孙波[1]2002年在《烟囱在地震力作用下的动应力反应分析》文中指出随着国家经济的发展和国民经济的需要烟囱作为一种重要的结构建筑物，越来越得到广泛的应用和发展。但是对于烟囱的地震反应分析，却始终停留在一些假设和计算理论之中，缺乏更为精确的研究。本文结合模型实验对烟囱在地震作用下的动应力反应进行了有限元分析。着重讨论了竖向振动与水平振动在烟囱地震反应中的相对重要性。 模型实验是在大连理工大学抗震实验室进行的，模型的选取均严格遵照相似准则。实验结果与理论计算结果及实际震害情况基本吻合，这为以后的理论研究提供了很好的实际资料。 由于缺乏仪器记录，人们常根据震害现象进行反算，从而了解地震动特性和引起烟囱破坏的主要原因。作者通过震害分析以及一个简单的例子说明，单从宏观震害现象还不足以断言地震动的水平还是竖向振动分量是烟囱破坏的主要原因，还必须利用其他数据知识作进一步的分析。 有限元分析主要以ANSYS为工具对烟囱进行了动应力计算，得出了在不同地震波水平和竖向激励下动应力随高度分布情况，并据此绘制了动应力随高度变化曲线图。对比结果表明，烟囱的震害是由水平振动和竖向振动共同作用的结果。其中水平振动远大于竖向振动，因此总体而言水平振动起主要作用。但竖向振动的作用不可忽视，尤其对烟囱上部的破坏起重要作用 最后通过实验结果与计算结果的比较，作者发现各种计算方法的结果之间存在着较大的差异，这说明目前关于烟囱竖向地震力的计算理论仍然处于探索阶段，尚很不完善，需要今后更加深入和精确的研究。相信随着抗震结构实验和理论的发展，这个课题必将得到逐步的解决。
詹君宇[2]2012年在《烟囱在地震作用下可视化仿真系统开发》文中进行了进一步梳理烟囱属于特种结构的一种,是工业建筑尤其是火电厂建筑中的重要构筑物[1]。其结构抗震安全性能将不仅直接关系到附近建筑结构的安全,而且关系到城市生命安全线抗震减灾功能。目前国内外研究烟囱地震作用反应问题的手段主要有借助专业结构计算分析软件进行地震模拟分析[2]、结构动力试验[3]等,而对烟囱结构的地震反应及其破坏机理、复杂的动态过程用可视化仿真的方法表达,目前尚不多见。烟囱地震作用下可视化仿真系统的研究对烟囱结构的抗震设计、预防震害、后期运营管理具有重要意义。为直观形象的描述烟囱在地震作用下的结构破坏机理,提出建立烟囱在地震作用下的可视化仿真系统。本文以VC++为平台,融合OpenGL图形技术,利用ANSYS软件生成的数据,通过对不同烟囱结构进行参数化建模,实现了在不同工况下烟囱地震动力特征图形叁维可视化仿真。实践表明,该系统具有人机界面友好、用户界面统一、操作便捷、使用方便的特点。系统的主要功能如下：(1)实现了人机交互的系统界面,完成了烟囱的外形与结构的参数化建模,实现了烟囱的叁维可视化显示。(2)实现了ANSYS和OpenGL的有机结合。利用ANSYS分析计算后产生的烟囱地震结构动力特性数据文件,融合OpenGL图形技术,完成地震作用后烟囱动力特性的仿真模拟。(3)在OpenGL中通过光照的处理和材质的定义相关操作,使得烟囱叁维模型的可视化显示更具立体感和真实感。(4)实现图形变换操作。对生成的图形可以方便地进行缩放、旋转、平移等相关操作。(5)建立了查询功能。通过菜单的选择,可以方便的对不同结构的外形参数、特定部位参数进行查询。
