2009壓力容器設(shè)計人員培訓(xùn)班講稿-塔設(shè)備

1、2009年江蘇省D類壓力容器設(shè)計人員培訓(xùn)班,JB / T 4710 －2005 標(biāo) 準(zhǔn) 學(xué) 習(xí)塔 式 容 器標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)－www.bzfxw.com 免費資料下載網(wǎng)站江蘇省化工機械研究所有限責(zé)任公司韓 建 新,0. 塔式容器簡介,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、

2、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。0.2 塔式容器的主要特點是： 體型高，長寬比大，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。塔式容器的支座通常為裙式支座，塔式的整個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。也有由操作平臺連成一體的塔群或排塔。0.3

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. 塔式容器簡介,0.4 塔式容器設(shè)計的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范： 1. GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 2. GB50009-2001《建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》 3. SH 3098-2000

4、《石油化工塔器設(shè)計規(guī)范》 4. SH 3048-1999 《石油化工鋼制設(shè)備抗震設(shè)計規(guī)范》 5. HG 20652-1998 《塔器設(shè)計技術(shù)規(guī)定》,一、總則：,1.適用范圍 □適用于設(shè)計應(yīng)力不大于35Mpa, H /D＞5，且高度H＞10m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—

5、—塔殼的公稱直徑。 對不等直徑塔式容器： □塔式容器必須是自支承的。 適用范圍是考慮下述因素制定的： a. 塔式容器振動時只作平面彎曲振動； b. 高度小的塔式容器截面的彎曲應(yīng)力小，計算壁厚取決于壓力載荷 或最小厚度。,一、總則：,1.適用范圍 塔式容器屬于高聳結(jié)構(gòu)，其承受的載荷除壓力、溫度載荷外，還有風(fēng)載荷、地震載荷、重量載荷、偏

6、心載荷等。由于以上諸多載荷的存在，塔式容器的計算方法也不同于一般的壓力容器。高塔在壓力較低時，風(fēng)載荷、地震載荷決定了塔器的壁厚。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。 由于風(fēng)載荷和地震載荷的計算都是動力計算。在作動力計算時，可視塔器為一底端固定的懸臂梁。其振動形式為剪切振動或彎曲振動，有時也可為剪、彎聯(lián)合振動。當(dāng)H/D≤4時，以剪切振動為主；4<H/D≤10時為剪、彎聯(lián)合振動；10<H/D時

7、以彎曲振動為主。設(shè)計塔器時僅考慮彎曲振動，忽略了剪切振動，才使得自振周期和地震計算得以簡化。這樣給設(shè)計工作帶來了極大方便。這樣作的結(jié)果，使自振周期變小，地震影響系數(shù)變大，計算出的地震載荷與地震彎矩較考慮剪切變形時大，設(shè)計上略趨于保守，但還是可行的。 本標(biāo)準(zhǔn)僅適用于裙座自支承的塔器，所謂裙座自支承是指由裙座支承在基礎(chǔ)上的獨立塔器，塔與塔之間，塔與框架之間毫無關(guān)連。這也使計算自振特性時得以方便。,一、總則：,2. 塔式

8、容器應(yīng)考慮的載荷和工況： □載荷： a. 壓力（含液住靜壓力）載荷； b. 重力載荷（含偏心載荷、附加重力載荷等）； c. 風(fēng)載荷：順風(fēng)和橫向風(fēng)； d. 地震載荷：水平地震力和垂直地震力。 □工況： a. 安裝工況； b. 水壓試驗工況；

9、 c. 操作工況； d. 檢修工況。,一、總則：,2. 塔式容器應(yīng)考慮的載荷和工況： 從載荷性質(zhì)上分：可以分為靜載荷和動載荷 。 區(qū)別： a. 載荷大小、方向甚至作用點等不隨時間變化的是靜載荷，隨時間變化 的是動載荷。 b. 動載荷使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生加速度，引起結(jié)構(gòu)振動。振動過程中結(jié)構(gòu)的位移和 內(nèi)力隨時間變化，因此，求出來的解是隨時間有關(guān)的系

