壓力容器設(shè)計(jì)人員培訓(xùn)班講稿-塔式容器2011.ppt

1、2011年江蘇省D類壓力容器設(shè)計(jì)人員培訓(xùn)班,JB / T 4710 2005 標(biāo) 準(zhǔn) 學(xué) 習(xí) 塔 式 容 器 江蘇省化工機(jī)械研究所有限責(zé)任公司 韓 建 新,0.1 塔式容器在工藝上的作用： 塔式容器是直立設(shè)備中的一種，它可使氣液或液 液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到傳質(zhì)及傳熱的目的。 在化工、煉油、醫(yī)藥、石化、輕紡、石油天然氣等行 業(yè)的蒸餾、吸收、解吸、萃取及氣體的洗滌、冷卻、 增濕、干燥的單元操作中得到廣泛的應(yīng)用，是生產(chǎn)中 最重要的設(shè)備之一。,0. 塔式容器簡(jiǎn)介,0.2 塔式容器的主要特點(diǎn)是： 體型高，長(zhǎng)寬比大，荷載重，塔身除了承受壓 力載荷、溫度載荷外，還承受風(fēng)載荷、地震載荷和 重量載荷。塔式

2、容器的支座通常為裙式支座，塔式 的整個(gè)重量都是由裙座支承。地腳螺栓又將裙座固 定在基礎(chǔ)上。對(duì)于直徑較小的塔式容器也有采用耳 座、圈座等支承方式。也有由操作平臺(tái)連成一體的 塔群或排塔。,0.3 塔式容器的種類： 從結(jié)構(gòu)考慮：等直徑等壁厚塔；等直徑不同壁 厚塔；變徑塔等。 從塔內(nèi)件考慮：空塔；填料塔；板式塔等。 0.4 塔式容器設(shè)計(jì)的有關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范： 1. GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 2. GB50009-2001建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范 3. SH 3098-2000 石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范 4. SH 3048-1999 石油化工鋼制設(shè)備抗震設(shè)計(jì) 規(guī)范 5. HG 20652-1998

3、塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定,0.5 關(guān)于JB/T 4710-2005： 1. 替代 JB 4710-2000（實(shí)際替代 JB 4710-1992)； 2. 與 GB 150-1998 相關(guān)內(nèi)容一致； 3. 建筑結(jié)構(gòu)載荷、抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的更新； GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ11 GB50009-2001建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范GBJ17 4. 計(jì)算方法、設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步； 如橫向風(fēng)的風(fēng)振計(jì)算等；,一、總則：,1.適用范圍 適用于： （1）設(shè)計(jì)應(yīng)力不大于35Mpa, （2） H /D5，且高度H10m; （3）裙座自支承的塔式容器。 H總高（指塔頂封頭切線至裙座底部 的距離）； D塔殼的公稱直徑。 對(duì)

4、不等直徑塔式容器：取各段公稱直 徑的加權(quán)平均值, 適用范圍是考慮下述因素制定的： a. 塔式容器振動(dòng)時(shí)只作平面彎曲振動(dòng)； b. 高度小的塔式容器截面的彎曲應(yīng)力小，計(jì) 算壁厚取決于壓力載荷或最小厚度。 c. 塔式容器必須是自支承的。 有牽引裝置的塔式容器、由操作平臺(tái)連成 一體的排塔或者塔群、帶有夾套的塔式容 器不適用本標(biāo)準(zhǔn)（不適用范圍）,說(shuō)明： 塔式容器屬于高聳結(jié)構(gòu)，其承受的載荷除考慮 設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度一起作為載荷條件外，還要考 慮風(fēng)載荷、地震載荷、重量載荷、偏心載荷等的作 用。由于以上諸多載荷的存在，塔式容器的計(jì)算方 法也不同于一般的壓力容器。 高塔在壓力較低時(shí)，風(fēng)載荷、地震載荷決定了 塔器

