这样的大口径管道风荷载如何计算？

右侧的圆筒结构，风荷载计算方法怎么搞？
我们知道直筒结构如：钢烟囱、塔式容器都有现成的规范，
但是像右侧的大落差悬臂结构的大口径管道，目前没有看见过成熟的规范，
大家有没有什么建议，尤其是风振，以及周围建筑物相互之间的扰动。
自身有很大的偏心弯矩和复杂的扭转问题。
另外，这样的模型抗震问题也比较难计算。

有力的分解吧。

gn_1984 发表于 2017-7-21 16:29
有力的分解吧。

力多大，你怎么算？风荷载静力计算不难，关键是风振计算比较麻烦，
这玩意能不能直接用建筑结构荷载规范的方法来计算一直找不到依据。

首先吐槽下你这个图，太前卫了，好歹用cad弄一个，这实在有点难理解。不论是塔器还是钢烟囱计算都是有自己的适用范围了，单独耸立的圆柱形设备。你右边这个似乎看起来应该不是一个支撑点，作为管线个人感觉不太可能只有底部一点支撑。我倒感觉你换个思维，不要往钢烟囱或者塔器上凑，可以看为一个钢构件采用钢结构的计算方式来考虑。现在钢结构也有很多分析设计的方法和软件例如迈达斯等等，而且塔器和钢烟囱也是钢结构计算中的特例，不论风载还是地震都是从钢结构计算中出来的。找好的结构工程师共同探讨探讨也许有好的思路，如果想在这里探讨建议图细化一下，最少别这么抽象。

fxy1860 发表于 2017-7-24 09:40
首先吐槽下你这个图，太前卫了，好歹用cad弄一个，这实在有点难理解。不论是塔器还是钢烟囱计算都是有自己 ...

我补充一下:下图就是余热发电领域常见的一段烟道，左侧用非金属补偿器与设备或管道连接，
由于非金属补偿器刚度非常小，一般计算中是不考虑非金属补偿器对管道的约束作用的，即：非金属补偿器连接一端视为自由；
我讨论的并非只针对这一种模型形式，还有很多更为复杂的形式，虽然从受力来说，左侧悬臂距离有些过长，可能不太合理，
然而，很多改造项目受到很多条件限制，并非任何位置都可以做支吊架，因此会有很多时候，支撑位置可能不太合理，也在所难免的，
无论是悬臂支撑还是几个支吊架共同支撑，模型的风荷载大小应该不会随着支架数量和位置改变的，
我现在主要目的就是先计算出风荷载大小，当然有时候也需要计算地震荷载的大小，
然后再进一步考虑每一个支吊架位置所承担的荷载；当然这个目标可能是基于常规有计算公式的想法是可行的，
如果是用于有限元或钢结构软件来计算，约束位置是必须考虑的，否则软件是不可能有计算结果的。
直接用钢烟囱、塔器那样的规范计算肯定是有些不妥，这方面目前国内没有什么规范可用，
比较痛苦，不计算有风险，计算吧，又不知道从何处入手……
这样的模型的难点就是走向不规则，落差比较大，
有的位置比较高，在建筑物侧面生根，距离地面有的高达60-90米

FMSD 发表于 2017-7-24 10:22
我补充一下:下图就是余热发电领域常见的一段烟道，左侧用非金属补偿器与设备或管道连接，
由于非金属补 ...

我觉得你考虑的有点复杂了，个人感觉如果工程计算应该尽量简化，就你这个模型可以考虑按单独直立的塔器或者钢烟囱来计算，针对边上的管线作为附件或者偏心载荷来简化考虑。针对风载可以考虑按面积比例将风载荷加大，然后边上的管线对直立管线简化为偏载作用在直立管线上。针对地震由于有偏载作用应该就可以考虑地震力了。我觉得你这个边上的管线反倒对直立管线有些位移的限制作用反倒比单独直立计算好像受力更好一些。以上只是个人想法，如果分析设计可以考虑补偿器连接端口限制水平方向位移和转动，这样来模拟边界条件比较合适。抛砖引玉希望大家都能说说看法。

fxy1860 发表于 2017-7-28 13:41

                               
登录/注册后可看大图

我觉得你考虑的有点复杂了，个人感觉如果工程计算应该尽量简化，就你这个模型可以考虑按单独直立的塔器或 ...

我猜偏心荷载是指重力产生，方向是竖向的；而我这类模型还存在风荷载水平力产生的扭矩问题；另外，结构造型不一样了，风振系数计算方法可能不一样滴，塔器、钢烟囱都是直的。造型相对我这样的模型来说要简单些。

学习了

FMSD 发表于 2017-7-29 00:45
我猜偏心荷载是指重力产生，方向是竖向的；而我这类模型还存在风荷载水平力产生的扭矩问题；另外，结构造 ...

风振系数是没法考虑的，即使按结构的风载系数也没有这种形状的，所以只能估算，可以考虑看边上的迎风面积是多少，计算出风载的力的大小，然后看作用方向和作用高度折合成垂直力来考虑。至于风的震动甚至高阶风振之类的实在是工程上没有考虑的方法。总体来说我觉得应力分析不论是ansys还是结构的迈达斯都应该可以模拟，只是需要花时间，如果粗算我觉得我说的折算的方法最少可以核算竖直管线的刚性。如果想详细计算还是分析模拟吧。

fxy1860 发表于 2017-7-31 18:27

                               
登录/注册后可看大图

风振系数是没法考虑的，即使按结构的风载系数也没有这种形状的，所以只能估算，可以考虑看边上的迎风面积 ...

如果不考虑风振，基本上没有什么难度，但是不考虑风振明显有风险的，风振系数是大于1的，不同位置的风振系数也是不一样的，这玩意的确是目前没有什么规范考虑这样的问题。头疼，有人说用流体力学软件模拟，感觉太复杂了。

FMSD 发表于 2017-7-31 22:00
如果不考虑风振，基本上没有什么难度，但是不考虑风振明显有风险的，风振系数是大于1的，不同位置的风振 ...

如果不考虑风振想详细计算出这个受力也是很麻烦的，首先风载的体型系数你就没法取，塔器和烟囱的风载体型系数是根据GB50009中的特例定的，你这个肯定都无法遵守，能进行的只是工程的估算。再说地震就更没法算准了，自身的周期还能不能按多质点来模拟都是问题。所以我说的方法也只是工程上可认为的偏保守方式来进行核算，想算准基本不可能。所以想再考虑风振那就更麻烦了，总是现行工程计算基本不可能，多模拟多分析倒是有一定可能性。

fxy1860 发表于 2017-8-1 17:23

                               
登录/注册后可看大图

如果不考虑风振想详细计算出这个受力也是很麻烦的，首先风载的体型系数你就没法取，塔器和烟囱的风载体型 ...

自振周期可以用有限元计算；体型系数，圆形截面根据高径比，在GB 50009-2012里面都有的，查一下就可以。