鋼結構貯倉震害預測的一種方法

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目前我國在建(構)筑物震害預測的研究、應用方面,已出現(xiàn)了眾多各具特色的分析和計算方法,如建筑物的經(jīng)驗總結法、震害資料抽樣統(tǒng)計法、易損性分析法和模糊數(shù)學分析法等種繁多,形式各異。構筑物也有煙囪、水塔、通廊和冷卻塔等各自的震害預測方法。但到目前為止,尚無一種成熟的規(guī)范化的震害預測方法。許多震害預測方法都有明顯的局限性,還有待進一步提高。
    近年來,抗震防災工作的重點已由單體工程鑒定和加固逐漸轉向抗震防災規(guī)劃的編制和系統(tǒng)工程的抗震研究。一些大型冶金企業(yè)通過對抗震防災規(guī)劃的實施來提高企業(yè)的綜合抗震能。使企業(yè)在遭受地震襲擊時,做到指揮有序,使人員傷亡和財產(chǎn)損失足可能地減致低限度。震害預測是編制企業(yè)抗震防災規(guī)劃的基礎,是減輕地震災害研究中的重要課題。震害預測的對象主要是各類建(構)筑物、設備及生命線系統(tǒng)等。
    貯倉是冶金、建材和煤炭系統(tǒng)中大量使用而且非常重要的構筑物。貯倉一般有鋼筋混凝土和鋼結構兩種,按其支撐結構不同可分為柱承式和筒承式兩種。它主要貯存各種生產(chǎn)資料、半成品和成品,然后通過各種交通工具送到下一道工序。所以在地震發(fā)生時,貯倉一旦破壞,會使一些工廠停產(chǎn),造成很大的經(jīng)濟損失。
    鋼結構柱式貯倉的地震預測方法
    鋼結構貯倉一般用于柱承式高架貯倉,有全鋼結構和主體(梁、柱)鋼結構兩種。貯倉主要由支架、倉體和倉頂房組成。
    在對貯倉進行震害預測時,對貯倉劃分為下述5種等級,根據(jù)其震害特點和歷次地震的震害經(jīng)驗總結,對不同破壞狀態(tài)的震害描述如下:
    (1)基本完好——無損傷,或主體結構完好,圍護結構輕微損壞;
    (2)輕微破壞——主體結構局部出現(xiàn)小變形。圍護結構有較輕破損,但不影響正常使用,稍加修復就能恢復原狀;
    (3)中等破損——主體結構損壞變形,圍護結構破壞嚴重,需經(jīng)補強加固后方可使用;
    (4)嚴重破壞——主體結構嚴重變形,圍護結構破壞嚴重并難以修復或失去修復價值;
    (5)倒塌——主體結構支架失穩(wěn)、倒塌、無法修復。
    我國唐山地震的震害表明,柱承式貯倉震害嚴重,對于抗震性能好的鋼結構貯倉如果設計時不進行抗震設防,也同樣遭到破壞。唐山鋼鐵公司煉鋼廠兩座鋼結構高位貯倉在地震中倒塌,支柱柱頂折斷,地腳螺栓拔出。分析其原因,是支承柱強度不足,柱與貯倉連接處剛度突變,力集中,并且倉體剛度遠大于支柱剛度,貯倉總剛度很大。由貯倉自重在柱的側移上又引起附加彎矩,使柱處于級不利的工作狀態(tài),成為貯倉失穩(wěn)倒塌的主要原因。貯倉根鋸使用條件形式各異,料重也各不相同。為了更準確地判斷震害,本文采取抗震變形驗算來判斷震害等級。采取典型的結構相同的進行單體主計算,計算時結構模型按框架考慮。倉體的剛度遠大于支柱剛度,因此計算時視倉體為剛體,支承柱上下端視為固定端。沿水平方向輸入地震作用,根據(jù)結構抗震變形驗算的層間彈塑性位移角判斷貯倉的震害等級。(考試大注冊結構工程師編輯整理)