除塵器是一種可有效減少?gòu)U氣中的顆粒污染物的通用環(huán)保裝備。殼體內(nèi)完成顆粒物收集捕捉工藝過(guò)程，是最重要的工藝部件。中大型除塵器殼體結(jié)構(gòu)一般由帶加勁肋的平直鋼板墻板和H型鋼立柱組成。墻板與立柱通過(guò)焊縫連接，形成密閉的除塵空間，并協(xié)同受載。殼體頂部設(shè)有支承橫梁，用于懸掛陰極線、陽(yáng)極板以及附著的積灰。這些荷載由頂部橫梁傳遞到立柱，使得立柱直接承受軸向壓力。由于放電距離方面的工藝要求以及承擔(dān)較大荷載時(shí)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方面的考慮，某些除塵器殼體頂部支承梁會(huì)設(shè)計(jì)為較寬的截面，因此，頂梁下方的殼體支承立柱也相應(yīng)設(shè)計(jì)為較寬的截面。為了減少用鋼量，此類(lèi)立柱采用雙肢H型鋼組合截面，兩肢間采用帶角鋼加勁肋的連接墻板連接。為了減小立柱長(zhǎng)細(xì)比，提高其剛度，在殼體內(nèi)部布置有垂直墻板的橫向支撐，在相應(yīng)高度位置，兩肢H型鋼柱間采用連接槽鋼相連，支撐桿件通過(guò)與連接槽鋼連接而間接形成對(duì)H型鋼柱的垂直墻板方向約束。除塵器殼體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

墻板作為蒙皮板件，能夠?yàn)榱⒅袚?dān)部分荷載并約束其側(cè)向變形，大大提高了立柱的穩(wěn)定性[1]。關(guān)于蒙皮結(jié)構(gòu)的受力性能，Nagy等[2]對(duì)門(mén)式剛架廠房中的蒙皮效應(yīng)進(jìn)行了研究，在保證安全的前提下對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)理論進(jìn)行簡(jiǎn)化，并比較了不同壓型板屋面板類(lèi)型、檁條與屋面板的連接方式對(duì)其發(fā)揮蒙皮效應(yīng)的影響。Wrzesien等[3-4]通過(guò)足尺試驗(yàn)研究了冷彎型鋼門(mén)式剛架中的蒙皮效應(yīng)，結(jié)果表明屋蓋板的蒙皮效應(yīng)可有效提高剛架在橫向荷載作用下的承載能力，且屋蓋板與剛架的節(jié)點(diǎn)形式對(duì)其有較大的影響;通過(guò)對(duì)建筑物進(jìn)行以成本最小為目的優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究了受力蒙皮作用的影響，結(jié)果表明在投影平面上的跨度和柱距相同時(shí)，受力蒙皮板作用最大，此時(shí)內(nèi)部框架的成本可以減少大約一半。Phan等[5]基于實(shí)驗(yàn)研究，在考慮受力蒙皮作用和剛架半剛性連接的前提下，應(yīng)用遺傳算法提出了一種冷彎型鋼門(mén)式剛架的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

國(guó)內(nèi)研究方面，楊飛[6]對(duì)門(mén)式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)中的蒙皮效應(yīng)進(jìn)行有限元研究，結(jié)果表明蒙皮效應(yīng)提高了結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度以及承載能力，但使振型變得復(fù)雜。左洋等[7]在理論分析的基礎(chǔ)上，利用試驗(yàn)與有限元方法，研究了開(kāi)洞集裝箱房屋的縱向剛度，分析了開(kāi)洞面積、洞口高寬比的影響規(guī)律，并提出設(shè)計(jì)建議。潘立程等[8]針對(duì)除塵器的蒙皮結(jié)構(gòu)殼體墻板，利用有限元方法，研究了其在均勻豎向壓力作用下的破壞形式與承載能力，并分析了墻板構(gòu)造對(duì)其承載能力的影響。陳天樂(lè)[9]采用有限元方法對(duì)比分析了有無(wú)考慮蒙皮效應(yīng)的輕鋼結(jié)構(gòu)受力性能，發(fā)現(xiàn)考慮蒙皮效應(yīng)后，可以減小構(gòu)件截面尺寸以及減少橫向約束，具有更好的經(jīng)濟(jì)性。錢(qián)海峰等[10]利用理論分析與有限元方法，對(duì)除塵器殼體墻板-立柱結(jié)構(gòu)體系在墻板直接承受橫向荷載作用下的荷載分配進(jìn)行了研究，并考慮墻板的蒙皮作用作用，提出了一種除塵器殼體立柱內(nèi)力計(jì)算方法。

目前對(duì)蒙皮結(jié)構(gòu)的研究主要集中于以壓型鋼板為蒙皮板的輕鋼結(jié)構(gòu)，本文研究的除塵器圍護(hù)體系中雙肢組合截面立柱在構(gòu)造上有其特殊性，需要考慮加勁墻板蒙皮作用，已有的研究結(jié)論并不完全適合指導(dǎo)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文考慮結(jié)構(gòu)體系的初始幾何缺陷以及立柱軋制、墻板與立柱焊接過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力影響，通過(guò)大量非線性有限元分析，明確雙肢組合截面柱在軸向壓力下的破壞機(jī)理，研究多種構(gòu)造參數(shù)的影響規(guī)律，提出了立柱穩(wěn)定承載力計(jì)算建議。本文的研究一是直接解決了除塵器殼體中常用的大截面骨架立柱在考慮墻板作用時(shí)的軸壓穩(wěn)定性計(jì)算問(wèn)題，使得除塵器殼體支承構(gòu)件的設(shè)計(jì)能夠可靠且經(jīng)濟(jì);二是為受加勁蒙皮板連續(xù)支撐的H形截面構(gòu)件的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)提供參考，分析了此類(lèi)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要影響因素，具有一定的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。