結(jié)晶器框架的設(shè)計

白 曄

（大連化工研究設(shè)計院，遼寧大連 116023）

經(jīng)驗交流

結(jié)晶器框架的設(shè)計

白 曄

（大連化工研究設(shè)計院，遼寧大連 116023）

聯(lián)堿廠氯化銨結(jié)晶器框架在PKPM程序計算中，風(fēng)荷載不應(yīng)按普通框架的風(fēng)荷載模式計算，而應(yīng)計算出設(shè)備罐體所受風(fēng)荷載，在程序中的水平風(fēng)荷載查詢／修改一項中進(jìn)行修改。

結(jié)晶器框架；風(fēng)荷載；基礎(chǔ)

2011年春天，某聯(lián)堿裝置搬遷改造項目開始施工圖設(shè)計，現(xiàn)將其中氯化銨結(jié)晶器框架的設(shè)計做一下小結(jié)。

1 自然條件

1）基本風(fēng)壓0.95kN／m2，地面粗糙度A類；

2）地震設(shè)防烈度7度，設(shè)計基本地震加速度為0.10g，設(shè)計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類；

3）建筑安全等級二級，設(shè)計使用年限50年；

4）抗震設(shè)防類別為丙類，框架抗震等級為三級。

2 工程地質(zhì)條件

1）素填土，為新近人工填土。

2）粗填沙，為新近人工填土。

3）粉質(zhì)黏土，可塑至軟塑。

4）淤泥質(zhì)土，飽和，流塑，含有腐殖質(zhì)土及粉砂。

5）粉質(zhì)黏土，飽和，可塑。

6）凝灰?guī)r殘積粘性土，飽和，可塑，長石及暗色礦物已完全風(fēng)化為黏土礦物。

7）全風(fēng)化凝灰?guī)r，結(jié)構(gòu)已基本破壞，有殘余結(jié)構(gòu)強度，巖石完全風(fēng)化，巖芯呈砂土狀，手捏易碎。

8）強風(fēng)化凝灰?guī)r，堅硬。

3 基礎(chǔ)方案

本工程采用樁基礎(chǔ)，以第8層土強風(fēng)化凝灰?guī)r為樁端持力層。

4 工藝條件

本設(shè)計結(jié)晶器共4臺，呈田字形布置，文中僅以一臺結(jié)晶器框架計算為例。

每臺結(jié)晶器設(shè)備自重為1 850kN，物料重為10 550kN，總重12 400kN。結(jié)晶器中部直徑10.0 m，高度8m，大頭直徑13m，高度3.5m，設(shè)備支撐于第三層環(huán)梁之上，整個框架無填充墻。

圖1 結(jié)晶器框架剖面圖

5 結(jié)構(gòu)布置圖

圖2 結(jié)晶器框架結(jié)構(gòu)布置圖

二層為操作層，三層為設(shè)備支撐層，五層為屋面，其梁下設(shè)2部電葫蘆，4個結(jié)晶器以電葫蘆軌道連接一起，四層為電葫蘆通過層。

6 建模計算

建模計算采用建研院PKPM程序。在程序計算中與普通框架計算不同的是風(fēng)荷載的計算。本工程基本風(fēng)壓0.95kN／m2，A類，結(jié)晶器框架無圍護(hù)結(jié)構(gòu)，而設(shè)備罐體直徑大，高度高，且支撐位置只在一個平面上，不能不考慮風(fēng)荷載的作用，如果設(shè)備部分按有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載作用于框架之上，與實際情況不符，差異太大，因此在風(fēng)荷載計算中，先按圓截面構(gòu)筑物計算出作用于結(jié)晶器上的風(fēng)荷載，計算如下：

基本風(fēng)壓W0＝0.95kN／m2，地面粗糙度A類，

Wk＝βzμzμsW0

其中，Wk—風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

βz—高度Z處的風(fēng)振系數(shù)；

μz—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；

μs—風(fēng)荷載體型系數(shù)。

因其不是高聳結(jié)構(gòu)，考慮風(fēng)振系數(shù)βz＝1.0。

查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》表7.2.1，5m處μz1＝1.17，15m處Μz2＝1.52。

根據(jù)H／D＝11.5／10＝1.15，H—設(shè)備高度，D—設(shè)備直徑，查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》圓形截面構(gòu)筑物的體型系數(shù)μs＝0.9 。

作用于結(jié)晶器5m處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

W1＝βzμz1μsW0D＝1.0×1.17×0.9×0.95× 10＝10kN／m

作用于結(jié)晶器15m處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

W2＝βzμz2μsW0D＝1.0×1.52×0.9×0.95× 10＝13kN／m

作用于結(jié)晶器上的集中風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

W＝（W1＋W2）H／2＝（10＋13）×11.5／2＝132.25kN

將此荷載直接作用于設(shè)備支撐層第三層，即在PKPM程序的SAT－8中的第一步第十項—水平風(fēng)荷載查詢／修改里修改風(fēng)荷載。

7 基礎(chǔ)設(shè)計

根據(jù)地勘報告，持力層第8層強風(fēng)化凝灰?guī)r的基面起伏較大，經(jīng)論證其中兩個結(jié)晶器框架基礎(chǔ)利用天然地基，采用環(huán)形地基梁基礎(chǔ)，另兩個結(jié)晶器框架基礎(chǔ)采用先張法預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁，以第8層強風(fēng)化凝灰?guī)r為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層深度2.5m至3.0m，而在同一結(jié)晶器框架基礎(chǔ)中，又采用了2種樁型，其直徑、樁長均不同，見附圖。

圖3 結(jié)晶器框架平面布置圖

本次設(shè)計風(fēng)荷載的計算方法使結(jié)構(gòu)計算更精確，提高了建筑物的穩(wěn)定性和安全性，而基礎(chǔ)部分所采取的設(shè)計方案節(jié)約了資金，縮短了工期，使工程得以高質(zhì)量、按時完成。

TQ 114.1；TU 473.12

B

1005－8370（2012）05－25－03

2012－06－06

白曄（1962—），女，畢業(yè)于大連大學(xué)工民建專業(yè)，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，現(xiàn)任大連化工研究設(shè)計院結(jié)構(gòu)專業(yè)項目負(fù)責(zé)人。