10、列，而靜載荷 的解是單一的。 c. 動載荷計算與結(jié)構(gòu)自身的振動特征（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、約束條件有關(guān)。,一、總則：,3. 設(shè)計壓力與設(shè)計溫度 □對工作壓力小于0.1MPa的內(nèi)壓塔式容器、設(shè)計壓力取不小于 0.1MPa； □真空塔式容器、設(shè)計壓力按承受外壓考慮。當(dāng)無安全控制裝置時， 取0.1MPa；

11、 □由中間封頭隔成兩個或兩個以上壓力室的塔式容器應(yīng)分別確定其 設(shè)計壓力； □塔式容器各部分在工作狀態(tài)下的金屬溫度不同時，可分別設(shè)定每 部分的設(shè)計溫度； □裙座殼的設(shè)計溫度取使用地區(qū)月平均最低氣溫的最低值加20℃。,一、總則：,4. 腐蝕裕量與最小厚度 □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；

12、 即C2=K·B K——腐蝕率 毫米/年 B——構(gòu)件設(shè)計壽命，一般為15~20年 b) 各元件受到腐蝕程度不同時，分別確定其腐蝕裕量； c) 介質(zhì)：壓縮空氣，水或水蒸汽，材質(zhì)為碳素鋼或低合金鋼時，腐蝕 裕量不小于1毫米。 B. 裙座和地腳螺栓 a) 裙座腐蝕裕量取C2

13、=2mm； b) 地腳螺栓的腐蝕裕量，取C2=3mm。,一、總則：,4. 腐蝕裕量與最小厚度 □腐蝕裕量： C.塔器內(nèi)件腐蝕裕量 結(jié)構(gòu)形式 受力狀態(tài) 腐蝕裕量C2 不可拆卸或不能 受力 取塔殼腐蝕裕

14、量 從人孔取出 不受力 取塔殼腐蝕裕量的1/2 可拆卸并可從 受力 取塔殼腐蝕裕量的1/4 人孔取出 不受力

15、 0,一、總則：,4. 腐蝕裕量與最小厚度 □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，不小于2mm。 B. 裙座殼和地腳螺栓 a) 裙座殼的最小厚度標(biāo)準(zhǔn)沒有要求，但規(guī)范規(guī)定裙座殼的名義厚度不 得小于6mm。 b) 地腳螺栓直徑，規(guī)范并無

16、限制，但工程上一般不小于M 24，最大不 超過M100。,一、總則：,5. 材料的選用： A. 受壓元件 受壓元件材料選用按GB150規(guī)定； B. 非受壓元件 應(yīng)是已列入材料標(biāo)準(zhǔn)的鋼材，當(dāng)與受壓元件焊接是，應(yīng)是焊接性 能良好的鋼材； C. 裙座材料 裙座殼體按受壓元件用鋼要求選用。因為裙座

17、殼體支撐塔體的整 個重量，它的破壞直接影響塔器的正常使用。 必要時裙座應(yīng)設(shè)過渡段，使裙座頂部與塔體下部封頭材料相同。 SH3098《石油化工塔器設(shè)計規(guī)范》規(guī)定： a. 設(shè)計溫度T≤-20℃或T>350℃，應(yīng)設(shè)置過渡段； （HG20652規(guī)定,T>250℃時） b. 塔釜封頭材料為低溫用鋼、不銹鋼、鉻鉬鋼

18、時，應(yīng)設(shè)置過渡段； c. 裙座過渡段長度不小于300mm;設(shè)計溫度低于-20℃或高于350℃ 時，過渡段長度（壁溫層厚度的4～6倍）不小于500mm； d. 裙座高度低于2.5m,可不設(shè)過渡段，但裙座材質(zhì)應(yīng)與底封頭材質(zhì) 相同或接近。,一、總則：,6. 許用應(yīng)力 A. 塔式容器殼體（含裙座殼體） 按GB150材料一章選取。

