烟囱结构竖向地震作用研究进展

目前在工程结构抗震领域中,关于结构水平地震作用的研究已经形成了比较完善的理论体系和抗震设计方法;然而通过理论研究和对大量震害现象的分析表明,竖向地震作用对结构的作用不容忽视。国内外学者对烟囱结构的竖向地震作用展开了深入的研究,取得了丰硕的成果。介绍了目前国内关于烟囱结构竖向地震作用的研究现状,内容包括烟囱结构竖向地震作用的震害分析、烟囱竖向地震作用计算理论的研究、烟囱竖向地震作用的试验研究。最后讨论了存在的问题,提出了今后值得研究的若干问题。     

烟囱竖向地震作用的计算方法综述

近些年来,国内外学者对烟囱结构的竖向地震作用展开了深入的研究,取得了丰硕的成果。本文简要介绍了国内外关于烟囱结构竖向地震作用的计算方法,包括竖向地震作用系数法、振型分解法、纵波应力法、行波分析法、半有限元一半解析法、简化计算法、冲量法等,并对存在的问题以及今后的研究方向提出了自己的看法。     

高耸烟囱结构竖向地震响应的模型试验研究及分析

为了研究高耸烟囱在竖向地震作用下的动力响应特性,对180m钢筋混凝土烟囱和45m砖烟囱分别进行了1:40和 1:15比尺的振动台模拟试验研究,并采用波动理论对试验模型进行了动力比较分析。试验和理论分析结果表明:竖向地 震作用下,高耸烟囱的地震响应以一阶竖向振动为主,最大应变随地震烈度的增加逐渐从顶部附近向下移动到1／3-1／2 高度附近;水平地震作用下高耸烟囱以二阶以上振型振动为主,最大应变部位在2／3高度附近。针对烟囱结构薄弱部位随 地震烈度的变化情况,进一步阐明了计算高柔结构和特定条件下某些结构的竖向地震作用的必要性。     

考虑场地土影响的高耸结构竖向地震作用分析

高耸结构的震害资料表明,竖向地震作用对结构的破坏起很大的作用。根据冲击原理,考虑场地土的影响,对高耸结构的竖向地震作用进行了计算分析。结果表明,场地土类别对竖向地震作用的影响较大,场地土类别越高,竖向地震力越大。Ⅱ类场地土上的烟囱在9度区才会产生竖向拉力;Ⅳ类场地土上的烟囱在7度区就会产生竖向拉力,在9度区则会产生非常大的竖向拉力和竖向压力。因此在高耸结构的竖向地震作用计算中,场地土的影响因素应引起足够的重视。     

钢筋混凝土烟囱在竖向地震作用下的反应

众所周知,钢筋混凝土烟囱在地震作用下,一般可有四种反应:水平反应,竖向反应,扭转反应和摇摆反应。钢筋混凝土烟囱在地震作用下的水平反应问题,国内外学者已进行了广泛的研究,本文只就钢筋混凝土烟囱在地震作用下的竖向反应作些讨论,其它有关扭转和摇摆问题以及地震时的竖向共振问题留待以后再论述。一、关于竖向振动的计算模型问题大量震害调查和地震记录都说明,钢筋混凝土烟囱在地震作用下有竖向振动,而且这一观点已为广大科学工作者和工程设计人     

罕遇地震下大跨张弦屋盖的隔震分析

结合克拉玛依市科技博物馆大跨度张弦屋盖,运用非线性基本理论对空间张弦结构采用隔震措施后的三维地震反应进行了研究。地面地震输入经竖向钢筋混凝土构件传导后具有放大效应,隔震支座对水平地震作用有较大改善。罕遇地震下的竖向振动对空间张弦结构有较大影响,拉索、框架单元及楼板壳单元的应力较之重力荷载状态均有较大提高。非线性时程分析表明,单元应力仍在弹性范围内,空间张弦结构采用隔震措施后在罕遇地震下是安全可靠的。     

在地震作用下高耸结构的纵向振动

现有各种地震力理论,都不考虑竖向振动的影响。这对一般较低的结构和抗拉能力很大的结构来说是正确的,但对高耸的砖石结构(如烟囱、水塔和高坝等),就缺乏充分的根据。因为地面的竖向振动有时在高耸的结构中引起激烈的纵向振动,这样产生的拉应力可能对结构的破坏起很大作用。本文对此一问题作了初步研究,利用地震反应谱曲线的概念,提出了一个比较合理和实用的计算方法。在文中举了一个烟囱作为实例,计算结果表明纵向振动所引起的拉应力使烟囱很容易在上部断裂,这符合大家所公认的实际破坏现象。     

