钢烟囱结构极限承载力分析：单调 vs 复杂加载

"考虑不同加载方式的钢烟囱结构极限承载力分析 (2009年)，作者：孙阳，沈水龙，来源：西安建筑科技大学学报(自然科学版)" 本文主要探讨了钢烟囱结构在不同加载条件下的极限承载力分析。钢烟囱作为钢铁、石油、化工等领域常见的特种结构，其极限承载力的研究相对较少。作者选取了一个具体的钢烟囱实例，运用有限元方法对单调加载和复杂加载两种情况下的结构极限承载力进行了深入研究。 首先，对于单调加载，即单一方向的荷载作用，计算结果显示，钢烟囱的极限承载力与烟囱壁厚成正比关系，且随着壁厚的增加，安全性荷载比例也相应提升。这表明，增加壁厚可以有效提高结构的承载能力和安全性。 然而，在复杂加载条件下，即多个方向或多种类型的荷载同时作用，钢烟囱的极限承载力显著下降。这种情况更接近实际工况，例如风荷载、地震荷载、安装检修荷载等可能同时存在。复杂加载会使得结构内部应力分布更为复杂，局部超载的可能性增大，导致整体刚度下降，从而降低极限承载力。 钢烟囱的荷载类型多样，常规荷载主要包括自身重量、安装检修的临时荷载、冰载、风载和地震作用。其中，风载往往是主要的外部荷载，而风载产生的涡流效应可能导致横向风力，尤其是在特定频率下与烟囱自振频率共振时，可能产生远超顺风向的风载。 此外，还有偶然荷载，如腐蚀、烟气侵蚀、钢材高温退化等，这些因素都会对钢烟囱的结构性能产生负面影响。这些偶然荷载可能会在使用过程中逐渐积累，影响烟囱的长期稳定性和极限承载力。 极限承载力分析是评估钢烟囱结构在极端情况下整体力学性能和强度的关键，能够真实反映结构破坏的过程和安全裕度。通过充分考虑极限承载力因素，设计师可以更经济、更合理地进行结构设计和材料选择，以确保钢烟囱的安全性和经济性。 该研究强调了在分析钢烟囱结构的极限承载力时，必须考虑实际工况中的加载方式，尤其是复杂加载条件的影响，这对于优化设计和提高烟囱的结构安全具有重要意义。未来的工程实践和研究应进一步关注这些因素，以提升钢烟囱的工程性能和使用寿命。