19、 B. 非受壓元件、基礎(chǔ)環(huán)、蓋板和筋板、地腳螺栓 a）地腳螺栓 Q235－A [σ] bt = 147 Mpa 16MnR [σ] bt = 170 Mpa 采用其它材料時: 碳素鋼 ns ≥ 1.6 低合金鋼 ns ≥ 2.0 b）基礎(chǔ)環(huán)、蓋板和筋板

20、 碳素鋼 [σ] = 147 Mpa 低合金鋼 [σ] = 170 Mpa,一、總則：,7．載荷組合系數(shù)K 因素：長期載荷效應(yīng)與短期載荷效應(yīng)不同。 方法：是在應(yīng)力組合后，其許用應(yīng)力（強度或穩(wěn)定）乘以 一個等于1.2的載荷組合系數(shù)K。 在地震載荷、風(fēng)載荷的作用下，計算殼體和裙座的組合拉、壓應(yīng)

21、 力時，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)力值在原來受壓構(gòu)件許用應(yīng)力基礎(chǔ)上乘一個系數(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15°； 無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，可考慮選用圓錐形裙座:

22、 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。,二、結(jié)構(gòu)：,2. 筒體與裙座的連接型式 分為對接和搭接兩種， 1. 對接 要求：裙座殼體外徑與塔 體封頭外徑相等。 焊接接頭型式： 標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確要求。 SH3098中，下列情

23、況應(yīng)開坡口： 1）可能引起橫向振動的高塔（H/D>20); 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； 4）裙座名義厚度≥8mm時。,二、結(jié)構(gòu)：,2. 筒體與裙座的連接型式 2. 搭接： 分為搭接在封頭與 搭接在筒體上兩種。,二、結(jié)構(gòu)：,3. 當(dāng)塔殼封頭由多塊板拼接制成時，拼接焊縫處的裙座殼應(yīng)開缺口，如下圖所示。（尺寸見

24、表7－3）,二、結(jié)構(gòu)：,4. 當(dāng)塔式容器下封頭的設(shè)計溫度大于或等于400℃時，應(yīng)設(shè)置隔氣圈。 如圖所示。 當(dāng)塔內(nèi)操作溫度較高或溫 度變化比較激烈時，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。 隔氣圈起空氣隔離作用， 緩解了焊縫處溫差應(yīng)力過高， 或溫差變化過大的情況。 隔氣圈結(jié)構(gòu)見標(biāo)準(zhǔn)圖7-6、 圖7-7，隔氣圈至封

25、頭切線的 尺寸L可參照標(biāo)準(zhǔn)釋義表3-1。 為確保設(shè)備的安全運行， 有條件時最好進(jìn)行溫度場和疲 勞分析。,二、結(jié)構(gòu)：,5. 裙座排氣孔： 塔式容器操作過程中，可能有氣體逸出積聚在裙座與塔底 封頭之間的死區(qū)中，它 們有些是易燃，另外的 氣體，有些是具有腐蝕 作用的氣體，會危及塔 器正常操作或檢修人員 的安全，故設(shè)置排氣孔， 如圖所示。 排

26、氣孔在裙座有保溫或防 火層時，應(yīng)改為排氣管。,二、結(jié)構(gòu)：,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)適用于予埋地腳螺栓和非予埋地腳的情況。,二、結(jié)構(gòu)：,2）結(jié)構(gòu)2： 為中央地腳螺栓座結(jié)構(gòu)，優(yōu)點是地腳螺栓中心圓直徑小，用于地腳 螺栓數(shù)量較少，需予埋。 對塔高較小的塔式容器， 地腳螺栓座可簡化成單 環(huán)板結(jié)構(gòu)。優(yōu)點

