本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)工程鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)整體分析的一體化建模方法。

背景技術(shù)：

電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)因設(shè)備工藝復(fù)雜、管道眾多，其結(jié)構(gòu)體系通常較為特殊，這使得結(jié)構(gòu)整體分析在保證設(shè)計(jì)結(jié)果安全性和經(jīng)濟(jì)性的作用方面更為重要。電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)整體分析的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于對(duì)鍋爐本體影響的考慮。目前設(shè)計(jì)分析中通常將鍋爐質(zhì)量全部施加到構(gòu)架的頂板結(jié)構(gòu)上，這會(huì)嚴(yán)重放大水平地震作用效應(yīng)，降低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果的合理性和經(jīng)濟(jì)性；也有將鍋爐質(zhì)量直接施加到構(gòu)架的導(dǎo)向裝置上，該方法既不能準(zhǔn)確反映水平地震作用下不同導(dǎo)向裝置傳遞鍋爐水平力的大小及分布，也不能夠準(zhǔn)確模擬構(gòu)架頂板結(jié)構(gòu)成百上千個(gè)吊點(diǎn)的荷載分布，同樣會(huì)影響設(shè)計(jì)結(jié)果的安全性和可靠性以及經(jīng)濟(jì)性。

如何能夠在電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的整體分析中準(zhǔn)確考慮鍋爐本體的影響，兼顧導(dǎo)向裝置傳力和構(gòu)架頂板結(jié)構(gòu)所有吊點(diǎn)荷載的準(zhǔn)確模擬，以使鍋爐鋼結(jié)構(gòu)體系更優(yōu)、設(shè)計(jì)結(jié)果更合理安全經(jīng)濟(jì)，是電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)整體分析與工程實(shí)踐中亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種適用于電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)整體分析的一體化建模方法，所述鍋爐鋼結(jié)構(gòu)整體分析模型由大板梁、內(nèi)側(cè)鋼柱、外側(cè)鋼柱、鋼梁、豎向支撐、剛性系桿、質(zhì)量點(diǎn)構(gòu)成；所述一體化建模方法計(jì)算模型包括構(gòu)架結(jié)構(gòu)模型和鍋爐本體簡(jiǎn)化力學(xué)模型，其中所述大板梁、內(nèi)側(cè)鋼柱、外側(cè)鋼柱、鋼梁和豎向支撐組成構(gòu)架結(jié)構(gòu)模型，所述剛性系桿和質(zhì)量點(diǎn)組成鍋爐本體簡(jiǎn)化力學(xué)模型；各層質(zhì)量點(diǎn)間建立水平剛性約束，鍋爐本體力學(xué)模型與構(gòu)架結(jié)構(gòu)間在導(dǎo)向裝置位置處建立單向約束。

所述大板梁可用梁?jiǎn)卧?，也可用殼單元或?qū)嶓w單元建模。

所述內(nèi)側(cè)鋼柱、外側(cè)鋼柱、鋼梁、豎向支撐均可用梁?jiǎn)卧?，并根?jù)桿件端部約束條件決定是否釋放其轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。

所述剛性系桿可用桿單元建模，兩端鉸接；剛性系桿的建模位置與實(shí)際結(jié)構(gòu)鍋爐吊桿位置一致。

所述質(zhì)量點(diǎn)的水平標(biāo)高與導(dǎo)向裝置標(biāo)高相同，且位于剛性桿系連接節(jié)點(diǎn)處，用于模擬鍋爐本體在各導(dǎo)向?qū)拥馁|(zhì)量分配。

所述質(zhì)量7對(duì)應(yīng)于同一個(gè)吊點(diǎn)下的質(zhì)量總和，由該吊點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)力確定。

所述水平剛性約束用以保證該水平面內(nèi)質(zhì)量點(diǎn)的水平位移一致而豎向位移相對(duì)自由。

所述單向約束用以模擬鍋爐本體和構(gòu)架間在導(dǎo)向裝置處的約束關(guān)系，實(shí)際限位方向于導(dǎo)向裝置設(shè)置一致。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)鍋爐本體的力學(xué)模型簡(jiǎn)單，易于建模，且計(jì)算效率高；

(2)所述一體化建模方法能夠準(zhǔn)確考慮在水平地震荷載下鍋爐本體對(duì)構(gòu)架結(jié)構(gòu)的影響；

(3)所述一體化建模方法能夠準(zhǔn)確考慮鍋爐所有吊點(diǎn)傳遞的荷載，對(duì)構(gòu)架頂板結(jié)構(gòu)的受力能進(jìn)行準(zhǔn)確地模擬；

(4)所述一體化建模方法能夠更準(zhǔn)確地模擬鍋爐本體與構(gòu)架之間的力學(xué)關(guān)系和受力性能，有利于保證鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性，并具有良好的工程經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)整體分析的一體化建模方法計(jì)算模型示意圖。

圖中，1--大板梁，2--內(nèi)側(cè)鋼柱，3--外側(cè)鋼柱，4--鋼梁，5--豎向支撐，6--剛性系桿，7--質(zhì)量點(diǎn)，8--水平剛性約束，9--單向約束。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)整體分析的一體化建模方法計(jì)算模型示意圖。一體化計(jì)算模型分為構(gòu)架結(jié)構(gòu)模型和鍋爐本體簡(jiǎn)化力學(xué)模型兩部分，其中所述構(gòu)架結(jié)構(gòu)模型由大板梁1、內(nèi)側(cè)鋼柱2、外側(cè)鋼柱3、鋼梁4和豎向支撐5構(gòu)成，所述鍋爐本體簡(jiǎn)化力學(xué)模型主要由剛性系桿6和質(zhì)量點(diǎn)7組成。

根據(jù)設(shè)計(jì)條件及相關(guān)幾何尺寸和截面類型，利用梁?jiǎn)卧Ｐ徒?gòu)架模型中的內(nèi)側(cè)鋼柱2、外側(cè)鋼柱3、鋼梁4和豎向支撐5，利用梁?jiǎn)卧驓卧驅(qū)嶓w單元建立大板梁1，并賦予梁?jiǎn)卧鄳?yīng)的截面屬性和材料力學(xué)性能。

在內(nèi)側(cè)鋼柱2、外側(cè)鋼柱3的柱底根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)設(shè)置約束條件。

在構(gòu)架模型的頂板結(jié)構(gòu)桿件上，根據(jù)實(shí)際鍋爐吊點(diǎn)位置，在每個(gè)吊點(diǎn)處向下定義一串剛性系桿6，其剛度設(shè)為無(wú)限大，桿端鉸接，每個(gè)吊點(diǎn)處的剛性系桿6的數(shù)量根據(jù)導(dǎo)向?qū)訑?shù)+1確定。

在每個(gè)導(dǎo)向裝置標(biāo)高處、剛性系桿6的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置質(zhì)量點(diǎn)7，質(zhì)量點(diǎn)7所賦質(zhì)量大小根據(jù)實(shí)際工藝布置、吊點(diǎn)總設(shè)計(jì)力大小以及該部分鍋爐在不同導(dǎo)向?qū)娱g的分配確定。

對(duì)各導(dǎo)向裝置標(biāo)高處的質(zhì)量節(jié)點(diǎn)分別建立剛性約束以保證其水平位移一致而豎向位移自由。

在鍋爐本體模型與構(gòu)架模型間通過(guò)在導(dǎo)向裝置處施加單向約束以模擬實(shí)際限位方向。

對(duì)構(gòu)架模型施加設(shè)計(jì)工況下的荷載，并進(jìn)行一體化模型的整體分析計(jì)算。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。