吴书阁[3]2014年在《新型脱—囱合一钢筋混凝土烟囱设计及抗震性能分析》文中研究说明烟囱作为一种常见的高耸构筑物，其结构的安全性不仅仅在于结构本身的破坏，更是会对周边建筑安全造成巨大威胁，造成严重的经济损失和巨大人员伤亡。特别是在地震作用下发生破坏时，更会影响到抗震救灾生命线的功能。因此对烟囱结构进行有限元地震反应分析十分有必要。本文在提出脱-囱一体化钢筋混凝土烟囱的基础上，对此新型钢筋混凝土烟囱进行结构设计和有限元分析。在保证新型钢筋混凝土烟囱安全可靠前提下对其抗震性能做了一系列的研究，并且以常规钢筋混凝土烟囱为对象进行对比分析。主要工作包括：1.由已建钢筋混凝土烟囱的资料，依据相关建筑规范设计出尺寸相近的新型钢筋混凝土烟囱。针对两种钢筋混凝土烟囱，建立有限元模型，进行模态分析及烟囱动力特性影响因素分析。2.考虑重力及风荷载等恒荷载作用，对两种钢筋混凝土烟囱静力分析，验证了新型钢筋混凝土烟囱的安全性，并进一步对新型烟囱的方案进行了改进。3.本文选择了EL-Centro波、Taft波和天津波叁条天然地震波，对常规、新型钢筋混凝土烟囱的地震反应进行对比分析。着重讨论了烟囱水平地震动、竖向地震动对竖向应力反应的相对重要性。最后，出于对给新型钢筋混凝土烟囱的功能更多的发挥空间这一目的，对于不同底部结构高度的新型钢筋混凝土烟囱对烟囱抗震性能的影响做了进一步研究。
朱彤[4]2004年在《结构动力模型相似问题及结构动力试验技术研究》文中认为模型试验是研究结构在不同荷载作用下的反应以及从中发现结构内力和变形的内在规律的一门古老的技术。在计算机技术飞速发展的今天，模型实验方法仍然在结构工程技术发展和进步方面起到不可替代的作用。模型试验可以验证设计计算方法的有效性和正确性，又可直观地给出复杂细节的受力状态。特别对于未能建立理想数学模型的问题的研究，更是不可缺少的研究方法。 相似理论是模型试验方法的基础和前提，通过模型试验的实践与体会，作者研究了结构动力模型试验与动力模型破坏试验中保持模型与原型相似的叁种基本要求与相似处理技巧。同时指出，对结构动力特性，弹性振动响应与破坏形态等不同的试验目的，相似要求也有所差别。掌握这一技术可以通过模型试验加深对结构动力特性和破坏形态的认识，获得更多有用的信息。其中，特别对复杂的土工建筑物动力模型破坏试验的相似问题，提出了一些新的概念。 大型混凝土结构模型试验材料的选择对于试验结果有重要意义。本文作者对低强度仿真混凝土材料的材料配比、力学性能以及实际应用进行了分析研究，分析结果表明，仿真材料对于大体积结构的物模试验是比较理想的材料；可以在短期内重复进行多组模型试验，从而可以消除模型试验中的偶然性和不确定因素的影响，提高模型试验的可靠度。 在目前所应用的抗震动力理论范围内，水中结构的计算方法通常是基于同时研究结构动力方程和流体动力方程，即求解流体弹性问题。这个问题，非常复杂，而且形式多样。因为水中结构涵盖海岸、水工、港口、核电、桥梁工程等诸多领域，所以无论其结构形式，还是采用的建筑材料及工作条件，都是千差万别的。若要解答这个问题，就须引用工程地震学、抗震理论、流体动力学的概念，以使计算模型能够真实模拟出结构体系的内部参数分布及其变化，目前为止，虽然我们在这方面已取得了长足的进展，但现在水中结构的抗震动力理论与完善的目标还有一定的距离。由于试验条件所限，对水中结构的模型试验中无限水域场的模拟就是需要解决的困难问题之一，水中振动台的建设可以在很大程度上解决这一问题，通过宽、窄两种水域条件下悬臂结构体系动水压力响应分布和动力特性的试验，作者对水中结构振动台试验问题进行了初步的研究和探讨。 