石油化工构筑物抗震设计规范讲座.pptx
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1、一、一、构筑物分类构筑物分类原规范按原规范按S43069分类,现在应按国标石油化工建构筑物抗震设防分类标准(分类,现在应按国标石油化工建构筑物抗震设防分类标准(GB50453-2008),这),这本规范划分比较详细,把原有建筑物和构筑物二本规范进行了合并、具体化,即区分不同装置内的各类建本规范划分比较详细,把原有建筑物和构筑物二本规范进行了合并、具体化,即区分不同装置内的各类建筑物、构筑物,还补充了化工生产装置,化纤生产装置,辅助生产及公用工程等设施的内容,各类建筑物筑物、构筑物,还补充了化工生产装置,化纤生产装置,辅助生产及公用工程等设施的内容,各类建筑物可划分为甲、乙、丙、丁类,目前石油化
2、工企业均无甲类建(构)筑物。可划分为甲、乙、丙、丁类,目前石油化工企业均无甲类建(构)筑物。建筑物分类是按重要性,生产介质来划分,如主控室、压缩机厂房、轻油泵房等划为乙类,其余大多数划建筑物分类是按重要性,生产介质来划分,如主控室、压缩机厂房、轻油泵房等划为乙类,其余大多数划分为丙类,主风机厂房虽然生产中没有可燃气体,但由于其重要性,仍划为乙类,轻油泵房虽然厂房规模分为丙类,主风机厂房虽然生产中没有可燃气体,但由于其重要性,仍划为乙类,轻油泵房虽然厂房规模不大,但由于生产过程中使用可燃易爆介质,仍划分为乙类。构筑物的划分,主要根据设备重要性,生产不大,但由于生产过程中使用可燃易爆介质,仍划分为
3、乙类。构筑物的划分,主要根据设备重要性,生产介质和设备高度综合考虑,以炼油生产装置为例,分成介质和设备高度综合考虑,以炼油生产装置为例,分成9类:类:第1页/共20页1.框架类:两器,三旋,加氢反应器框架、重整反应器框架、重整再生框架,框架类:两器,三旋,加氢反应器框架、重整反应器框架、重整再生框架,焦碳塔架,其它高悬重心框架划分为乙类,其它均为丙类。焦碳塔架,其它高悬重心框架划分为乙类,其它均为丙类。2.塔炉设备基础:塔炉设备基础:构架式塔基础构架式塔基础 乙类乙类 落地式塔基础(塔高落地式塔基础(塔高H80m)乙类乙类 (塔高(塔高H80m)丙类丙类3.钢筋混凝土烟囱(钢筋混凝土烟囱(H1
4、00m)乙类乙类 (H100m)丙类丙类4.动力机器基础:动力机器基础:构架式构架式 乙类乙类 大块式、墙式大块式、墙式 丙类丙类 其它动力基础(含泵)其它动力基础(含泵)丙类丙类5.卧式设备基础及容器卧式设备基础及容器 高压冷换设备基础高压冷换设备基础 乙类乙类 一般冷换设备基础、构架式容器一般冷换设备基础、构架式容器 丙类丙类 容器基础容器基础 丙类丙类6.压力容器基础:压力容器基础:球罐基础球罐基础 乙类乙类 压力储罐基础压力储罐基础 乙类乙类7、池类、池类 丙类丙类8、管墩、管墩 丙类丙类9、其它(管沟、井、过桥、地下井类)、其它(管沟、井、过桥、地下井类)丁类丁类从上看既有合理从上看
5、既有合理性,亦有不合理性,亦有不合理处,例塔炉基础处,例塔炉基础只要是构架式塔只要是构架式塔基础,不论塔的基础,不论塔的高度,均为乙类。高度,均为乙类。第2页/共20页二、二、地震作用计算地震作用计算目前抗震计算主要有三种方法,即振型分解反应谱法,底部剪力法和时程分析法。目前抗震计算主要有三种方法,即振型分解反应谱法,底部剪力法和时程分析法。振型分解法:适用于多位点体系,计算较精确,但工作量大,需计算结构的自振振型分解法:适用于多位点体系,计算较精确,但工作量大,需计算结构的自振频率和振型。频率和振型。底部剪力法:单层或多层等建构筑物在地震作用下仅发生基本振型振动,或者发底部剪力法:单层或多层
