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,4.3 温度【作用
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, 《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:.3.11》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
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《 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
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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Theo!。ry of P【lates》 and 》。S,hel?ls(S.Timo!shen《ko195》。9New Y—o,rk:Mc:Gra?w-Hill 【。Book Comp!any?)及特种结构(【2012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《ll Concre!te Stru【ctures(【David P【.Bi?ll:。i,n,gton1982】New Y》orkMcGra】w-Hill B】ook? Comp》a,ny:)
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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
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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—
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4.3.1!0 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200℃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15【0℃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1》50℃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150℃】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20!0℃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
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《 钢筋混凝土—。在高温作用下的物】理,力学特征
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? (1》)混凝土的临—界温度达到580℃!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
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》 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100℃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℃《~300℃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!400℃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70?0℃~800℃【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
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《 (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2【0,0,℃时屈服消》失出现强《化显现各《种钢筋?在温度小于40【0℃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4!00:℃以后混凝土弹性模!量,E,c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HPB23!级钢筋与HR—B33?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HP—B235级钢筋在5!00℃以后粘结强】。度下降?50%HRB33】5级钢筋下降不到2!0,。%温度达到》700%~》800℃以后—混凝土?的,弹性模量几乎—为零此时混凝—土与HPB》235级钢筋间的】粘结:。强度已?全部:丧失HRB335级!钢筋也丧失了6【0%
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【 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,HRB335钢【筋高温冷却后—强,度折减系数见表2】~表8
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: 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20《。0℃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Y》S 12-79、】火灾后建《筑结:构,鉴定:标,准CECS 25】2:2009、【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【(Eurocod】e, ,EN-1992【-,。3)“?(104)T—his code !is vali【d, f:or store】d m?aterials】 wh?ich are p!ermanentl!y at a t】emperatur!e betwee】n, 40℃and+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20?0℃: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
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