钢结构示例 #2 —— 设计支撑以限制管嘴荷载 - CAESAR II - 帮助

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CAESAR II
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CAESAR II Version
13

设计一个支架以限制作用于废热锅炉烟道气管口上的荷载。该管口最大许用荷载如下:

轴向力(Faxial)= 1500 lb.

剪切力(Fshear)= 500 lb.

扭矩(Mtorsion)= 10000 ft. lb.

弯矩(Mbending)= 5000 ft. lb.

在本例中,通过一个文本文件来创建钢结构输入文件 SUPP2.str。钢结构预处理器会将此文本文件转换成 CAESAR II 模型。

检查以下四张图所示的管道和钢结构:

用文本编辑器创建结构输入 ASCII 文件

  1. 用文本编辑器,键入下面用于此模型的输入参数:

    UNIT ENGLISH.FIL

    ;DEFINE SECTIONS

    SECID 1 W24X104

    SECID 2 W18X50

    ;DEFINE MATERIALS

    MATID 1 YM=29E6 POIS=0.3 G=11.6E6 DENS=0.283

    ;COLUMN STRONG AXIS ORIENTATION

    ANGLE=90

    ;VERTICAL COLUMNS

    EDIM 230 235 DY=10-

    EDIM 235 220 DY=13-10

    EDIM 200 205 DY=10-

    EDIM 205 210 DY=13-10

    ;SLOPED COLUMNS

    EDIM 245 250 DX=8.392- DY=10-

    EDIM 260 255 DX=8.392- DY=10-

    EDIM 250 220 DX=11.608- DY=13-10

    EDIM 255 210 DX=11.608- DY=13-10

    MAKE BEAMS DEFAULT SECTION

    DEFAULT SECID=2;

    EDIM 235 240 DZ=-2.5-

    EDIM 240 205 DZ=-2.5-

    EDIM 220 215 DZ=-2.5-

    EDIM 215 210 DZ= -2.5-

    EDIM 250 255 DZ=-5-

    ;THE FINAL SET OF HORIZONTAL BEAMS

    ;ALONG THE X AXIS HAVE A

    ;STANDARD STRONG AXIS ORIENTATION

    ANGLE=0

    EDIM 250 235 DX=11.608-

    EDIM 255 205 DX=11.608-

    ;ANCHOR THE BASE NODES

    FIX 200 TO=260 BY=30 ALL

    FIX 245 ALL

    • 数据输入完成后,此文件在微软记事本文本编辑器中并不显示换行符,但数据依然有效。可用更强大的编辑器来显示单独的行。

    • 有关编辑 ASCII 文本的信息,请参阅 ASCII 文本文件规则

  2. 将文件命名为 SUPP2.str 并保存。

将结构输入文件导入到钢结构模块中

  1. CAESAR II 主窗口功能区单击文件 > 打开

  2. 文件类型框条中选择结构(Structural)(*.str),并浏览至创建的SUPP2.str文件。 然后点击打开(Open)

  3. CAESAR II 主窗口功能区单击 主页 > 输入 > 结构输入

    软件打开 SUPP2.str 结构模型。

  4. 在确认模型正确之后,点击文件(File) > 保存(Save),然后点击是(Yes),保存模型。

  5. 选中模型生成状态(Model Generation Status)对话框中的所有复选框,然后点击确定(OK)

    CAESAR II 检查输入。如果错误检查器未发现任何致命错误,则软件将写入执行文件。您可以在管道分析中使用模型,也可以单独分析模型。鉴于此示例的目的,该模型与管道模型一起进行分析。

  6. 关闭 CAESAR II 结构建模器(CAESAR II Structural Modeler)对话框,返回 CAESAR II 主窗口。

示例 #2 的管道输入数据

下一步,在一个新的管道工作项中输入用于分析的管道系统输入数据。

  1. CAESAR II 主窗口功能区单击文件 > 新建

  2. 文件类型框条中选择管道输入(Piping Input)(*.c2)O331135,并输入文件名 PIPE2(就本例而言)。

  3. 浏览并选择 CAESAR II 数据文件夹,然后点击确定(OK)

    软件打开浏览当前单位(Review Current Units)对话框。

  4. 核实当前单位为英制单位,然后点击确定(OK)

    软件打开 PIPE2.c2 的管道输入表单。

  5. 在图形显示界面的左边点击经典管道输入(Classic Piping Input)标签。

用如下所示的输入报告的数据,键入管道输入数据。如何快速键入管道输入数据的更多信息见用功能键浏览经典管道输入对话框

PIPE DATA

From 5 to 10 DX= 6.417 ft.