6、等建构筑物在地震作用下仅发生基本振型振动,或者发生以基本振型为主的振动,或者侧移形态可以采用一个既定曲线图形或某一规律生以基本振型为主的振动,或者侧移形态可以采用一个既定曲线图形或某一规律来代表,这些仅按唯一形态挠曲的结构,由于各部位相对位移的比值在任何时刻来代表,这些仅按唯一形态挠曲的结构,由于各部位相对位移的比值在任何时刻是相同的,不同时刻结构各点位移以同一比例放大或缩小,宛如一个刚体作单自是相同的,不同时刻结构各点位移以同一比例放大或缩小,宛如一个刚体作单自由度运动,从而使原来的多自由度体系简化为广义单自由度运动。任何时刻,只由度运动,从而使原来的多自由度体系简化为广义单自由度运动。任何
7、时刻,只要知道结构上某一点位移,其它各点位移就能确定。因此这类结构在地震作用下要知道结构上某一点位移,其它各点位移就能确定。因此这类结构在地震作用下的强迫振动只有一个位移未知量,作用于构筑物上各个部位上的地震作用将因一的强迫振动只有一个位移未知量,作用于构筑物上各个部位上的地震作用将因一个数值的确定而整个地被确定,这样减少了计算工作量。个数值的确定而整个地被确定,这样减少了计算工作量。第3页/共20页时程分析法:由于反应谱法不能很好符合不同工程地点的实际时程分析法:由于反应谱法不能很好符合不同工程地点的实际地质环境,场地条件及地基土特征,从而引起计算地震荷载可地质环境,场地条件及地基土特征,从
8、而引起计算地震荷载可能偏差较大,也不能很好反应场地各个土层的动力影响,且反能偏差较大,也不能很好反应场地各个土层的动力影响,且反应谱法仅是最大值的包络图,有时不能找出结构薄弱部位,当应谱法仅是最大值的包络图,有时不能找出结构薄弱部位,当结构进入弹塑性阶段时,此法误差较大,从而引出时程分析法,结构进入弹塑性阶段时,此法误差较大,从而引出时程分析法,在数学上亦称步步积分法,或直接动力法。在数学上亦称步步积分法,或直接动力法。第4页/共20页抗震计算方法的选用:抗震计算方法的选用:底部剪力法:高度(含支承设备的高度)不超过底部剪力法:高度(含支承设备的高度)不超过65mm,且质,且质量和刚度分布比较
9、均匀的结构,以及近似单质点体系。例如:量和刚度分布比较均匀的结构,以及近似单质点体系。例如:塔基础、两器框架等,抗震规范(国标)为不超过塔基础、两器框架等,抗震规范(国标)为不超过40m,以剪,以剪切变形为主,且质量和刚度、高度分布较均匀的结构,以及近切变形为主,且质量和刚度、高度分布较均匀的结构,以及近似单质点体系的结构。似单质点体系的结构。振型分解反应谱法:除上述外的结构。振型分解反应谱法:除上述外的结构。时程分析法:甲类构筑物或规范另有规定的构筑物,除应用底时程分析法:甲类构筑物或规范另有规定的构筑物,除应用底部剪力法或振型分解反应谱法外,尚应用此法进行补充计算。部剪力法或振型分解反应谱
10、法外,尚应用此法进行补充计算。第5页/共20页三、三、钢筋混凝土框架设计钢筋混凝土框架设计应在结构单元的二个互轴方向分别计算水平地震作用,并进行抗震验算,各方向的的水平地震作用,应全部由该方向的抗侧移构件承担。因此,框架设计应做到:a.二个方向均应为刚接,过去做法一般为横向刚接,纵向框架为铰接或连续二个方向均应为刚接,过去做法一般为横向刚接,纵向框架为铰接或连续梁,今后均应做成刚接,因为超静定结构有利于抗震。梁,今后均应做成刚接,因为超静定结构有利于抗震。b.断面是决定因素,较大断面有利于抗剪和防止位移超值,相对于配筋而言,断面是决定因素,较大断面有利于抗剪和防止位移超值,相对于配筋而言,断面
