超限钢筋混凝土窑尾结构地震响应及设备隔震研究

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窑尾结构是水泥生产线中的核心组成部分,其结构特点较突出,通常竖向荷载会较大,主体高度及层高也会较高。当采用钢筋混凝土形式建造窑尾结构时,所需建造费用成本相对较低,在经济水平相对较低的发展中国家仍具有广泛的应用并取得了较好的经济效益。但由于结构工艺特性的要求,仅能采用框架结构形式,在地震作用下窑尾结构各层层间位移和剪力均较大,导致主体结构梁柱等构件截面尺寸会较大,且该类窑尾主体结构的整体高度一般超过了我国规范相关要求,因此会对该类结构的广泛应用产生一定的制约影响。基于多国规范采用有限元软件SAP2000对实际工程钢筋混凝土窑尾结构进行有限元分析,研究该类窑尾结构的抗震性能特点并比较各国规范之间抗震设计的区别。为了使该类窑尾结构更加广泛地应用于其他发展中国家,本文进一步提出相关设备隔震处理措施。本文的主要研究内容如下:1、多国规范反应谱分析方法及隔震应用研究。比较欧洲、美国与我国抗震规范中关于反应谱分析方法之间区别并提取各国规范地震动参数的换算关系;并结合相关隔震理论,提出一种适用于该类窑尾结构新型的隔震方法。2、基于欧洲、美国及中国规范分别采用反应谱分析方法对传统的钢筋混凝土窑尾结构模型进行有限元分析,从不同规范下窑尾结构的基底剪力、层最大位移和层间位移角等方面分析了该类窑尾结构的抗震性能,并比较了各国规范在结构抗震设计方面的区别。通过对不同规范下窑尾结构的基底剪力、层最大位移和层间位移角的比较分析可知:欧美规范均是通过提高该类窑尾结构的地震作用来进行抗震设计,使窑尾结构在地震作用下能够完全依据结构自身强度来保证地震作用下的抗震能力,因此,传统窑尾结构梁柱截面尺寸较大。3、钢筋混凝土窑尾结构设备隔震分析。采用SAP2000分别对有无设置设备隔震装置的窑尾结构模型进行模态分析和动力分析。通过相关计算结果对比分析,了解该隔震方法的适用性;为该类窑尾结构更加广泛地应用于其他发展中国家提出相关设备隔震处理措施,也为后续的结构设计优化分析及为同类上部荷载较大的工业建筑抗震设计提供一种新的消能减震方法。
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