5、的壁厚；而低矮的塔器的壁厚大多數(shù)取決于壓 力載荷和最小壁厚。 裙座自支承是指由裙座支承在基礎(chǔ)上的獨(dú)立塔 器，塔與塔之間，塔與框架之間毫無(wú)關(guān)連。這也使 計(jì)算自振特性時(shí)得以方便。, 由于風(fēng)載荷和地震載荷的計(jì)算都是動(dòng)力計(jì)算，在 作動(dòng)力計(jì)算時(shí)，可視塔器為一底端固定的懸臂梁。 其振動(dòng)形式為剪切振動(dòng)或彎曲振動(dòng)，有時(shí)也可為 剪、彎聯(lián)合振動(dòng)。當(dāng)H/D4時(shí)，以剪切振動(dòng)為主； 4H/D10時(shí)為剪、彎聯(lián)合振動(dòng)；10H/D時(shí)以彎曲 振動(dòng)為主。設(shè)計(jì)塔器時(shí)僅考慮彎曲振動(dòng)，忽略了剪 切振動(dòng)，才使得自振周期和地震計(jì)算得以簡(jiǎn)化。這 樣給設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大方便。這樣作的結(jié)果，使 自振周期變小，地震影響系數(shù)變大，計(jì)算出的地震 載荷

6、與地震彎矩較考慮剪切變形時(shí)大，設(shè)計(jì)上略趨 于保守，但還是可行的。,2. 塔式容器應(yīng)考慮的載荷和工況： 載荷：（5.1.4） 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的載荷 a. 內(nèi)壓或外壓； b. 液柱靜壓力； c. 塔式容器自重（包括內(nèi)件和填料等）以及正常 操作條件下和試驗(yàn)狀態(tài)下內(nèi)裝物料的重力載荷； d. 附屬設(shè)備及隔熱材料、襯里、管道、扶梯、平 臺(tái)等的重力載荷； e. 風(fēng)載荷和地震載荷；, 需要時(shí)，還要考慮下列載荷： （標(biāo)準(zhǔn)中未給出計(jì)算方法） f. 連接管道和其他部件引起的作用力； g. 溫度梯度和熱膨脹不同引起的作用力； h. 包括壓力劇烈波動(dòng)的沖擊載荷； I. 沖擊反力，如由流體沖擊引起的反力； j. 運(yùn)輸和吊裝

7、時(shí)的作用力。, 工況： 對(duì)有不同工況的塔式容器，應(yīng)按最苛刻工況設(shè) 計(jì)，并在設(shè)計(jì)圖樣注明各工況的壓力溫度值。 （5.1.3） a. 安裝工況； b. 水壓試驗(yàn)工況； c. 操作工況； d. 檢修工況（包括開(kāi)停車(chē)時(shí)清吹掃等）。, 載荷性質(zhì)可以分為靜載荷和動(dòng)載荷，區(qū)別： a. 載荷大小、方向甚至作用點(diǎn)等不隨時(shí)間變化的 是靜載荷，隨時(shí)間變化的是動(dòng)載荷。 b. 動(dòng)載荷使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生加速度，引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)。振 動(dòng)過(guò)程中結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力隨時(shí)間變化，因此， 求出來(lái)的解是隨時(shí)間有關(guān)的系列，而靜載荷的 解是單一的。 c. 動(dòng)載荷計(jì)算與結(jié)構(gòu)自身的振動(dòng)特征（如自振頻 率或周期、振型與阻尼）有關(guān)，而靜載荷僅與 載荷大小、約束

8、條件有關(guān)。,3. 設(shè)計(jì)壓力與設(shè)計(jì)溫度 （1）確定設(shè)計(jì)壓力時(shí)，要考慮： 裝有超壓泄放裝置時(shí)，按GB150確定設(shè)計(jì)壓力； 對(duì)工作壓力小于0.1MPa的內(nèi)壓塔式容器，設(shè)計(jì)壓 力取不小于 0.1MPa； 真空塔式容器按承受外壓考慮，無(wú)安全控制裝置 時(shí)，設(shè)計(jì)壓力取0.1 MPa； 有兩個(gè)或兩個(gè)以上壓力室組成的塔式容器，應(yīng)分 別確定各室的設(shè)計(jì)壓力。,（2）確定設(shè)計(jì)溫度時(shí)，要考慮： 設(shè)計(jì)溫度不低于元件金屬在工作狀態(tài)下可能達(dá)到 的最高溫度；金屬溫度低于 0時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不 高于元件金屬可能達(dá)到的最低溫度； 塔式容器各部分在工作狀態(tài)下的金屬溫度不同時(shí)， 可分別設(shè)定每部分的設(shè)計(jì)溫度； 元件的金屬溫度可用傳熱計(jì)算求得