悬挑结构竖向地震作用分析及设计要点

近年来随着复杂结构形式的出现,悬挑结构的竖向地震作用分析得到工程设计人员的重视.北京当代MOMA工程的几栋塔楼普遍存在高位悬挑结构,超出规范规定的悬挑尺寸,对竖向地震作用比较敏感.在设计时针对悬挑结构及其对整体结构的影响,采用比较精确的反应谱法和时程分析法进行了竖向地震的计算.对竖向地震作用下各层构件的轴重比、悬挑部分构件轴力的竖向地震效应、悬挑部位的竖向加速度分布等内容进行研究,从而对设计使用的竖向地震作用作了定量的分析,给出悬挑部位的竖向地震效应的设计用值.对悬挑部分进行设计时采用中震弹性的性能化设计目标,对悬挑结构非常关键的几榀斜撑进行了防倒塌分析,以保证结构的安全.     

高耸结构与高层建筑的竖向地震作用

本文采用时程分析法和反应谱法对烟囱、电视塔、高层剪力墙和高层框架等高耸结构与高层建筑的竖向地震反应进行了分析。其结果表明:1.在烈度为8度强的情况下,结构上部竖向地震内力可达到或超过重力内力;下部竖向地震内力可达重力内力的20％—50％。2.高耸结构与高层建筑竖向地震反应以第一振型为主,据此本文给出了计算高耸结构与高层建筑竖向地震作用的公式,可供抗震设计应用。     

西咸新区1A楼悬挑结构竖向地震分析及设计要点

西咸新区1A楼,由于建筑的独特造型,存在两处高位长悬挑结构,最大悬挑长度达到12.4m。采用竖向地震波对悬挑结构进行时程分析,对悬挑部位的竖向加速度分布和悬挑部分构件轴力的竖向地震效应等内容进行研究,从而对设计使用的竖向地震作用作定量的分析,给出悬挑部位的竖向地震效应的设计值。对悬挑部分进行中震弹性的性能化设计目标,对悬挑结构非常关键的几榀斜撑进行了防倒塌分析,以保证结构的安全。     

珠海横琴梧桐树大厦空腹悬挑桁架的受力特性分析

针对珠海横琴梧桐树大厦的空腹悬挑桁架结构的特点,分析小震弹性、中震弹性下的截面应力,并计算竖向荷载工况下的结构挠度,分析结果表明该结构具有足够的构件承载力及竖向刚度,文中还总结了该类空腹桁架结构的受力特点,并给出了一些实用的设计建议,供设计参考。     

大庆市某锅炉房46m高砖烟囱裂缝剖析

介绍了某 46m高烟囱 ,由于锅炉设备安装时没有安装省煤器装置 ,至使进入砖烟囱之烟气温度升高 ,造成烟囱筒壁内抗温度应力钢筋不足 ,出现竖向裂缝。并验算了 2个截面。     

套筒式烟囱钢内筒腐蚀受损的分析及处理

针对某电厂套筒式烟囱建成使用仅4年,钢内筒就严重腐蚀受损的工程案例,利用有限元分析方法对该烟囱进行分析计算(包括腐蚀受损前后两种工况),研究结构动力特性。经对比分析腐蚀前后两种结构在竖向和横向荷载作用下的应力水平和稳定性,对腐蚀受损进行评估,并提出相应的处理方案。     

竖向地震作用对超大型冷却塔结构的影响分析

采用ABAQUS有限元分析软件,分别对不考虑和考虑土-结构相互作用的超大型冷却塔结构进行了弹性和弹塑性时程分析,研究了竖向地震作用对超大型冷却塔结构的影响以及考虑土-结构相互作用后竖向地震作用影响的差异。结果表明:竖向地震作用对冷却塔塔壳的竖向加速度和竖向位移、塔壳喉部主应力影响明显,对支柱轴力有一定影响,对结构水平向的地震响应影响相对较小;考虑土-结构相互作用后,竖向地震作用对支柱的竖向加速度、支柱内力以及塔壳喉部的主应力影响略有增大。     

