高層燃?xì)饬⒐芊侄喂潭ㄖ蜗到y(tǒng)應(yīng)力分析與計(jì)算方法研究

高層燃?xì)饬⒐芊侄喂潭ㄖ蜗到y(tǒng)應(yīng)力分析與計(jì)算方法研究摘要:木文結(jié)合實(shí)際休會，建立r島層建筑燃?xì)饬⒐芊侄喂潭ㄖР料到y(tǒng)的受力分析簡圖和運(yùn)算方法，并據(jù) 此提出了較為可行的處理方案。關(guān)鍵詞：商層分段固定應(yīng)力極限商度一、引言前都市建設(shè)處于過渡時期?増長的人口相關(guān)于日趨緊張的建筑用地和不斷擴(kuò)大的規(guī)劃都市公用設(shè)施占地之間矛盾越來越尖銳。由于商層建筑結(jié)構(gòu)的專門性.從而使燃?xì)饬⒐苁芰Ψ治鰬?yīng)從更廣泛、更復(fù)雜的方面去考慮.如何樣有效.經(jīng)濟(jì)地對管道進(jìn)行應(yīng)力補(bǔ)償，并與建筑物的結(jié)構(gòu)相配合、搞好配套設(shè)施的設(shè)計(jì)和施r,是擺在燃?xì)庠O(shè)計(jì)配套工程師面前的問題之一。近年來。在某些關(guān)于燃?xì)夤艿赖恼撐暮偷貐^(qū)性規(guī)范中給出了將高層立管利用固定支架分為女個管段，以操縱重：Ss撓度對其阻礙.進(jìn)行應(yīng)力補(bǔ)償?shù)姆椒?。但關(guān)于不同口徑的立管極限舟度以及中間管段是否必須加補(bǔ)償器予以補(bǔ)償?shù)葐栴}.卻無準(zhǔn)確限值能夠代入設(shè)訃1：程直截了、應(yīng)用。我所科研人員通過長期研究 和實(shí)踐探尤，參照目前常用的導(dǎo)向懸臂和線彈性運(yùn)算方法，從材料力學(xué)的角度入于對管道系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析.建立相應(yīng)的力學(xué)模型，推導(dǎo)出一系列簡單適用的運(yùn)算公式.并得出適用于匸程設(shè)訂?的參考結(jié)論。二、分析模型及差不多假定圖2兩端固定體系溫差影響受力圖h（計(jì)算高度；IVh溫差產(chǎn)生彎距商層建筑中，X煤氣立管專門長時，設(shè)計(jì).施工中一樣考慮重力、溫度、結(jié)構(gòu)側(cè)移所產(chǎn)生三種正應(yīng)力.而結(jié)構(gòu)側(cè)移產(chǎn)生的剪切應(yīng)力專門小，通常忽賂不計(jì)。為了便于運(yùn)算.我們依照實(shí)際情形作出以下合理假定:（一）運(yùn)算立管為理想管道：（二） 假定所截取的運(yùn)算管段在撓度阻礙下簡化為圖1所示B端受集中載荷P的懸臂梁：（三）在選取管段中忽略層間套管對管道的約束，且在其因溫度阻礙伸縮時無外力加以限制：（四）關(guān)于兩端固定體系.由于溫差的變化使管段產(chǎn)生的伸縮雖被體系所約束，故可將管段兩端簡化為固定支座.伸縮址在運(yùn)算管段端點(diǎn)B產(chǎn)生彎矩值，其受力模型如圖2所示。三、公式選取按照靜力一樣分析.運(yùn)算方法，并參考日木東京煤氣協(xié)會的做法.給出算公式如下：（一）管道的壓力要緊是由重力產(chǎn)生.可用下式運(yùn)算應(yīng)力值：ag=qGH/A式中：6—重力產(chǎn)生的應(yīng)力MPa：n：地震阻礙系數(shù)，取1.33：G—單位長度管道重雖KN/m：H—煤氣立管極限商度m：A一管材截【加面積（二）溫度產(chǎn)生的應(yīng)力值與管道材質(zhì)和溫度變化有關(guān)，與管道管徑與長度無關(guān)，在確定溫差的情形下，我們能夠?qū)⑵渥鳛楹汶m引入運(yùn)算中°關(guān)于溫度范疇的選擇.我們參照規(guī)范，煙臺地區(qū)年平均溫度為12.40最熱刃平均溫度為25.2-C,極端最低溫度為一13.1C?極端最商溫度為38C.依照歷年來實(shí)際丄況和對管道進(jìn)行斥力檢驗(yàn)的工藝要求.零下攝氏溫度一樣不進(jìn)行室外匸程施^而房屋內(nèi)部溫度范疇實(shí)際大箏 在59—32C（實(shí)測值），實(shí)際溫差為2TC?但考慮到島層建筑隔季施匸期間的施工溫差和燃?xì)夤艿啦患颖貙釉陉柟庀卤窈蟮淖畈焕麥囟?溫差取1=409（考慮建筑施匸期間內(nèi)安裝），由此得到溫度應(yīng)力公式：at=Ea-At式中：0 —溫度產(chǎn)生應(yīng)力Mpa：E—鋼材彈MPa：a—鋼材線膨脹系數(shù)m/m^C：Zkl—室內(nèi)溫差。C。（三）在扁層建筑中因風(fēng)荷載和地喪作用產(chǎn)生側(cè)向位移.能夠由規(guī)范中査出抗震設(shè)防7度區(qū).框剪體系的樓層層間位移為1/650.施丄偏差忽略不訃。據(jù)此得最島點(diǎn)處產(chǎn)生的位移雖.而后反推彼血的彎曲應(yīng)力.公式如下：6=M/W；Mi=3EIf/h2nM2=GtA6：W=I/yI=n(D4—d4)/16式中：ar：側(cè)移產(chǎn)生應(yīng)力MPa：Mi：結(jié)構(gòu)側(cè)移產(chǎn)生彎矩值Nmm：Mi：溫差對管道產(chǎn)生的彎矩值Nmm：f：結(jié)構(gòu)側(cè)移值mm：6：溫差產(chǎn)生側(cè)移值mm：W：抗彎截|fn?系數(shù)mm3：I：截面慣性矩mm」：D：管道外mm：d：管道內(nèi)徑mm：hf運(yùn)算島度mm。關(guān)于管段運(yùn)算商度的選取，我們參考規(guī)范中給出的燃?xì)怃摴芄潭拇箝g距，將其代入式中。對兩端均為固定支座的立管，因溫差使兩端固定管道產(chǎn)生伸長址造成管段撓曲.應(yīng)考慮因此而產(chǎn)生的應(yīng)力，然后與以上運(yùn)算結(jié)果疊加。參數(shù)選擇：熱軋正火無縫鋼管.溫度小于15(TC的情形，許用應(yīng)力為⑹=112MPa。209下的彈性模址E=2?02X105MPa,0C到80°C平均線性膨脹系數(shù)為a=l?2X10%/m?'C。四、結(jié)果與討論以上公式中能夠看出，在以偏移雖求管段應(yīng)力時，管段中無固定支座.溫度升商亦能使管道伸長.其伸長量最終反應(yīng)于頂層煤氣立管，故應(yīng)増加驗(yàn)算頂層最后一個管段所受應(yīng)力值，確保燃?xì)夤艿赖陌踩?。但由于各匸程數(shù)值不盡相同，在此不一一運(yùn)算C現(xiàn)將各口徑管道立管般大島度列于下表：表1一端固定煤氣立管極限高度公稱直徑(mm)2532405065801(H)外徑(mm)344248607689114壁悖