烟囱结构的地震反应及其破坏机理是地震工程界长期讨论的问题，对高耸烟囱结构的模型试验研究是研究此工程问题的重要方法，特别是竖向地震响应特性、水平地震响应特性以及哪种地震输入方向是结构产生破坏的主要控制方向等问题虽有过理论研究，但未有试验验证。本文作者通过对45m和180m高大烟囱结构的动力模型试验，对烟囱结构的地震反应及其破坏机理进行了模型试验研究，得出了有意义的结论，为这一问题的理论研究提供了有力的依据。 应用微粒混凝土材料进行高层建筑的模型试验工作已经是得到普遍使用的事实，但采用有机玻璃(聚丙烯树脂)材料制作结构模型则很少见，本文以聚丙烯树脂材料制作高层建筑结构模型，通过对叁座具有不同结构特点的高层建筑的模型试验和原型观测，发现在弹性阶段可以获得比微粒混凝土材料更为丰富的试验参数成果，特别是对于结构应力—应变响应方面能够获得与数模分析十分接近的成果；而且在等效弹性模量前提下可以研究结构弹塑性阶段的动力响应，模型破坏试验结果与实际震害现象也是相当一致的，试验分析与有限元结构计算分析结果的比较表明，聚丙烯树脂材料也是制作高层建筑结构模型的较好模型材料。 总之，试验手段、试验设备条件、模型材料和相似边界条件等都是影响结构体系动力模型试验结果的重要因素，上述问题的研究使模型试验结果愈趋于接近问题的“真解”，物理模型试验也就可以从对问题的定性研究向定量研究方向前进一步。
张玉梅[5]2006年在《钢筋混凝土烟囱作用效应及减震的理论研究》文中指出钢筋混凝土烟囱作为工业建筑必要的附属建筑，在生产中起着重要的作用。主要承受风荷载、地震作用和温度作用等，本文围绕这几个方面展开研究，主要做了如下几方面的工作： (1) 本文采用有限元法分析烟囱在自重、水平力共同作用下，基础强度和基底反力。对圆形板式基础进行非线性了有限元计算，分析了不同地质条件下基础的应力-应变分布，并与规范计算结果进行比较和分析。分别考虑了单层地基和分层地基两种情况，分析了模型参数对基础应力和基底反力的影响。另外，对空腔壳基础进行了弹塑性全过程分析，得到了空腔壳基础从弹性到弹塑性破坏过程中应力-应变的变化曲线；壳体基础关键部位的载荷-应变(或位移)曲线；不同荷载作用下的应力-应变规律及基础的破裂过程。 烟囱是高柔结构，特别是建立在软弱地基上的烟囱，有必要考虑土-结构的相互作用，因此，本文考虑了土与结构之间的动力相互作用及P-Δ效应对烟囱的影响。另外，烟囱的震害是由水平和竖向地面运动共同作用引起的，本文考虑了水平和竖向地震的耦合。采用集总参数法，在结构的整体水平上考虑P-Δ效应，建立了水平地震作用和竖向耦合地震作用下，土-结构动力相互作用下结构的动力方程。通过对算例的讨论，结果表明由于竖向地震作用以及重力二阶效应，烟囱的内力增加；由于基础与土体的相互作用有可能加大结构的重力二阶效应，对烟囱的稳定性会产生不利影响。 (2) 烟囱基础因其有外围土壤的作用易造成烟囱基础侧壁和底板长期处于高温条件下，导致混凝土烧损、钢筋断裂，故有必要充分了解烟囱地下土壤温度场的分布情况，才有可能设计出合理的烟囱基础埋深、隔热层厚度。根据烟囱基础的温度场的分布受地基影响的特点，本文基于烟囱基础的温度场试验研究结果，对试验结果进行了有限元分析以及参数分析，得到了计算烟囱基础筒壁最高温的简化计算公式。 (3) 有研究表明当配筋率过高或承受高温作用时，由于钢筋与混凝土的线膨胀系数差异而引起的温度应力较大，须认真考虑。长期受高温作用的钢筋混凝土烟囱筒壁结构也存在类似问题，本文建立了考虑线膨胀系数差异及温差作用的轴拉构件的应力和位移之间关系式，分析了构件的应力及位移的变化。 (4) 烟囱属于高耸建筑，因其高宽比较大，作基础隔振的难度较大。本文考虑在烟囱筒身设置竖缝来减小结构刚度以降低烟囱震害，研究设缝后结构的动力性能。通过对两个算例的分析表明可以在烟囱中上部设置少量竖缝来降低结构位移。 (5) 研究了水平地震与竖向地震耦合作用下，考虑土-结构相互作用以及二阶效应
