化工厂房结构选型及抗震性能研究.pdfVIP

2006年第4期(总第34卷第188期) ■建{筑I结I构l与I地I基I基I础I 房村与应用 No．4in No．188。V01．34) 2006(Total 偏心化工厂房结构选型及抗震性能研究 韩芳1蔡元奇1汪君2 (1．武汉大学土木建筑工程学院，武汉430072；2．深圳地质局，深圳518059) 摘要：利用大型有限元分析软件ANSYS对偏心化工厂房结构进行动力特性的分析，针对结构基频出现扭转振型，提 出增加横向支撑斜杆提高结构抗震性能，同时提出转换层铰接方式以节约施工成本、减轻劳动强度。 关键词：偏心结构扭振支撑斜杆转换层 中图分类号：TU398+．9文献标识码：A 文章编号：1007-2918(2006)04-0033—03 0引言 建筑结构的平、立面是否规则，对结构抗震性能 具有重要的影tl唪]Et]。其规则性不仅要考虑到建筑物的 体形，同时也要考虑到建筑物强度、刚度的分配及连 续性。在抗震设计中，强度和刚度引起的不规则有时 会显得更为关键，另外由于竖向刚度不连续性，尤其 是在石油、化工、轻工等以竖向布置工业流程为主的 行业中，因为工业建筑楼层高度的剧烈变化，楼板连 续大开孔，很容易产生结构的薄弱层，避免薄弱层的 出现及对薄弱层在地震作用下强度、刚度的控制都是 至关重要的抗震设计内容[21。 1结构计算模型 双环油改煤化工厂位于湖北省应城市车马坊镇， 图1化工厂房结构平立面图 且与整个楼层连接复杂。主体设备为气化塔和合成气 主装置设备高80m，主建筑分为12层，1层～5层为 塔，高近40m，重达690t，穿越整个钢结构楼层；两者 钢筋混凝土结构(标高36m以下)，6层～12层为钢结 构(标高36m以上)，整个主体采用板、梁和柱结构，板通过大直径的弯管相连，一端刚结在转换层的楼板上 有比较大的孔，同时在钢混部分的第2层、3层之间有 (板厚1．8m)，另一段通过16根拉杆悬吊在主梁上。工 错层。其问安装设备较多，设备的质量大，体积大，而 程场地的抗震设防烈度为6。，特征周期为0．40s，属 于II类场地。 2动力特性分析 Pllll。。．，ll_』llll。。L 对应扭转振型。第4～第7阶为设备的振动模态，第8 阶～第10阶为结构的整体振动，其后的各阶模态为 结构设备的局部振动，兼有结构的整体振动。由于结 构的扭转自振频率低于结构的平动自振频率，即抗扭 刚度相对较小，故结构不具备良好的整体抗震性能。 化工厂房混凝土部分结构平面示意图 3布置支撑斜杆的抗震选型方式 万方数据 鬯 鉴于原结构抗扭刚度相对较小，结构基频对应扭 很明显，在Y向地震作用下，加双向支撑斜杆和 转振型，对抗震极其不利。考虑增加支撑斜杆以改善 横向支撑斜杆表现出来的动力响应基本一致，都较大 结构的抗震性能。支撑斜杆采用Beaml88单元，分析程度地降低厂房结构的绝对位移、层间位移(平均减 比较3种不同支撑斜杆方案(x方向，Y方向，双向支少量50％左右)，考虑工程量大小和建筑耗材问题，故 撑)对结构动力特性的影响。