随着经济的发展,我国火电行业大力发展超超临界机型,百万千瓦级发电机组相继被引进运行,与其配套的大型锅炉在全国各大型火电厂被采用。作为电厂锅炉的重要支承部件,锅炉钢结构对锅炉设备正常、安全运行起着至关重要的作用。目前我国锅炉行业中,大多是直接引进国外大型机组,对于这种大型的特种钢结构还没有足够有效的分析与设计方法,对锅炉钢结构相关方面研究成果甚少。研究锅炉构架在地震作用下的抗震性能、空间整体性能,在风荷载作用下的抗风性能,是亟待解决的关键技术问题。本文针对塔式锅炉钢架这种特种钢结构,运用有限元法,通过大型通用有限元分析软件ANSYS建立了钢架整体有限元模型,对其进行了空间结构静力分析,整体结构自振特性分析,整体结构在地震和风荷载作用下的动力响应分析。为百万千瓦级机组锅炉钢结构设计提供技术支持,同时研究成果也可为类似大型特种钢结构设计提供依据和参考。(1)钢架结构静力分析按照实际工程的结构型式和尺寸建立塔式锅炉钢架三维有限元模型,在考虑恒荷载、活荷载、风荷载等组合的工况下,对结构进行空间静力计算,计算结果可为工程实际提供参考。(2)钢架整体结构模态分析模态分析是结构动力分析的基础。介绍了ANSYS中进行模态分析的基本原理,建立考虑锅炉及大板梁自重的钢架整体有限元模型,进行结构模态分析,得到结构前30阶模态,文中列出了结构前八阶振型。对钢架结构自振特性进行了分析,分析表明结构侧向两方向自振周期较接近,结构较为规则,还表明结构抗扭刚度偏小,在结构设计过程中要注意提高结构的抗侧力刚度及抗扭转刚度。(3)钢架整体结构在地震作用下的动力响应分析采用振型分解反应谱法和时程分析法对锅炉钢架进行了地震作用下的动力响应分析,并对两种方法算得的结果进行了比较。分析结果表明,反应谱法得到的结果比时程分析法得到的结果要小;该钢架在地震作用下表现出较好的抗震性能。计算结果可为工程实际提供参考。(4)脉动风荷载模拟介绍了脉动风速时程模拟理论以及两种风速时程模拟方法:谐波叠加法和线性滤波器法,及其在计算机仿真中的实现过程。(5)钢架整体结构在风荷载作用下的动力响应分析基于MATLAB平台,采用线性回归滤波器法编制了脉动风速时程仿真程序,生成包含平均风和脉动风的风速时程,转换成作用在钢架结构上的风荷载时程。将生成的风荷载时程输入钢架结构模型,进行结构在风荷载作用下的时程分析,得到结构响应时程。钢架风荷载时程分析结果计算结果可为工程实际提供参考。