任耀辉[6]2008年在《烟囱竖向地震作用下抗震性能分析》文中提出地震是一种突发式的自然灾害,给人类带来了巨大的生命财产和经济损失。传统抗震观点认为水平地震是引起结构破坏的主要原因,但近年来数次大地震显示:竖向地震作用是使某些高耸高柔结构遭受破坏的主要原因。烟囱作为一种重要的工业高耸构筑物,其结构抗震安全性能不仅直接关系到附近建筑结构的安全,而且关系到城市抗震减灾生命线的功能。但多年以来对烟囱结构在地震作用下动态响应特性的研究较少,特别是对竖向动力响应特性的认识还不够充分。烟囱作为对竖向地震作用比较敏感的高耸高柔结构,对其进行竖向地震反应分析具有非常重要的意义。本文的目的在于应用ANSYS有限元程序研究竖向地震作用下烟囱结构的动力响应特性和破坏规律,为高耸烟囱结构的抗震设计提供参考。但考虑到地震作用的复杂性,研究不仅仅局限于竖向地震作用,而从整体上着眼分析叁维地震作用下烟囱结构的抗震性能。1.概括叙述了国内外关于烟囱结构竖向地震作用的研究进展,并对各种计算方法进行了简要的对比和总结。2.利用ANSYS建立了某烟囱结构的有限元模型,并对其进行了静力分析、模态分析、竖向地震反应谱分析及竖向地震作用弹性时程分析,研究了烟囱结构在竖向地震作用下的静动力响应特性。计算结果表明:竖向地震作用对烟囱结构的抗震性能起重要作用,不容忽视。但在地震作用下对烟囱结构的动力响应特性起主要作用的仍是水平地震作用。3.在不同高度和配筋率下对烟囱结构进行了叁维地震作用下弹塑性反应分析,并研究了地震波强弱、输入维数、二阶效应以及阻尼比对烟囱结构弹塑性分析的影响。
郑欢[7]2008年在《烟囱在水平地震力和温度作用下的结构性能分析》文中研究指明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。
于婧[8]2008年在《大跨结构竖向地震作用及对支承结构影响的研究》文中研究表明我国现行抗震规范只对少数几种结构考虑竖向地震作用的影响,对于跨度大于24m的屋架,仅规定用竖向地震作用系数法计算其竖向地震作用,不考虑对支承结构的影响。本文对跨度大于24m的钢屋架,研究其在竖向地震作用下的反应,并考虑这种竖向地震力对下部支承结构的影响。本文的主要工作如下:(1)分别用振型分解反应谱法和时程分析法计算钢屋架在竖向地震作用下的动内力,给出了6种不同跨度钢屋架的上弦杆、下弦杆和腹杆的动内力分布以及这种结构的竖向地震反应。对于屋架上弦杆,其动内力最大响应出现在跨中;屋架下弦杆的动内力峰值点出现在屋架的两端和跨中;腹杆的动内力分布随跨度不同而不同。(2)与现行抗震规范对照,对等效竖向地震作用的分布形式和大小进行了研究。经过计算对比,发现叁角形分布和抛物线形分布更能反映结构的实际动力反应,建议等效竖向地震作用采用叁角形分布或抛物线形分布进行计算。同时通过计算给出了Ⅲ类场地采用叁角形分布时的竖向地震作用系数建议值。(3)考虑到对于大跨度屋架结构,竖向地震作用不仅对其自身的内力和变形有影响,而且对其支承结构的内力和变形也会产生影响。本文对带有大跨度屋架结构的钢筋混凝土柱单层厂房,进行了考虑竖向地震作用的抗震设计。计算结果表明,在某些情况下排架柱的抗震承载力计算是由竖向地震作用效应参与的组合控制。因此,在单层厂房排架柱的抗震设计中,宜考虑竖向地震作用效应参与组合的情况。
