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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
】 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
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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Th《eory o—f :Pla?tes and 】S,hel?。ls(S《.Timoshen!ko1959Ne】w York—McGraw—-H:ill Book !Company【)及特种《。。结构(20》1,。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Th【in Shell】 C:oncret—e Stru—。。ctures—(David P】.B:il:ling《ton1982【New York】McGra》w-Hill Bo!ok ?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
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150℃左右非】正常情况则超过20!0℃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1】。50℃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《2,00℃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
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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℃—~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—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5—00℃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℃~8—00:℃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20?。0℃时屈服消失出现!强化显现各种钢【筋在温度小于4【00℃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
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—(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HPB23级【钢筋与HRB—33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HPB2】。35:级钢:筋在:500℃以后粘结强!。度下降5《0,%H:RB335级钢筋下!降不到20》%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HP】B235级》钢筋间的粘结强度】已全:部丧失H《RB33《。5,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H—R,B335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】。 2:52:200—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】。(Eurocod】e E?N-1?992-3》。)“(?104?)T:his code !is val—id ?for sto【red m》at:。erial》s wh《i,ch are p】ermanent】l,y at a— tempera】ture《 bet《ween《 40℃and【。。+,200℃”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
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