9、，或在已使用 的同類塔式容器上測(cè)定，或按內(nèi)部介質(zhì)溫度確定； 裙座殼的設(shè)計(jì)溫度取使用地區(qū)月平均最低氣溫的 最低值加20。,4. 腐蝕裕量與最小厚度 （1）腐蝕裕量： A. 容器的塔體。 a) 應(yīng)根據(jù)預(yù)期壽命和介質(zhì)；利用金屬材料的腐蝕 速率確定腐蝕裕量； 即C2=KB K腐蝕率 毫米/年 B構(gòu)件設(shè)計(jì)壽命， 一般為1520年 b) 各元件受到腐蝕程度不同時(shí)，分別確定其腐蝕 裕量；,B. 裙座和地腳螺栓 碳鋼、低合金鋼制裙座，腐蝕裕量取C22mm； 地腳螺栓， 腐蝕裕量取C23mm； C.塔器內(nèi)件及附件的腐蝕裕量（參考） 結(jié)構(gòu)形式 受力狀態(tài) 腐蝕裕量C2 （1）不可拆卸或 受力 取塔殼腐蝕裕量 不能從

10、人孔取出 不受力 取塔殼腐蝕裕量的1/2 （2）可拆卸并可 受力 取塔殼腐蝕裕量的1/4 從人孔取出 不受力 0, 最小厚度： A. 容器殼體（成形后不包括腐蝕裕量） a) 碳素鋼、低合金鋼制為2/1000的內(nèi)直徑、且不 小于3毫米； b) 高合金鋼制為2/1000 Di，不小于2mm。 B. 裙座和地腳螺栓 a) 裙座殼名義厚度不應(yīng)小于6mm。 b) 裙座基礎(chǔ)環(huán)不小于16mm;（SH3098) b) 地腳螺栓直徑，標(biāo)準(zhǔn)無(wú)限制，但工程上一般不 小于M 24，最大不超過(guò)M100。,5. 材料的選用與許用應(yīng)力： （1）材料的選用 受壓元件 選用按GB150規(guī)定； 非受壓元件 材料標(biāo)準(zhǔn)、焊接性能；

11、裙座材料 按受壓元件用鋼要求選用。 裙座殼體支撐塔體的整個(gè)重量，它的破壞直接影 響塔器的正常使用。 （2）許用應(yīng)力 受壓元件材料和螺栓材料按GB150; 地腳螺栓: Q235 147MPa ; Q345 170MPa 安全系數(shù)： 碳鋼 ns1.6 ; 低合金鋼 ns2.0; 基礎(chǔ)環(huán)、蓋板和筋板: 碳鋼 147MPa ; 低合金鋼 170MPa,（3）圓筒B值的計(jì)算： 1）計(jì)算系數(shù) A = 0.094 e / Di 2）按 GB 150 外壓圓筒算圖，查B值，或按 B = 2 A Et / 3 計(jì)算； （4）載荷組合系數(shù)K 因素：長(zhǎng)期載荷效應(yīng)與短期載荷效應(yīng)不同。 方法：在地震載荷、風(fēng)載荷的作用下

12、，計(jì)算殼體 和裙座的組合拉、壓應(yīng)力時(shí)，由于載荷為 短期作用載荷，許用應(yīng)力值可以提高1.2 倍，即許用應(yīng)力值乘系數(shù) K = 1.2。,二、結(jié)構(gòu)：,1. 裙座的型式： 分為圓筒形和圓錐形兩種。 要求：圓錐形裙座的半錐頂角不超過(guò)15； 無(wú)論圓筒形或圓錐形裙座殼其名義厚度不得 小于6mm。,選擇： （1）一般選圓筒形裙座； （2）下列情況之一時(shí)，可考慮選用圓錐形裙座: a. 由于地腳螺栓數(shù)量多，且需保持一定的螺栓 間距； b. 需增加裙座筒體的截面慣性矩； c. 需降低混凝土基礎(chǔ)頂面的壓應(yīng)力。,2. 筒體與裙座的連接型式（對(duì)接、搭接） （1） 對(duì)接： 要求：裙座殼體外徑宜與塔體封頭外徑相等； 全焊透連