27、：結(jié)構(gòu)簡單；缺點：地腳螺栓座整體 強度不足。,三、計算：,1. 計算內(nèi)容： □計算內(nèi)容： 自振周期； | 地震載荷：水平地震力和垂直地震力； |（計算截面彎矩） 風(fēng)載荷：順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振； |

28、 塔的撓度計算等四部分。 □應(yīng)力校核： 殼體軸向應(yīng)力校核； 裙座殼軸向應(yīng)力校核； 地腳螺栓座計算； 裙座與塔殼連接焊縫校核； 塔體法蘭當(dāng)量設(shè)計壓力等。,三、計算：,1. 計算內(nèi)容： □計算時所需準(zhǔn)備計算條件： （1）工藝必要的給定條件 （2）塔設(shè)

29、備設(shè)置地區(qū)的條件－設(shè)置地區(qū)的基本風(fēng)壓值，地震設(shè)防烈 度，設(shè)計基本地震加速度，場地土類別等。 地震設(shè)防烈度，設(shè)計基本地震加速度可按GB50011-2001 《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（替代GBJ11-1989） 設(shè)計地震分組－－近震、遠(yuǎn)震 基本風(fēng)壓值－可按

30、GB50009-2001《建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》 GBJ17-1988《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中基本風(fēng)壓值取所在地 10m高度30年一遇10min最大平均風(fēng)速為基本風(fēng)速； GB50009改為50年一遇。 基本風(fēng)壓值計算公式：

31、 （3）塔體的設(shè)計壓力、設(shè)計溫度，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）偏心懸掛的附屬設(shè)備的重量確定（最小、操作及最大重量）。,,,,三、計算：,1. 計算內(nèi)容： □計算時所需準(zhǔn)備計算條件： （5）確定危險截面位置。一般來說，危險截面為下述截面。

32、 a. 塔器裙座底截面。 b. 裙座上開設(shè)人孔、手孔、引出管孔的中心位置截面。 c. 塔器筒體與裙座對接焊縫（或搭接焊縫）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）對塔體進(jìn)行分段。 在作自振周期、地震載荷

33、計算中一般把塔體最多分為9段，作 風(fēng)載荷計算時分段方法可不同于前者，分段越多，就越接近于實際 的風(fēng)載荷分布情況，塔體分段原則為： a. 危險截面處必須分段 b. 每一段幾何形狀沒有突變，每一段應(yīng)是一個幾何連續(xù)體。如直 徑相等的圓筒，半頂角不變的錐殼。 c. 每一

34、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)量分布沒有突變，如筒體中有一定液位，氣液分界 面必須分開。,,,,三、計算：,2. 自振周期 A. 名詞術(shù)語： 自由度：指振動過程中任何瞬時都觸完全確定系統(tǒng)在空間的幾何位置 所需的獨立坐標(biāo)數(shù)目。 振型： 振動時任何瞬間各點位移之間的相

35、對比值，即整個體系具有 的確定的振動形態(tài)。 一般取前三個振型，如下圖所示。 自振周期： 設(shè)備以某固有頻率作自由振動時的振動周期稱為自振周期。,三、計算：,B. 模型的簡化： 簡化成一端自由、一端固定的臂梁，做平面彎曲振動，對等直徑、等壁厚的塔式容器，按彈性連續(xù)體公式計算。不等直徑或不等壁厚的塔式容器按多自由度體系進(jìn)行計算，方法： a) 首先將各段的分布質(zhì)量聚縮成集中質(zhì)

36、量； b) 利用機械觸守恒定律，并近似地給出振型函數(shù)，即可得到自振周期公 式，例如： y = yo ( hi / H ) 3 / 2 c) 一般僅限于基本振型，原因：二、三振型函數(shù)難以確定。C．高振型計算：（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定H/D>15,且H>20m時） 按附錄B計算，對等直徑、等壁厚的塔式容器，可近似取：

