烟囱在水平地震力和温度作用下的结构性能分析

论文摘要

钢筋混凝土烟囱是我国工业建设中常见的重要工程项目之一。随着现代工业的不断发展,施工技术的提高以及对环境污染的控制要求的日益提高,钢筋混凝土烟囱愈来愈多并逐步向高发展。因此,对烟囱的抗震性能研究,特别是对超高钢筋混凝土烟囱的地震反应分析,完全有必要作进一步的探讨。本文对180m钢筋混凝土烟囱进行了地震时程反应分析,得出了该烟囱的水平地震时程反应,并对比分析了考虑温度影响和不考虑温度影响的地震响应特性。结果表明,温度的影响程度与地震动的频谱特性有关,对不同输入地震波的地震反应极值影响程度不等,但从总体趋势上来讲,考虑温度共同作用时的时程反应曲线与不考虑温度时大致接近。为进一步了解烟囱在地震作用下的破坏机理,本文对此烟囱还进行几何非线性地震反应分析,并对比分析了考虑竖向地震影响和不考虑竖向地震影响的地震响应特性。结果表明,水平地震动对结构的地震反应起决定作用,但竖向地震动对结构顶部应力的影响不可忽视,应考虑其不利影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 综述
• 1.1 本课题研究的意义
• 1.2 烟囱研究的现状及发展趋势
• 1.2.1 烟囱震害经验
• 1.2.2 烟囱地震反应特点
• 1.2.3 烟囱裂缝分析
• 1.2.4 烟囱发展趋势
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 2 材料的高温性能及构件温度场数值分析理论
• 2.1 结构工程中的温度问题
• 2.2 混凝土的高温性能
• 2.2.1 混凝土受热时的破坏
• 2.2.2 混凝土在高温下的热工性能
• 2.2.3 混凝土的高温力学性能
• 2.3 钢筋的高温性能
• 2.3.1 钢筋在高温下的热工性能
• 2.3.2 钢筋在高温下的力学性能
• 2.4 热传导方程
• 2.4.1 基本假定
• 2.4.2 热传导方程的建立
• 2.4.3 初始条件和边界条件
• 2.5 钢筋混凝土构件温度场数值计算方法
• 2.5.1 差分分析法
• 2.5.2 有限元-差分混合分析法
• 3 烟囱有限元模型及温度场分析
• 3.1 ANSYS有限元分析软件
• 3.1.1 软件简介
• 3.1.2 软件的功能
• 3.1.3 ANSYS程序进行钢筋混凝土热-结构耦合分析理论
• 3.2 钢筋混凝土非线性有限元分析理论
• 3.2.1 钢筋混凝土有限元模型
• 3.2.2 钢筋混凝土非线性有限元分析
• 3.2.3 钢筋混凝土材料本构关系
• 3.3 有限元模型
• 3.3.1 计算假定和简化
• 3.3.2 几何模型
• 3.3.3 模型材料
• 3.3.4 单元的选择
• 3.3.5 模型的建立
• 3.4 ANSYS分析环形截面构件温度场的可行性验证
• 3.4.1 ANSYS有限元温度场计算
• 3.4.2 计算结果分析
• 3.5 烟囱温度场分析
• 3.5.1 单元类型
• 3.5.2 材料属性
• 3.5.3 烟囱有限元模型及温度场计算
• 3.5.4 温度场计算结果
• 3.6 本章小结
• 4 烟囱水平地震反应分析
• 4.1 模态分析
• 4.1.1 模态分析理论
• 4.1.2 ANSYS模态提取方法
• 4.1.3 模态分析
• 4.2 地震作用理论
• 4.3 地震波的选取
• 4.4 阻尼的取值
• 4.5 水平地震单独作用下的地震反应分析
• 4.6 水平地震和温度共同作用下的地震反应分析
• 4.7 本章小结
• 5 考虑P-Δ效应的烟囱地震反应分析
• 5.1 概述
• 5.2 烟囱考虑P-Δ效应的时程反应分析
• 5.3 计算结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录