开敞式钢框架风荷载计算中的不确定性及对策

开敞式钢框架不同于民用多高层建筑,没有维护墙,整个结构骨架、平台、栏杆梯子和设备等全都暴露在风的作用下。设备等质量源在空间上分布不均匀性及平台或梁错层等因素使结构动力特性更复杂。因此。该类结构静力和动力风荷载计算存在诸多不确定性。     

反应器再生器框架结构风荷载的两种计算方法

风荷载是影响高层钢结构建、构筑物设计的主要因素，风荷载计算方法的不同，将直接影响设计的计算结果、计算效率及其准确性。笔者根据石化装置反、再框架结构特点，归纳了两种结构构件体型系数的计算方法，确定并推荐了一种风荷载计算方法。     

中美结构设计规范风荷载计算比较

风荷载是各种工程结构的重要设计荷载,笔者详细地比较了中国《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）和美国《建筑物和其他结构最小设计荷载》（ASCE/SEI 7-05）规范中基本风速、地形/高度系数、体型系数和动力放大系数等参数的异同.在此基础上利用中美规范计算比较了若干建筑物和中心支撑钢框架的主体结构风荷载.美国规范计算的建筑物主体结构的风荷载值大约高出中国规范计算值的10％～20％.     

美国规范计算开敞结构屋面风荷载的研究

在海外项目设计过程中,如约旦亚喀巴油库项目的计量棚和压缩机棚,经常要参照和执行美国规范,文章结合工程实例对美国规范ASCE7—10关于开敞结构单坡、双坡屋面风荷载计算进行分析。美国规范计算风荷载主要执行ASCE7—10《建筑和其他结构的最小设计荷载》[1]、UBC97《统一建筑规范》[2],中国规范风荷载计算主要执行GB50009—2012《建筑结构荷载规范》[3]。通过对比分析中美两国规范在计算风荷载时的差别,得知:美国规范在计算开敞结构屋面风荷载是将风分为顺畅风和阻碍风。风荷载分析时考虑A、B两种工况。     

裂解炉壁板钢框架结构综述

介绍了乙烯装置裂解炉壁板钢框架,的发展概况、结构特点和使用范围。扼要说明了裂解炉壁板钢框架的一些结构设计要点和经验。内容包括:裂解炉大型化、模块化对结构的影响;炉底钢柱、横跨段穿膛柱的设计难点;模块间柱拼接、风荷载计算和顶层设备的合理设置。为裂解炉壁板钢框架的设计提供更加宽泛的设计思路和尤其需要关注和克服的设计难点。     

中美规范风荷载的对比分析

针对中国GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》[1]（以下简称中国规范）和美国ASCE/SEI 7-10《Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures》[2]（以下简称美国规范）中关于风荷载计算方法、计算公式以及基本参数的定义和取值方法进行全面的阐述和比较。中美规范地面粗糙度类别划分标准类似,但重现期和平均时距不同。对不同时距和重现期基本风速进行换算,同时考虑中美规范风荷载分项系数、风向系数的不同。最后通过算例对比分析,为海外工程设计提供风荷载计算参考。就风荷载沿高度分布而言,建筑物下部美国规范算得的风荷载比中国规范算得的风荷载大,建筑物上部美国规范算得的风荷载与中国规范算得的风荷载基本相同。     

浅谈某大型裂解炉钢结构框架设计

基于某裂解炉项目工程实例，利用结构计算软件STAAD.Pro V8i完成裂解炉钢结构框架的整体设计，在设计过程中，提出三种优化方案：（1）采用四节点板单元模拟炉壁板，考虑炉壁板的刚度影响，同时忽略炉壁板的自重；（2）提出闭口组合截面钢柱结构和变截面钢柱方案，既解决刚度突变问题，又减少了用钢量；（3）依据体型系数取值不同，将裂解炉钢结构框架的风荷载计算分三部分分别考虑。所提优化方案成功应用到实际工程中，对保证裂解炉钢结构框架的安全性和经济性具有较好的实践意义。     

