风荷载在气柜结构设计

         对于体型高大的曼型气柜，风荷载往往是设计时的控制荷载。建筑结构荷载规范和相关文献资料，对曼型气柜表面风荷载的取值方法进行了介绍，分析了风荷载作用下柜体结构的受力特点，并根据高耸结构设计规范，提出的曼型气柜整体计算时的风载体型系数进行了修正。

建立了某实际气柜的有限元模型，分析在风荷载作用下干式气柜立柱、侧板和抗风环的内力和变形规律，得到了考虑内压和风压共同作用下构件强度和刚度校核的控制点，可供设计时参考。其中，立柱的强度和刚度校核都只需要对最大风压力作用处的立柱进行校核;抗风环的刚度校核取在最大风压力和最大风吸力处，强度校核取在最大风吸力处;侧板板肋的刚度校核取在最大风压力和最大风吸力处，强度校核取在最大风吸力处，板部分的强度校核取在最大风压力处气柜的底部。

通过分析比较，抗风环的主要作用是抵抗风荷载作用，保持柜体结构的正多边形形状，减少最大风吸力处侧板的鼓出变形。通过改变气柜的边数和抗风环截面腹板高度，分析抗风环截面非圆度和鼓出变形的变化规律，并提出了煤气柜抗风环设计时刚度校核的建议取值:干式气柜抗风环的最大鼓出变形不超过25mm、相对变形不超过抗风环半径的1/800。

把抗风环视为一双向压弯构件，参照薄壁圆筒加强圈和浮顶油罐抗风环的设计方法，推导过程，重新推导了抗风环最小截面模量和最大弯矩公式，并通过算例来验证该公式的适用性。通过有限元分析，本文认为，抗风环的截面不是由强度控制的，而是由刚度控制的，这与传统设计理论中认为抗风环的截面是由强度控制所不同。算得的截面满足本文提出的抗风环刚度限值，该公式可供设计参考。最后，从舒适度和构件自身稳定性等角度，讨论了抗风环最小截面宽度和最大截面宽度的建议取值。