钢制塔式容器JBT4710-2005

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对塔高较小的塔式容器,地脚螺栓座可简化成单 环板结构。 优点:结构简单;缺点:地脚螺栓座整体刚度不 足。
塔式容器
二、结构
三、计算
塔式容器
内容:自振周期;水平地震力和垂直地震力;顺风向风 振和横风向风振;塔的挠度计算四部分。 1. 自振周期
A. 名词术语:
自由度:指振动过程中任何瞬时都能完全确定系统在空 间的几何位置所需的独立坐标数目。 振型:振动时任何瞬间各点位移之间的相对比值,即整 个体系具有的确定的振动形态。 一般取前三个振型,如下图所示。
b) 地脚螺栓的腐蚀裕量,取C2=3mm。
塔式容器
一、总则
5. 最小厚度
A. 容器壳体
a) 碳素钢、低合金钢制为2/1000的内直径、且 不小于4毫米; b) 高合金钢制,不小于3mm。
塔式容器
一、总则
5. 最小厚度
B. 裙座壳和地脚螺栓
a) 裙座壳的最小厚度没有要求,但规范规定裙座 壳的各意厚度不得小于6mm。
塔式容器
二、结构
塔式容器
二、结构
2. 筒体与裙座的连接型式
分为对接和搭接两种,对接要求:裙座壳体外 径与塔体封头外径相等。搭接分为搭接在封头 与搭接在筒体上两种。
塔式容器
二、结构
2. 筒体与裙座的连接型式
塔式容器
二、结构 3. 当塔壳封头由多块板拼接制成时,拼接焊缝处 的裙座壳应开缺口,如下图所示。
塔式容器
三、计算
3. 顺风向风振和横风向风振 B. 横风向风振 条件:当H/D>15,且H>30米时,还应按规范 附录进行横风向风振计算。
塔式容器
三、计算 a) 计算方法
底截面处总的垂直地震力为 F
0-O V

vmaxmegg
然后将总垂直地震力分配到每个质点处, 分配原则是 倒三角形, 即:Fvi=
mi hi
m h
k 1 k
n
Fv00
(I=1,2,……,n)
k
需要说明的是, 对任何计算截面只有当最大弯矩是地 震弯矩时,才考虑统计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 时,还应考 虑高振型的影响。
碳素钢[σ ] b =147 MPa 低合金钢[σ b] =170 MPa
塔式容器
一、总则
7.载荷组合系数K
长期载荷效应与短期载荷效应不同。
方法是在应力组合后,其许用应力(强度或稳定) 乘以一个等于1.2的载荷组合系数K。
塔式容器
二、结构 1. 裙座的型式,分为圆筒形和圆锥形两种。 要求:圆锥形裙座的半锥顶角不超过15°,无论 圆筒形或圆锥形裙座壳其名义厚度不得小于 6mm。
2006第一期标准宣贯班
JB/T4710-2005 塔式容器
王者相
塔式容器
一、总则 1.适用范围 适用于 H/D >5,且高度 H >10m裙座自支承 的塔式容器: H——总高; D——塔壳的公称直径。 l 2 l …… D=D1 1 D2 H H 对不等直径塔式容器:
塔式容器
排气孔在裙座有保温或防火层时,应改为排气管。
塔式容器
二、结构
塔式容器
二、结构
6. 地脚螺栓座
由基础环、筋板、盖板和垫板组成,结构如图 所示,该结构适用于予埋地脚螺栓和非予埋地 脚的情况。
塔式容器
二、结构
塔式容器
二、结构
下图为中央地脚螺栓座结构,优点是地脚螺栓中 心圆直径小,用于地脚螺栓数量较少,需予埋。
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斜率调整系数:η 1=0.02+(0.05-ζ )/8
0.05 2=1+ 0.06 1.7
式中:ζ ——塔式容器阻尼比。 曲线不同段修正效果不同,平台段最大,T=6 秒时各种阻尼比结果接近。
塔式容器
三、计算
C. 垂直地震力。 垂直地震只有在八度区和九度区才需验算。 计算方法有:等效重力法;反应谱法和时程 响应分析。