反应器框架钢结构部分设计回顾

结合独山子石化聚丙烯装置反应器框架的设计,通过结构方案初步确定、预估截面、主体结构的计算等介绍了石化装置中支撑设备的钢结构框架设计步骤,着重介绍了主体结构的计算和单轨吊车梁下翼緣折算应力的计算。     

聚丙烯装置掺混料仓基础高支模计算及施工特点

面对日趋大型化的石油化工装置的建设,为数不少的设计者采用高大型混凝土框架式设备基础,并匹配以高支模施工方案。根据聚丙烯装置掺混料仓基础高支模施工经验,以中韩石化30万t/a聚丙烯装置掺混料仓高支模为实例,阐述了高支模的计算方法及施工要点。     

超大型FPSO码头系泊设计分析

超大型FPSO码头系泊采用岛式码头系缆布置方案。详细设计阶段对FPSO进行了模型风洞试验,测得FPSO的风、流荷载系数;采用OCIMF规范计算风、流荷载。采用Flory-Remery方法计算过往船舶的船行波对FPSO码头系泊的影响荷载;采用MOSES软件建立了FPSO码头系泊各种工况的分析模型,模拟了驳船、系泊缆绳和橡胶护舷碰垫等的约束,应用非线性时域耦合和准静态分析方法,研究不规则波浪作用下FPSO的运动响应、系泊缆绳拉力和橡胶护舷碰垫上的碰撞力等。为FPSO系泊结构和设备设计、总装码头规划和建设以及系泊作业安全提供了理论依据和技术指导。     

预应力钢结构在石化改扩建设计中的应用探讨

简要介绍了预应力钢结构体系的原理及优点,并结合对石化装置改扩建项目中有关环境因素、荷载条件、施工要求等特殊的设计条件的分析,对其体系的局限性及适用性进行了论述。针对当前预应力钢结构体系在石化厂改扩建设计中存在的问题,提出了相应的解决方案。由于缺乏直接的工程实例数据,仅根据其原理,借鉴其在民用领域的成功案例对其在石化改扩建领域可行的结构形式进行了设想和探讨。     

调质阻尼器在石化高耸结构风振控制中的首次应用

我国石化高耸钢制塔器的抗风振设计通常依据塔设备设计标准NB/T 47041—2014《塔式容器》7.6节风载荷计算。按照此标准计算风载荷,初期的固定投资大幅升高。目前比较好的抗风结构为增加螺旋扰流板,但是依然存在顺风向风弯矩增大的缺点。中海油惠州石化有限公司首次尝试在4.8 Mt/a催化裂化装置烟气脱硫洗涤塔主体结构外侧安装调质阻尼器,工业测试效果证明此举措有效降低了风振对主体结构的振动响应。其设计和投用前后应用效果可为国内石化行业钢制高耸结构控制风振提供新思路和有益参考。     

石化加热炉钢结构设计方法研究

针对目前带壁板钢结构传统设计中不考虑壁板侧向刚度从而导致经济性不佳的问题,以某石化行业加热炉钢结构为工程背景,提出了考虑壁板作用的加热炉钢结构设计方法.讨论了壁板与周围构件的连接方式、壁板加劲肋的合理布置和构造措施、框架柱计算长度系数的取值方法等关键设计问题.结果显示应力比控制在0.85以内(框架柱0.75)时,新设计方法与传统设计方法相比,结构用钢量可以节省20％.     