13、續(xù)焊；焊接結(jié)構(gòu)及尺寸見(jiàn)圖。,SH 3098 中，下列情況應(yīng)開(kāi)坡口： 1）可能引起橫向振動(dòng)的高塔（H/D20); 2）塔釜為低溫操作的 塔式容器； 3）裙座與下封頭焊縫 可能產(chǎn)生熱疲勞時(shí)； 4）裙座名義厚度 8mm時(shí)。,（2） 搭接： 分為搭接在封頭與搭 接在筒體上兩種。 搭接在封頭時(shí)，應(yīng)位 于直邊段； 搭接在筒體上時(shí)，環(huán) 焊縫需磨平，且100 無(wú)損檢測(cè)； 搭接接頭距環(huán)焊縫不 少于1.7倍筒體壁厚； 角焊縫應(yīng)填滿。,3.封頭拼接焊縫處的缺口: 當(dāng)塔殼封頭由多塊鋼板拼接制成時(shí)，拼接焊縫處的裙座殼應(yīng)開(kāi)缺口， 如圖所示。 （尺寸見(jiàn)表73） 按封頭厚度 R = 3570mm; 厚度大于38mm， R =

14、 2倍封頭厚度,4.隔氣圈 當(dāng)塔式容器下封頭的設(shè)計(jì)溫度大于或等于400 時(shí)，應(yīng)設(shè)置隔氣圈。 隔氣圈結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7-6、 圖7-7； 隔氣圈至封頭切線的 尺寸 L可參照標(biāo)準(zhǔn)釋 義表3-1。 隔氣圈作用： 空氣隔離，緩解了焊 縫處溫差應(yīng)力過(guò)高， 或溫差變化過(guò)大的情況，避免裙座與塔殼的連接 焊縫處產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力，造成破壞。 。,5.裙座上部排氣孔、排氣管 裙座上部應(yīng)均勻設(shè)置排氣孔； 當(dāng)裙座與封頭拼接 焊縫處有缺口時(shí)， 可不設(shè) 裙座有保溫或防火層 時(shí)，應(yīng)設(shè)置排氣管。 規(guī)格、數(shù)量及尺寸 見(jiàn)表74、表75。,6. 地腳螺栓座 （1）結(jié)構(gòu)1： 由基礎(chǔ)環(huán)、筋板、蓋板和墊板組成， 結(jié)構(gòu)如圖所示， 該結(jié)構(gòu)適用于

15、予埋地腳螺栓 和非予埋地腳 螺栓的情況。 尺寸可參照標(biāo) 準(zhǔn)釋義表3-2。,（2）結(jié)構(gòu)2：中央地腳螺栓座結(jié)構(gòu)， 地腳螺栓中心圓直徑小，用于地腳螺栓數(shù)量較 少，需予埋。 對(duì)塔高較小的塔式容器，地腳螺 栓座可簡(jiǎn)化成 單環(huán)板結(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 缺點(diǎn)：地腳螺栓座整 體強(qiáng)度不足。 尺寸可參照標(biāo) 準(zhǔn)釋義表3-3。,7. 殼體、裙座上要考慮的其他結(jié)構(gòu) 檢查孔分圓形和長(zhǎng)圓形兩種；（7.7） 引出孔引出管、加強(qiáng)管及支承板；（7.6） 排凈孔 保溫支撐圈 裙座過(guò)渡段裙座與封頭連接部分材料與封 頭相同（封頭材料為低溫用鋼、不銹鋼、鉻鉬 鋼以及高溫、低溫時(shí)，可參見(jiàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）,8. 吊柱及吊耳： （1）吊柱：根據(jù)需

16、要，可在塔頂設(shè)置吊柱。 （7.9.1） 目的：為方便的安裝和拆卸內(nèi)件、填料等； 吊柱選用的標(biāo)準(zhǔn)：HG/T 21639塔頂?shù)踔?安裝位置：應(yīng)滿足吊柱中心線與人孔中心線有 合適的夾角。 （2）吊耳：吊耳的結(jié)構(gòu)、位置及數(shù)量應(yīng)按吊裝方式 和塔式容器的質(zhì)量確定。（7.9.2） 目的：整體吊裝； 吊耳選用的標(biāo)準(zhǔn)， HGT 21574-2008 ； 計(jì)算：吊耳計(jì)算、殼體局部應(yīng)力計(jì)算等。,三、計(jì)算：,1.計(jì)算內(nèi)容： （1） 塔式容器的計(jì)算： 自振周期 地震載荷水平地震力和垂直地震力； 風(fēng)載荷順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振； 塔的撓度計(jì)算等四部分。 自振周期用作地震載荷計(jì)算； 地震載荷、風(fēng)載荷用作截面彎矩計(jì)算；,（2

