置（未设置节点偏移）宜位于梁截面高度中间位置对齐2）钢-砼组合梁设计：板截面类型采用壳单元，模型中壳单元节点位置按板构件实际位置于梁单元耦合，钢梁直接按其内力进行构件验算，不考虑整体稳定（稳定系数取1）。GEDI广东省电力设计研究院