。
《。4.3 温度【作用
?
【 为解决单】体筒仓温《。度作用效应的设【计问题?本次修订增》加了第4.3.【1条~第4.3.】1,1条但对于群仓的】。温度作用目前仍【。没有一种简单易行】且准确可靠的计【算方法?只能:以设置温度缝的办法!释放:温度作用减》少其:对群仓结构的—温度效应
】
:。 : 沿筒仓高—度的温差假》定是不变的》实际是有变化的【但,不一定?很大若筒体上—。。下温:。差值的变化确实很大!并严重影响计—算,结,果时则应按具—体情:况分段计算条文【中给出的《各种温度条件设【计时应根据不同的工!况进行组合众所【周知温度作用—会使构件产生—伸长:或,压缩变形《当这些变形不受【任何约束《时构:件是不会产》生应力的反之将出】现拉、压应力—。约束越大应力也就】越,大;钢?筋混凝土《筒仓结构不可—能是理想的弹—。。性体又因其几何【特性对温度》变形总?是存:在约:束,条件但又《不可能将变形—完全约束《因,此可能出现一些【微细裂?缝在环?境温度变化的条件下!只要出现裂缝甚至是!很小的裂缝变形都】会改变其《。约束条件从而使温度!变化产生的温度应力!变小本节条》文中的公式完全是】按弹性理论建—立的:各种:结构计算程》序也:。是按弹?性理论原理编制的】。若不考虑钢筋混凝】土的材质并非—完全弹性而是有限】弹性体的特性将导致!。错误的?计算结果并误导设计!者为此在实际工程】计算时?必须根?据具体工况将其计】算结果乘以本条【提供的刚《。度折减?系数对计算结果【进行修正由于圆柱】形筒:壳结构的《几何特性有内外温差!时壁面的温》度梯度可按式(【4,.3.4-》1)计算筒仓温度作!用是按仓壁的壁面】温,度而非筒仓周边的环!境温度计算的因【此应根据热工专业】提供的热《工参数?通过温度梯》。度(图4.3.4-!1)求得筒仓的【壁面温差《。进行筒仓温度作用】的计算;《圆形筒仓壁》面的:低温侧总是》受拉的反之受—压
—。
,4,.3.3~4.3.!5 当筒仓的【内外温?差相同时仓壁或【筒壁的温度作用如】同均匀气压的作用】只产生壳体》。的中面温《度应力?可按式(4.3.3!)计:算但:。内,外温差不《同时仓壁或筒壁的内!外表面将出》现不:同的温度《应,力及变形可按—图4.?3.4-1及式(】4.3?.4-3)计算并可!按第4.《3.5?条,的规定进行》效应叠加;太阳的】辐射或日照对筒仓仓!壁或其直射面—(阳面)及阴面与季!。节大气温差产生的温!度作用是有》区别的辐射温—度往往大于》大气的环境温—度对筒仓的》温度作用也是不可】忽略:。。的因素
—
:
4.3.》6,。 当仓壁或—筒,壁出现内外温差时】仓壁或筒壁在其【。竖向:或横向(《经向或纬向》)可能出《现弯曲其弯矩值可】按式(4《.,3.6-1)及式(!4.3.6-2)计!算公式的推》。导及来源可》参见:Theory of! ,Plates an!d S?hells(S.T!imosh》enko1959N!ew ?York《Mc:Graw-Hi【ll Book【 Compan【y)及特种结构(2!01:。2年第1期)这两】个公式计算的—都,是按轴对称圆柱形弹!性薄壳在温度作用下!仓壁或筒壁竖向【及横向截面》。上,产生的弯矩由—于壳:体是空?间结构在一个方向发!生弯:曲时另一《。方,。向必然也有》弯曲其差值就是按泊!松,比的影?响确:定的:在计算仓壁或筒【壁的弯曲温度应【力时同一点竖向及】横,向的温度状态应【该是相同的按横【向,计算的弯矩》值对竖向及按竖向】计算的弯矩值对横】向,同一种材料的筒仓都!需乘以同样的泊松比!μ因此可按本—条的附?注进:行计算可参见—Thin She】l,l :Con?crete》 St?ru:ctures(D】avid P.【Billi》ngton1—982?New? YorkMcGr!aw-H《ill 《Book Com】p,a,ny)
!4.3.《7 : 对高纬《度地区的大》型圆形浅仓阳面【与阴面的日》照,。及辐射温差》。较大对筒仓》温度作用力的—影响应?依据当?地气:象资:料进行设计
!
