受损钢筒仓支承结构加固方案优化及有限元分析

发布时间：2020-10-25 21:04

　　 本文以一因爆炸受损的砖墙支承粮食钢板筒仓实际工程为研究对象,针对钢板筒仓下损坏严重的砖墙支承结构进行修复改造方案分析优化。鉴于原砖墙支承结构抗震性能差、损坏严重,兼顾考虑生产工艺所需空间、控制修复改造成本减少经济损失、快速恢复生产和使用等方面因素,采用了钢筋混凝土柱式支承结构作为钢板筒仓基座结构的修复方案。混凝土柱式支承有利于与原钢板仓钢筋混凝土锥形底板结合、充分利用未受损部分,同时具备空间布置灵活、改善筒仓整体结构抗震性能的优点。为此设计了三种结构布置形式的柱式支承结构,拟通过分析对比优化出最优方案。因上部钢板筒仓与下部钢筋混凝土柱式支承结构的材料不同,采用常用结构设计软件(如PKPM等)设计计算时无法准确明确其刚度分配,从而无法获得较为满意的设计结果,故采用SAP2000有限元软件,通过建立三种柱式支承方案钢板筒仓有限元模型,进行空仓和满仓两种工况下的静力分析和时程分析,通过对比结构内力及位移,优选出最佳布置的柱式支承结构方案。以优选方案结果为基础,设计两种结构布置形式的柱式支承结构进行时程分析,对比仓顶位移探究柱承式筒仓底部支承结构柱子排布方式对筒仓抗震性能的影响,具体工作内容有:1、确定改造加固方案。考虑经济性以及结构合理性,设计混凝土柱承式结构代替受损的砖墙支承,考虑节约成本和结构抗震性能,设计出外围单排柱、内外双排柱和内外三排柱三种柱承式筒仓加固方案;2、三种柱承式支承结构的初步结构设计。在充分参考规范条文以及文献的情况下,对结构的计算模型进行了合理简化,依据底部剪力法计算三种柱支承结构所受地震作用,在PKPM中对筒仓的底部支承结构建模,初步估算出筒仓支承结构各构件配筋;3、在SAP2000中建立筒仓的整体有限元模型,计算出满仓和空仓工况下,静力荷载作用下的底部支承柱的轴力、弯矩及位移。三种柱承式筒仓对比,内外三排柱承式筒仓柱子的柱顶和柱底弯矩都一定程度上小于外围单排柱承式筒仓和内外双排柱承式筒仓的柱顶和柱底弯矩,内中外三排柱承式筒仓的静载受力更加的合理;4、对三种柱承式筒仓模型进行空仓和满仓两种工况下的模态分析,计算出三种柱承式筒仓动力特征;以模态分析数据为基础进行时程分析,计算出三种筒仓多遇及罕遇地震下的柱顶和仓顶最大水平位移、柱顶位移角以及基底剪力。三种柱承式筒仓中以内外中三排柱承式筒仓的仓顶及柱顶结构变形最小;三种柱承式筒仓结构的弹性位移角及弹塑性位移角都在建筑抗震规范和构筑物抗震规范的限值范围以内;通过Taft波和人工波进行校核,得出相似结论;5、采用时程分析法计算两种柱承式筒仓在罕遇地震下的位移。在罕遇地震满仓工况下,内外圈两排柱承式筒仓仓顶及柱顶位移小于外围密排柱承式筒仓。本文对爆炸受损的砖墙支承粮食钢板筒仓底部支承结构方案的优化分析,其研究方法和结论可为同类工程改造加固和设计所借鉴。
【学位单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU398.9
【部分图文】：

钢筒仓结构形式

仓群平面布置示意图

爆炸事故后筒仓外观示意图
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本文编号：2855957