鋼筋混凝土筒倉倉上建筑物隔震結(jié)構(gòu)分析

胡 光 園

(中煤邯鄲設(shè)計工程有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056031)

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鋼筋混凝土筒倉倉上建筑物隔震結(jié)構(gòu)分析

胡 光 園

(中煤邯鄲設(shè)計工程有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056031)

采用有限元軟件，對非隔震和隔震鋼筋混凝土筒倉倉上建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析計算，并對比分析了計算結(jié)果，結(jié)果表明，倉上建筑采用隔震技術(shù)后，不僅使倉上建筑物具有隔震建筑的優(yōu)越性能，而且使筒倉結(jié)構(gòu)的抗震性能得到了提高。

筒倉，倉上建筑物，隔震結(jié)構(gòu)，有限元分析

筒倉是工業(yè)儲運(yùn)環(huán)節(jié)中常見的一種構(gòu)筑物，筒壁支承的圓形筒倉由于具有容量大、流煤通暢、輸出能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)受力性能好、防止煤塵飛散等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在礦井及選煤廠中。但由于倉上建筑的質(zhì)量、剛度與支承筒壁相差很大,設(shè)計中需要考慮地震時的鞭梢效應(yīng)。GB 50077—2003鋼筋混凝土筒倉設(shè)計規(guī)范第5.1.7條“筒壁支承的筒倉倉上建筑地震作用增大系數(shù)可取4.0。”,GB 50191—2012構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范第9.2.5條中也有類似規(guī)定。倉上建筑一般采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，從實際設(shè)計結(jié)果來看很多倉上建筑的梁柱配筋往往會很大。因此，如何保證倉上建筑在地震中安全使用及設(shè)計結(jié)果的經(jīng)濟(jì)性，成為筒倉設(shè)計研究中具有重大效益和研究前途的領(lǐng)域。

橡膠墊隔震作為一種簡便有效的減震技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于各種建筑，并取得了很好的效果。GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范第12章中對隔震設(shè)計也有專門的規(guī)定。但將隔震技術(shù)應(yīng)用于倉上建筑的設(shè)計中還是首次，本文將采用有限元軟件對非隔震和隔震鋼筋混凝土筒倉結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析計算，并對分析結(jié)果進(jìn)行對比，以驗證隔震技術(shù)應(yīng)用于筒倉倉上建筑的可行性。

1 工程概況

本構(gòu)筑物為18 m直徑筒倉，倉下支承結(jié)構(gòu)高10 m，倉壁高30 m，倉上建筑物為兩層框架結(jié)構(gòu)，各層均高5 m。本構(gòu)筑物的剖面如圖1所示，倉上建筑平面如圖2所示。倉上建筑與筒倉連接處采用隔震橡膠支座。

結(jié)構(gòu)主要設(shè)計參數(shù)：結(jié)構(gòu)按50年使用年限設(shè)計；建筑安全等級為二級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0；建筑抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類；抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計地震加速度為0.20g，設(shè)計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類。

2 有限元模型的建立

建立本工程的隔震分析的有限元模型，建成后模型的三維視圖如圖3所示。

表1給出了非隔震和隔震方案下結(jié)構(gòu)周期的對比(只給出前6階振型的周期)。可以看出，倉上建筑采用隔震技術(shù)后結(jié)構(gòu)的自振周期大概延長到原結(jié)構(gòu)的3倍。

表1 振型周期對照表 s

3 時程分析

由于本工程為對稱結(jié)構(gòu)，此次模擬只在X向輸入，并且只進(jìn)行多遇烈度下的時程分析。參照GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范5.1.2條中的規(guī)定，分別采用天然波El Centro波、天然波Taft波和人工波蘭州1波進(jìn)行輸入。

4 位移反應(yīng)

表2 筒倉頂部最大位移對照表 mm

表3 倉上建筑層間位移對照表 mm

表4 筒倉頂部加速度對照表 m/s2

由表2可以看出，對倉上建筑采用隔震技術(shù)后，筒倉頂部的最大位移在三種波的作用下均有不同程度的減小。由表3可以看出，倉上建筑各層的層間位移峰值均減少很多，并且非隔震結(jié)構(gòu)在El Centro波和Taft波作用下，層間位移還無法滿足GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范5.5.1條中位移角的限制(1/550)，隔震結(jié)構(gòu)的層間位移均能滿足規(guī)范要求。

5 加速度反應(yīng)

表5 倉上建筑加速度對照表 m/s2

由表4可以看出，對倉上建筑采用隔震技術(shù)后，筒倉頂部的加速度在三種波的作用下均有不同程度的減小。由表5可以看出，除蘭州1波作用下倉上建筑的各層層頂加速度峰值減少程度不大外，在其他兩條波的作用下各層層頂加速度峰值都有很明顯的降低。

6 結(jié)語

本文建立了隔震鋼筋混凝土筒倉倉上建筑結(jié)構(gòu)的有限元模型，對其進(jìn)行了單向的地震反應(yīng)分析，得出以下結(jié)論：

1)有效周期進(jìn)一步延長，為非隔震結(jié)構(gòu)周期的3倍左右，地震作用進(jìn)一步減小。2)倉上建筑的層間位移及加速度都有很大程度的減小，并且層間位移均能滿足規(guī)范要求；筒倉頂部的層間位移及加速度也都有大程度的減小。3)倉上建筑采用隔震技術(shù)后，不僅使倉上建筑物具有隔震建筑的優(yōu)越性能，而且使筒倉結(jié)構(gòu)的抗震性能得到提高。

[1] GB 50077—2003，鋼筋混凝土筒倉設(shè)計規(guī)范[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

Isolation structure analysis on building above top of reinforced concrete silos

Hu Guangyuan

(China Coal Handan Design Engineering Limited Liability Company, Handan 056031, China)

With finite element software for the isolation and the isolation of building above top of reinforced concrete silos finite element analysis and calculation, and compare the results of the analysis. The building above top of silo after using isolation technology, not only has a base-isolated building superior performance on buildings, and make the seismic performance of silos structure was improved.

silo, building above top of silo, isolation structure, finite element analysis

1009-6825(2016)30-0057-02

2016-08-13

胡光園(1980- )，男，工程師

TU352

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