鋼筋混凝土煙囪作用效應及減震的理論研究.pdf

1、鋼筋混凝土煙囪作為工業(yè)建筑必要的附屬建筑，在生產中起著重要的作用。主要承受風荷載、地震作用和溫度作用等，本文圍繞這幾個方面展開研究，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，基礎強度和基底反力。對圓形板式基礎進行非線性了有限元計算，分析了不同地質條件下基礎的應力-應變分布，并與規(guī)范計算結果進行比較和分析。分別考慮了單層地基和分層地基兩種情況，分析了模型參數對基礎應力和基底反力的影響。另外

2、，對空腔殼基礎進行了彈塑性全過程分析，得到了空腔殼基礎從彈性到彈塑性破壞過程中應力-應變的變化曲線；殼體基礎關鍵部位的載荷-應變(或位移)曲線；不同荷載作用下的應力-應變規(guī)律及基礎的破裂過程。 煙囪是高柔結構，特別是建立在軟弱地基上的煙囪，有必要考慮土-結構的相互作用，因此，本文考慮了土與結構之間的動力相互作用及P-△效應對煙囪的影響。另外，煙囪的震害是由水平和豎向地面運動共同作用引起的，本文考慮了水平和豎向地震的耦合。采用集總

3、參數法，在結構的整體水平上考慮P-△效應，建立了水平地震作用和豎向耦合地震作用下，土.結構動力相互作用下結構的動力方程。通過對算例的討論，結果表明由于豎向地震作用以及重力二階效應，煙囪的內力增加；由于基礎與土體的相互作用有可能加大結構的重力二階效應，對煙囪的穩(wěn)定性會產生不利影響。 (2)煙囪基礎因其有外圍土壤的作用易造成煙囪基礎側壁和底板長期處于高溫條件下，導致混凝土燒損、鋼筋斷裂，故有必要充分了解煙囪地下土壤溫度場的分布情況，

4、才有可能設計出合理的煙囪基礎埋深、隔熱層厚度。根據煙囪基礎的溫度場的分布受地基影響的特點，本文基于煙囪基礎的溫度場試驗研究結果，對試驗結果進行了有限元分析以及參數分析，得到了計算煙囪基礎筒壁最高溫的簡化計算公式。 (3)有研究表明當配筋率過高或承受高溫作用時，由于鋼筋與混凝土的線膨脹系數差異而引起的溫度應力較大，須認真考慮。長期受高溫作用的鋼筋混凝土煙囪筒壁結構也存在類似問題，本文建立了考慮線膨脹系數差異及溫差作用的軸拉構件的應

5、力和位移之間關系式，分析了構件的應力及位移的變化。 (4) 煙囪屬于高聳建筑，因其高寬比較大，作基礎隔振的難度較大。本文考慮在煙囪筒身設置豎縫來減小結構剛度以降低煙囪震害，研究設縫后結構的動力性能。通過對兩個算例的分析表明可以在煙囪中上部設置少量豎縫來降低結構位移。 (5)研究了水平地震與豎向地震耦合作用下，考慮土-結構相互作用以及二階效應對MRD結構地震反應的影響。采用集總參數法，推導了MRD結構在豎向地震和水平地震作

6、用下的運動方程，對某煙囪的地震反應進行了數值分析。結果表明，考慮土-結構相互作用使MRD結構的位移降低；在總體降低的情況下，豎向地震作用和二階效應均使結構的地震反應有不同程度的增加。MRD結構不考慮土-結構的相互作用對結構的控制是偏于安全的。 (6)有研究表明，MTMD對結構的反力應該與地震作用共同作為結構的荷載輸入。本文采用子結構法，推導了土-結構相互作用體系，考慮MTMD與結構之間相互作用的高聳結構的運動方程，同時研究了MT