37、 T2=1/6T1 T3=1/18T1,三、計算：,D. 自振周期的計算： 對等直徑、等壁厚的塔式容器 解析法計算中把塔視為質(zhì)量均勻的懸壁梁作無阻尼自由振動。 單自由度體系， 自振周期 T = 2π m ——質(zhì)點的質(zhì)量；

38、 y——頂端作用單力時的撓度，為體系的柔度，對塔式容器： 帶入上式得出等直徑等厚度的塔式容器自振周期公式 （8－5） 自振周期值隨設(shè)備的質(zhì)量和高度增加而增大,,,,三、計算：,對于直徑、厚度或材料沿高度變化 的塔式容器視為一個多質(zhì)點體系。其中 直徑和厚度不變的每段塔式容器質(zhì)量， 可處理為在該段高度1/2處的集中質(zhì)量。 其基本自振周期

39、式： 其中截面慣性矩： 圓筒段 圓錐段,,,三、計算：,2. 地震力計算（水平地震力和垂直地震力）： A. 名詞術(shù)語： 震源： 地殼內(nèi)發(fā)生斷層破壞的一點，實際上斷層面積很大，很難 確定其中的一點，一般采用其幾何中心代替。 震中： 震源在地表面的投影。 震中距： 地表面上任一點距震中

40、的直線距離。 震線： 表示地震大小的尺度，用震源釋放能量大小度量。 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)，一個地區(qū)可能普遍遭遇到的最大烈度， 基本烈度為50年超越概率為10%的烈度。 設(shè)防烈度：按國家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn)作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震 烈度。,

41、三、計算：,設(shè)計基本地震加速度： 50年設(shè)計基準(zhǔn)期超越概率為10%的地震 加速度取值； 七度區(qū) 八度區(qū) 九度區(qū) 0.1g (0.15g) 0.2g (0.3g) 0.4g 抗震

42、設(shè)防目標(biāo) 當(dāng)遭遇到多遇地震時，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，結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑狀態(tài); 遭遇到罕遇地震時，應(yīng)控制其變形，避免倒塌 。,三、計算：,B. 水平地震力計算： 計算理論：靜力理論、動力理論、反應(yīng)譜理論和歷程響應(yīng)分析。 計算方法：對多自由度和無限自由度體系，采用振型遇合法 a)

43、 公式 F1k =α1η1k m k g ---------------------- (8-6) α1 為地震影響系數(shù)，其值為α= EKβ， 式中的K為地震系數(shù)，β為動力放大系數(shù)； 設(shè)計時可利用反

44、應(yīng)譜曲線查取； η 1k 為振型參與系數(shù)；（按式（8－10） mk 為各質(zhì)點質(zhì)量； g 為重力加速度。 b) 地震影響系數(shù) 根據(jù)塔式容器所在地的設(shè)計地震

45、分組、場地土類別，從表 8-2 確定特征周期值，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計反應(yīng)譜即圖8-4 確定。,三、計算：,三、計算：,i) 制定該反應(yīng)譜時，取阻尼比 l = 0.05；βmax= 2.25。 ii) 曲線由四部分組成： 上升段、平臺段、下降區(qū)段1（或稱曲線下降段）和下降區(qū)段α （又稱直線下降段）。 iii) 曲線有三個拐點，對應(yīng)的自振周期為0.01，

46、Tg，5Tg， Tg一土壤的特征周期。與場地上類另和地震分組有關(guān)。 場地土壤分四類：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 地震分組分三組：第一組、第二組和第三組。 ⅳ）曲線的平臺段為加速度控制段；下降區(qū)段落為速度控制段； 下降區(qū)段α為位移控制段。 T很小時，結(jié)構(gòu)剛度大，加速度控制；T很大結(jié)構(gòu)很重，位移控制。

47、 塔式容器實際阻尼不一定等于0.05，對曲線要修正。,三、計算：,衰減系數(shù)： r = 0.9 + －－－－－－－（8－7） 斜率調(diào)整系數(shù)：η1 = 0.02 + (0.05 – ζ ) / 8－－－－－（8－8） 阻尼調(diào)整系數(shù)：η2 = 1 + －－－－－－－（8－9）

