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某大型框架塔模型风响应试验研究

发布时间:2018-03-03 23:36

  本文选题:框架塔 切入点:脉动风 出处:《北方工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:石油化工高塔设备在脉动风荷载作用下容易产生过大横向位移,工程中通常在高塔周围布置侧框架来进行控制,这种结构称为框架塔结构。我国还没有对这类框架塔在脉动风荷载作用下的设计标准进行统一规定。结合实际工程制作了缩尺模型塔A(单塔)与塔B(框架塔),实验研究了模型的各阶模态,通过室外采集自然风的时程,进而分析风速时程的脉动特性,然后在实验室中将风速时程加载到模型上,研究了模型对脉动风荷载的响应。1.研究塔A与塔B的模态。得到单塔,侧框架,框架塔的前三阶自振频率与振型。分析侧框架和塔各自的振动特点并研究框架塔的振型组合,为下步试验做数据铺垫。在SAP2000有限元软件中建立数值模型,将模拟数据与试验数据做对比,论证试验结果的准确性。2.采集自然风的风速时程,风向时程,塔A与塔B塔顶的加速度时程。对自然风风速时程进行周期谱分析,进而得到自然风的脉动特性。对比塔A与塔B在不同风荷载作用下的响应,研究结构在自然风荷载作用下侧框架的存在对减弱振动的效果。提出了一种快速的模拟脉动风的方法。3.在实验室中将自然风和合成风风速时程转化为力时程分别加载到塔A与塔B上,测出模型对自然风和合成风荷载的响应。将含有自然风特征频率的六组简谐荷载分别加载到塔A与塔B上,研究含有自然风特征频率的简谐荷载作用下塔A与塔B的响应。研究表明侧框架对结构自振频率的调节可以避免塔结构在风荷载作用下的共振,使得框架塔结构在受到脉动风荷载情况下会变得更加安全。
[Abstract]:Petrochemical tower equipment is easy to produce excessive lateral displacement under pulsating wind load. In engineering, lateral frames are usually arranged around the tower to control it. This kind of structure is called frame tower structure. The design standard of this kind of frame tower under pulsating wind load has not been unified in our country. Combined with the actual project, the model tower A (single tower) and tower B (frame tower) are made. The various modes of the model are studied. By collecting the time history of natural wind outside, the pulsation characteristics of wind speed time history are analyzed, then the wind speed time history is loaded into the model in the laboratory, and the response of the model to pulsating wind load is studied. 1. The modes of tower A and tower B are studied, and the single tower is obtained. The vibration characteristics of the side frame and the tower are analyzed and the combination of the vibration modes of the frame tower is studied. The numerical model is established in the SAP2000 finite element software. By comparing the simulated data with the experimental data, the accuracy of the test results is demonstrated. 2. The wind speed time history, wind direction time history, acceleration time history of tower A and tower B are collected, and the periodic spectrum analysis of the natural wind speed time history is carried out. Then the pulsation characteristics of natural wind are obtained, and the responses of tower A and tower B under different wind loads are compared. This paper studies the effect of the existence of side frame on weakening vibration under natural wind load. A fast method of simulating pulsating wind is proposed. 3. The time history of natural wind and synthetic wind is transformed into force history in laboratory. Loaded on tower A and tower B, The response of the model to natural wind and synthetic wind load is measured. Six groups of harmonic loads with natural wind characteristic frequency are loaded on tower A and tower B. The response of tower A and tower B under harmonic loads with natural wind characteristic frequencies is studied. It is shown that the adjustment of natural vibration frequencies by lateral frames can avoid the resonance of tower structures under wind loads. It makes the frame tower structure more safe under the pulsating wind load.
【学位授予单位】:北方工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ053.5;TE65

【参考文献】

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本文编号:1563220

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