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《大连理工大学》 2006年
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钢筋混凝土烟囱作用效应及减震的理论研究

张玉梅  
【摘要】:钢筋混凝土烟囱作为工业建筑必要的附属建筑,在生产中起着重要的作用。主要承受风荷载、地震作用和温度作用等,本文围绕这几个方面展开研究,主要做了如下几方面的工作: (1) 本文采用有限元法分析烟囱在自重、水平力共同作用下,基础强度和基底反力。对圆形板式基础进行非线性了有限元计算,分析了不同地质条件下基础的应力-应变分布,并与规范计算结果进行比较和分析。分别考虑了单层地基和分层地基两种情况,分析了模型参数对基础应力和基底反力的影响。另外,对空腔壳基础进行了弹塑性全过程分析,得到了空腔壳基础从弹性到弹塑性破坏过程中应力-应变的变化曲线;壳体基础关键部位的载荷-应变(或位移)曲线;不同荷载作用下的应力-应变规律及基础的破裂过程。 烟囱是高柔结构,特别是建立在软弱地基上的烟囱,有必要考虑土-结构的相互作用,因此,本文考虑了土与结构之间的动力相互作用及P-Δ效应对烟囱的影响。另外,烟囱的震害是由水平和竖向地面运动共同作用引起的,本文考虑了水平和竖向地震的耦合。采用集总参数法,在结构的整体水平上考虑P-Δ效应,建立了水平地震作用和竖向耦合地震作用下,土-结构动力相互作用下结构的动力方程。通过对算例的讨论,结果表明由于竖向地震作用以及重力二阶效应,烟囱的内力增加;由于基础与土体的相互作用有可能加大结构的重力二阶效应,对烟囱的稳定性会产生不利影响。 (2) 烟囱基础因其有外围土壤的作用易造成烟囱基础侧壁和底板长期处于高温条件下,导致混凝土烧损、钢筋断裂,故有必要充分了解烟囱地下土壤温度场的分布情况,才有可能设计出合理的烟囱基础埋深、隔热层厚度。根据烟囱基础的温度场的分布受地基影响的特点,本文基于烟囱基础的温度场试验研究结果,对试验结果进行了有限元分析以及参数分析,得到了计算烟囱基础筒壁最高温的简化计算公式。 (3) 有研究表明当配筋率过高或承受高温作用时,由于钢筋与混凝土的线膨胀系数差异而引起的温度应力较大,须认真考虑。长期受高温作用的钢筋混凝土烟囱筒壁结构也存在类似问题,本文建立了考虑线膨胀系数差异及温差作用的轴拉构件的应力和位移之间关系式,分析了构件的应力及位移的变化。 (4) 烟囱属于高耸建筑,因其高宽比较大,作基础隔振的难度较大。本文考虑在烟囱筒身设置竖缝来减小结构刚度以降低烟囱震害,研究设缝后结构的动力性能。通过对两个算例的分析表明可以在烟囱中上部设置少量竖缝来降低结构位移。 (5) 研究了水平地震与竖向地震耦合作用下,考虑土-结构相互作用以及二阶效应
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU352.1

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