48、 式中：ζ——塔式容器阻尼比。（無實測數(shù)據(jù)時，取0.01~0.03) 曲線不同段修正效果不同，平臺段最大， T = 6 秒時各種阻尼比結(jié)果接近。,,,三、計算：,C. 垂直地震力： 計算方法有：等效重力法，反應(yīng)譜法和時程響應(yīng)分析。 a) 計算方法 底截面處總的

49、垂直地震力為 Fv0-0 =αvmax m eg g 然后將總垂直地震力分配到每個質(zhì)點處，分配原則是倒三角形， 即： Fvi = (I = 1，2，……，n) 需要說明的是：1）垂直地震只有在八度區(qū)和九度區(qū)才需驗算。

50、 2）對任何計算截面只有當(dāng)最大彎矩是地震彎矩時， 才考慮統(tǒng)計算截面的垂直地震力。 在塔式容器 H / D＞15，或高度大于等于20m時，還應(yīng)考慮高振型的 影響。,,三、計算：,3. 風(fēng)載荷計算（順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振）： A. 順風(fēng)向風(fēng)振 a）

51、名詞術(shù)語 風(fēng)壓： 當(dāng)風(fēng)以一定速度運動時，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ν0，再考慮空氣密度 ρ，按公式 q0=1/2ρv2計算得出，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，q0不得

52、 小于0.3KN/m2 地面粗糙度：風(fēng)在到達(dá)結(jié)構(gòu)以前吹越過2公里范圍內(nèi)的地面時，描 述地面上不規(guī)則障礙分布狀況等級分為A、B、C、D 四級。（見表8－3 中注1）,三、計算：,平均風(fēng)： 在風(fēng)的順風(fēng)向時程曲線中超過10分鐘以長周期部份。

53、 脈動風(fēng)； 在風(fēng)的順風(fēng)向時程曲線中通常只有幾秒鐘的短周期 成分。 重現(xiàn)期： 是指連續(xù)兩次超過某一數(shù)值的時間間隔。 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，它是 與高度和地面粗糙度，有關(guān)的系數(shù)，荷載規(guī)范規(guī)定 為指數(shù)規(guī)律：fi = c ( h / 10)α

54、 地面粗糙度 A B C D C 1.379 1.00 0.616 0.318

55、 α 0.24 0.32 0.44 0.60 f i －－可查表8－3,三、計算：,體型系數(shù)：是指風(fēng)作用在物體表面上所引起的實際壓力 （或吸

56、力）與風(fēng)速度壓（即q=1/29v2）的比值。此值 一般采用風(fēng)洞試驗或?qū)崪y確定。 對圓截面K1=0.7，平面K1=1.4。 b）計算公式 平均風(fēng)壓對塔式容器靜力作用 P1= K1 fi qo Ai

57、 脈動風(fēng)壓對塔式容器動力作用 P2= K1 viζφzi Ai / fi P =P1 ＋P2= K1 fi qo Ai ( 1 + vi ζφzi / fi ) 令K2=1+ vi ζφzi / fi －－－－－－－－ 風(fēng)振系數(shù)

58、 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 當(dāng)H≤20m時，取K2 = 1.7 所以 P = K1 K2 fi qo Ai Ai－－－－受風(fēng)面積＝ Di li,三、計算：,C) 水平風(fēng)力的計算： 塔體某一計算截面的水平風(fēng)力 計算段有效直徑 Dei: 當(dāng)籠式扶梯與塔頂管線成180o時： 當(dāng)籠式扶梯與塔頂管線成90o時：

