鋼筋混凝土煙囪作用效應(yīng)及減震的理論研究.pdf

1、鋼筋混凝土煙囪作為工業(yè)建筑必要的附屬建筑，在生產(chǎn)中起著重要的作用。主要承受風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用等，本文圍繞這幾個(gè)方面展開研究，主要做了如下幾方面的工作： (1)本文采用有限元法分析煙囪在自重、水平力共同作用下，基礎(chǔ)強(qiáng)度和基底反力。對(duì)圓形板式基礎(chǔ)進(jìn)行非線性了有限元計(jì)算，分析了不同地質(zhì)條件下基礎(chǔ)的應(yīng)力-應(yīng)變分布，并與規(guī)范計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較和分析。分別考慮了單層地基和分層地基兩種情況，分析了模型參數(shù)對(duì)基礎(chǔ)應(yīng)力和基底反力的影響。另外

2、，對(duì)空腔殼基礎(chǔ)進(jìn)行了彈塑性全過程分析，得到了空腔殼基礎(chǔ)從彈性到彈塑性破壞過程中應(yīng)力-應(yīng)變的變化曲線；殼體基礎(chǔ)關(guān)鍵部位的載荷-應(yīng)變(或位移)曲線；不同荷載作用下的應(yīng)力-應(yīng)變規(guī)律及基礎(chǔ)的破裂過程。 煙囪是高柔結(jié)構(gòu)，特別是建立在軟弱地基上的煙囪，有必要考慮土-結(jié)構(gòu)的相互作用，因此，本文考慮了土與結(jié)構(gòu)之間的動(dòng)力相互作用及P-△效應(yīng)對(duì)煙囪的影響。另外，煙囪的震害是由水平和豎向地面運(yùn)動(dòng)共同作用引起的，本文考慮了水平和豎向地震的耦合。采用集總

3、參數(shù)法，在結(jié)構(gòu)的整體水平上考慮P-△效應(yīng)，建立了水平地震作用和豎向耦合地震作用下，土.結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力方程。通過對(duì)算例的討論，結(jié)果表明由于豎向地震作用以及重力二階效應(yīng)，煙囪的內(nèi)力增加；由于基礎(chǔ)與土體的相互作用有可能加大結(jié)構(gòu)的重力二階效應(yīng)，對(duì)煙囪的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生不利影響。 (2)煙囪基礎(chǔ)因其有外圍土壤的作用易造成煙囪基礎(chǔ)側(cè)壁和底板長期處于高溫條件下，導(dǎo)致混凝土燒損、鋼筋斷裂，故有必要充分了解煙囪地下土壤溫度場(chǎng)的分布情況，

4、才有可能設(shè)計(jì)出合理的煙囪基礎(chǔ)埋深、隔熱層厚度。根據(jù)煙囪基礎(chǔ)的溫度場(chǎng)的分布受地基影響的特點(diǎn)，本文基于煙囪基礎(chǔ)的溫度場(chǎng)試驗(yàn)研究結(jié)果，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了有限元分析以及參數(shù)分析，得到了計(jì)算煙囪基礎(chǔ)筒壁最高溫的簡化計(jì)算公式。 (3)有研究表明當(dāng)配筋率過高或承受高溫作用時(shí)，由于鋼筋與混凝土的線膨脹系數(shù)差異而引起的溫度應(yīng)力較大，須認(rèn)真考慮。長期受高溫作用的鋼筋混凝土煙囪筒壁結(jié)構(gòu)也存在類似問題，本文建立了考慮線膨脹系數(shù)差異及溫差作用的軸拉構(gòu)件的應(yīng)

5、力和位移之間關(guān)系式，分析了構(gòu)件的應(yīng)力及位移的變化。 (4) 煙囪屬于高聳建筑，因其高寬比較大，作基礎(chǔ)隔振的難度較大。本文考慮在煙囪筒身設(shè)置豎縫來減小結(jié)構(gòu)剛度以降低煙囪震害，研究設(shè)縫后結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能。通過對(duì)兩個(gè)算例的分析表明可以在煙囪中上部設(shè)置少量豎縫來降低結(jié)構(gòu)位移。 (5)研究了水平地震與豎向地震耦合作用下，考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用以及二階效應(yīng)對(duì)MRD結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響。采用集總參數(shù)法，推導(dǎo)了MRD結(jié)構(gòu)在豎向地震和水平地震作

6、用下的運(yùn)動(dòng)方程，對(duì)某煙囪的地震反應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值分析。結(jié)果表明，考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用使MRD結(jié)構(gòu)的位移降低；在總體降低的情況下，豎向地震作用和二階效應(yīng)均使結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)有不同程度的增加。MRD結(jié)構(gòu)不考慮土-結(jié)構(gòu)的相互作用對(duì)結(jié)構(gòu)的控制是偏于安全的。 (6)有研究表明，MTMD對(duì)結(jié)構(gòu)的反力應(yīng)該與地震作用共同作為結(jié)構(gòu)的荷載輸入。本文采用子結(jié)構(gòu)法，推導(dǎo)了土-結(jié)構(gòu)相互作用體系，考慮MTMD與結(jié)構(gòu)之間相互作用的高聳結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程，同時(shí)研究了MT