从现代工业发展历史看,用于发电厂的冷却塔数量最多,规模也最大。近年来,随着钢材防腐技术、空间钢结构技术的发展以及工人价格的上涨,相比混凝土结构,国内钢结构发展极其强劲。钢结构冷却塔因资金投入少、建设周期短、材料回收利用率高等优势具有非常广阔的应用前景。目前,国内对于钢结构冷却塔的研究较少,并没有专门的钢结构冷却塔设计规范可以遵循。因此,有必要对大型钢结构冷却塔进行深入的研究分析,也为实际工程提供指导。本文以锡林浩特一座实际大型钢结构冷却塔为研究对象,建立有限元模型,分析研究钢冷却塔的静力性能、结构稳定性、抗震性能等,主要研究工作如下:(1)使用有限元软件ANSYS建立有限元模型,考虑10种静力荷载组合,对钢冷却塔结构的刚度和强度进行计算,提出最不利工况,研究钢冷却塔在自重、风荷载、及温度荷载作用下的力学性能,分析结构的受力与变形情况,研究钢冷却塔杆件的内力分布规律。(2)考虑恒载与活载组合对钢冷却塔结构进行弹性稳定性分析,提取前六阶屈曲模态,未出现整体失稳模态,结构稳定性满足要求。建立有无加强环两种模型进行对比分析,发现设置加强环结构稳定系数明显大于不设置加强环情况,针对加强环宽度提出多种方案并计算,根据计算结果分析得出结构改进方案。(3)对有无加强环两种模型进行模态分析,研究加强环对结构刚度的影响。采用反应谱法,对设置加强环模型进行地震响应分析,分别输入X向、Y向反应谱,分析结构在不同反应谱下的受力与变形特征,提出结构的薄弱层,根据变形与层间位移角等指标判断结构的抗震性能。同时,采用时程分析法进行补充计算,提取结构底部剪力与反应谱法做对比,验证计算结果的正确性。(4)根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)要求选取两条天然波一条人工波针对钢结构冷却塔进行地震反应弹塑性时程分析,研究钢冷却塔在不同地震设防烈度下的位移与加速度反应,结果表明钢冷却塔能够满足规范中要求的“小震不坏,中震可修,大震不倒”抗震设防标准。