电站锅炉钢结构整体分析的一体化建模方法技术

本发明专利技术提出了一种适用于电站锅炉钢结构整体分析的一体化建模方法，以实现在电站锅炉钢结构的整体分析中准确考虑锅炉本体的影响，优化锅炉钢结构体系，使设计结果更合理、安全、经济。该方法通过在锅炉的吊点位置建立一系列刚性系杆、在锅炉导向装置标高处设置系杆铰接连接点并建立质量点，建立模拟锅炉本体的力学模型；对各导向装置标高处的质量节点分别建立刚性约束以保证其水平位移一致而竖向位移自由；锅炉本体模型与构架模型间通过在导向装置处施加单向约束以模拟实际限位方向。该方法通过一体化建模能够更准确地模拟锅炉本体与构架之间的力学关系和受力性能，有利于保证锅炉钢结构设计的安全性和可靠性，并具有良好的工程经济效益。

Integrated modeling method for overall analysis of steel structure of utility boiler

The present invention provides a method for modeling analysis of boiler steel structure plant, in order to realize the overall analysis of steel structure of boiler accurately considering the influence of the boiler body, the optimization system of boiler steel structure, make the design more reasonable, safe and economical. By this method in the boiler hoisting position to establish a series of rigid tie bar, in the boiler guide device level setting hinged connection point tied and establish quality, mechanical model was set up to simulate the boiler body; the guiding device of high standard quality nodes were established rigid constraints to ensure the horizontal displacement and vertical displacement consistent freedom; boiler ontology model and frame model by applying one-way constraints in the guide device to simulate the actual limit direction. The method can accurately simulate the mechanical relationship between the boiler body and the structure and mechanical properties of the integrated modeling, to ensure the safety and reliability of boiler steel structure design, engineering and has good economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
电站锅炉钢结构整体分析的一体化建模方法
本专利技术属于结构工程钢结构
，特别涉及一种适用于电站锅炉钢结构整体分析的一体化建模方法。
技术介绍
电站锅炉钢结构因设备工艺复杂、管道众多，其结构体系通常较为特殊，这使得结构整体分析在保证设计结果安全性和经济性的作用方面更为重要。电站锅炉钢结构整体分析的重点和难点在于对锅炉本体影响的考虑。目前设计分析中通常将锅炉质量全部施加到构架的顶板结构上，这会严重放大水平地震作用效应，降低结构设计结果的合理性和经济性；也有将锅炉质量直接施加到构架的导向装置上，该方法既不能准确反映水平地震作用下不同导向装置传递锅炉水平力的大小及分布，也不能够准确模拟构架顶板结构成百上千个吊点的荷载分布，同样会影响设计结果的安全性和可靠性以及经济性。