17、）應(yīng)力校核： 殼體軸向應(yīng)力校核； 裙座殼軸向應(yīng)力校核； 地腳螺栓座計(jì)算； 裙座與塔殼連接焊縫校核； 塔體法蘭當(dāng)量設(shè)計(jì)壓力等。 除JB/T 4710 中的計(jì)算外，還需要： 按GB150進(jìn)行的筒體、封頭、開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算等； 局部應(yīng)力計(jì)算； 填料支撐粱、柵板等強(qiáng)度計(jì)算等。,（2）計(jì)算時(shí)所需準(zhǔn)備計(jì)算條件： 1）工藝必要的給定條件 2）塔設(shè)備設(shè)置地區(qū)的自然條件 地震設(shè)防烈度只考慮79度； 設(shè)計(jì)地震加速度對(duì)應(yīng)0.10.4g； 設(shè)計(jì)地震分組分一、二、三組； 可按GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 場(chǎng)地土類別分、四類； 基本風(fēng)壓值 可按GB50009-2001建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范 基本風(fēng)壓值取所在地10m高度

18、50年一遇10min最大 平均風(fēng)速為基本風(fēng)速； 基本風(fēng)壓值計(jì)算公式： 地面粗糙度分A、B、C、D四類；,3）塔體的設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度，塔體（包括封頭） 材料及厚度附加量，裙座材料及厚度附加量，塔 殼焊接接頭系數(shù)，塔體與裙座的焊接結(jié)構(gòu)等； 4）計(jì)算需要的質(zhì)量（最小、操作及最大重量）； 5）確定危險(xiǎn)截面位置；一般來(lái)說(shuō)，危險(xiǎn)截面為： a. 塔器裙座底截面。 b. 裙座上開(kāi)設(shè)人孔、引出管孔的中心位置截面。 c. 塔器筒體與裙座對(duì)接焊縫（或搭接）處截面。 d. 塔體等直徑筒節(jié)上筒體壁厚變化處截面。 e. 塔體筒體直徑變化的截面。,6）對(duì)塔體進(jìn)行分段： 在作自振周期、地震載荷計(jì)算中分段與質(zhì)量的不 均勻變化

19、有關(guān)； 作風(fēng)載荷計(jì)算時(shí)分段方法可不同于前者，分段越 多，就越接近于實(shí)際的風(fēng)載荷分布情況，塔體分 段原則為： a. 危險(xiǎn)截面處必須分段； b. 每一段幾何形狀沒(méi)有突變，每一段應(yīng)是一個(gè)幾 何連續(xù)體。如直徑、壁厚相等的圓筒，半頂角 不變的錐殼。 c. 每一段的剛度連續(xù)，即要求分段的殼體厚度相 等。 d. 每一段質(zhì)量分布沒(méi)有突變，如筒體中有一定液 位，氣液分界面必須分開(kāi)。,2. 自振周期 （1） 名詞術(shù)語(yǔ)： 自由度：指振動(dòng)過(guò)程中任何瞬時(shí)都觸完全確定系統(tǒng) 在空間的幾何位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)目。 振型： 振動(dòng)時(shí)任何瞬間各點(diǎn)位移之間的相對(duì)比 值，即整個(gè)體系具有的確定的振動(dòng)形態(tài)。 一般取前三個(gè)振型，如下圖所示。

20、 自振周期： 設(shè)備以某固有頻率作自由振動(dòng)時(shí)的振 動(dòng)周期稱為自振周期。,（2） 模型的簡(jiǎn)化： 簡(jiǎn)化成一端自由、一端固定的臂梁，做平面彎曲 振動(dòng)，對(duì)等直徑、等壁厚的塔式容器，按彈性連續(xù) 體公式計(jì)算。不等直徑或不等壁厚的塔式容器按多 自由度體系進(jìn)行計(jì)算，方法： a) 首先將各段的分布質(zhì)量聚縮成集中質(zhì)量； b) 利用機(jī)械觸守恒定律，并近似地給出振型函 數(shù)，即可得到自振周期公式， c) 一般僅限于基本振型，原因：二、三振型函數(shù) 難以確定。,（3）高振型計(jì)算：（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定H/D15,且H20m時(shí)） 按附錄B計(jì)算，對(duì)等直徑、等壁厚的塔式容 器，可近似?。?T2=1/6T1 T3=1/18T1,（4） 自振周期