4.3.9 !贮料:的弹性?模量应由工》艺专业?。通,过实验确《定,在没有可供》设计参考的资料时】可按本条的公式【进行计算;》。贮料的弹《性,模量:有装:、卸料之分由—于卸料的弹性模【量对结构计算是【不利的故作为—。计算:釆,用值:
—。。。4.3.10 我!国建材行业的—水泥:熟料自出《窑后经过一系列的传!送设备、设施到达贮!料筒仓入仓温度应】控制在?。20:0℃:以,下这是我国》水泥工业生产系统对!筒仓:设计的?。要求在正常情况下贮!。料入仓的《。温,度在150℃—左右非正《常情:况则超?过,。200℃《。据现场?。生产工?。作人员的反》映瞬:间峰值温度》。可,达350℃》以上:这种温度工况与烟】囱,相似但?电厂的高《温烟气自锅》。。。炉排放后经各种【除,尘设备、引风机【。及较长的烟》道进入烟囱已经有一!个很长的降温过程】因此烟囱的烟气温度!是可控的即使超【温烟:囱筒壁的内》侧都设置有耐火【砖、空气隔热层可】有效地进一步降低传!至烟囱内壁面的温度!烟囱设计是由于烟气!温度:大于150℃时【烟囱的底部》、基础在《烟气温度、混凝土收!缩、蠕变及其他复】。杂因素影响下形【成裂缝为符》合正:常使:。用极限?。状态下不出现—裂缝的?要,求确定烟气的允许温!度为150℃—但该值并不是工程设!计应该计算》。的最不利设计值;】。钢筋混凝土水泥【熟料:简仓仓壁的内表【面除温度作用外【还有贮料对》仓壁的侧压力、【摩擦力及《装料时贮料撞击仓壁!的,作用力等《虽然:筒仓的温度作用看】似与烟囱《相同但其使用—。功能完全不同两种】构,筑物没有可比性筒仓!不具备设置》与烟囱?相同的内隔热层【的条件如要将贮【料入仓允许温—度控制在15—0℃以下势必—要将:现有水泥工业—生产系统的工艺流】程、:。设备、?设,施进行系列改造这显!然是不可《行的事为此在—高温条件下筒仓【。结构釆?用受:热钢筋混凝土是【解决热贮料问题【的最易?行的办法按受控最】高温度不大于200!℃的最不利值进【行设计而不是与之】相反才能确保水泥】熟料筒仓《在符合正常使用极限!状态下安全运行【的要求钢筋混凝【土筒仓结构能—否承受不《大于200》℃的温?度作用只要了解了我!国有关 的科—研,。部门以?大,量的科学检测—、试验及工程—。。。实践调查为依据确定!。。的钢筋?混凝土在高温作用】下的物理力学特征】及国际、国内有【关设计资料就能【得到满意的》答复
《
钢!筋混凝土在高温【作用下的物理力学特!征
】 (《1,)混凝土的临界温】度达到58》0℃后?其表面会产生—大量裂缝并发—生爆裂?和,露筋现象冷却—。后的构件出现爆裂和!露筋:说明构件截面的温】度梯度变化很—大,
【 混凝土在高】温作用下及高温冷】却后的力学性—能基本上是随温度的!升高而降低混凝土】的强度随《温度的变化与—混凝土的强度等级、!骨料品种、温度持续!时间及冷却方式等因!素有关但随着温【度的升高这些因素的!影响并不明显总的趋!。向是强度随着温度】的,升高:而下降温度升至1】00℃时混凝土空隙!中的游离水开始【。大量蒸发混凝土【内的微?观结构?基本未受到》大的影响混凝土的】力学性?能稍:有下降但没有太大】的改变当温度—升到200℃~3】。00℃时《混凝土中的物理【。化学结合水逐步排出!并气:化逸出水泥石有一】定的收缩而》骨料却无大的—膨胀:虽然造成了》一部分?微观破坏但由于【内部水分大量的逸出!需要提供《相应:的热能从而》使混:凝土内的热应力的】作用减少同时混凝土!水泥石中未反应的水!泥残存熟料重—新加速水《化使混凝土强—。度减小的《因素:小于使混《凝土强度增大的因素!因,此在此?。温度作?。用范围内混凝—土的强度不》但没:有减小反而会出现略!高于在正常温度下的!强度这一有趣的现】象当温度《升到:40:0℃后混《凝土中的水》泥石产?生相反的变形—膨胀因此《。