一种新式M型薄壳基础的研究.docx

第十二届全国现代结构工程学术研讨会一种新式M型薄壳基础的研究刘伟1冯玉波2(1西安建筑科技大学土木工程学院，西安710055：2山东华建建设有限公司，聊城252000)摘要：本文主要介绍了一种新式M型薄壳基础的结构特点。根据工程实例，采用ANSYS软件建立了有限元模型，进行了 数值分析，计算出该形式基础的应力及位移情况，并提出相应地建议，以供今后工程参考。关键词：薄壳基础，数值分析，应力，位移AnewM··typeshell--basedresearchLiuWeilFengYub02(1SchoolofCivilEngineering，Xi’柚UniversityofArchitectureTechnology·Xi’龃710055；2ShandongHuajianConstructionCo．·Lid，Liaoeheag252000)Abstract：ThispaperdescribedthestructuralcharacteristicsofanewM—styeshell—based．Casesofpracticalengineering，thispapercreatedthefiniteelementmodelwithANSYSsoftwaretotakeanumericalanalysis，calculatedthatformthebasis ofthe stressanddisplacement,andmakecorrespondingrecommendationsforthefutureprojectreference．Keywords：shell-based,numericalanalysis，stress，displacement一、引言近年随着国民经济的迅速发展，水泥产业迅速发展，大直径落地式钢简仓得到迅速发展。落地式钢筒 仓基础一般采用筏板基础或环状条形基础，有时也采用桩基础，它们的投资高，钢材、水泥用量大，材料 没有得到充分的利用。为了充分发挥钢筋和混凝土材料的受力特点，可以使用结构内力主要是轴向压力的 薄壳基础作为落地式钢筒仓的基础。从结构力学的观点看，在一定的曲面形式和荷载作用下，壳面的弯矩 很小，薄壳主要承受较为均匀的拉力或压力，习惯称为“薄膜内力”，这是一切薄壳结构、折板结构所具 有的特征，是粱、板结构所不具备的优点。薄壳基础根据曲线形式和组合形式的不同，国内常用的有正(倒)锥形、正(倒)球形、M型组合壳、正(倒)筒形、椭锥形、矩形和连续折板等。在国外还有伞形双曲抛物线 壳、双斜扭壳、弯边双曲抛物线壳和椭圆抛物线壳等。本文将要介绍的基础是对传统M型组合壳基础进行 改进的一种新式M型薄壳基础，由上环梁、壳体、下环梁与圆底板组成，如图l~3所示。该新式M型薄壳基础设计的理念在扩大仓底面积，减小储物对仓底的压力，同时锥形仓底还便于沉降以达到加实基础的密度，提高地基的承载力，达到钢筒仓容量饱和时所需的地基承载力。该新式M型薄壳基础具有材料和造价低的优点。另外，该形式基础适用于软土地基，可以直接在天然 地基上施工。根据某些工程实践统计，大中型钢筒仓的该形式基础可以比一般梁、板式的钢筋混凝土基础 节约混凝土50％左右，节省钢筋30％以上。此外，一般情况下施工时不必支模，土方挖运量较少，但施工 技术要求较高【11。工业建筑2012增刊1393!!．!!!墅墅坠坠型竖——图I传统M型薄壳基础的剖面图国2新式M型薄亮基础的剖面图图3新式M型薄壳基础的施工图二、工程概况咀河北某项H为例，封诲新式M犁薄壳基础进行详鲥介绍。该落地式钢筒仓直径31m，最计储料容量 3万吨，总日30m，基础悦雠1．强度普疑为C30。箭仓竖为钢}L壳结杩，基础壳体与筒仓仓壁之问设有上环粱，其断截面为f50肚1000)mm×4000mm，基础壳体与剐形腻板[问设有r环粱，其断截面为150x500mm， 壳体厚艘为150mm，壳体的倾舶为】7。。由J‘上艺的美求．诲彤式摹础鹾柯廊道，{JtT艺设备的安装。三、有限元模型浚新式M型薄壳基础承受的外力是壳体r部的作用力，和由此fm产生的地基反作用力，作用力数值人、 形式复杂。【目内常采用无矩理论讨算边缘处小醴边粱或设有小边粱的薄壳丝础内力，采用修正系数法术考虑边粱对壳休的边界干扰采用有矩理论计算薄壳基础的边缘1“扰力，将用无矩埋论}i算褂刨的薄壳基础内力与用有矩理论计算得到边缘丁扰力所引起的附加内力扣选加，就是薄壳基础内力的全解。这种计算冉法基丁人量舯假设，计算结果租糙，而且薄壳筚础常作为r批结构的部分，对下这种形式，返种¨笄方法的适Ⅲ性揣特研究。为羲柑薄壳蓬々自精确的随力分粕，合理选择壳体厚度和月t咒锅筋·节约材料提商经1n建筑2012氆H第f一％伞1日现代结均I程学^研埘会／耄j仆fl缈／0。