21、的計(jì)算： 對(duì)等直徑、等壁厚的塔式容器 解析法計(jì)算中把塔視為質(zhì)量均勻的懸壁梁作無(wú) 阻尼自由振動(dòng)，單自由度體系的自振周期 m 質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量； y頂端作用單位力時(shí)的撓度，為體系的柔 度，對(duì)塔式容器： 帶入上式得出等直徑等厚度的塔式容器自振周期公式 （85） 自振周期值隨設(shè)備的質(zhì)量和高度增加而增大, 對(duì)于直徑、厚度或材料沿高 度變化的塔式容器視為一個(gè)多 質(zhì)點(diǎn)體系。 其基本自振周期式： 其中截面慣性矩： 圓筒段 圓錐段,3. 地震載荷計(jì)算： （1）水平地震力計(jì)算： 計(jì)算公式 （86） 1 為地震影響系數(shù)， 設(shè)計(jì)時(shí)可利用反應(yīng)譜曲線查??； 1k 振型參與系數(shù)； mk 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量； g 重力加速度； 系數(shù)： 衰減

22、系數(shù) 斜率調(diào)整系數(shù) 阻尼調(diào)整系數(shù), 地震載荷設(shè)計(jì)參數(shù)： （1）地震設(shè)防烈度： 烈度某一地區(qū)地面各類結(jié)構(gòu)物和建筑物宏觀破 壞程度。 基本烈度指在一定期限內(nèi)，一個(gè)地區(qū)可能普遍 遭遇到的最大烈度，目前為50年超越 概率為10%的烈度。 設(shè)防烈度按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個(gè)地區(qū) 抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。 （2）設(shè)計(jì)地震加速度： 地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)的加速度,（3）設(shè)計(jì)地震分組： 表征地震震級(jí)及震中距影響與場(chǎng)地特征 周期與峰值加速度有關(guān)的參量。 （4）場(chǎng)地土類別： 抗震設(shè)防目標(biāo)： 當(dāng)遭遇到多遇地震時(shí)，塔式容器處于正常使用 狀態(tài)（工作狀態(tài)是彈性狀態(tài)）； 遭遇到相當(dāng)于基本烈度時(shí)，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑狀態(tài); 遭遇到罕遇地震

23、時(shí)，應(yīng)能夠控制其變形，避免 倒塌 。,（2） 垂直地震力計(jì)算： 任意質(zhì)量處的垂直地震力 任意計(jì)算截面的 垂直地震力 在設(shè)防烈度為八 度和九度地區(qū)應(yīng) 考慮垂直地震力 作用,（2） 垂直地震力計(jì)算： 塔式容器底截面處總的垂直地震力 垂直地震影響系數(shù) 塔式容器當(dāng)量質(zhì)量 （3） 地震彎矩： 任意計(jì)算截面基本振型的地震彎矩 高振型塔式容器任意計(jì)算截面的地震組合彎矩 （ H / D 15，且高度大于等于20m時(shí)）。,3. 風(fēng)載荷計(jì)算： （1） 順風(fēng)向水平風(fēng)力的計(jì)算 計(jì)算公式 （817） 體型系數(shù) 風(fēng)作用在物體表面上所引起的 實(shí)際壓力與風(fēng)速度壓的比值 對(duì)圓截面K1=0.7，平面K1=1.4 風(fēng)振系數(shù), 基本

24、風(fēng)壓值 風(fēng)壓當(dāng)風(fēng)以一定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，垂直于風(fēng)向的平面 上所有受到的壓力。 基本風(fēng)壓風(fēng)載荷的基準(zhǔn)壓力，按我國(guó)荷載規(guī)范規(guī) 定為十米高度處五十年一遇十分鐘的最大平 均風(fēng)速，再考慮空氣密度按公式 計(jì)算得出；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 風(fēng)壓高度變化系數(shù) 任意高度處風(fēng)壓與10米高度處的風(fēng)壓之比，與高度和 地面粗糙度有關(guān)： 地面粗糙度風(fēng)在到達(dá)結(jié)構(gòu)以前吹越過(guò)2公里范圍內(nèi) 的地面時(shí)，描述地面上不規(guī)則障礙分布狀況等級(jí), 與風(fēng)振有關(guān)的系數(shù) 順向風(fēng)水平風(fēng)力的計(jì)算公式： 其中第一項(xiàng)為平均風(fēng)壓的靜力作用； 第二項(xiàng)為脈動(dòng)風(fēng)壓的動(dòng)力作用； 兩項(xiàng)合并后，令 形成（817） 脈動(dòng)增大系數(shù)脈動(dòng)風(fēng)作用產(chǎn)生的振幅與脈動(dòng)載荷以靜 力方式作用產(chǎn)生位移之比；

