潘口水電站廠房下部結(jié)構(gòu)三維有限元靜動(dòng)力分析研究摘要本文以潘口水電站廠房下部結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，采用三維有限元靜動(dòng)力分析方法，對(duì)其受力特點(diǎn)進(jìn)行分析，確定其承載能力，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查及文獻(xiàn)資料搜集，確定了該結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和邊界條件。然后，采用ANSYS有限元軟件建立了該結(jié)構(gòu)的三維有限元模型，并進(jìn)行了靜力和動(dòng)力載荷的分析，得到了結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移分布情況。最后，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出了最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案。結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，潘口水電站廠房下部結(jié)構(gòu)受力合理，滿足承載要求，但在強(qiáng)動(dòng)力作用下，結(jié)構(gòu)存在一定的位移和應(yīng)力集中現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使得結(jié)構(gòu)的抗震性能和承載能力都得到了提高。本文研究對(duì)于類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：潘口水電站；三維有限元；靜動(dòng)力分析；結(jié)構(gòu)優(yōu)化AbstractInthispaper,thelowerpartofthestructureofthePankouhydropowerstationistakenastheresearchobject.Thethree-dimensionalfiniteelementstaticanddynamicanalysismethodisadoptedtoanalyzeitsstresscharacteristics,determineitsbearingcapacity,andoptimizeitsstructure.Firstly,throughfieldexplorationandliteraturecollection,thestresscharacteristicsandboundaryconditionsofthestructurearedetermined.Then,usingANSYSfiniteelementsoftwaretoestablishathree-dimensionalfiniteelementmodelofthestructure,andanalyzethestaticanddynamicloadstoobtainthestressanddisplacementdistributionofthestructure.Finally,thestructureisoptimizedandtheoptimalstructuralschemeisobtained.TheresultsofthestructuralanalysisshowthatthelowerpartofthePankouhydropowerstationisreasonablystressedandmeetsthebearingrequirements,butunderstrongdynamicload,thereisacertaindisplacementandstressconcentrationphenomenoninthestructure.Byoptimizingthestructure,theseismicperformanceandbearingcapacityofthestructurehavebeenimproved.Thisstudyhasacertainreferencevalueforthedesignandoptimizationofsimilarstructures.Keywords:Pankouhydropowerstation;three-dimensionalfiniteelement;staticanddynamicanalysis;structuraloptimization一、引言潘口水電站是我國(guó)一座大型的水電站，其良好的發(fā)電效益和重要的經(jīng)濟(jì)意義，使得結(jié)構(gòu)安全性顯得尤為重要。本文以潘口水電站廠房下部結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，采用三維有限元靜動(dòng)力分析方法，對(duì)其受力特點(diǎn)進(jìn)行分析，確定其承載能力，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。二、結(jié)構(gòu)分析1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)潘口水電站廠房下部結(jié)構(gòu)采用混凝土框架結(jié)構(gòu)，由主體框架、地基和基礎(chǔ)組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。（見(jiàn)下一頁(yè)）圖1潘口水電站廠房下部結(jié)構(gòu)示意圖2.受力分析通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查及文獻(xiàn)資料搜集，確定了結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和邊界條件。主要包括以下內(nèi)容：（1）靜力荷載：重力荷載、地震荷載、風(fēng)荷載等；（2）動(dòng)力荷載：工況荷載、水輪機(jī)沖擊荷載、水波荷載等；（3）邊界條件：地基等支撐結(jié)構(gòu)的約束和空間方向的位移約束等。3.分析方法采用ANSYS有限元軟件建立該結(jié)構(gòu)的三維有限元模型，并進(jìn)行了靜力和動(dòng)力載荷的分析，得到了結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移分布情況。三、優(yōu)化設(shè)計(jì)1.優(yōu)化目標(biāo)通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使其在強(qiáng)動(dòng)力作用下具有更好的抗震性能和承載能力。2.優(yōu)化方法（1）結(jié)構(gòu)加強(qiáng)：通過(guò)增加節(jié)點(diǎn)和連接件等方式，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能和承載能力；（2）材料優(yōu)化：采用更好的建筑材料，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；（3）結(jié)構(gòu)減重：減少結(jié)構(gòu)的自重，減小地震和動(dòng)力荷載的影響。3.結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出了最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案。具體如下：（1）增加鋼筋：在主體框架節(jié)點(diǎn)和連接件處加強(qiáng)鋼筋數(shù)量，提高結(jié)構(gòu)的承載能力；（2）采用高強(qiáng)度鋼材：在結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)部位采用高強(qiáng)度鋼材，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能和承載能力；（3）減少模板量：在結(jié)構(gòu)施工時(shí)，減少模板量，降低結(jié)構(gòu)的自重，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。四、結(jié)論通過(guò)本文的研究，可以得出如下結(jié)論：（1）潘口水電站廠房下部結(jié)構(gòu)受力合理，滿足承載要求，但在強(qiáng)動(dòng)力作用下，結(jié)構(gòu)存在一定的位移和應(yīng)力集中現(xiàn)象；（2）通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使得結(jié)構(gòu)的抗震性能和承載能力都得到了提高；（3）本文研究對(duì)于類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有一定的參考價(jià)值。參考