圆形钢板均化库有限元分析摘要:本文运用按规范手算和按有限元分析软件Sap200电算两种方法分别对某钢板均化库模型进行了计算分析，求得了钢板仓在不同工况下的结构应力与变形情况，以及筒仓结构在地震作用下的反应，并将有限元计算结果与手算结果进行比较。关键词:钢板均化库；有限元；Sap2000；地震作用：TU31.引言1.1筒仓结构的发展和计算农业、水泥业的高速发展带来了水泥、粮食产量的不断增长，于是筒仓作为一种占地少、机械化程度高的结构类型，也在全国各地大量兴建起来。筒仓的仓壁一般可由钢筋混凝土或薄壁钢板构成，后者以其自重轻、建设快等优点而更为广泛使用。钢板筒仓的仓体一般为圆柱形，由不同厚度的钢板焊接而成，仓壁厚度沿高度均匀变化，仓顶为平顶盖。均化库是用以将原料相互均匀混合的一种筒仓形式，大型均化库中一般设有减压锥，在减压锥底部有充气阀，通过气吹，让粉末均匀混合。1.2筒仓的结构特点钢板筒仓结构可分为仓上建筑、仓顶、仓壁、仓底、仓下支承结构及基础六个基本部分，如图：1-仓上建筑；2-仓顶；3-仓壁；4-减压锥；5-筒壁1.3深浅仓荷载作用粮食钢板筒仓按下列规定划分为深仓与浅仓：筒仓内储粮的计算高度与筒仓内径d的比值大于或等于1.5时为深仓；小于1.5时为浅仓，筒仓的荷载情况根据深浅仓而不同。深仓储粮静态压力如下：浅仓储粮压力如下：其中：——筒仓仓壁的水平压力——筒仓仓壁的竖向摩擦力——筒仓仓底的切向压力——筒仓仓底的法向压力1.4本文的研究目的目前对于钢板筒仓的设计计算主要有两种方法，一是依据《粮食钢板筒仓设计规范》进行手算；二是利用有限元软件进行电算。但是按规范手算方法进行内力计算过程较为复杂，尤其对于超高度、大直径的钢板仓很难进行强度、稳定性，抗震等方面的深入分析，故一般都需要利用有限元软件对筒仓结构的手算结果进行复核。文分别利用以上两种方法对某一大直径圆形钢板均化库结构进行分析，求得结构在满仓和空仓两种工况下的内力、位移以及地震反应，分析比较有限元计算结果和按规范手算结果的异同，并提出计算方面的一些方法和问题，以供参考。2.强度计算2.1工程描述本工程为一带减压锥的均化库，筒径为16m，仓筒总高为40m，筒壁高度为13.6m，仓壁高26.4m，其中减压锥高8.1m，下部为筒壁支撑，筒壁由混凝土剪力墙与框架柱构成，如右图所示。2.2设计参数：本工程储料的重力密度为13kN/，内摩擦角=，对钢板的摩擦系数=0.3，抗震设防烈度为7度，设计基本加速度值为0.1g，地震分组为第二组，Ⅱ类场地，阻尼比为0.05。2.3按规范手算方法2.3.1荷载计算：1深浅仓计算，该仓为深仓。式中：—库壁计算高度—库体内径2、库壁壁厚：沿仓壁高度方向将库分为4段，由下至上壁厚逐渐减小：标高仓壁壁厚35.600m~40.000m10mm29.600m~35.600m12mm23.600m~29.600m14mm13.600m~23.600m16mm3、库壁受力计算其中：—贮料作用于库壁单位面积上的水平压力标准值—贮料作用于库壁单位面积上的水平压力设计值—作用于单位面积水平面上的竖向压力标准值—作用于库壁单位周长上的总竖向摩擦力标准值—贮料作用于仓壁单位面积上的竖向摩擦力标准值—贮料作用于仓壁单位面积上的竖向摩擦力设计值—深仓贮料水平压力修正系数—摩擦压力修正系数—贮料的重力密度（）—筒仓水平净截面的水力半径（m）A—过水断面积X—湿周—贮料与仓壁的摩擦系数—侧压力系数—自然对数的底—贮料顶面或贮料椎体重心至所计算截面的距离（m）—贮料的内摩擦角（）表2.1贮料作用于库壁上的力标高（m）水平压力设计值（kN/m2）竖向摩擦力标准值（kN/m2）35.6~40.035.27.732.6~35.670.012.529.6~32.6103.117.026.6~29.6128.221.123.6~26.6151.525.021.7~23.6165.327.319.0~21.7176.429.116.3~19.0170.728.213.6~16.3139.923.12.3.2强度验算根据《粮食钢板筒仓设计规范》规定，采用下述方法进行强度计算：1在储粮水平压力作用下，按轴心受拉构件进行计算：仓壁环向拉应力设计值式中：—贮料作用于库壁单位面积上的水平压力设计值—筒仓内径t—仓壁厚度2在竖向压力作用下，按轴心受压构件进行计算：仓壁竖向压应力设计值式中：—作用于仓壁单位周长的竖...