在骨料与水泥—石界面之间引起【。。变形差异混凝—土的内应力在骨料】与水泥?。。。石之间的《胶结面上产生混凝土!的力学性《能进一步的下—降随着温度》的升高达到500℃!以后由于《。水泥石中的氢—氧化:钙等水化物的脱水、!分解导致水泥石破坏!水泥石与骨料—之间:的变形增大裂缝由此!产生在此温》度下混凝土的—抗压强?度下降约1/3在高!温,冷却后的强度—下降1/2其中水】冷却比自然冷却的】抗压强?度下:降得更?大当温?。度达到700—℃~:80:0℃以后《骨,料的热膨胀加剧开始!分解使骨料》与水泥石的热变形】差异剧增混凝土的粘!结力破坏接触—界面裂缝进一步【发展混凝土》。在此温?度作用下的抗压强度!降低:约,2/3在自然冷【却,后的抗压强度降【低,也,约,。。为2/3在水冷却后!的抗压?强度下降得更—大,这,就是高温《作,用下混凝土》折减系数《制订的?依据
《
(!2)钢筋《在高温和冷却后的】强度折减系数—由于各种钢筋所【。含成分、制》。造工艺的不同—在高温作《。用下其?抗拉强度的变化也】略有不同普通—热轧:低碳钢筋在》温度:大于200》℃时屈服消失出现】强化显现各》。种钢:筋在温度《小,于400℃时—强度下降不明显温】度大于400℃【后强度下降显著温】度,达到600》℃后各种钢筋抗拉强!度下降的趋》势相同说明钢筋已达!到变态点温》度而:钢筋冷却后其—屈服点及抗拉强度】与常温相《。比,降低有限其延—伸,率也是?如此
—
(3】。)混凝土在高温作】用后其弹性》模量及混凝土与钢】筋间的粘结强度随温!度的升高而降低温度!达到400℃以后混!凝土弹性模》量Ec下降的速度】比混凝土《抗压强度降低—。的速率更为迅—。速下降约60%左】右在:此温度下由于—混凝土与钢筋间的】。粘结强度《的降低HP》B23?级钢:筋与H?RB33级》钢筋本身的摩—阻力和咬合力不【同因而在高》温作用后粘结强【度的下降程度也有】所不同HPB23】5级钢筋在500】℃以后粘结强度下】降5:0%HRB3—。3,5级钢筋下降不到2!0%:温度达到7》。00%~800℃以!后,混,凝土的弹性》模量几乎为零—此,时混凝土《与,HPB235级钢】筋间的粘结强度已全!部丧:失HR?B,335?级钢筋也丧失—了60%
》
,
?
: : 这就?是在高温作用下混】凝土及钢筋各折减系!数制订的依》据混凝土高温作用】下的:抗压强度《折减系数《、混凝土高温自然】冷,却后抗压强度—折减系数、》混凝土高《温水冷却《后抗压强度》折减:系,数、高温冷却后【混凝土弹性模量折】减系数、高》温冷:却后混凝《土与钢筋粘结强度折!减系数、高温作用下!钢筋强度折减—系数和HR》B335钢筋—高温冷却后强度折减!系数见表2~表8
!
》
!
》。
?
—
,
,
—
【
《 综上所【。述按以?上论证可以确—定筒:仓热贮料的控制【温度不大于200】℃对钢筋混凝土【结构几乎没有影【响因此本《标准结?合我国多《年来水泥筒》仓设计的实践经【验参考冶金工业厂房!钢筋混凝土结构抗热!设计规程YS 12!。-79、火灾后建】筑结:构鉴定标准》CECS 》252:《200?9,、,国际混凝土》协,会混凝土结构设【计法国筒《。仓设计与计》。算、欧?洲筒仓规范(E【ur:o,co:de EN-—1992-3)“(!104)Thi【s code i】s, val《i,d for》。 st?ored《 materi【a,。ls whic【h are》 permane】nt:ly at》。 a te》m,p,erature【。 b:etw?een 40℃a】nd+?2,00℃”的规定及本!标准附录E规定【的受热钢筋混凝【土的设计参数—等釆用控《制温度不大于200!℃设计热《贮料的筒仓完全【是可行?。的,且能达到安》。全,运行的要求
—。
,