烟囱设计规范 [附条文说明] GB50051-2013 建标库

4.2  混凝土

4.2.1  钢筋混凝土烟囱筒壁混凝土的采用有以下考虑:

    1  普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥除具有一般水泥特性外尚有抗硫酸盐侵蚀性好的优点。适合用于烟囱筒壁。但矿渣硅酸盐水泥抗冻性差,平均气温在10℃以下时不宜使用。

    2  对混凝土水灰比和水泥用量的限制是为了减少混凝土中水泥石和粗骨料之间在较高温度作用时的变形差。水泥石在第一次受热时产生较大收缩。含水量愈大,收缩变形愈大。骨料受热后则膨胀。而水泥石与骨料间的变形差增大的结果导致混凝土产生更大内应力和更多内部微细裂缝,从而降低混凝土强度。限制水泥用量的目的也是为了不使水泥石过多,避免产生过大的收缩变形。

    5  对粗骨料粒径的限制也可减少它与水泥石之间的变形差。

4.2.2  在规范编制调研中发现,当设有地下烟道的烟囱基础受到烟气温度作用后,混凝土开裂、疏松现象普遍,严重的已烧坏。并且作为高耸构筑物的基础,混凝土强度等级应高于一般基础。为此,本条对基础与烟道混凝土最低强度等级的要求作了适当提高。

4.2.3  表4.2.3列入混凝土在温度作用下的强度标准值。现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068要求:“在各类材料的结构设计与施工规范中,应对材料和构件的力学性能、几何参数等质量特征提出明确的要求。”

    温度作用下混凝土试件各类强度可以用以下随机方程表达:

式中:ƒxt——温度作用下混凝土各类强度(轴心抗压ƒct和轴心抗拉ƒtt)试验值(N/mm2);

      γx——温度作用下混凝土试件各类强度的折减系数;

      ƒx——常温下混凝土各类强度的试验值(N/mm2)。

    本规范根据国内外375个γx的试验子样按不同强度类别及不同温度进行参数估计和分布假设检验得到各项统计参数及判断(不拒绝韦伯分布)。对随机变量ƒx则全部采用了现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中的统计参数求得各种强度等级及不同强度类别的ƒx的密度函数。根据γxƒx的密度函数,采用统计模拟方法(蒙脱卡洛法)即可采集到ƒxt的子样数据。再经统计检验得ƒxt的各项统计参数及概率密度函数为正态分布。最后,混凝土在温度作用下的各类强度标准值按下式计算:

式中:ƒxtk——温度作用下混凝土各类强度(轴心抗压ƒctk和轴心抗拉ƒttk)的标准值(N/mm2);

      μfxt——随机变量ƒxt的平均值(见表1);

      δfxt——随机变量ƒxt的标准差(见表1)。

      表4.2.3中的数值根据计算结果作了少量调整。

表1  温度作用下混凝土强度平均值及变异系数

4.2.5  本条对混凝土强度设计值的规定都是按工程经验校准法计算确定的。考虑烟囱竖向浇灌施工和养护条件与一般水平构件的差异,混凝土在温度作用下的轴心抗压设计强度折减系数采用0.8,据此进行工程经验校准,得到混凝土在温度作用下的轴心抗压强度材料分项系数为1.85。

4.2.6  本规范利用采集到的320个混凝土在温度作用下的弹性模量试验数据,用参数估计和概率分布的假设检验方法,取保证率为50%来计算弹性模量标准值。