鋼筋混凝土筒倉倉上建筑物隔震結構分析

胡 光 園

(中煤邯鄲設計工程有限責任公司，河北 邯鄲 056031)

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鋼筋混凝土筒倉倉上建筑物隔震結構分析

胡 光 園

(中煤邯鄲設計工程有限責任公司，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構進行了有限元分析計算，并對比分析了計算結果，結果表明，倉上建筑采用隔震技術后，不僅使倉上建筑物具有隔震建筑的優越性能，而且使筒倉結構的抗震性能得到了提高。

筒倉，倉上建筑物，隔震結構，有限元分析

筒倉是工業儲運環節中常見的一種構筑物，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、結構受力性能好、防止煤塵飛散等優點，被廣泛應用在礦井及選煤廠中。但由于倉上建筑的質量、剛度與支承筒壁相差很大,設計中需要考慮地震時的鞭梢效應。GB 50077—2003鋼筋混凝土筒倉設計規范第5.1.7條“筒壁支承的筒倉倉上建筑地震作用增大系數可取4.0。”,GB 50191—2012構筑物抗震設計規范第9.2.5條中也有類似規定。倉上建筑一般采用鋼筋混凝土框架結構，從實際設計結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計結果的經濟性，成為筒倉設計研究中具有重大效益和研究前途的領域。

橡膠墊隔震作為一種簡便有效的減震技術，已廣泛應用于各種建筑，并取得了很好的效果。GB 50011—2010建筑抗震設計規范第12章中對隔震設計也有專門的規定。但將隔震技術應用于倉上建筑的設計中還是首次，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構進行有限元分析計算，并對分析結果進行對比，以驗證隔震技術應用于筒倉倉上建筑的可行性。

1 工程概況

本構筑物為18 m直徑筒倉，倉下支承結構高10 m，倉壁高30 m，倉上建筑物為兩層框架結構，各層均高5 m。本構筑物的剖面如圖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。

結構主要設計參數：結構按50年使用年限設計；建筑安全等級為二級，結構重要性系數為1.0；建筑抗震設防類別為標準設防類；抗震設防烈度為8度，設計地震加速度為0.20g，設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構周期的對比(只給出前6階振型的周期)?？梢钥闯?，倉上建筑采用隔震技術后結構的自振周期大概延長到原結構的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構，此次模擬只在X向輸入，并且只進行多遇烈度下的時程分析。參照GB 50011—2010建筑抗震設計規范5.1.2條中的規定，分別采用天然波El Centro波、天然波Taft波和人工波蘭州1波進行輸入。

4 位移反應

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，并且非隔震結構在El Centro波和Taft波作用下，層間位移還無法滿足GB 50011—2010建筑抗震設計規范5.5.1條中位移角的限制(1/550)，隔震結構的層間位移均能滿足規范要求。

5 加速度反應

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 結語

本文建立了隔震鋼筋混凝土筒倉倉上建筑結構的有限元模型，對其進行了單向的地震反應分析，得出以下結論：

1)有效周期進一步延長，為非隔震結構周期的3倍左右，地震作用進一步減小。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后，不僅使倉上建筑物具有隔震建筑的優越性能，而且使筒倉結構的抗震性能得到提高。

[1] GB 50077—2003，鋼筋混凝土筒倉設計規范[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震設計規范[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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