韩 芳,钟冬望,汪 君

(1.武汉科技大学理学院,湖北武汉,430065;2.武汉科技大学冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室,湖北武汉,430081;3.中南勘察设计院有限公司,湖北武汉,430071)

煤制氢工业厂房结构多为超高层结构,具有跨度大、设备多、设备与厂房连接复杂等特点[1-3]。由于生产工艺限制,设备不能保证对称布置,因此在风振、地震等动荷载作用下,结构质心和刚心易发生偏离,结构整体的抗震性能降低[4-5]。另外工业设备体积大、质量大,在动荷载作用下,设备产生的惯性力对厂房结构的稳定性影响较大。本文拟在转换层刚接和铰接条件下,研究钢-混凝土组合结构的抗震性能,以期为工程设计提供合理可靠的理论依据。

1 厂房结构及其有限元模型

某化工厂厂房主建筑12层,总高度93 m,宽42 m,其中1～5层为钢筋混凝土结构,6～12层为钢结构。材料基本参数如表1所示。厂房内主体设备为气化塔和合成气塔,高40 m,重640 t,穿越整个钢结构楼层;设备与结构通过大直径的弯管相连,一端刚结在转换层的楼板上,另一端通过16根拉杆悬吊在主梁上。工程场地的抗震设防烈度为6度,特征周期为0.40 s,属于Ⅱ类场地。

表1 材料的基本参数Table 1 Basic material parameters

采用有限元软件ANSYS建立厂房结构模型,如图1所示。

图1 厂房结构有限元模型Fig.1 Finite element model of structure

建模说明如下:

(1)坐标系及单元。沿结构长轴方向为X轴,短轴方向为Y轴,竖直向上为Z轴,采用beam188单元模拟梁柱刚性支撑,shell63单元模拟混凝土楼板和设备,mass21单元模拟质量点,link 8单元模拟连接杆件。模型共生成节点13 892个,单元17 763个。……