塔式容器
三、计算 3. 顺风向风振和横风向风振 b)计算公式 平均风压对塔式容器静力作用P1=K1fiqoAi 脉动风压对塔式容器动力作用P2=K1viζφziAi/ fi P=P1 +P2= K1fiqoAi(1+ viζφzi/fi) 令K2=1+ viζφzi/fi 所以P=K1K2fiqoAi
塔式容器
三、计算
体系的振动是由对称各振型的谐振叠加而来的复合振动。
塔式容器
三、计算 B. 模型的简化, 简化成一端自由、一端固定的悬臂梁,做平面弯 曲振动,对等直径、等壁厚的塔式容器,按弹性连续 体公式计算。不等直径或不等壁厚的塔式容器按多自 由度体系进行计算,方法: a) 首先将各段的分布质量聚缩成集中质量; b) 利用机械能守恒定律,并近似地给出振型函 数,即可得到自振周期公式,例如: y=yo(hi/H)3/2 c) 一般仅限于基本振型,原因:二、三振型函数 难以确定。
塔式容器
三、计算 3. 顺风向风振和横风向风振 • 地面粗糙度:风在到达结构以前吹越过2公里范围内的 地面时,描述该地面上不规则障碍分布状况等级分为 A、B、C、D四级。 • 平均风:在风的顺风向时程曲线中超过10分钟以上的 长周期部份 • 脉动风:在风的顺风向时程曲线中通常只有几秒钟的 短周期成分。
塔式容器
三、计算 b) 地震影响系数谱的特征
塔式容器
三、计算
塔式容器
三、计算 i) 制定该反应谱时,取阻尼比ζ=0.05;βmax=2.25。 ii) 曲线由四部分组成: 上升段、平台段、下降区段1(或称曲线下降段)和下降 区段2(又称直线下降段)。 iii) 曲线有三个拐点,对应的自振周期为0.01,Tg,5Tg, Tg一土壤的卓越周期。与场地上类另和地震分组有关。 场地土壤分四类:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 地震分组分三组:第一组、第二组和第三组。
塔式容器
三、计算 2. 水平地震力和垂直地震力 名词术语:

基本烈度:指在一定期限内,一个地区可能普遍遭遇 到的最大烈度,基本烈度为50年超越概率为10%的烈 度。 设防烈度:按国家规定的权限批准作为一个地区抗震 设防依据的地震烈度。

塔式容器
三、计算 2. 水平地震力和垂直地震力 名词术语:

a) 应根据预期寿命和介质;利用金属材料的腐蚀速率确 定腐蚀裕量;
b) 各元件受到腐蚀程度不同时,分别确定其腐蚀裕量; c) 介质:压缩空气,水或水蒸汽,材质为碳素钢或低合 金钢时,腐蚀裕量不小于1毫米。
塔式容器
一、总则
4. 腐蚀裕量与最小厚度
腐蚀裕量
B. 裙座和地脚螺栓
a) 裙座腐蚀裕量取C2=2mm;
塔式容器
三、计算
3. 顺风向风振和横风向风振

地面粗糙度 A
B
C
D


C
α
1.379 1.00
0.616 0.318
0.60
0.24 0.32 0.44
塔式容器
三、计算
3. 顺风向风振和横风向风振

脉动增大系数ζi ,表示脉动风作用下塔式容器的振 幅与将脉动载荷以静力方式作用在塔式容器上所产 生的位移之比。它就是动力放大系数。 脉动影响系数ν i,反映脉动风压沿高度变化及其空 间相关性的系数。振型系数φ zi 塔式容器的顺风向 计算公式仅考虑了第一振型风振,多自由度体基本 振型的顺风的风振。
设计基本地震加速度:50年设计基准期超越概率为 10%的地震加速度取值;
七度区 八度区 九度区



