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水池、筒仓常见问题

1、筒仓或水池墙体面外配筋过大

问题(邮件-68294

筒仓侧壁配筋过大,什么原因?

检查原因

首先分析一下该模型筒仓侧壁配筋大的原因,可以直接查看设计结果--等值线--三维墙的配筋结果:

如上图,查看第六标准层就可以看到配筋大的是墙下部跨中位置处被下层柱子顶着的地方,这个地方应力集中特别大,从数值上看该地方的配筋值是周边位置的好几倍:

正是由于这种应力集中部位的配筋要比其他地方大了好几倍,最终导致整片墙的配筋整体大很多,用户感觉计算下来整体仓壁的墙配筋计算偏大。其实,这种柱顶着梁,上面拖着墙的形式,柱头顶的位置处一般都会造成很大的应力集中,这种应力集中通常不能通过改变有限元网格的大小来规避掉,是属于常见的现象。

处理方案

用细分有限元方法计算剪力墙、楼板时,在剪力墙的角部、楼板房间的角部很容易发生应力集中现象,软件在配筋计算时,需要忽略角部节点的内力,即不能用该角部节点的内力配筋,否则剪力墙或者楼板的配筋会经常很大而异常不能用,一般的工程软件都是这样处理的。

例中墙发生应力集中的部位都是位于整片墙的中间部位,在该处没有布置墙上的节点,由于该处不属于墙的角点而未被忽略。

按照实际情况,该处下层有柱,下层柱在本层的对应位置也应该布置节点。我们将下层柱延伸到本层,柱所在节点将墙打断,该节点随之成为墙的角点,在墙的配筋计算时该角点的内力将被忽略,墙的配筋从原来的91降到6

这样处理可以降低仓壁配筋量的原因是由于我们巧妙的利用了软件处理墙板应力集中的方法,规避掉了应力集中点:对于有限元计算来说,墙、板的四个角点往往是应力集中的点,所以软件在进行设计时候自动将四个点的应力“抠”掉了,这样可以保证有限元计算的墙板应力结果可用,配筋结果合理。对于这个模型来说,由于出现应力集中位置的是墙的下端的跨中位置,这里的应力结果是无法由软件自动过滤掉的,所以我们将下面的柱子抬上来,将上面整面墙打断,墙中增加了节点:

这样应力集中位置点就可以自动过滤掉,最终的配筋量有了大幅度的降低,结果合理了

总结

筒仓仓壁配筋量大常常是由于仓壁有限元计算过程中的应力集中点没有有效过滤掉,出现类似问题需要人工根据等值线--三维墙的配筋结果找到应力集中位置,通过增加节点,将仓壁打断,有效过滤掉应力集中点,保证配筋结果正常可用。

2、特殊漏斗情况的处理

问题(邮件59474

本题是圆弧漏斗,计算简图——轴测简图中发现底层漏斗有些墙板未进行有限无划分,也没有荷载,如下图:

请问是什么原因?本工程的“粮食钢板仓”整体模型的位移动画特别奇怪,很不正常,请问,如何处理?

检查原因

通过检查该模型会发现圆弧形的漏斗口非常的小,直径仅仅是400mm

漏斗的侧壁被扶壁柱节点分成了一片片的扇形截面,这些小的扇形在下端漏斗口的位置处长度已经不足40mm了,如下图:

这样小的长度划分网格是一定会归并掉的(软件对于两个节点间距离小于50mm都会进行归并)。

结果如上图,网格划分之后就会出现非常畸形的网格,计算结果不能用

处理方案

对于该模型的这种小口径漏斗,建模时候我们应该力图避免漏斗侧壁下端划分的长度不要太短,这样非常容易造成由于节点归并使网格单元划分不正常,对于该模型来说可以考虑将漏斗部分两层来建模,漏斗口部分单独分出一层:

而将上面漏斗侧壁变为第2层:

这样做的目的是为了将1层漏斗口部位侧壁扇形划分不那么密,2层漏斗被24等分,一层漏斗仅做了8等分,让漏斗口部位节点间距离大于50,正常形成网格:

从上图上就能看出来,分两层之后下面漏斗口层的侧壁划分没有上面的密,且上下侧壁连接正常,这样都可以正常形成网格,查看筒仓荷载、荷载变形图都是正常的:

              筒仓荷载图

          贮料荷载变形图

总结

对于漏斗口特别小的这种圆弧形漏斗,建模时候需要注意漏斗侧壁漏斗口的长度不能太小,以避免节点归并导致网格划分异常,一般来说可以通过漏斗分层或者减小侧壁上节点数量来保证漏斗侧壁不被分的过密。

3、自动生成的筒仓荷载和筒仓贮料总重对不上

问题(邮件68871

模型是直径23.6m的筒仓,骨料容重7.5KN/M3,高度45m,骨料自重为14756t,统计的活荷载为26928.8t,二者对不上。按筒仓的计算骨料自重为总筒仓周长竖向摩擦力与仓底(漏斗顶)竖向压力之。请释疑。

查看

筒仓荷载布置参数如下图所示

楼层组装表如下图:

料导致的摩擦力按照筒仓规范深仓的考虑公式为:

其中:

ρ=5.9m

γ=7.5KN/m³

μ=0.4

k=tan²(45-Ф/2

Ф=25

按照此公式核算程序算出的每层筒体承受的摩擦力如下图

第二层距离储料顶面的S值为40m,按照规范公式计算得到:

Pf=5.9*7.5*40-7.5*5.91-0.33/0.164=696.19KN/m,与程序计算得到的696.81KN/m是一致的,同理可以验证得到其余楼层的每层仓壁计算层内的摩擦力,即摩擦力产生的活荷载质量为Pf*πD=17615.5t

第二部分为作用在仓底顶面处的竖向压力Pv

根据规范公式同样可以手核计算结果:

还以2层为例:

Cv=1.1

ρ=5.9m

γ=7.5KN/m³

k=tan²(45-Ф/2

Ф=25

hn=45m

Pv=1.1*7.5*5.91-0.29/0.164=210.73KN/m²

程序计算结果为:212.91,与手核结果基本一致。

而实际储量的重量为G=γAhn=7.5*45*πD/4=147560KN

而程序统计结果为m=Pf*πD+Pv*A=17615.5t+9308.72t=26924.22t

两者相差约为1.82倍,规范给出公式计算即是如此。

总结

按照筒仓规范的深仓计算公式计算延筒仓周长竖向摩擦力Pf仓底(漏斗顶)竖向压力Pv时,用二者沿作用面的统计之和并不等于贮料荷载总重。

4、多个楼层的筒仓体不能仅由一个标准层组成

在筒仓体建模过程中,用户常常为了省事将相同的仓壁用一个标准层建模,由于仓体不同高度处的荷载是不同的,用同一标准层布置多个楼层的建模会造成筒仓荷载布置异常以及漏斗荷载布置不上的问题,这里需要用户对于仓壁要用不同的标准层进行建模。

5、在哪里查看筒仓水池荷载

筒仓水池荷载的查看功能在新版软件中有了较大调整,现在软件可以在轴侧简图中对筒仓水池侧壁的不同工况分工况单独进行分工况分别查看:

水池侧壁及底板上的水压力、土压力、水浮力进行分别表示:

以一个简单单层地下水池模型为例(图1),水池中有部分池子注水的自定义工况(图2)和满载活荷载(图3),池壁外有土压力(图4),水压力以及水浮力(图5

                                     1

 

                                      2

                                    3

                                   4

 

 

 

                                       5

筒仓模型我们以第1个问题的筒仓模型为例来查看筒仓仓壁以及漏斗上的荷载:

计算简图—轴测简图菜单显示计算模型时,左侧浮动菜单设置了画荷载简图按钮,可用来画任剖面的荷载简图,操作是点该按钮后,在计算模型上鼠标点取需画剖面的两个点,随后弹出窗口显示当前荷载工况下的荷载剖面图。

6、筒仓地震计算各层质量的如何调整

按照《钢筋混凝土筒仓结构设计规范GB50077-20034.1.8条:计算筒仓水平地震作用及其自震周期时,可取贮料总重80%作为贮料有效质量的代表值,重心取其总重的中心。

可在计算前处理特殊构件定义——节点属性下,通过附加质量菜单,调整贮料所在各个楼层的质量大小,以及通过各层增加或较少附加质量来调整整个贮料竖向的中心位置,以满足规范的要求。

7、墙体裂缝计算

如果水池里面布置了水池荷载,墙体在施工图中就会判断为水池池壁,验算裂缝时候是采用水工相关规范进行验算的(1.8.2.1版本)。

 


 

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