PIPE

直径= 30.000 in. 壁厚= .375 in.

GENERAL

T1= 850 F Mat= (186)A335 P5

Insul Thk= .000 in.

在“ TO”端弯曲

半径= 45.000 in. (LONG)

RESTRAINTS

节点 5 ANC

ALLOWABLE STRESSES

B31.3 (2008)

----------------------------------------------------------

From 10 to 15 DY= -8.000 ft.

----------------------------------------------------------

From 15 to 20 DY= -13.833 ft

----------------------------------------------------------

From 20 to 25 DY= -8.000 ft.

弯头在“ TO”端

半径= 45.000 in. (LONG)

----------------------------------------------------------

From 25 to 30 DX= 10.000 ft.

RESTRAINTS

Node 30 +Y

----------------------------------------------------------

From 30 To 35 DX= 30.000 ft.

RESTRAINTS

节点 35 +Y

----------------------------------------------------------

From 35 To 40 DX= 10.000 ft.

弯头在“ TO”端

半径= 45.000 in. (LONG)

----------------------------------------------------------

From 40 To 45 DZ= -3.750 ft.

----------------------------------------------------------

From 45 To 50 DZ= -4.000 ft.

PIPE

直径= 30.000 in. 壁厚= .375 in.

Insul Thk= .000 in.

REDUCER

直径2= 36.000 in. 壁厚2= .375 in.

----------------------------------------------------------

From 50 To 55 DZ= -20.000 ft.

PIPE

直径= 36.000 in. 壁厚= .375 in.

Insul Thk= .000 in.

----------------------------------------------------------

From 55 To 60 DZ= -20.000 ft.

----------------------------------------------------------

From 60 To 65 DZ= -10.000 ft.

RESTRAINTS

节点 65 ANC

----------------------------------------------------------

From 15 To 115 DX= -2.500 ft.

PIPE

直径= 30.000 in. 壁厚= .375 in.

Insul Thk= .000 in.

RIGID 重量= .00 lb.

RESTRAINTS

Node 115 X Cnode 215

Node 115 Z Cnode 215

----------------------------------------------------------

From 20 To 120 DX= -2.500 ft.

RIGID 重量= .00 lb.

RESTRAINTS

Node 120 X Cnode 240

在该管道输入示例中,有两个无重量刚性件单元,其节点为15~115和20~120,均为从管道中心线延伸至结构连接点处。

两个约束设置于单元的末端,即:管道上的节点115和120,其关联节点(CNodes)分别为215和240,这两个关联节点是SUPP2中的钢结构节点。

Structural Steel Example #2 (

连接管道和结构

  1. 经典管道输入(the Classic Piping)对话框,点击环境(Environment) > 包含结构输入文件(Include Structural Input Files)

    软件打开包含结构文件(Include Structural Files)对话框。

  2. 键入要包含的钢结构模型名称(本例为SUPP2)。

    SHARED Tip 可以输入名称,点击添加(Add),或者点击浏览(Browse),寻找文件(扩展名为.str,或压缩扩展名为.c2s ),然后选择文件,并点击确定(OK)

  3. 若管道和结构相互之间没有正确的显示,可能是发生以下情况之一:

    1. 没有正确定义连接的节点。

    2. 未在配置编辑器(Configuration Editor)中将通过关联节点连接几何体(Connect Geometry Through CNodes)选项设为真(True)。更多信息见配置编辑器(Configuration Editor)通过关联节点连接几何体(Connect Geometry Through CNodes)

      参考如下所示 Pipe2 中的管道图形和结构图形:

  4. 在软件显示管道和结构彼此相关联后,退出生成管道输入(Generate piping input)对话框,并运行错误检查。

    在检查过程中,错误检查程序将管道和结构一起进行检查。存入软件的可执行文件也包括结构数据。

  5. 用默认的荷载工况运行分析。

    荷载工况 1 W+T1(OPE) 的约束报告如下所示:

对节点5处的锚固点而言荷载过大。如图所示的钢结构框架和管道支撑结构不令人满意。

在本例中,结构位移相对于管道位移较小。管道受热后从锅炉管口处向外和向下膨胀,并远离锅炉管口。

管道在顶部支撑处往X正向拉结构,在底部支撑处往X负向推结构。这些位移导致锅炉管口荷载较高。应更仔细研究结构支撑的垂直位置。

可在节点30和35处增加垂直弹簧,同时将结构支撑的垂直位置进行重新定位,或许会有帮助。例如,节点120处的支架可向下移动,使其X向的作用线与节点25和40之间的管道中心线更趋于一致。