如何能够在电站锅炉钢结构的整体分析中准确考虑锅炉本体的影响，兼顾导向装置传力和构架顶板结构所有吊点荷载的准确模拟，以使锅炉钢结构体系更优、设计结果更合理安全经济，是电站锅炉钢结构整体分析与工程实践中亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于电站锅炉钢结构整体分析的一体化建模方法，所述锅炉钢结构整体分析模型由大板梁、内侧钢柱、外侧钢柱、钢梁、竖向支撑、刚性系杆、质量点构成；所述一体化建模方法计算模型包括构架结构模型和锅炉本体简化力学模型，其中所述大板梁、内侧钢柱、外侧钢柱、钢梁和竖向支撑组成构架结构模型，所述刚性系杆和质量点组成锅炉本体简化力学模型；各层质量点间建立水平刚性约束，锅炉本体力学模型与构架结构间在导向装置位置处建立单向约束。所述大板梁可用梁单元建模，也可用壳单元或实体单元建模。所述内侧钢柱、外侧钢柱、钢梁、竖向支撑均可用梁单元建模，并根据杆件端部约束条件决定是否释放其转动自由度。所述刚性系杆可用杆单元建模，两端铰接；刚性系杆的建模位置与实际结构锅炉吊杆位置一致。所述质量点的水平标高与导向装置标高相同，且位于刚性杆系连接节点处，用于模拟锅炉本体在各导向层的质量分配。所述质量7对应于同一个吊点下的质量总和，由该吊点设计内力确定。所述水平刚性约束用以保证该水平面内质量点的水平位移一致而竖向位移相对自由。所述单向约束用以模拟锅炉本体和构架间在导向装置处的约束关系，实际限位方向于导向装置设置一致。本专利技术的有益效果为：(1)锅炉本体的力学模型简单，易于建模，且计算效率高；(2)所述一体化建模方法能够准确考虑在水平地震荷载下锅炉本体对构架结构的影响；(3)所述一体化建模方法能够准确考虑锅炉所有吊点传递的荷载，对构架顶板结构的受力能进行准确地模拟；(4)所述一体化建模方法能够更准确地模拟锅炉本体与构架之间的力学关系和受力性能，有利于保证锅炉钢结构设计的安全性和可靠性，并具有良好的工程经济效益。附图说明图1为电站锅炉钢结构整体分析的一体化建模方法计算模型示意图。图中，1--大板梁，2--内侧钢柱，3--外侧钢柱，4--钢梁，5--竖向支撑，6--刚性系杆，7--质量点，8--水平刚性约束，9--单向约束。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步的说明。图1为电站锅炉钢结构整体分析的一体化建模方法计算模型示意图。一体化计算模型分为构架结构模型和锅炉本体简化力学模型两部分，其中所述构架结构模型由大板梁1、内侧钢柱2、外侧钢柱3、钢梁4和竖向支撑5构成，所述锅炉本体简化力学模型主要由刚性系杆6和质量点7组成。根据设计条件及相关几何尺寸和截面类型，利用梁单元模型建立构架模型中的内侧钢柱2、外侧钢柱3、钢梁4和竖向支撑5，利用梁单元或壳单元或实体单元建立大板梁1，并赋予梁单元相应的截面属性和材料力学性能。在内侧钢柱2、外侧钢柱3的柱底根据实际设计设置约束条件。在构架模型的顶板结构杆件上，根据实际锅炉吊点位置，在每个吊点处向下定义一串刚性系杆6，其刚度设为无限大，杆端铰接，每个吊点处的刚性系杆6的数量根据导向层数+1确定。在每个导向装置标高处、刚性系杆6的节点处设置质量点7，质量点7所赋质量大小根据实际工艺布置、吊点总设计力大小以及该部分锅炉在不同导向层间的分配确定。对各导向装置标高处的质量节点分别建立刚性约束以保证其水平位移一致而竖向位移自由。在锅炉本体模型与构架模型间通过在导向装置处施加单向约束以模拟实际限位方向。对构架模型施加设计工况下的荷载，并进行一体化模型的整体分析计算。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电站锅炉钢结构整体分析的一体化建模方法，其特征在于，所述一体化建模方法计算模型包括构架结构模型和锅炉本体简化力学模型，其中所述构架结构模型由大板梁(1)、内侧钢柱(2)、外侧钢柱(3)、钢梁(4)和竖向支撑(5)组成，所述锅炉本体简化力学模型由刚性系杆(6)和质量点(7)组成；各层质量点间建立水平刚性约束(8)，锅炉本体力学模型与构架结构间在导向装置位置处建立单向约束(9)。

【技术特征摘要】
1.一种电站锅炉钢结构整体分析的一体化建模方法，其特征在于，所述一体化建模方法计算模型包括构架结构模型和锅炉本体简化力学模型，其中所述构架结构模型由大板梁(1)、内侧钢柱(2)、外侧钢柱(3)、钢梁(4)和竖向支撑(5)组成，所述锅炉本体简化力学模型由刚性系杆(6)和质量点(7)组成；各层质量点间建立水平刚性约束(8)，锅炉本体力学模型与构架结构间在导向装置位置处建立单向约束(9)。2.根据权利要求1所述的一体化建模方法，其特征在于，所述大板梁(1)采用梁单元、壳单元或实体单元建模。3.根据权利要求1所述的一体化建模方法，其特征在于，所述内侧钢柱(2)、外侧钢柱(3)、钢梁(4)、竖向支撑(5)均采用梁单元建模，并根据杆件端部约束条件决定是否释放其转动自由度。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：班慧勇，王元清，叶国平，林雨，
申请(专利权)人：清华大学，成都益国工程设计顾问有限公司，华西能源工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11