0.1g
(0.15g)
0.2g
(0.2g)
0.4g
塔式容器
三、计算 2. 水平地震力和垂直地震力 A. 抗震设防目标 当遭遇到多遇地震时,塔式容器处于正常使用状态(工 作状态是弹性状态);遭遇到相当于基本烈度时,结
塔式容器
三、计算 2. 水平地震力和垂直地震力 名词术语: • 震源:地壳内发生断层破坏的一点,实际上断层面积很大, 很难确定其中的一点,一般采用其几何中心代替。 • 震中:震源在地表面的投影。 • 震中距:地表面上任一点距震中的直线距离。 • 震级:表示地震大小的尺度,用震源释放能量大小度量。 • 烈度:某一地区地面各类结构物和建筑物宏观破坏程度。
塔式容器
三、计算 C.高振型计算 按附录计算,对等直径、等壁厚的塔式容器,可 近似取: T2=1/6T1 T3=1/18T1
塔式容器
三、计算
D. 影响自振周期的因素 单自由度体系,自振周期 T=2π
my
m——质点的质量; y——顶端作用单力时的挠度,为体系的柔度,对 塔式容器:
H3 8 ( H / D) 3 y= 3EI 3E
塔式容器
三、计算 3. 顺风向风振和横风向风振 • 重现期:是指连续两次超过某一数值的时间间隔。 • 体型系数:是指风作用在物体表面上所引起的实际压 力(或吸力)与风速度压(即q=1/2ρ2)的比值。此值 一般采用风洞试验或实测确定。对圆截面K1=0.7,平 面K1=1.4。 • 高度变化系数:任意高度处风压与10米高度处的风压 之比,它是与高度和地面粗糙度有关的系数,荷载规 范规定为指数规律:fi=c(h/10)α
塔式容器
三、计算 ⅳ)曲线的平台段为加速度控制段;下降区段1为速度控 制段;下降区段2为位移控制段。
T很小时,结构刚度大,加速度控制,T很大结构很柔, 位移控制。
塔式容器实际阻尼不一定等于0.05,对曲线要修正。
塔式容器
三、计算
0.05
衰减系数:r=0.9+0.5 5 阻尼调整系数:η
塔式容器
三、计算 3. 顺风向风振和横风向风振 A. 顺风向风振 a)名词术语 • 风压:当风以一定速度运动时,垂直于风向的平面上 所受到的压力。 • 基本风压:风载荷的基准压力,按我国荷载规范规定 为十米高度处五十年一遇十分钟的最大平均风速,按 Q=1/2ρ v2 计 算 得 出 的 , 新 标 准 规 定 , 不 得 小 于 0.3KN/m2
b) 地脚螺栓小径,规范并无限制,但工程上一般 不小于M24,最大不超过M100。
塔式容器
一、总则
6. 许用应力
A. 塔式容器壳体(含裙座壳体)
按GB150材料一章选取。
塔式容器
一、总则 6. 许用应力 B. 非受压元件,基础环,盖板和筋板,地脚螺 栓 a) 地脚螺栓 Q235—A [σ ]bt =147MPa 16Mn [σ ] bt =170MPa 采用其他材料时 ns≥1.6 b) 基础环,盖板和筋板
d. 地震载荷:水平地震力和垂直地震力。
塔式容器
一、总则
2. 塔式容器应考虑的载荷和工况
工况: a. 安装工况; b. 水压试验工况; c. 操作工况;
d. 检修工况。
从载荷性质上分:可以分为静载荷和动载荷 。
塔式容器
一、总则 2. 塔式容器应考虑的载荷和工况 区别: a. 载荷大小、方向甚至作用点等不随时间变化的是静载 荷,随时间变化的是动载荷。 b. 动载荷使结构产生加速度,引起结构振动。振动过程 中结构的位移和内力随时间变化,因此,求出来的解 是随时间有关的系列,而静载荷的解是单一的。 c. 动载荷计算与结构自身的振动特征(如自振频率或周 期、振型与阻尼)有关,而静载荷仅与载荷大小、约 束条件有关。
构进入弹塑状态,遭遇到罕遇地震时,应控制其变形, 避免倒塌
塔式容器
三、计算
B. 水平地震力计算 计算理论:静力理论、动力理论、反应谱理论和 历程响应分析。 计算方法:对多自由度和无限自由度体系,采用 振型遇合法 a) 公式 F=α η mg
__
C α 为地震影响系数,其值为α =
zKβ
,式中的
K 为地震系数,β 为动力放大系数;设计时可利用反 应谱曲线查取; 为振型参与系数; 为各质点质量, η m g 为重力加速度。
一、总则
塔式容器
3. 设计压力与设计温度 对工作压力小于0.1MPa的内压塔式容器、设计 压力取不小于0.1MPa; 由中间封头隔成两个或两个以上压力室的塔式容 器应分别确定其设计压力; 裙座壳的设计温度取使用地区月平均最低气温的 最低值加10℃。
一、总则
塔式容器
4. 腐蚀裕量与最小厚度 腐蚀裕量 A. 容器的塔体。
塔式容器
二、结构 4. 当塔式容器下封头的设计温度大于或等于400℃时,应 设置隔气圈,如图所示。
塔式容器
二、结构
5. 塔式容器操作过程中,可能有气体逸出积聚在 裙座与塔底封头之间的死区中,它们有些是易 燃,易爆的气体,有些是具有腐蚀作用的气体, 会危及塔器正常操作或检修人员的安全,故设 置排气孔,如图所示。
一、总则
塔式容器必须是自支承的。
适用范围是考虑下述因素制定的:
a. 塔式容器振动时只作平面弯曲振动;
b. 高度小的塔式容器截面的弯曲应力小,计算臂 厚取决于压力或最小厚度。
一、总则
塔式容器
2. 塔式容器应考虑的载荷和工况 载荷:
a. 压力(含液柱静压力)载荷;
b. 重力载荷;
c. 风载荷:顺风和横风向;
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