59、取兩式計算的較大值,,,,,,三、計算：,B. 橫風(fēng)向風(fēng)振（附錄A） 條件：當(dāng)H/D＞15，且H＞30m 時，還應(yīng)按規(guī)范附錄進(jìn)行橫風(fēng)向 風(fēng)振計算。 a)產(chǎn)生的原因 氣流繞過圓截面柱體時，壓強和速度產(chǎn)生變化，形成卡曼渦街 效應(yīng)，并給柱體一個橫向推力，使柱體沿垂直于風(fēng)的流動方向上 產(chǎn)生振動。,

60、三、計算：,b） 是否發(fā)生共振的判別。 當(dāng)塔式容器的自振頻率與漩渦的脫落頻率相等時，將產(chǎn)生共振。 判別：對塔共振時的風(fēng)速（臨界風(fēng)速）與塔頂風(fēng)速（設(shè)計風(fēng)速） 進(jìn)行比較： v＜vc1 不需考慮塔器共振 vc1＜v＜vc2 必須考慮第一振型振動

61、 v＞vc2 考慮一、二附振動，取最大值。 c） 順風(fēng)向與橫風(fēng)向的彎矩組合 （A.6） 取下列兩式的較大者 ⅰ）設(shè)計風(fēng)在橫風(fēng)向引起的風(fēng)振，由于沒有達(dá)到共振狀態(tài)，以順風(fēng)向的響應(yīng)值為主 ⅱ）在臨界風(fēng)速作用下，塔式容器處于共振狀態(tài)，以臨界風(fēng)速νci 換算 qci 代替 q0, 計算順風(fēng)向風(fēng)彎矩McwⅠ-Ⅰ,,,三、

62、計算： 4、最大彎矩計算：,塔式容器載荷圖：,三、計算：,4、最大彎矩計算：A.地震彎矩計算 塔式容器任意計算截面的基本振型地震彎矩 對等直徑、等厚度塔式容器 任意截面： 底截面0-0: 對高振型的影響，要計算組合地震彎矩,,三、計算：,4、最大彎矩計算：B. 風(fēng)彎矩計算 塔式容器任意計算截面的風(fēng)彎矩 塔

63、式容器底截面0-0處的風(fēng)彎矩 C. 偏心載荷引起的彎矩計算 Me = me·g·e,,三、計算：,4、最大彎矩計算：D. 最大彎矩計算 塔式容器任意計算截面的最大彎矩 取其中較大值 塔式容器底截面0-0處的風(fēng)彎矩

64、 取其中較大值 有橫向風(fēng)影響時，任意計算截面的最大彎矩 取其中較大值,,三、計算:,5、應(yīng)力校核： A. 筒體軸向應(yīng)力校核 由內(nèi)壓或外壓引起的軸向應(yīng)力 由操作或非操作時重力及垂直

65、 地震力引起的軸向應(yīng)力 由彎矩引起的軸向應(yīng)力 筒體許用軸向壓應(yīng)力 －－－取其中較小值 注：1. Fv1-1僅在最大彎矩

66、為地震彎矩參與組合時計入此項。 2. 圓錐形筒體應(yīng)力與圓筒相似，考慮cosβ。 3. 系數(shù) B按5.2.4計算。,三、計算:,圓筒最大組合壓應(yīng)力（穩(wěn)定性校核） 對內(nèi)壓容器： σ2 ＋σ3 ≤ [σ]cr 對內(nèi)壓容器：

67、 σ1 ＋σ2 ＋σ3 ≤ [σ]cr 圓筒最大組合拉應(yīng)力 對內(nèi)壓容器： σ1 － σ2 ＋σ3 ≤ K[σ]tφ 對內(nèi)壓容器：

68、 －σ2 ＋σ3 ≤ K[σ]tφ,三、計算:,B. 試驗應(yīng)力時筒體應(yīng)力校核 試驗應(yīng)力引起的軸向應(yīng)力 重力引起的軸向應(yīng)力 彎矩引起的軸向應(yīng)力 筒體許用軸向壓應(yīng)力 －－－取其中較小值 軸向拉應(yīng)力