陈健云, 周晶, 马恒春, 朱彤[9]2005年在《高耸烟囱结构竖向地震响应的模型试验研究及分析》文中研究表明为了研究高耸烟囱在竖向地震作用下的动力响应特性,对180m钢筋混凝土烟囱和45m砖烟囱分别进行了1:40和 1:15比尺的振动台模拟试验研究,并采用波动理论对试验模型进行了动力比较分析。试验和理论分析结果表明:竖向地 震作用下,高耸烟囱的地震响应以一阶竖向振动为主,最大应变随地震烈度的增加逐渐从顶部附近向下移动到1／3-1／2 高度附近;水平地震作用下高耸烟囱以二阶以上振型振动为主,最大应变部位在2／3高度附近。针对烟囱结构薄弱部位随 地震烈度的变化情况,进一步阐明了计算高柔结构和特定条件下某些结构的竖向地震作用的必要性。
王君鹏[10]2010年在《悬挂式钢内筒烟囱设计的主要问题》文中研究指明悬挂式钢内筒烟囱是将钢内筒分为几段悬挂于不同高度的烟囱内部平台上,各分段之间通过膨胀伸缩节连接的烟囱结构形式。相比于自立式钢内筒烟囱,悬挂式钢内筒烟囱的稳定承载能力高、地震作用小,具有较好的经济性。但是目前悬挂式钢内筒烟囱的设计方法还不成熟,国内工程应用也不多,因此探索研究该种结构设计的关键问题是非常必要的。本文在分析和总结已有研究成果的基础上,通过理论研究和有限元分析方法,对悬挂式钢内筒设计的主要问题进行分析,以探索科学合理的悬挂式钢内筒烟囱的设计方法。本文的主要研究内容包括：(1)分析国内外规范对钢内筒强度设计值的规定,推导出悬挂式钢内筒材料强度的实用设计值表达式。(2)结合工程实例,对悬挂式钢内筒简化模型进行研究,提出悬挂节点处应简化为弹簧支座而不是固定端或铰支座的简化模型,为以后悬挂式钢内筒的设计提供参考。(3)利用ANSYS有限元软件对悬挂式钢内筒烟囱进行竖向地震反应谱分析和竖向时程分析,并与烟囱设计规范采用公式的计算结果进行对比,提出在进行悬挂式钢内筒烟囱设计时,应考虑竖向地震作用的意见。与此同时,论文也分析了水平地震作用对悬挂式钢内筒烟囱的影响。(4)结合工程实例,利用ANSYS有限元软件分析悬挂节点在竖向自重作用下的应力分布,得到不同悬挂长度所需的悬挂支座个数和悬挂节点区域钢内筒的厚度,并提出悬挂节点的简化计算方法。
参考文献：
[1]. 烟囱在地震力作用下的动应力反应分析[D]. 孙波. 大连理工大学. 2002
[2]. 烟囱在地震作用下可视化仿真系统开发[D]. 詹君宇. 大连理工大学. 2012
[3]. 新型脱—囱合一钢筋混凝土烟囱设计及抗震性能分析[D]. 吴书阁. 哈尔滨工业大学. 2014
[4]. 结构动力模型相似问题及结构动力试验技术研究[D]. 朱彤. 大连理工大学. 2004
[5]. 钢筋混凝土烟囱作用效应及减震的理论研究[D]. 张玉梅. 大连理工大学. 2006
[6]. 烟囱竖向地震作用下抗震性能分析[D]. 任耀辉. 西安建筑科技大学. 2008
[7]. 烟囱在水平地震力和温度作用下的结构性能分析[D]. 郑欢. 西安建筑科技大学. 2008
[8]. 大跨结构竖向地震作用及对支承结构影响的研究[D]. 于婧. 西安建筑科技大学. 2008
[9]. 高耸烟囱结构竖向地震响应的模型试验研究及分析[J]. 陈健云, 周晶, 马恒春, 朱彤. 建筑结构学报. 2005
[10]. 悬挂式钢内筒烟囱设计的主要问题[D]. 王君鹏. 西安建筑科技大学. 2010