含重型储仓的工业厂房结构抗震设计方法研究

以美国ASCE/SEI 7-16与中国《建筑抗震设计规范》为例,梳理并对比了中美规范对含重型储仓工业厂房的抗震设计方法。同时,以一实际火电厂主厂房工程为例,基于厂房内煤斗设备特征与中美规范的相关要求,建立了煤斗与主厂房结构的整体模型。通过时程动力分析,将整体建模法与工程实际中常使用的另一种抗震分析方法——直接荷载法的设计结果进行了对比分析。结果表明,直接荷载法用于含重型储仓工业厂房结构的抗震设计时,与整体建模法存在较大误差。本文基于储仓设备动力特性与传力等效的思路,提出了等效简化模拟方法,计算结果表明,该简化方法在弹性范围内的地震响应接近整体建模法的设计结果。

考虑工业高位储仓设备与主体结构相互作用的地震响应分析

工业重型储仓因其存储量大、密封性好等特点在工业建筑结构中有广泛的应用。由于工业储仓相比结构总重占比较大,依托在地震作用下重型储仓与主结构发生相互作用。本文选取一高架式燃煤储仓作为研究对象,将储仓按简化荷载方式与精细化建模方式分别建立简化荷载模型与设备-结构一体化模型,研究了储仓与主结构相互作用对主体结构地震效应的影响。选取7条与设计反应谱匹配的地震波以开展动力时程分析,分析中考虑了单向输入与双向输入两种情况,对比了两类模型中主结构最大基底剪力、层间位移角分布,以及支承层局部构件内力的结果。分析结果表明简化荷载模型与设备-结构一体化模型在基底剪力与层间位移角等整体响应指标上的差异较小,最大相对差异不超过10%;在局部支承层结构构件及储仓支座反力的地震效应上差异较大,最大相对差异超过60%。受储仓晃动的影响,在单向与双向地震动输入下,一体化模型支座反力分别是简化模型的1.34倍和1.46倍。相比荷载简化模型,忽略重型储仓的空间晃动会低估主体结构梁、柱、支撑构件的地震效应,导致设计不安全。

重型高位储仓设备隔震优化设计方法有效性研究

以工业高位重型储仓设计为非经典调谐质量吸能器(TMD)为导向,研究了既有TMD理论在高位重型储仓隔震优化设计中的适用性问题,提出了一种考虑阻尼比限值与地震动特性的优化设计方法。计算表明,附加阻尼比设计目标限值放宽到0.1以后,该方法设计结果更接近工程实际。重型工业高位储仓的隔震设计主要有调谐质量减震与周期延长两个思路。本文采用一实际火电工业结构煤仓间部分为研究对象,分别采用天然橡胶支座与铅芯橡胶支座对高位煤斗设备进行隔震设计,研究2种设计思路对结构的减隔震效果。结果表明,重型储仓隔震设计中首要考虑因素是调谐减震。在最优减震区段内,调谐减震与耗能减震的贡献之比约为1.93:1,相比采用天然橡胶支座且仅考虑调谐作用的隔震设计,采用铅芯橡胶支座可提供滞回耗能以改善调谐减震的鲁棒性较弱的问题。