- GB 50077-2017 钢筋混凝土筒仓设计标准
- 中国煤炭建设协会
- 2185字
- 2021-04-20 11:25:09
4.3 温度作用
4.3.1 钢筋混凝土筒仓温度应力的计算结果均应乘以刚度折减系数。折减系数的取值应符合下列规定：
1 构件不出现裂缝时，刚度折减系数宜为0.85；
2 构件出现裂缝时，应按裂缝的开展宽度进行刚度折减；
3 季节温差产生的温度应力，刚度折减系数宜为0.20～0.50；
4 仓壁或筒壁内外温差产生的温度应力，刚度折减系数宜为0.65。
4.3.2 筒仓的环境温差有季节温差、仓壁或筒壁内外温差及日照温差等（图4.3.2）。
图4.3.2 筒仓环境温差示意
S1—仓壁或筒壁的内侧；S2—仓壁或筒壁的外侧；S—太阳直射热源；W—风热源；
Rh—辐射热源；Ts、Ta—仓壁或筒壁内、外侧环境温度；
Ti、To—仓壁或筒壁内、外侧壁面温度；T—温度坐标；t—壁厚坐标
注：筒仓的温差沿仓体高度变化较大时，可沿高度分段计算温度作用力。
4.3.3 仓壁或筒壁壁面的内外季节温差相同时，单位仓壁或筒壁中面的温度作用力pc（kN/m）应按下式计算：
式中：αt——仓壁或筒壁的线膨胀系数；
E——仓壁或筒壁的弹性模量；
h——仓壁或筒壁的壁厚。
注：仓壁或筒壁建成时壁面温差、极端（升温或降温）温差产生的中面最大作用力pc应根据每个部位的几何尺寸及约束条件按式（4.3.3）计算。
4.3.4 仓壁或筒壁内外壁面温差的计算应符合下列规定：
1 仓壁或筒壁内外不平衡温度场热传导形成的温度梯度（图4.3.4-1）应按下列公式计算：
式中：TD——热流量传导形成的温度梯度；
R0——总热阻（Σn1Rn）；
Rn——第n区段热阻；
α、αk——吸热、散热传导系数；
λ1、λ2——贮料、仓壁热传导系数。
图4.3.4-1 仓壁温度梯度示意
Ts—筒仓贮料中心区温度；T1—贴近仓壁内侧厚度为h1区段的贮料温度；
Ti—仓壁内侧壁面温度；To—仓壁外侧壁面温度；
Ta—仓壁外侧环境温度；1—筒仓内边缘区的贮料；2—仓壁外侧
注：1 温度梯度TD，即热源通过导体的热传导后，导体两侧面的温度变化；
2 筒仓仓内中心区贮料的温度高于厚度为h1的筒仓边缘区的贮料温度；
3 各种热工参数应由相关工艺设计专业提供。
2 仓壁或筒壁内外壁面的单位环向、竖向应力的最大值σθmax、σzmax（图4.3.4-2）应按下列公式计算：
式中：μc——材料的泊松比。
图4.3.4-2 单位仓壁或筒壁内、外表面温度作用产生的温度应力示意图
rn、rw—筒仓内、外半径；rc—仓壁中面半径；
σθ—环向应力；σz—竖向应力；σr—径向应力
4.3.5 温度作用效应的计算应符合下列规定：
1 当仓壁或筒壁的内、外侧壁面同时具有不同的温度作用时，可按工况分别计算温差及平均温差作用的温度效应（图4.3.5）；
图4.3.5 筒仓仓壁、筒壁的温差及其温度作用效应
Ti1、To1—仓壁、筒壁内外侧壁面正温差及其作用效应；
Tc—仓壁、筒壁内外侧壁面平均温差及其作用效应；
T-i1、T+o1—仓壁、筒壁内外侧壁面负、正温差；
ST—仓壁、筒壁内、外壁面温差及其作用效应坐标；t—仓壁、筒壁的壁厚坐标
2 不同温差共同作用的总效应应为各温差作用效应的叠加值；
3 仓壁或筒壁应按温度作用的总效应验算仓壁或筒壁的承载力，钢筋配置也应符合温度作用的要求。
4.3.6 仓壁或筒壁内外壁面不同温度作用产生的单位竖向及相应的单位环向弯矩（图4.3.6）应按下列公式计算：
图4.3.6 单位仓壁或筒壁温度应力及弯矩示意
rn、rw、rc—仓壁或筒壁的内径、外径及中径；FZ—分布应力的合力；h—壁厚
式中：Mz——仓壁或筒壁的竖向（经向）弯矩；
Mθ——仓壁或筒壁的环向（纬向）弯矩；
σzmax——仓壁或筒壁的最大温度应力。
注：钢筋混凝土筒仓的仓壁或筒壁，计算纬向弯矩Mθ时，除筒壳边界约束影响区段外，可忽略泊松比的影响，令纬向弯矩Mθ等于经向弯矩Mz，并应按式（4.3.6-1）进行计算。
4.3.7 圆形筒仓的向阳面、背阴面日照温度的变化（图4.3.7）应按下式计算：
图4.3.7 圆形筒仓日照的温度变化
式中：tφ——仓壁或筒壁向阳面任意点的日照温差；
ΔTa——仓壁或筒壁向阳面a点的日照温差。
4.3.8 外界气温变化的温差大于30℃且仓内有密实贮料时，单位仓壁上产生的水平温度收缩压力pte应按下式计算：
式中：αt——仓壁的线膨胀系数；
Em——贮料的弹性模量；
ΔT——仓壁或筒壁的壁面温差（℃）；
n——Em/Ec；
Ec——混凝土的弹性模量；
μm——贮料的泊松比（可取0.3）。
注：沿筒仓圆周及高度的温度收缩水平压力pte不均匀分布时，应分区段计算。
4.3.9 贮料的弹性模量Em应由工艺设计专业提供。当无法得到工艺设计专业的确切资料时，温度作用对结构不利效应的计算应采用贮料的卸荷弹性模量Ems代替贮料的弹性模量Em。贮料卸荷的弹性模量可按下列公式计算：
式中：fv——筒仓卸料时，任意高度横截面上贮料的竖向压力；
χ——贮料的压实系数：细小颗粒的矿产品可选用100，粗硬大颗粒矿产品可选用150，干燥的粮食可选用70；
γ——贮料的重力密度（kN/m3）。
注：1 贮料卸料时的弹性模量比装料时的弹性模量大，设计应采用卸荷弹性模量Ems；
2 Em是贮料在加荷及卸荷时弹性模量的总称；
3 粮食筒仓经工艺专业认可后，贮粮加荷及卸荷的弹性模量也可采用表4.3.9的Em值。
表4.3.9 贮粮的弹性模量Em（MPa）
注：仓高在15m～30m之间时，贮粮的弹性模量Em可按插值法计算。
4.3.10 筒仓内表面的控制温度不应大于200℃，按温度作用效应配置的钢筋、混凝土的强度等级的设计值及其弹性模量等参数的折减，应符合本标准附录E的规定。
4.3.11 仓壁内外温差小于100℃时，温度作用效应的配筋应符合下列规定：
1 直径12m～30m的筒仓，当无法得到准确计算的温度效应又无实践经验时，可采用贮料6.0%～8.0%的最大环向拉力作为相应的温度作用力配置钢筋；
2 对直径大于30m的筒仓，应按本标准第4.3.1条～第4.3.10条的规定进行温度应力计算。
3 仓壁或筒壁温差作用的低温侧应为受拉区。