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玻璃钢烟囱抗震构造特性

作者:www.sdjxhbsb.com     文章发布时间:2017-04-01

目前对钢结构烟囱和钢筋混凝土结构烟囱研究的比较多,有相应的设计规范,而玻璃钢烟囱结构的分析还不多见,并且还没有国家规范。针对某工程应用的高60m的玻璃钢烟囱,应用大型有限元分析软件ANSYS建立了结构的有限元模型,考虑了烟囱各种构件之间连接的复杂性,应用反应谱法进行了地震响应分析,考虑了水平地震和竖向地震的联合作用,并且按照SRSS组合方法取前108阶振型进行了叠加,同时按照各向异性的复合材料层合壳理论对玻璃钢烟囱进行了强度分析,应用TsaiWu强度比理论对烟囱结构进行了校核。

固有特性分析烟囱的动力特性采用ANSYS程序计算,按照相关规范要求,固有频率必须计算到33Hz以上。和分别是结构的第1阶振型和第2阶振型,其固有频率分别为3.62Hz和3.7Hz.结构的108阶频率为33.18Hz.竖直管道在下端约束比较强,因此振动模态主要表现在上部;整体结构的第1阶振型为竖向管道纵向弯曲,频率为3.62Hz,约为0.276s,属于短周期,地震响应的位移比较小但结构内力会比较大。第2阶振型为竖向管道横向弯曲,频率为3.7Hz.

地震响应分析反应谱方法将动力问题静力化,概念简单,计算方便。可以用较少的计算量获得结构的最大反应值,是抗震分析中常用的一种有效方法。考虑到各个振型引起的反应最大值不一定同时发生,故不能直接求代数和,必须考虑不同振型最大值的组合问题,国内外学者提出了许多种反应谱组合的方法。目前应用广泛的是基于随机振动理论提出的完全二次型方根法(CQC)和平方和开平方法(SRSS)等,该文采用SRSS法。

根据烟囱结构服役条件及要求以及规范给出的二类场地曲线对结构进行反应谱分析,采用纵向输入+竖向输入(工况1),横向输入+竖向输入(工况2)2种工况,竖向反应谱值取2/3的纵向(横向)反应谱值。由于水平管道、Q235和316L等钢材构件的响应都比较小,在该文中没有列出它们的结果,只重点分析竖直管道。在ANSYS软件的后处理中,对于复合材料的强度比只能给出倒数值,不能直接给出强度比,所以下面的计算结果是关于强度比的倒数值。和是分别在工况1和工况2时竖直管道的强度比的倒数。

竖直管道最小强度比工况号最小强度比14.9824.23从计算结果可以看出,在2种地震荷载工况下,竖直管道玻璃钢复合材料的强度比最小值为4.23,大于规范规定的1.6,因此烟囱结构是完全满足要求的。

通过ANSYS建立了玻璃钢复合材料烟囱结构的有限元模型,应用振型分解反应谱法对烟囱结构进行了抗震分析,考虑了水平地震和竖向地震的联合作用,并且按照SRSS组合方法取前108阶振型进行了叠加,同时按照各向异性的复合材料层合壳理论对玻璃钢烟囱进行了强度分析。竖直管道玻璃钢复合材料的强度比最小值为4.23,大于规范规定的1.6,因此烟囱结构是完全满足抗震要求的。