单筒砼烟囱中美标风荷载计算对比浅析

本文以某石化单筒式钢筋混凝土烟囱为例,从基本风速、顺风向风荷载、横风向共振、环向风弯矩入手,对比分析了单筒钢筋混凝土烟囱中美标风荷载计算的差异。分析得出:1)美标基本风速约为中规的1.423倍;2)顺风向风荷载计算差异较大,美标顺风向风荷载截面弯矩是中规的1.6~1.9倍;3)二者均为第一振型不考虑横风向风荷载,第二振型横风向风荷载美标约为中规的4.5倍;烟囱1/3高度以下横风向与顺风向风荷载组合弯矩中规是美标的1.2到1.6倍,随着高度上升,美标与中规截面弯矩比大幅度增大,顶部约3.5倍;4)美标环向风弯矩是中规的1.8~2.7倍。     

石化加热炉带壁板钢结构框架柱壁板平面内计算长度研究

加热炉钢结构中壁板在其平面内有一定刚度,提高了钢柱稳定承载力,然而难以用现有规范的计算方法来确定其在壁板平面内的计算长度系数。文章对某实际工程加热炉两端榀框架结构分别建立了带壁板和纯框架的有限元模型进行分析,通过计算得到了框架柱的计算长度系数和结构的侧倾刚度,并建议在石化加热炉钢结构设计中,应考虑壁板对框架柱稳定承载力的有利作用,带壁板框架柱的壁板平面内的计算长度宜采用规范中无侧移框架柱的计算长度取值方法,且认为较为安全。     

桩基水平力计算的推荐方法

根据横向受荷桩的工作性状与破坏机理,可采用不同的计算方法进行求解。现场试桩是目前工程界直接了解桩在水平荷载作用下工作机理的主要手段。本文对近年来应用于建筑、水利、港口、公路、石化等方面的120根钢筋砼预制桩及160根灌注桩的试桩资料,应用假定的土抗力系数沿桩长不同分布图式的计算方法(如m法、c法、张法与k法),来对比分析各种计算方法与实际的符合程度。分析结果表明,m法和c法较接近实际。本文推荐m法。     

石化装置内管廊的布置与设计

结合工程设计实践经验,阐述石化装置管廓的布置与设计,主要包括管廓的高度、跨度和荷载的计算等方面的内容。     

基于ANSYS的LNG储罐风载荷效应数值分析

为研究风载荷对大型全容式LNG储罐的影响,以某项目16万m3储罐为模型,借助ANSYS有限元软件,搭建LNG储罐精细化模型。依照《建筑结构荷载规范》,计算储罐墙体和穹顶处风压值,借助APDL工具,为有限元模型单元加载差异化风载荷,仿真分析风载荷效应。数值分析结果表明,风载荷产生的位移和应力相对较小,并非控制工况。分析了结构相对薄弱处的位移和应力规律,可供相关工程和设计人员参考。     

风载与内压联合作用对圆柱壳支管应力影响的探讨

塔器是石化装置中常见的高耸设备,此类设备除压力、重力等载荷外,设计时还须考虑风载荷和地震载荷。风载荷除产生诱导振动外,对塔器横截面产生的风弯曲对设备壳体和接管根部应力也会造成影响。当前设备设计的常用软件,在计算圆柱壳支管应力时,通常是按内压载荷进行开孔补强计算,计算中只计入压力载荷而没有计入风载荷。对于何时需要计入风载荷的影响规范中没有给出判断条件,须由设计人员自行考虑确定。为此,本文以某塔器的圆柱壳径向接管为例,结合力学基本理论,对风载荷与内压联合作用下接管根部应力进行探讨,给出一个便于工程实际应用的判断方法,供工程技术人员参考。     

大型重油储罐环墙基础设计

储罐地基基础是石油化工装置的基本构筑物,特点是体型和荷载庞大,对地基要求较高。由于环墙式钢筋混凝土基础具有较大刚度、较强抵抗不均匀沉降能力、较小占地面积和经济性等方面优势,储罐基础经常采用这种型式。通过某工程2×10~4 m~3重油储罐基础设计实践,探讨SH/T 3068—2007《石油化工钢储罐地基与基础设计规范》和GB 50473—2008《钢制储罐地基基础设计规范》在基础计算工况、计算公式和参数取值等方面存在的差异,以及对计算结果产生的影响。因储罐荷载较大,且建在软弱地基上,故采用CFG桩复合地基取得成功,项目运行多年效果良好。