粮食平房仓“结构-隔热”一体化墙体有限元分析

发布时间：2020-06-14 18:56

【摘要】：平房仓是我国粮食行业目前使用最广泛的仓型,其仓容达到总建设仓容的85%左右,但长期以来平房仓墙体发展缓慢,严重影响其储粮性能。传统平房仓墙体一般采用黏土砖砌体,存在严重破坏环境,施工过程中存在砌筑量大,施工质量难以控制,承载力低,气密性和隔热性差等缺点。“结构-隔热”一体化墙体是一种新型的平房仓墙体,可以很好地解决传统墙体的上述问题,符合绿色储粮的发展要求。本文对在粮食侧压力作用下的“结构-隔热”一体化墙体展开研究,旨在为该墙体在粮食平房仓中的实际应用提供基础的理论依据。主要研究内容如下:1.考虑粮食荷载的特殊性,以较高的承载力,优良的隔热性能和气密性为目标,设计了“结构-隔热”一体化墙体各构件和平房仓节点的详细构造,从受力、隔热和施工方面创新设计了新型连接件的构造。分析了施工过程中存在的难点并结合墙体构造和施工技术找出了解决方案,提出针对“结构-隔热”一体化墙体的施工工艺。2.基于各向同性和非组合墙体类型,对粮食侧压力作用下的“结构-隔热”一体化墙体进行了弹性力学分析,得到了内、外叶墙和连接件的受力机理及受力模型,推导出了内、外叶墙体的等效荷载计算方法,提出了连接件轴力及基于瑞利-李兹法连接件弯曲应力的计算公式。3.考虑到内、外叶墙厚、连接件直径、连接件间距、保温板厚度等因素及整仓的应力变形特点,设计了5组试件,利用大型通用有限元软件ABAQUS进行了非线性模拟计算。描述了各组墙体在粮食侧压力作用下的应力和变形特点,对比分析了受力机理,研究了变化参数对墙体受力的具体影响。4.通过有限元分析,证明了理论分析的正确性,验证了内、外叶墙体和连接件的理论计算方法和公式。结合有限元计算结果和理论分析,提出了墙体设计计算时适宜的边界条件,及关于内、外叶墙体厚度和连接件刚度设置的一些建议。
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU31
【图文】：

保温墙,结构构造,中墙,转角

河南工业大学硕士学位论文体夹心墙：砖砌体夹心墙一般使用在民用建筑和一些普通工业厂房筑承重墙或者框架填充墙，在平房仓中应用较少。墙体中的砖一般空心砖，其构造一般为 190mm 厚空心砖+保温板+空气层+90mm 厚非粘土砖+保温板+空气层+115mm 厚多孔砖，每隔一定距离设置钢体性能[23]，其构造如图 4 所示。夹心墙保温性能远优于普通砖砌体温层在砌体中间，不易受到外界因素影响，故可以达到和结构同寿保证保温性能[24]。但是，这种构造的复合墙体在无法承受较大的水下无法保障两叶墙体的整体性和稳定性，故不能直接应用到粮仓结和构造方式亦决定其气密性较差。

示意图,墙体构造,墙体

面图（b）墙体构造示意（c）结构构造示意图 6 “结构-隔热”一体化墙体构造泡沫板（XPS）被广泛应用于建筑保温中，XPS 隔热性能良好，抗水及耐久性好，且相比普通的建筑保温板，其抗压性能较强[46]。故“结墙体中选用挤塑聚苯乙烯作为保温材料。”一体化墙体的连接件构造如图 7 所示，其由薄壁钢管、固定夹片、母、螺纹钢组成，均采用钢材。连接件垂直于内叶墙和外叶墙放置能力传递，有利于其传递轴向荷载，且连接件在浇筑混凝土时预埋在相连接内外叶墙体，保证墙体的整体性。薄壁钢管为主要受力构件，空件的冷热桥作用；固定夹片和活动夹片一方面可以减小连接件对混凝集中，另一方面可以方便配合墙体一体化施工；活动夹片和定位螺母定夹片的距离，可以应用于一定范围内不同保温板厚度的墙体。

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