钢筋混凝土筒仓仓上建筑物隔震结构分析

胡 光 园

(中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北 邯郸 056031)



钢筋混凝土筒仓仓上建筑物隔震结构分析

胡 光 园

(中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北 邯郸 056031)

采用有限元软件，对非隔震和隔震钢筋混凝土筒仓仓上建筑结构进行了有限元分析计算，并对比分析了计算结果，结果表明，仓上建筑采用隔震技术后，不仅使仓上建筑物具有隔震建筑的优越性能，而且使筒仓结构的抗震性能得到了提高。

筒仓，仓上建筑物，隔震结构，有限元分析

筒仓是工业储运环节中常见的一种构筑物，筒壁支承的圆形筒仓由于具有容量大、流煤通畅、输出能力强、结构受力性能好、防止煤尘飞散等优点，被广泛应用在矿井及选煤厂中。但由于仓上建筑的质量、刚度与支承筒壁相差很大,设计中需要考虑地震时的鞭梢效应。GB 50077—2003钢筋混凝土筒仓设计规范第5.1.7条“筒壁支承的筒仓仓上建筑地震作用增大系数可取4.0。”,GB 50191—2012构筑物抗震设计规范第9.2.5条中也有类似规定。仓上建筑一般采用钢筋混凝土框架结构，从实际设计结果来看很多仓上建筑的梁柱配筋往往会很大。因此，如何保证仓上建筑在地震中安全使用及设计结果的经济性，成为筒仓设计研究中具有重大效益和研究前途的领域。

橡胶垫隔震作为一种简便有效的减震技术，已广泛应用于各种建筑，并取得了很好的效果。GB 50011—2010建筑抗震设计规范第12章中对隔震设计也有专门的规定。但将隔震技术应用于仓上建筑的设计中还是首次，本文将采用有限元软件对非隔震和隔震钢筋混凝土筒仓结构进行有限元分析计算，并对分析结果进行对比，以验证隔震技术应用于筒仓仓上建筑的可行性。

1 工程概况

本构筑物为18 m直径筒仓，仓下支承结构高10 m，仓壁高30 m，仓上建筑物为两层框架结构，各层均高5 m。本构筑物的剖面如图1所示，仓上建筑平面如图2所示。仓上建筑与筒仓连接处采用隔震橡胶支座。

结构主要设计参数：结构按50年使用年限设计；建筑安全等级为二级，结构重要性系数为1.0；建筑抗震设防类别为标准设防类；抗震设防烈度为8度，设计地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别为Ⅱ类。

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，建成后模型的三维视图如图3所示。

表1给出了非隔震和隔震方案下结构周期的对比(只给出前6阶振型的周期)。可以看出，仓上建筑采用隔震技术后结构的自振周期大概延长到原结构的3倍。

表1 振型周期对照表 s

3 时程分析

由于本工程为对称结构，此次模拟只在X向输入，并且只进行多遇烈度下的时程分析。参照GB 50011—2010建筑抗震设计规范5.1.2条中的规定，分别采用天然波El Centro波、天然波Taft波和人工波兰州1波进行输入。

4 位移反应

表2 筒仓顶部最大位移对照表 mm

表3 仓上建筑层间位移对照表 mm

表4 筒仓顶部加速度对照表 m/s2

由表2可以看出，对仓上建筑采用隔震技术后，筒仓顶部的最大位移在三种波的作用下均有不同程度的减小。由表3可以看出，仓上建筑各层的层间位移峰值均减少很多，并且非隔震结构在El Centro波和Taft波作用下，层间位移还无法满足GB 50011—2010建筑抗震设计规范5.5.1条中位移角的限制(1/550)，隔震结构的层间位移均能满足规范要求。

5 加速度反应

表5 仓上建筑加速度对照表 m/s2

由表4可以看出，对仓上建筑采用隔震技术后，筒仓顶部的加速度在三种波的作用下均有不同程度的减小。由表5可以看出，除兰州1波作用下仓上建筑的各层层顶加速度峰值减少程度不大外，在其他两条波的作用下各层层顶加速度峰值都有很明显的降低。

6 结语

本文建立了隔震钢筋混凝土筒仓仓上建筑结构的有限元模型，对其进行了单向的地震反应分析，得出以下结论：

1)有效周期进一步延长，为非隔震结构周期的3倍左右，地震作用进一步减小。2)仓上建筑的层间位移及加速度都有很大程度的减小，并且层间位移均能满足规范要求；筒仓顶部的层间位移及加速度也都有大程度的减小。3)仓上建筑采用隔震技术后，不仅使仓上建筑物具有隔震建筑的优越性能，而且使筒仓结构的抗震性能得到提高。

[1] GB 50077—2003，钢筋混凝土筒仓设计规范[S].

[2] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[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

胡光园(1980- )，男，工程师

TU352

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