11、增加比钢筋增加起作用更大。断面增加比钢筋增加起作用更大。c.应考虑角柱双向偏心受压,尤其是二个方向均为单跨的结构,更应注意,应考虑角柱双向偏心受压,尤其是二个方向均为单跨的结构,更应注意,例如两器框架,当计算一个方向的地震作用内力时,尚应考虑另一方向由于例如两器框架,当计算一个方向的地震作用内力时,尚应考虑另一方向由于设备自重,外加偏心荷载作用下引起的内力,因此角柱存在双向弯矩,轴力设备自重,外加偏心荷载作用下引起的内力,因此角柱存在双向弯矩,轴力和水平力,即应按混凝土结构设计规范中第和水平力,即应按混凝土结构设计规范中第7.3.14条验算。否则可能留下隐条验算。否则可能留下隐患,不能因为计算
12、麻烦而取消计算,还应树立这样一个概念,即许多框架投患,不能因为计算麻烦而取消计算,还应树立这样一个概念,即许多框架投产后,未经历过地震,现在不出事,不等于将来不出事。产后,未经历过地震,现在不出事,不等于将来不出事。d.抗震结构中的钢筋使用,根据抗震规范抗震结构中的钢筋使用,根据抗震规范3.9.3条,纵向受力钢筋宜选用符合条,纵向受力钢筋宜选用符合抗震性能指标的抗震性能指标的HRB400级热轧钢筋,也可采用符合抗震性能指标的级热轧钢筋,也可采用符合抗震性能指标的HRB335级热轧钢筋,这种钢筋可按(级热轧钢筋,这种钢筋可按(GB1499.2-2007),钢筋混凝土用),钢筋混凝土用钢第钢第2部
13、分:热轧带肋钢筋中部分:热轧带肋钢筋中7.3.3条,有较高的抗震结构适用牌号为表条,有较高的抗震结构适用牌号为表1中中钢筋已有牌号后加钢筋已有牌号后加E,如,如HRB400E,HRBF400E第6页/共20页表表1钢筋牌号及构成(钢筋牌号及构成(GB1499.2-2007)类别类别牌号牌号牌号构成牌号构成英文字母含义英文字母含义普通热轧钢筋HRB335由HRB+屈服强度特征值构成HRB-热轧带肋钢筋的英文(Hot rolled Rib-bed Bars)缩写HRB400HRB500细晶粒热轧钢筋HRBF335由HRBF+屈服强度特征值构成HRBF-在热轧带肋钢筋的英文缩写后加“细”的英文(Fi
14、ne)首位字母HRBF400HRBF500第7页/共20页表表2钢筋力学指标钢筋力学指标牌号牌号ReL/MPaRm/MPaA/%Agt/%不小于HRB335HRBF33533545517 7.5HRB400HRBF40040054016HRB500HRBF50050063015第8页/共20页直径28mm40mm各牌号钢筋的断后伸长率A可降低1%;直径大于40mm各牌号钢筋的断后伸长率A可降低2%。有较高要求的抗震结构适用牌号为:在表1中已有牌号后加E(例如:HRB400E、HRBF400E)的钢筋。该类钢筋除应满足以下a)、b)、C)的要求外,其他要求与相对应的已有牌号钢筋相同。钢筋实测抗拉
15、强度与实测屈服强度之比Rom/RoeL不小于1.25。钢筋实测屈服强度与表6规定的屈服强度特征值之比RoeL/ReL不大于1.30。钢筋的最大力总伸长率Agt不小于9%。注:Rom为钢筋实测抗拉强度;RoeL为钢筋实测屈服强度。今后在高烈度区,如八度、重要结构如两器框架,可考虑选用。第9页/共20页四、四、地震作用分项系数地震作用分项系数原国标抗震规范中地震作用分项系数,当同时计算水平与竖向地震作用时VEh1.3,VEV0.5,当用于构筑物时,应分成二项。当水平地震作用为主时VEh1.3,VEV0.5当竖向地震作用为主时VEh0.5,VEV1.3这是因为对大跨度,大悬臂结构,震害表明,竖向地震
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