25、（表84） 式中：,脈動(dòng)影響系數(shù)反映脈動(dòng)風(fēng)壓沿高度變化及其空間相關(guān)性 系數(shù)，與高度和地面粗糙度類別有關(guān)； 振型系數(shù)與計(jì)算截面距地面高度和塔總高有關(guān)的系數(shù)；, 計(jì)算段有效直徑 當(dāng)籠式扶梯與塔頂管線成180o時(shí)： 當(dāng)籠式扶梯與塔頂管線成90o時(shí)： 取大值,（2） 橫風(fēng)向風(fēng)振計(jì)算（附錄A） 當(dāng)H/D15且H30m時(shí)，還應(yīng)計(jì)算橫風(fēng) 向風(fēng)振。（8.5.3） 橫風(fēng)向風(fēng)振產(chǎn)生原因 氣流繞過(guò)圓截面柱體時(shí)，壓強(qiáng)和速度產(chǎn)生變化， 形成卡曼渦街效應(yīng)，并給柱體一個(gè)橫向推力，使柱 體沿垂直于風(fēng)的流動(dòng)方向上產(chǎn)生振動(dòng)。, 計(jì)算步驟 1）計(jì)算臨界風(fēng)速 （塔共振時(shí)的風(fēng)速） 計(jì)算塔頂設(shè)計(jì)風(fēng)速 2）判別是否產(chǎn)生共振 vvc1 不需

26、考慮塔器共振 vc1vvc2 必須考慮第一振型振動(dòng) vvc2 考慮第一、二振型振動(dòng)。 3）計(jì)算塔體共振時(shí)橫風(fēng)向塔頂振幅和塔體彎矩,（3） 風(fēng)彎矩 順風(fēng)向水平風(fēng)力產(chǎn)生的計(jì)算截面彎矩 塔體共振時(shí)組合風(fēng)彎矩（A.6） 取大值,4、最大彎矩計(jì)算：,四、應(yīng)力校核（設(shè)計(jì)） 1. 圓筒形塔體軸向應(yīng)力校核 軸向應(yīng)力 由內(nèi)壓或外壓引起 由重力及垂直地震力引起 由彎矩引起的軸向應(yīng)力 最大組合拉應(yīng)力 內(nèi)壓容器 外壓容器, 最大組合壓應(yīng)力 內(nèi)壓容器 外壓容器 許用軸向壓應(yīng)力 注：1. 計(jì)算壓力取絕對(duì)值； 2. 垂直地震力僅在最大彎矩為地震彎矩計(jì)入； 3. 圓錐形筒體計(jì)算與圓筒相似，考慮cos。,2. 壓力試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力

27、校核 圓筒應(yīng)力 由試驗(yàn)壓力引起 由重力引起 由彎矩引起 軸向拉應(yīng)力 液壓試驗(yàn)時(shí) 氣壓試驗(yàn)時(shí) 軸向壓應(yīng)力 許用軸向壓應(yīng)力,3.裙座殼軸向應(yīng)力校核 （1）裙座殼底截面的應(yīng)力 操作工況： 液壓試驗(yàn)： （2）裙座殼檢查孔截面 操作工況： 液壓試驗(yàn)工況：,4.地腳螺栓座應(yīng)力校核 （1）計(jì)算元件 基礎(chǔ)環(huán)（無(wú)筋板、有筋板） 筋板 蓋板（分塊、環(huán)形） 地腳螺栓 （2）基礎(chǔ)板的計(jì)算 由重力和彎矩共同 引起的壓應(yīng)力； 承壓面積、厚度； 混凝土的壓應(yīng)力； （8.12.1）,（3）地腳螺栓 地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力 拉應(yīng)力小于等于0，地腳螺栓起固定作用； 拉應(yīng)力大于0，應(yīng)校核數(shù)量、根徑； （4）筋板 按壓桿計(jì)算； （5）蓋板 螺栓力作用下的 受彎曲載荷的板；,5. 裙座與塔殼焊縫的應(yīng)力校核 搭接焊縫的剪應(yīng)力 對(duì)接焊縫的拉應(yīng)力 6. 塔體連接