赵 林, 王志男, 梁誉文, 葛耀君

(同济大学 土木工程防灾国家重点实验室, 上海 200092)

0 引 言

大型冷却塔结构对于风载荷作用较为敏感[1]。1965年，英国渡桥电厂八塔组合中三座位于背风区的冷却塔发生风致倒塌，风致干扰效应引起了人们的极大重视。我国规范[2-3]采用群塔比例系数考虑风致干扰效应，冷却塔塔筒模板的基于规范二维等效静力载荷条件下配筋率通常需大于风洞试验风压设计的包络配筋，较少在满足安全性的同时兼顾经济性。至于冷却塔结构设计的优化，设计院大多采用试算结构构件设计尺寸的控制变量法结合穷举算法[4-5]，效率低下，并非真正的结构优化设计。冷却塔向大型化发展，塔群组合也趋于复杂[6]，现有的结构优化设计愈加难以满足发展的趋势。冷却塔考虑群塔干扰效应的结构设计优化，通常需包括两个环节：首先需要确定复杂干扰条件下，哪一种风载荷作用模式为可能的最不利载荷模式；在此基础之上引入响应面法和梯度搜索法，优化潜在最不利载荷条件下整体结构刚度协调分配，进而获得优化的结构构件尺寸。受困于气动力载荷作用的多样性和整体结构优化算法的复杂性，即风载荷众多抗风设计等效准则，缺少统一的想法和理念，且结果差异明显[7-11]。1962年，Csonka[12]推导了双曲线壳体的壁厚变化公式，使结构在自重作用下能合理使用材料。20世纪60年代末，Konstruktiver[13]对某120 m高冷却塔方案进行综合投资、材料消耗和结构安全度的比选中发现，适当的子午线形状可获得经济的塔形，且几何尺寸微小的变化就有明显的效果。……