上海中心大厦悬挂式幕墙支撑结构竖向地震作用反应分析

当悬挂结构自身的竖向振动周期与其支承结构的竖向振动周期接近,将出现二次共振现象,即产生竖向振动的“鞭梢效应”,从而导致悬挂结构自身及其支承结构的竖向地震作用反应都显著增大。上海中心大厦采用分区悬挂的柔性幕墙支撑结构,每个分区悬挂的幕墙质量大、支承结构刚度弱、悬挂高度高、自振周期与主楼接近,其竖向地震作用反应不容忽视。采用反应谱和弹性时程分析方法,对上海中心悬挂式幕墙支撑结构在竖向地震作用下的结构自振特性、竖向加速度、竖向位移等反应进行了分析。结果表明：悬挂式的幕墙支撑结构竖向地震作用反应显著,幕墙支撑结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增大;高区吊杆轴重比较低区增大约1.2倍,高区吊点加速度反应较低区增加约1.5倍;在相同分区,由于吊杆弹性放大作用,幕墙支撑结构底部的轴重比、加速度、位移反应分别较顶部增大20%、50%、100%。     

竖向基础隔震框架结构的竖向地震反应分析

对竖向隔震框架结构的竖向地震响应进行了时程动力分析，对比了隔震结构及其相应非隔震结构的动力特性，给出了罕遇地震作用下结构的最大层间轴力、位移等，得到了竖向隔震结构的竖向地震反应明显降低的结论。     

上海中心大厦悬挂式幕墙支撑结构竖向地震作用反应分析

当悬挂结构自身的竖向振动周期与其支承结构的竖向振动周期接近,将出现二次共振现象,即产生竖向振动的"鞭梢效应",从而导致悬挂结构自身及其支承结构的竖向地震作用反应都显著增大。上海中心大厦采用分区悬挂的柔性幕墙支撑结构,每个分区悬挂的幕墙质量大、支承结构刚度弱、悬挂高度高、自振周期与主楼接近,其竖向地震作用反应不容忽视。采用反应谱和弹性时程分析方法,对上海中心悬挂式幕墙支撑结构在竖向地震作用下的结构自振特性、竖向加速度、竖向位移等反应进行了分析。结果表明:悬挂式的幕墙支撑结构竖向地震作用反应显著,幕墙支撑结构的竖向地震作用反应随结构高度增加而增大;高区吊杆轴重比较低区增大约1.2倍,高区吊点加速度反应较低区增加约1.5倍;在相同分区,由于吊杆弹性放大作用,幕墙支撑结构底部的轴重比、加速度、位移反应分别较顶部增大20%、50%、100%。     

设置三维摩擦摆支座的北京工人体育场单层网壳罩棚竖向隔震性能研究

北京工人体育场为设置三维摩擦摆隔震支座(3D-FPB)的大跨网壳高位隔震结构。由于三维摩擦摆隔震支座的竖向刚度远小于传统摩擦摆隔震支座,可减小竖向地震作用,并调节不同支座之间的不均匀抬升。在有限元软件ABAQUS中建立了包含3D-FPB的大跨网壳模型,可准确考虑滑块在滑动面上抬升。进行罕遇地震弹塑性时程分析,并与采用普通FPB的模型对比,结果表明：3D-FPB可以降低网壳的竖向地震作用及悬挑端竖向加速度,减小对竖向荷载敏感的网壳构件的应力水平,并使相邻支座之间的竖向作用力分布更加均匀;当考虑支座不均匀抬升效应后,上部网壳的竖向地震作用及悬挑端竖向加速度增大;网壳构件在加载过程中始终保持弹性,在承载能力方面有充足安全储备。     

带伸臂框架—筒体结构竖向地震反应分析

采用地震反应谱法计算带伸臂结构在竖向地震作用下的反应,讨论了伸臂的加入对结构竖向地震反应的影响,探讨了适应带伸臂结构的竖向地震反应计算模型和计算方法,结果表明在伸臂框架—筒体结构的顶部,竖向地震有可能起控制作用。规范采用的计算方法偏于保守且简单易行,是适合实际应用的方法。     

某套筒式烟囱止晃点布置优化设计

套筒式烟囱在荷载作用下,其钢内筒的变形主要由连接烟囱内外筒的制晃装置传递。为了研究烟囱钢内筒在结构变形下受制晃装置的作用,通过改变制晃装置沿高度上的布置,再对烟囱钢内筒结构进行计算分析,比较优化前后钢内筒应力的大小和分布,论证了止晃点布置的改变对钢内筒应力大小和分布有较大影响。进而总结出针对实际工程案例中烟囱钢内筒的优化设计,有效均匀化了筒身应力分布,消除了底部应力集中现象。该优化设计方法亦适用于相似的同类烟囱。