烟囱是工业建筑中重要的高耸构筑物之一,随着工艺技术及工艺流程的日益复杂化,多台机共用一座烟囱的情况逐渐增多,而圆形排烟孔的烟囱结构也有所增加,这造成了烟囱结构开孔形式的多样性及复杂性,同时也为烟囱结构的地震安全性带来新的问题。本文采用数值模拟方法对地震作用下不同开孔数量及开孔形式高耸钢筋混凝土烟囱的结构反应及应力集中现象进行对比分析,同时,针对《烟囱设计规范》中烟囱孔洞周围补强配筋规定给出相关改进建议。主要内容如下:(1)以某实际钢筋混凝土烟囱结构为基础,通过ANSYS有限元软件建立不同开孔参数及开孔形状烟囱壳单元模型,采用反应谱法对所建烟囱模型在地震作用下的结构反应进行了全面的对比分析,包括矩形单开孔、双开孔、三开孔及圆开孔烟囱地震反应对比分析。相关分析结果可为实际烟囱结构开孔尺寸参数选取提供参考。(2)研究了地震作用下烟囱结构不同开孔参数时孔洞周围的应力集中情况,参考开孔矩形板均匀受拉时应力集中因子的定义提出应力集中系数的概念,对烟囱不同开孔参数时孔洞周围的应力集中程度进行量化分析。分析表明,烟道孔尺寸参数对烟囱孔洞周围应力集中程度影响较大,而对应力集中范围影响则较小。(3)针对《烟囱设计规范》关于烟囱孔洞周围补强配筋的规定进行合理性讨论。采用ANSYS建立不同开孔形式烟囱结构的实体单元弹塑性模型,对其进行静力弹塑性分析(Pushover分析),并采用动力时程分析验证了Pushover分析结果的可靠性。根据不同开孔形式烟囱结构在不同补强配筋条件下的Pushover分析结果,建议了更合理的补强配筋,即可相对的减少规范要求的补强配筋量(如将补强配筋量减小为1.0-1.1倍孔洞对应方向截断钢筋面积)并相应的增加补强配筋区域的范围(补强配筋范围可增加至4-5倍孔壁厚度),从而可以减少钢筋用量并防止烟道孔周围补强区域发生配筋拥挤,方便施工。结果表明,合理的减少补强区配筋量并增加补强区范围并不会对烟囱结构的整体抗震性能产生过大影响。